CN103802192A - 一种复合碎料板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合碎料板及其制备方法，本发明方法包括将废旧利乐包碎屑、木屑与胶黏剂混合后进行干燥，然后进行热压处理而成。本发明方法制备的复合碎料板的力学性能高，碎料板静曲强度、弹性模量高，尺寸稳定性高，吸水厚度膨胀率低，复合碎料板的静曲强度和弹性模量更是达到干燥状态下结构用刨花板要求，符合国家标准（GB/T 4897.2-2003刨花板第2部分：在干燥状态下使用的普通用板要求和GB/T 17657-1999人造板及饰面人造板理化性能试验方法），本发明方法制备的碎料板成本低，提高了废旧利乐包、木材的利用率和附加值，减少了环境污染。

Description

一种复合碎料板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种碎料板的制备方法及由该方法制备的碎料板，特别涉及一种利用废旧物料制备碎料板的方法及制备的碎料板。

背景技术

利乐包是用于液体食品的纸塑铝七层复合包装，由外到内依次是聚乙烯、纸板、聚乙烯、铝箔、粘性塑料和聚乙烯，主要成分中含75%的长纤维纸浆，20%的塑料和5%的铝。这些相对复杂的结构和成分给废旧利乐包的回收处理再利用带来了很大困难。而利乐包在我国饮料包装市场占有率达95%。2010年我国利乐包年生产量达1500~2000万吨，大量废旧利乐包随之产生，随着可持续发展的要求和人们环保意识的增强，环境友好产品的研制与开发越来越受到国际的关注和重视，废旧利乐包的回收再利用有利于可持续发展和经济效益，日益引起人们的广泛关注。

目前，国内外对利乐包的回收处理主要有自然降解、焚毁、水力再生、铝塑分离、木塑复合、热熔和彩乐板技术这七种途径。这些途径总体可以分为将复合包装材料的分离利用和整体利用两大类。木塑复合、热熔和彩乐板技术都是近几年发展起来的不再将利乐包分离，而是以整体碎解或熔解进而再利用的方式，但是现有技术对利乐包回收再利用的利用率很低。

木塑复合是将利乐包完全热熔，再与木质材料混合，热挤压成木塑复合板。但现有的木塑复合材料也存在一些问题，例如其脆性大，抗冲击性能差，结构不够密实，产品质量和性能不足等，而且配方比例和工艺还不算成熟，生产成本相对较高。

热熔是将多个利乐软包装之间升温到250℃进而粘合在一起，成为新的硬包装材料。

彩乐板技术于1997年被国家环保总局列入环保科技转化项目，该项目于1998年获得国家专利，1999年被科技部纳入“九五”国家科技成果重点项目，上海世博会上的利乐长椅就是由该技术制得。彩乐板技术是将利乐包物理粉碎后直接热压或冷压成型，工艺简便且无污染，各种性能指标也优于其他同类产品，但没有从本质上对其进行改性和优化，在这一方面仍然具有相当大的发展空间。

例如：公开号为ZL95108835.1的发明专利申请公开了一种彩乐板的板材生产工艺。彩乐板工艺是将回收的牛奶饮料纸包装粉碎到很小的颗粒(1~3毫米)，然后在蒸汽加热情况下使其中的塑料融化，进而和纸包装里的纤维牢固结合。之后分别经过热压和冷压定型，再根据需要分切组装成最终产品。整个生产工艺中没有添加胶粘剂和其它化工原料。

目前，现有的废旧利乐包回收再利用技术多种多样，但就生产技术而言或多或少存在一些环境、生产工艺或产品性能方面的不足。如木塑复合技术，其将利乐包完全热熔这一技术手段耗费大量能量，使生产成本提高，而且完全热熔后的利乐包与木质材料混合时，极容易造成混合不均、分层等现象，使木塑复合材料性能不足；通过利乐包热熔技术，可以得到新的包装硬质板材，但250℃的高温耗费能量大，产品成本高、不环保；而彩乐板技术生产的产品，由于完全利用废旧利乐包，所以其应用范围受到很大限制，而且目前国内尚且不具备支持大量生产彩乐板的废旧利乐包回收系统。这些利乐包利用技术尚有待进一步改善。

随着我国经济的发展，对木材的需求日益增多，但是由于木材资源有限而且价格较为昂贵，因此迫切需要提高木材利用水平以及开发高品质的代木材料。

发明内容

本发明的目的是针对以上现有技术存在的问题，提供一种复合碎料板的制备方法及由该方法制备的复合碎料板，本发明方法制备的复合碎料板的力学性能好，强度高，生产成本低，提高了废旧利乐包、木材的利用率和附加值，减少处理其废物带来的环境污染。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种复合碎料板的制备方法：包括如下顺序进行的步骤：

1）向废旧利乐包与木碎料的混合物料中施加胶黏剂，形成混合物料；

2）将混合物料组坯后进行热压处理，制成板材。

其中，步骤1）中所述利乐包和木碎料的重量份配比为1-5：5-9，优选为2-4:6-8，进一步优选为4:6。

特别是，还包括将废旧利乐包破碎成利乐包碎片。

尤其是，所述利乐包碎片的尺寸≤5mm×5mm，优选为利乐包碎片长为1-5mm，宽为1-5mm。

其中，所述胶黏剂的用量与废旧利乐包和木碎料的混合物料总重量之比为8-14：100，即胶黏剂的固含量与废旧利乐包和木碎料的混合物料总干重之比为8-14：100，优选为10-14：100，进一步优选为12-14：100。

特别是，所述胶黏剂选择脲醛树脂胶黏剂、酚醛树脂胶黏剂。

特别是，所述脲醛树脂胶黏剂中还包括固化剂和防水剂。

其中，所述固化剂选择氯化铵、环氧树脂、乙二胺或聚酰胺中的一种，优选为氯化铵；所述防水剂选择液体石蜡、高级脂肪酸防水剂、有机硅防水剂或铝盐防水剂中的一种，优选为液体石蜡。

特别是，所述固化剂氯化铵与所述脲醛树脂胶黏剂的重量份配比为0.5-1.5：100，即氯化铵的重量与所述脲醛树脂胶黏剂的固含量之比为0.5-1.5：100，优选为0.9-1.1：100，进一步优选为1：100；所述液体石蜡与所述脲醛树脂胶黏剂的重量份配比为5-9：100，即液体石蜡的重量与所述脲醛树脂胶黏剂的固含量之比为5-9：100，优选为7-7.2：100，进一步优选为7.1：100。

特别是，还包括将步骤1）制备的混合物料进行干燥处理后在进行所述的组坯。

其中，干燥处理温度为20-50℃，优选为40℃。

特别是，干燥后的物料的含水率为5-12%，优选为8%。

其中，步骤2）所述热压处理包括如下步骤：

2A）将组坯后的板坯在压力为0.2-1MPa下进行预压处理，使松散的物料成型，制得预压板坯；

2B）对预压的板坯在温度为120-165℃，压力为1-4MPa下进行加热压制，即得。

特别是，步骤2A）中所述预压处理的时间为30-90s；步骤2B）中加热压制时间为360-540s，优选为420-540s，进一步优选为480s；热压温度优选为135-165℃，进一步优选为150℃。

本发明另一方面提供一种按照上述方法制备而成的复合碎料板。

本发明方法具有如下有益效果：

1、本发明方法利用废旧利乐包和木碎料制备的复合碎料板的力学性能好，强度高，静曲强度达到19.7-23.1MPa，弹性模量≥2400MPa，碎料板2h吸水厚度膨胀率小于6.1%，制备的碎料板的性能指标满足国家标准（GB/T 4897.2-2003及GB/T17657－1999）的国标要求，达到A类刨花板的要求。

2、本发明的复合碎料板以废旧利乐包、木屑为原料，充分利用了废弃的纸、塑、铝废料，降低了生产成本，又减少了环境污染，同时还提高了材料的利用率和附加值，减少因处理废物而产生的环境污染，利于保护环境，拓展了制造碎料板木材原料范围。

3、本发明采用废旧利乐包和木屑混合制板，可以解决企业生产彩乐板原料不足的问题，从而提高板材产量，原料来源广泛、成本低廉，显著降低了碎料板的生产成本。

4、本发明采用废旧利乐包制板，板材外观独特，具有一定的美学价值。

5、本发明的碎料板压制设备为人造板加工企业的常规设备，不需要采用特殊的制造设备和压制条件，碎料板的制作操作工艺条件温和，适合工业化生产。

6、本发明制备的利用利乐包和木碎料制备的碎料板符合碎料板是国家标准（GB/T4897.2-2003及GB/T17657－1999），得到符合标准可投放市场用板材，同时很好地解决了企业废旧利乐包回收量不足的问题。

具体实施方式

本发明中的木屑选择杨木碎料，还可以选择人造板加工企业普遍使用的各种碎料或木材加工企业的木材加工废弃物；脲醛树脂胶购自北京木材厂，其固体含量52%重量，固化时间为70s，粘度为14s（涂-4杯），pH=8.2，游离甲醛含量0.2%重量，F/U=1.11，ρ=1.2g/cm3，保质期20-30天。

实施例1

1、原料的预处理

1）用切纸机将清洗并干燥的利乐包裁切成利乐包碎片，备用，其中利乐包碎片的长度为1-5mm、宽度为1-5mm；

2）除去废弃物木碎料中的树皮、泥土等杂质，筛选出长度为1-5mm、宽度为1-5mm木碎料，备用。

2、原料混合

将利乐包碎片和木碎料混合均匀，制得碎料板混合料，其中利乐包碎片和木碎料的重量之比为4：6。

3、按照普通碎料板生产工艺制备碎料板：

1）调胶

按照脲醛树脂100kg、氯化铵1kg、液体石蜡7.1kg的重量配比准备调胶原料（全部按固含量计算）其中，脲醛树脂（尿素与甲醛的摩尔比为1：1.11）的质量指标如下：

将计量好的脲醛树脂、氯化铵与液体石蜡混合，搅拌均匀，制得调制脲醛树脂胶，待用。

本发明使用的脲醛树脂不限于上述脲醛树脂，工厂普遍采用的各种普通脲醛树脂和改性脲醛树脂也都适用。

2）施胶：将调制脲醛树脂胶加入到碎料板混合料中，采用拌胶机搅拌、混合均匀，其中，施胶量为14%（按固含量52%树脂胶黏剂与碎料板原料总干重计算），即添加的脲醛树脂胶黏剂（固含量52%树脂胶黏剂）与绝干碎料板原料总重量之比为14：100。

3）干燥：将混合了脲醛树脂胶黏剂的碎料板混合料进行干燥处理，其中干燥温度为40℃，干燥至混合物料的含水率为8%。

4）铺装：手工铺装施胶后的碎料板混合料制成板坯，板坯厚度为40mm。

5）预压：对铺装好后的板坯在室温下（15-30℃）进行预压，使松散的物料成型，预压压力为0.6MPa,预压时间60s。

6）热压成型：对预压的板坯进行热压，热压温度为150℃，热压时间为420s，热压压力为4MPa，热压过程中限制板材厚度为9mm，即制成的碎料板厚度为9mm，经过裁切后，得到本发明产品。

本发明以制备厚度为9mm的碎料板为例进行说明，除了9mm之外，其他任意厚度均适用于本发明。

按GB／T17657－1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》检测碎料板理化性能，结果见表1。

实施例2

1、原料的预处理

1）用切纸机将清洗并干燥的利乐包裁切成利乐包碎片，备用，其中利乐包碎片的长度为2-5mm、宽度为2-5mm；

2）除去废弃物木碎料中的树皮、泥土等杂质，筛选出长度为2-5mm、宽度为2-5mm木碎料，备用。

2、原料混合

将利乐包碎片和木碎料混合均匀，制得碎料板混合料，其中利乐包碎片和木碎料的重量之比为2：8。

3、按照普通碎料板生产工艺制备碎料板：

1）调胶

按照脲醛树脂100kg、氯化铵0.9kg、液体石蜡7kg的重量配比准备调胶原料（全部按固含量计算）其中，脲醛树脂（尿素与甲醛的摩尔比为1：1.11）；

将计量好的脲醛树脂、氯化铵与液体石蜡混合，搅拌均匀，制得调制脲醛树脂胶，待用。

2）施胶：将调制脲醛树脂胶加入到碎料板混合料中，采用拌胶机搅拌、混合均匀，其中，施胶量为10%（按固含量52%树脂胶黏剂与碎料板原料总干重计算），即添加的脲醛树脂胶黏剂（固含量52%树脂胶黏剂）与绝干碎料板原料总重量之比为10：100。

3）干燥：将混合了脲醛树脂胶黏剂的碎料板混合料进行干燥处理，其中干燥温度为40℃，干燥至混合物料的含水率为8%。

4）铺装：用铺装机将施胶后的碎料板混合料制成板坯，板坯厚度为45mm。

5）预压：对铺装好后的板坯在室温（25℃）下进行预压，使松散的物料成型，预压压力为0.2MPa，预压时间90s。

6）热压成型：对预压的板坯进行热压，热压温度为165℃，热压时间为480s，热压压力为4MPa，热压过程中限制板材厚度为9mm，即制成的碎料板厚度为9mm，经过裁切后，得到本发明产品。

按GB／T17657－1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》检测碎料板理化性能，结果见表1。

实施例3

1、原料的预处理

1）用切纸机将清洗并干燥的利乐包裁切成利乐包碎片，备用，其中利乐包碎片的长度为0.5-5mm、宽度为0.5-5mm；

2）除去废弃物木碎料中的树皮、泥土等杂质，筛选出长度为0.5-5mm、宽度为0.5-5mm木碎料，备用。

2、原料混合

将利乐包碎片和木碎料混合均匀，制得碎料板混合料，其中利乐包碎片和木碎料的重量之比为3：7。

3、按照普通碎料板生产工艺制备碎料板：

1）调胶

按照脲醛树脂100kg、氯化铵1.1kg、液体石蜡7.1kg的重量配比准备调胶原料（全部按固含量计算）其中，脲醛树脂（尿素与甲醛的摩尔比为1：1.11）；

将计量好的脲醛树脂、氯化铵与液体石蜡混合，搅拌均匀，制得调制脲醛树脂胶，待用。

2）施胶：将调制脲醛树脂胶加入到碎料板混合料中，采用拌胶机搅拌、混合均匀，其中，施胶量为12%（按固含量52%树脂胶黏剂与碎料板原料总干重计算），即添加的脲醛树脂胶黏剂（固含量52%树脂胶黏剂）与绝干碎料板原料总重量之比为12：100。

3）干燥：将混合了脲醛树脂胶黏剂的碎料板混合料进行干燥处理，其中干燥温度为40℃，干燥至混合物料的含水率为8%。

4）铺装：用铺装机将施胶后的碎料板混合料制成板坯，板坯厚度为45mm。

5）预压：对铺装好后的板坯在室温（20℃）下进行预压，使松散的物料成型，预压压力为1.0MPa，预压时间30s。

6）热压成型：对预压的板坯进行热压，热压温度为135℃，热压时间为540s，热压压力为4MPa，热压过程中限制板材厚度为9mm，即制成的碎料板厚度为9mm，经过裁切后，得到本发明产品。

按GB／T17657－1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》检测碎料板理化性能，结果见表1。

实施例4

1、原料的预处理

1）用切纸机将清洗并干燥的利乐包裁切成利乐包碎片，备用，其中利乐包碎片的长度为2-5mm、宽度为2-5mm；

2）除去废弃物木碎料中的树皮、泥土等杂质，筛选出长度为2-5mm、宽度为2-5mm木碎料，备用。

2、原料混合

将利乐包碎片和木碎料混合均匀，制得碎料板混合料，其中利乐包碎片和木碎料的重量之比为1：9。

3、按照普通碎料板生产工艺制备碎料板：

1）调胶

按照脲醛树脂100kg、氯化铵1.0kg、液体石蜡7.2kg的重量配比准备调胶原料（全部按固含量计算）其中，脲醛树脂（尿素与甲醛的摩尔比为1：1.11）；

将计量好的脲醛树脂、氯化铵与液体石蜡混合，搅拌均匀，制得调制脲醛树脂胶，待用。

2）施胶：将调制脲醛树脂胶加入到碎料板混合料中，采用拌胶机搅拌、混合均匀，其中，施胶量为12%（按固含量52%树脂胶黏剂与碎料板原料总干重计算），即添加的脲醛树脂胶黏剂（固含量52%树脂胶黏剂）与绝干碎料板原料总重量之比为12：100。

3）干燥：将混合了脲醛树脂胶黏剂的碎料板混合料进行干燥处理，其中干燥温度为40℃，干燥至混合物料的含水率为8%。

4）铺装：用铺装机将施胶后的碎料板混合料制成板坯，板坯厚度为40mm。

5）预压：对铺装好后的板坯在室温（35℃）下进行预压，使松散的物料成型，预压压力为0.6MPa，预压时间60s。

6）热压成型：对预压的板坯进行热压，热压温度为135℃，热压时间为480s，热压压力为4MPa，热压过程中限制板材厚度为9mm，即制成的碎料板厚度为9mm，经过裁切后，得到本发明产品。

按GB／T17657－1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》检测碎料板理化性能，结果见表1。

表1产品质量性能检测结果

实验结果表明：采用本发明方法制备的碎料板密度≥0.71g/cm³，静曲强度达到19.7-23.1MPa，弹性模量≥2400MPa，碎料板2h吸水厚度膨胀率小于6.1%，制备的碎料板的性能指标满足国家标准（GB/T 4897.2-2003及GB/T17657－1999）的国标要求，达到A类刨花板的要求。

Claims (10)

1.一种复合碎料板制备方法，其特征在于，包括如下顺序进行的步骤：

1）向废旧利乐包与木碎料的混合物料中施加胶黏剂，形成混合物料；

2）将混合物料组坯后进行热压处理，制成板材。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1）中所述的利乐包与木碎料的重量份配比为1-5：5-9。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利乐包与木碎料的重量份配比为2-4：6-8。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1）中所述的胶黏剂为脲醛树脂胶黏剂或酚醛树脂胶黏剂。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1）中所述的胶黏剂用量与所述的利乐包和木碎料的混合物料的总重量之比为8-14：100。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括将混合物料进行干燥处理后再进行所述的组坯。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述干燥处理的温度为20-50℃。

8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤2）中所述热压处理包括如下顺序进行的步骤：

2A）将组坯后的板坯在压力为0.2-1MPa下进行预压处理，使松散的物料成型，制得预压板坯；

2B）对预压的板坯在温度为120-165℃，压力为1-4MPa下进行加热压制，即得。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤2B）中所述加热压制时间为360-540s。

10.一种复合碎料板按照如权利要求1-9任一所述方法制备而成。