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CN107756587B - 一种无胶耐水型纤维板的制造方法以及制造设备 - Google Patents

一种无胶耐水型纤维板的制造方法以及制造设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及纤维板制造方法技术领域，尤其是一种无胶耐水型纤维板的制造方法以及制造设备。这种无胶耐水型纤维板的制造方法，依次经过备料、蒸汽预处理、热磨、干燥、铺装、预压与热压得到纤维板。这种无胶胶合纤维板热磨设备，具有输送主体，输送主体的进料口处安装有原料粉碎进料料斗，原料粉碎进料料斗上安装有酸碱调节进料管，输送主体的出料口连接有磨盘,磨盘上设有磨盘出口。本发明设计合理，经过碱处理后的木片可以活化木材纤维中的基团，有利于纤维之间的结合；大豆蛋白与木材中的碱在温度条件下可以结合成胶粘物质，产生胶结效果。

Description

一种无胶耐水型纤维板的制造方法以及制造设备
技术领域
本发明涉及纤维板制造方法技术领域，尤其是一种无胶耐水型纤维板的制造方法以及制造设备。
背景技术
纤维板是目前人造板的主流板种之一，在市场上用量较大，主要用于强化地板、家具等室内多种应用场合，而目前生产纤维板的主要用胶粘剂为脲醛树脂，存在游离甲醛释放的危害室内健康的安全问题，限制了纤维板的进一步发展，目前，纤维板的生产工序主要包括：小径材枝丫材—削片—水洗—热磨—施胶—干燥—铺装—预压—热压—后期处理。实际上，产生游离甲醛的主要来源除了很少一部分来源于木材本身之外，绝大部分均来源于胶粘剂，即施胶工艺所带入的甲醛。为了获得无醛的纤维板，通常有两种方案，一种是在生产过程中施胶工序施加无醛的胶粘剂，目前大多研究的方案来源于这种方案，但由于胶粘剂的成本较高，且还需对现有的工序进行调整以适应新胶粘剂的使用而造成成本的大量增加，从而目前实际应用并不广泛。另一种即不用胶粘剂进行生产，即生产中无施胶这一工序，目前已有的手段通常可对木材进行碱处理，以提升木材纤维的活性，达到无胶胶合的目的，但这种胶合方法制成的纤维板强度低，耐水性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种无胶耐水型纤维板的制造方法以及制造设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无胶耐水型纤维板的制造方法，具有以下步骤：
(1)、备料，将木片和大豆按照质量比9.0～10.5:1混合，在混合料中加入碱溶液，调节混合料的pH值至10，碱溶液的质量分数为1％～20％，木片含水率达到30～50％；碱溶液的质量分数根据木片处理后的含水率、木片酸碱度及木片的数量进行调节，通常木片碱性越高，碱溶液浓度越低，处理后的木片含水率越高，则碱溶液浓度越高；
(2)、蒸汽预处理，蒸汽温度100℃～180℃，处理时间为5～120min；
(3)、热磨，将步骤(2)得到的混合料加入热磨机进行热磨，在热磨过程中不加水，获得混合纤维；
(4)、干燥，将步骤(3)中的得到的混合纤维放入干燥箱，干燥箱温度不超过100℃，混合纤维干燥至含水率为16～20％；
(5)、铺装、预压与热压，对步骤(4)得到的混合纤维铺装、预压和热压成型，得到纤维板。
传统的做法是在热磨过程中采用加水的方法，目的可以软化木材，便于纤维分离。但是如果在上述步骤(3)中加水会造成碱溶液的流失，因此主要通过蒸汽软化木材，在热磨过程中尽量少产生水分流失，便于后期混合纤维的干燥处理。否则混合纤维水量过大，一是无法保证混合纤维的pH值，二是对后期的干燥工艺影响。
进一步地，所述步骤(5)中热压温度140～220℃，热压时间为30～120s/mm，热压压力为2～4MPa。
一种无胶耐水型纤维板的制造设备，具有输送主体和热磨装置，输送主体一端设有进料口，输送主体另一端设有出料口，所述输送主体的进料口处安装有原料粉碎进料料斗，原料粉碎进料料斗上安装有用于向原料通入酸碱溶液以调节原料pH值的酸碱调节进料管，输送主体的出料口连接有热磨装置，热磨装置内置有磨盘,热磨装置上设有出料口，输送主体上开设有蒸汽出口和蒸汽进口；输送主体内腔安装有螺杆，螺杆上安装有螺杆驱动装置。
原料粉碎进料料斗中经过初步粉碎的木片为细长形，木片长度为1～3cm,宽度为1～10mm。热磨装置出料口出来的粉碎后的纤维粒径尺寸符合正态分布，粉碎后的纤维的筛分值为：14目及14目以上的小于等于20％，28～100目的为56～60％，200目及200目以下的小于等于30％。
进一步地，所述的输送主体为夹层结构，蒸汽出口和蒸汽进口与夹层连通，输送主体内壁开设有多个将输送主体内腔与夹层连通的通孔。
进一步地，为了提高输送主体内腔的保温功能，所述的输送主体外包裹有保温层。
进一步地，为了增加纤维板的性能，所述的输送主体上安装有用于向输送主体内腔物料通入改性物料的改性进料管。改性物料为马来酸酐，邻苯二甲酸、聚乙烯亚胺、环氧氯丙烷，或者其他可改善板材的强度和防水性能的物料。
进一步地，所述的螺杆驱动装置包括电机以及与电机输出轴连接的联轴器，联轴器与螺杆固定连接，联轴器与电机均位于输送主体外侧。
本发明的有益效果是：本发明设计合理，操作简便，具有以下优点：
(1)、经过碱处理后的木片可以活化木材纤维中的基团，有利于纤维之间的结合；
(2)、大豆蛋白与碱在热磨温度以及热压温度条件下可以结合成胶粘物质，产生胶结效果；
(3)、对于有些木材自身自带碱性，在制造过程中，可以利用其碱性，节约碱溶液的用量；
(4)、经热磨机粉碎后的大豆，存在一定的残渣，可以作为无胶胶合过程中的填充物，在热压过程中可以减少纤维间的距离，提升纤维之间结合的范德华力，从而可以获得更好的胶接性能；
(5)、大豆中的油性成分，可以作为防水剂材料适用，从而提高其防水性能；
(6)、整个制造过程中无施胶工序，不仅降低胶粘剂成本，而且降低游离甲醛含量，有利于室内健康；
(7)、制造设备占地面积小，所以在需要少量的分析用木材纤维时，不需要造成很大的浪费，使用灵活简便；
(8)、热磨过程中不需要通水，大大缩短了制造纤维所需要的干燥时间；
(9)、原料粉碎进料料斗上安装有酸碱调节进料管，经过碱处理后的木片可以活化木材纤维中的基团，有利于纤维之间的结合，大豆中的大豆蛋白与木材中的碱可以结合成胶粘物质可以结合成胶粘物质，产生胶结效果；
(10)、蒸汽对木片和大豆进行处理，可以软化木材，同时可减少大豆分解后大豆蛋白的流失；
(11)、输送主体上安装有向输送主体内腔物料通入改性物料的改性液进料管，可以针对生产需求向物料通入相对应的改性物料，扩大生产范围。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明中制造方法的工艺流程图；
图2是本发明中制造设备的结构示意图；
图中1.原料粉碎进料料斗，2.输送主体，3.通孔，4.磨盘，5.螺杆，6.酸碱调节进料管，7.电机，8.蒸汽出口，9.蒸汽进口，10.联轴器，11.改性进料管，12.保温层，13.出料口。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1所示的一种无胶耐水型纤维板的制造方法，具有以下步骤：
(1)、备料，将木片和大豆按照质量比10:1混合，在混合料中加入NaOH溶液，调节木片的pH值至10，木片的含水率为50％；
(2)、蒸汽预处理，蒸汽温度180℃，处理时间为20min；
(3)、热磨，将步骤(2)得到的混合料加入热磨机进行热磨，在热磨过程中不加水，获得混合纤维；
(4)、干燥，将步骤(3)中的得到的混合纤维放入干燥箱，干燥箱温度为80℃，混合纤维干燥至含水率为18％；
(5)、组坯，按照密度0.8g/m3计算步骤(4)得到混合纤维的重量，将混合纤维铺装成板坯；
(6)、预压与热压，对步骤(5)得到的板坯先预压然后热压成型，得到纤维板，热压温度160℃，热压时间为1min/mm，热压压力位2.5MPa；
(7)、后期处理，依次包括冷却、裁边、二次加工如贴面、油漆、雕刻、热转印。
如图2所示的一种无胶耐水型纤维板的制造设备，具有输送主体2和热磨装置，输送主体2一端设有进料口，输送主体2另一端设有出料口，输送主体2的进料口处安装有原料粉碎进料料斗1，原料粉碎进料料斗1上安装有用于向原料通入碱溶液以调节原料碱度的酸碱调节进料管6，输送主体2的出料口连接有热磨装置，热磨装置内置有磨盘4，热磨装置上设有出料口13；输送主体2为夹层结构，输送主体2上开设有与夹层连通的蒸汽出口8和蒸汽进口9，输送主体2内壁开设有多个将输送主体2内腔与夹层连通的通孔3；输送主体2内腔安装有用于螺旋输送的螺杆5，螺杆5一端通过联轴器10与电机7输出轴连接，联轴器10与电机7均位于输送主体2外侧。
输送主体2外包裹有保温层12；输送主体2上安装有向输送主体2内腔物料通入改性物料的改性进料管11。
具体工作过程如下：
(1)、木片和大豆按照质量比10:1称重后倒入原料粉碎进料料斗1，原料粉碎进料料斗1底部安装有卸料板，粉碎过程中关闭卸料板，大豆和木片边粉碎边混合，同时酸碱调节进料管6通入质量分数为18％的NaOH溶液，NaOH溶液喷淋在混合物料上，喷淋一段时间后打开原料粉碎进料料斗1，用pH试纸测试粉碎后小块木片的pH值，若pH值小于10则酸碱调节进料管6继续通入NaOH液直到pH值为10；若pH值大于10则酸碱调节进料管6通入质量分数为10％的盐酸溶液直到pH值为10，初步粉碎后的木片为细长形，木片长度为2cm,宽度为5mm；
(2)、当检测到粉碎后木片的pH值为10，打开卸料板，小块大豆和小块木片混合物料从原料粉碎进料料斗1进入输送主体2内腔，螺杆5向出料口输送，蒸汽发生器产生的蒸汽通过蒸汽进口9和通孔3对输送主体2内腔的物料进行热处理，蒸汽温度为180℃，处理时间为20min，蒸汽通过通孔3和蒸汽出口8排出输送主体2；
(3)、经过热处理后的木片和大豆在螺杆5输送下进入热磨装置进行热磨，热磨后的混合纤维从出料口13排出，混合纤维粒径尺寸符合正态分布，热磨后的纤维筛分值为：14目的等于20％，28～100目的为60％，200目等于20％。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种无胶耐水型纤维板的制造方法，其特征在于：具有以下步骤：
（1）、备料，将木片和大豆按照质量比9.0～10.5:1混合，在混合料中加入碱溶液，调节木片的pH值为8～10；
（2）、蒸汽预处理，蒸汽温度100℃～180℃，处理时间为5～120min；
（3）、热磨，将步骤（2）得到的混合料加入热磨机进行热磨，在热磨过程中不加水，获得混合纤维；
（4）、干燥，将步骤（3）中的得到的混合纤维放入干燥箱，混合纤维干燥至含水率为16～20%；
（5）、铺装、预压与热压，对步骤（4）得到的混合纤维铺装、预压和热压成型，得到纤维板。
2.根据权利要求1所述的一种无胶耐水型纤维板的制造方法，其特征在于：所述步骤（5）中热压温度140～220℃，热压时间为30～120s/mm，热压压力为2～4MPa。
3.一种无胶耐水型纤维板的制造设备，采用权利要求1所述的无胶耐水型纤维板的制造方法，具有输送主体（2）和热磨装置，输送主体（2）一端设有进料口，输送主体（2）另一端设有出料口，其特征在于：所述输送主体（2）的进料口处安装有原料粉碎进料料斗（1），原料粉碎进料料斗（1）上安装有用于向原料通入酸碱溶液以调节原料pH值的酸碱调节进料管（6），输送主体（2）的出料口连接有热磨装置，热磨装置内置有磨盘（4）, 热磨装置上设有出料口（13），输送主体（2）上开设有蒸汽出口（8）和蒸汽进口（9）；输送主体（2）内腔安装有螺杆（5），螺杆（5）上安装有螺杆驱动装置。
4.根据权利要求3所述的无胶耐水型纤维板的制造设备，其特征在于：所述的输送主体（2）为夹层结构，蒸汽出口（8）和蒸汽进口（9）与夹层连通，输送主体（2）内壁开设有多个将输送主体（2）内腔与夹层连通的通孔（3）。
5.根据权利要求3所述的无胶耐水型纤维板的制造设备，其特征在于：所述的输送主体（2）外包裹有保温层（12）。
6.根据权利要求3所述的无胶耐水型纤维板的制造设备，其特征在于：所述的输送主体（2）上安装有用于向输送主体（2）内腔物料通入改性物料的改性进料管（11）。
7.根据权利要求3所述的无胶耐水型纤维板的制造设备，其特征在于：所述的螺杆驱动装置包括电机（7）以及与电机（7）输出轴连接的联轴器（10），联轴器（10）与螺杆（5）固定连接，联轴器（10）与电机（7）均位于输送主体（2）外侧。
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