环保防水高强度的人造板的制作方法

本实用新型属于人造板技术领域，具体涉及一种环保防水高强度的人造板。

背景技术：

由于全球环保理念的高涨和木材资源的缺乏，最初应用于家居环境中(如木门、橱柜、地板等)的优质实木逐渐发展为合成用实木(杂木)复合、指接或多层实木复合；但随着需求量的迅猛提高，这些实木替代品仍无法满足需求。因此，人造板逐渐在家居环境中得到广泛的应用。

人造板材种类繁多，常用的有刨花板、密度纤维板、细木工板、胶合板，以及防火板等装饰型的人造板。其中，胶合板、刨花板和密度纤维板是主要的人造板产品，在市场份额中占比八成以上，其延伸产品和深加工产品达上百种，在日常生活中的运用最为广泛。

三种主要人造板的性能存在较大差别，其中，胶合板对原材料要求最高，成本最为昂贵；刨花板对原材料要求最低，恰好可以消耗次小薪材，但是对粘合剂要求最高，板材强度也较低；不同的性能和特点使得胶合板、密度纤维板和刨花板的优缺点各异，适用于不用的场景。

近十多年来，业内逐步用速生林(桉，杨，松，杉树及其他杂木)的等外料(小直径，异形材)、木材加工的边角料(树枝，杈，树芯等等)，通过削片、磨粉、然后和胶水(尿素+甲醛，苯酚+甲醛或三聚氰胺+甲醛，后续统一简称为甲醛胶)复合热压，生产低成本的木质基板，如密度纤维板，刨花板。

这些板材成本低，方便标准化大量产，已占据人造板的绝大部分市场份额，每年的生产量数千万吨，体积达到1.23亿立方米。

但这些产品也存在固有的环保问题，比如：(1)甲醛胶中的游离甲醛有毒性，有致畸风险，被世界卫生组织列为一类致癌(最高级别)，这就使得采用甲醛胶生产的板材十分不环保；(2)甲醛胶人造板还存在生产工艺路线复杂，能耗高的问题，如密度纤维板的生产工艺包括：木材去皮，削片，沸水蒸煮，热盘磨成纤维，旋风分离，施蜡，布纤，初压成坯，施胶(胶水需要另外的工序，用尿素和甲醛聚聚合)，高压成型，分切，包装运输；(3)甲醛胶易吸水，在潮湿环境下基板容易吸水变形，进而发生发霉虫蛀现象；(4)甲醛胶为热固性，质地偏硬，在将板材加工成家具的锯、刨工序中，板材容易开裂、破碎，用螺钉紧固时握钉力弱；(5)上述的甲醛胶均为热固性塑料，生产及使用中产生的边角料废弃物无法粉碎后重新投入生产设备再使用。

目前市场迫切需要无毒环保、防水、高强度、节能高效的新一代装饰建材产品。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的是提供一种环保防水高强度的人造板。

为实现上述发明目的，本实用新型的技术方案如下：

一种环保防水高强度的人造板，包括高分子聚合物基板，所述的高分子聚合物基板中分散有植物颗粒。

本实用新型采用高分子聚合物取代现有技术中使用的甲醛胶，将植物颗粒直接与高分子聚合物熔融加工成基板；其中，植物颗粒提供了基板所需的力学性能和轻量化性能，而高分子聚合物则提供了基板所需的防水性和防霉防蛀性能，既无毒环保，还可以回收再利用；高温熔融后再冷却定型保证了高分子聚合物对植物颗粒的黏接强度，亦省略了传统的木材熏蒸除菌除虫工艺，简化了制作步骤，降低了制作成本。

在上述的环保防水高强度的人造板中，所述的高分子聚合物基板为热塑性高分子聚合物基板。

作为优选在上述的环保防水高强度的人造板中，所述的热塑性高分子聚合物基板由聚烯烃、聚酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚氨酯、聚苯醚和聚甲醛中的至少一种制得。

作为进一步优选，在上述的环保防水高强度的人造板中，所述的热塑性高分子聚合物基板由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对萘二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、尼龙6、尼龙66、尼龙46、尼龙1010、尼龙4t、尼龙9t、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种制得。

在上述的环保防水高强度的人造板中，所述的高分子聚合物基板还可以为可生物降解高分子聚合物基板。

作为优选，在上述的环保防水高强度的人造板中，所述的可生物降解高分子聚合物基板由聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(pbat)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚羟基脂肪酸酯(pha，polyhydroxyalkanoates)、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(phbv)、聚酯酸胺和聚己内酯中的至少一种制得。

其中，所述的聚羟基脂肪酸酯可以选用聚丁烯琥珀酸酯、聚丁烯己酸酯、聚羟基丁酸酯、聚羟基戊酸酯和聚乙烯琥珀酸酯中的至少一种。

本实用新型中所采用的高分子聚合物可以是新料，也可以是回收料，也可以是新料与回收料的混合物。

回收料的来源包括：①高分子聚合物生产商的副牌料降等品；②塑料制品废弃物经粉碎、筛选后的聚合物颗粒；③塑料制品废弃物经粉碎，筛选后的再经过造粒获得的聚合物颗粒；④本实用新型的环保防水高强度的人造板生产过程中产生的边角料、残次品、挤出机模头废料等，经粉碎、筛选后获得的颗粒物；⑤本实用新型的环保防水高强度的人造板在终端客户使用完毕后产生的废弃物，去除处于基板表面的功能性表层后，经粉碎、筛选后获得的颗粒物。

在上述的环保防水高强度的人造板中，所述的植物颗粒的粒径为0.05mm-15mm。所述的植物颗粒的优选为0.1mm-10mm，进一步优选为0.2mm-5mm。颗粒过小的粉状植物材料，会使植物颗粒失去本身的机械强度。

为了避免植物颗粒含水率过大而影响基板的防霉防蛀性能，在上述的环保防水高强度的人造板中，所述的植物颗粒的含水率为0.5％-35％。所述的植物颗粒的含水率优选为2％-20％，进一步优选为3％-15％。由于植物颗粒中的纤维素、木质素和半纤维素均含亲水的羟基或羟甲基，所以，植物颗粒内适当保留一定的含水量，其水分在后续熔融挤出过程中可以起到类似增塑剂的作用，若含水率过低，反而不利于于后续的加工。

在上述的环保防水高强度的人造板中，在所述的高分子聚合物基板中，所述的植物颗粒的添加量为1-900克/100克高分子聚合物。

在上述的环保防水高强度的人造板中，还包括贴合在所述的高分子聚合物基板至少一侧表面的功能性表层。功能性表层可以根据具体需要增加，功能性表层可以是颜色层、图案层、不同表面粗糙度或光泽度的表层、不同硬度的表层，如耐油污、耐指纹、耐洗涤剂、耐紫外、耐候、阻燃或易粘接等。

所述的功能性表层可以是与基板共挤出的，也可以通过涂布、印刷、打印、热转印或粘接复合等方式贴合到基板表面的。

优选地，上述功能性表层的厚度为0.025mm-5mm，在基板表面叠加功能性表层获得的人造板的总厚度一般在2mm-50mm之间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型采用高分子聚合物取代现有技术中使用的甲醛胶，将植物颗粒直接与高分子聚合物熔融加工成基板；其中，植物颗粒提供了基板所需的力学性能和轻量化性能，而高分子聚合物则提供了基板所需的防水性和防霉防蛀性能，既无毒环保，还可以回收再利用；高温熔融后再冷却定型保证了高分子聚合物对植物颗粒的黏接强度，亦省略了传统的木材熏蒸除菌除虫工艺，简化了制作步骤，降低了制作成本。

附图说明

图1为本实用新型的环保防水高强度的人造板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，本实施例一种环保防水高强度的人造板，包括高分子聚合物基板1，高分子聚合物基板1具有优异的防水性和防霉防蛀性能，既无毒环保，还可以回收再利用。

本实施例中，该高分子聚合物基板1是热塑性高分子聚合物基板；该热塑性高分子聚合物基板采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs塑料)制得。本实施例中所采用的高分子聚合物可以是新料，也可以是回收料，也可以是新料与回收料的混合物。

如图1所示，本实施例的高分子聚合物基板1中分散有植物颗粒2，植物颗粒2的添加量为40克/60克高分子聚合物。植物颗粒2能够赋予高分子聚合物基板1良好的力学性能和轻量化性能，当植物颗粒2与高分子聚合物混合、高温熔融后，两者能相互黏结，包裹在植物颗粒2外的高分子聚合物层对植物颗粒2具有保护作用，防止植物颗粒2发霉或发生虫蛀。

本实施例中，植物颗粒2的粒径在0.5mm-5mm之间。颗粒过小的粉状植物材料，会使植物颗粒2失去本身的机械强度。

本实施例中，植物颗粒2的含水率应控制在2％-20％之间。含水率过大会影响高分子聚合物基板1的防霉防蛀性能，但由于植物颗粒2中的纤维素、木质素和半纤维素均含亲水的羟基或羟甲基，所以，植物颗粒2内适当保留一定的含水量，其水分在后续熔融挤出过程中可以起到类似增塑剂的作用，若含水率过低，反而不利于于后续的加工。

本实用新型对植物颗粒2的来源没有特别要求，只要确保植物颗粒2能够提供足够的木质素、半纤维素或纤维素中的至少一种即可。植物颗粒2可以来源于树木、竹木、灌木和草本植物的一种或几种，可以是植物的茎、叶、皮、芯；树木、竹木、灌木或草本植物可以是新鲜的，也可以是砍伐后放置一段时间的，也可以是废弃的，还可以是已经制成其它用途的成品或半成品回收再利用的；较为常用的植物颗粒2有木颗粒、竹颗粒、灌木颗粒和植物秸秆制成的颗粒。

不同来源的植物颗粒2中，不仅木质素、半纤维素或纤维素的含量不同，为了确保不同批次的基板具有基本相同的性质，可以将不同来源的植物颗粒2混合使用，以获得稳定的制品性能；也可以在测定植物颗粒2中各组分的含量后，也采用额外添加木质素、半纤维素或纤维素木质素、半纤维素或纤维素的含量需要达到0.5％-30％的方法来确保制品性能的稳定；为考虑成本，优选添加工业级木质素、工业级半纤维素或工业级纤维素。

如图1所示，本实施例中，高分子聚合物基板1的两侧表面均设有功能性表层3。本实施例中，该功能性表层3为耐紫外老化层。除此之外，还可以是颜色层、图案层、不同表面粗糙度或光泽度的表层、不同硬度的表层，如耐油污、耐指纹、耐洗涤剂、耐紫外、耐候、阻燃或易粘接等，可以根据具体需要进行选择。

功能性表层3可以是与高分子聚合物基板1共挤出的，也可以通过涂布、印刷、打印、热转印或粘接复合等方式贴合到高分子聚合物基板1表面的。

本实施例中，功能性表层3的厚度可以设置为0.025mm-5mm，在高分子聚合物基板1表面叠加功能性表层3后获得的人造板的总厚度一般在2mm-50mm之间。

具体地，本实施例的环保防水高强度的人造板的制造方法包括以下步骤：

(1)将植物原料粉碎成植物颗粒2后，烘干；

具体包括：

(1.1)将木材等外料及边角料粉碎，筛分出直径大于0.5mm的木颗粒；

(1.2)将筛分出的木颗粒放入烘箱中，在120℃下烘干4h，用含水率测试仪检测其含水率；待含水率下降至20％以下时，取出，置于室温下冷却2h后称重；

(2)按预设的质量百分数，将烘干后的植物颗粒2与高分子聚合物颗粒混合，搅拌均匀后，熔融挤出，冷却后获得所述的环保防水高强度的人造板。

具体包括：

(2.1)将烘干后的木颗粒和abs塑料粒子(苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物)，按40％：60％的重量百分比混合，用漏斗式搅拌机搅拌15min，混合料装袋备用(20kg每袋)；

(2.2)将混合料用真空吸料机吸入第一储料筒中，第一储料筒容量为100公升；

(2.3)第一储料筒设置在主螺杆挤出机上，靠重量将物料送入挤出机入料口，挤出机螺杆直径为长直径比1:35，螺杆及炮筒的温度为5段设定：80℃，180℃，260℃，250℃，220℃；

(2.4)将asa塑料粒子(苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物)与氧化铈粉末按100:3的重量比混合，加入漏斗式搅拌机，搅拌15min，装袋备用(25kg每袋)

其中，氧化铈粉体为经聚磷酸酯表面包覆的氧化铈粉体，其平均粒径为5-50nm；氧化铈粉体在与asa塑料粒子混合前，先用其重量比10％的二甲基硅油浸润，以防止氧化铈粉体与asa塑料粒子的混合料在搅拌时扬尘；

(2.5)将氧化铈粉体与asa塑料粒子的混合料用真空吸料机吸入第二储料筒，第二储料筒的容量为50公升；

(2.6)第二储料筒设置在副螺杆挤出机上，靠重量将物料送入挤出机入料口，挤出机螺杆直径为长直径比1:30，螺杆及炮筒的温度为5段设定：80℃，170℃，260℃，240℃，210℃；

(2.7)挤出机头连接t型挤出模头，挤出模头为三层共挤出(a/b/a结构)三层的厚度比为15％：70％：15％，其中主螺杆挤出机物料构成b层主体，副螺杆挤出机物料经分配器分成二股物料，构成二个a外层，在挤出模头里面汇合成(a/b/a结构)，模头幅宽1200mm，模具唇口间隙设定在20mm；

(2.8)t型模头流延出的熔融状态的物料，经二个金属流延辊冷却(内通循环水冷却)，固化成厚度为18mm的半成品基板，经锯切成1000mm宽、2000mm长后，即获得本实施例的环保防水高强度的人造板。

按照国标gb/t16422.2，用氙灯老化对本实施例人造板的抗uv紫外老化性能进行测试，经老化箱测试4周后取出，用色差仪测定其黄变指数(yi-yellowindex)为<2.0，将基板的上下二个表层各去除3.5毫米(耐紫外的asa层)，露出中间基板层(abs+植物颗粒2层)，用色差仪测定其黄变指数(yi-yellowindex)为<1.5，表明其具有良好的户外耐紫外老化性能。

实施例2

如图1所示，本实施例一种环保防水高强度的人造板，该人造板与实施例1基本相同，不同之处在于，高分子聚合物基板1为可生物降解高分子聚合物基板。

本实施例中，该可生物降解高分子聚合物基板是采用聚乳酸制得的。

本实施例一种环保防水高强度的人造板的制造方法包括以下步骤：

(1)将植物原料粉碎成植物颗粒2后，烘干；

具体包括：

(1.1)将木材等外料及边角料粉碎，筛分出直径大于0.5mm的木颗粒；

(1.2)将筛分出的木颗粒放入真空除湿烘箱中，在120℃下烘干4h，真空度保持在-0.1mpa；用含水率测试仪检测其含水率；待含水率下降至5％以下时，取出，用镀铝膜包装封，室温冷却0.5h后称重；

(2)按预设的质量百分数，将烘干后的植物颗粒2与高分子聚合物颗粒混合，搅拌均匀后，熔融挤出，冷却后获得所述的环保防水高强度的人造板。

具体包括：

(2.1)将pla(聚乳酸)塑料粒子和淀粉(经除油处理)按100:25重量比例称重混合，放入烘箱中，在80℃下烘干4h，用含水率测试仪检测其含水率；待含水率下降至0.5％以下时，取出，用镀铝膜包装封，室温冷却0.5h后称重；

(2.2)将干燥的木颗粒和pla塑料粒子/淀粉混合物用自动称重吸料机吸入储料筒，两者的重量比为50％：50％，储料筒容量为100公升，热风经水分子筛除去水分后再通入储料筒，以热风循环保持原料干燥；

(2.3)储料筒设置在单螺杆挤出机上，靠重量将物料送入挤出机入料口，挤出机螺杆直径为长直径比1:35，螺杆及炮筒的温度为5段设定：80℃，150℃，180℃，160℃，150℃；

挤出机头连接t型挤出模头，幅宽1200mm，模具唇口间隙设定在15mm；

(2.4)t型模头流延出的熔融状态的物料，经二个金属流延辊冷却(内通循环水冷却)，固化成厚度为12mm的半成品，经锯切成1000mm宽、2000mm长后，即获得本实施例的环保防水高强度的人造板。

对本实施例的人造板的可生物降解性能进行测试，测试方法为：

将上述人造板破碎后作填埋处理，人造板中的pla组分在夏季温湿度条件下，经9-12个月微生物分解(需氧型微生物)，可以降解70％以上，随着时间推移，最终可100％完全降解，板材中的木颗粒组分也完全降解，降解产物均为水及二氧化碳。