專利名稱：一種無(wú)膠高密度纖維板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于木質(zhì)材料深加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及ー種具有高密度、高厚度的無(wú)膠高密度纖維板的制作方法。
背景技術(shù)：
木纖維是采用伐剩小徑級(jí)枝椏材、木材加工剩余物或其他非木質(zhì)植物纖維原料，經(jīng)過(guò)剝皮、削片、篩選和清洗處理，最后熱磨解纖制得。目前，木纖維在應(yīng)用領(lǐng)域上僅限于生產(chǎn)中密度纖維板，生產(chǎn)期間產(chǎn)生的危害，如膠粘劑釋放的甲醛、苯酚等有害物質(zhì)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，尤其是自2008年4月18日美國(guó)加利福尼亞州空氣資源委員會(huì)(CARB)頒發(fā)了降低復(fù)合木制品甲醛排放的有毒物質(zhì)空氣傳播控制措施后，規(guī)定不符合CARB認(rèn)證的復(fù)合木制品和含有復(fù)合木制品的成品都不能進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)。因此，生產(chǎn)過(guò)程中不使用膠黏劑而制作得到無(wú)膠木纖維制件一直是科技工作者研究的熱點(diǎn)課題之一。公開號(hào)為CN85105958A的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種用纖維木素原料制取合成物的方法，該方法是將纖維木素用水蒸汽加熱處理，使纖維木素原料中的半纖維素降解及水解成為游離糖類等物質(zhì)，再經(jīng)熱固化而轉(zhuǎn)變?yōu)槟z結(jié)劑和填充劑，使制作得到的纖維木素合成物具有優(yōu)良強(qiáng)度和尺寸。公開號(hào)為CN1063298A的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種由木素纖維素制取熱固化樹脂及復(fù)合材料制品的方法，該方法首先將木素纖維素材料用高壓蒸汽處理使半纖維發(fā)生熱分解和水解生成水溶性物質(zhì)，然后將這些水溶性物質(zhì)作為ー種熱固化樹脂膠粘劑在熱壓下生成ー種防水膠結(jié)體生成復(fù)合材料制品 。公開號(hào)為CN102039623A，將成型木纖維在坯體預(yù)壓在壓カ為3MPa 12MPa，溫度為150°C 170°C，保溫時(shí)間為30min 120min的條件下熱壓成成型坯體，然后送入炭化爐中進(jìn)行常規(guī)炭化處理，炭化溫度為180°C 230°C，炭化時(shí)間為30min 150min。但是，上述方法制得的無(wú)膠纖維板限于小幅面實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，尚未形成大幅面的成熟生產(chǎn)エ藝，仍無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。公開號(hào)為CN1108988A的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種干法無(wú)膠硬質(zhì)纖維板的生產(chǎn)方法，該方法將植物原料經(jīng)分離、干燥、在不添加膠結(jié)劑的條件下成型、熱壓，在熱壓過(guò)程中采用三段加壓的熱壓エ藝，高壓為3. 4MPa 6. 4MPa，低壓為0. 5MPa 2. OMPa,熱壓溫度為180°C 210°C，熱壓時(shí)間為高壓閉合IOs 90s，排氣30s 240s，塑合30s 240s，從而制得物理力學(xué)性能超過(guò)硬質(zhì)纖維板國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ニ級(jí)品的無(wú)膠硬質(zhì)纖維板。但是，該無(wú)膠硬質(zhì)纖維板的最大名義厚度尺寸不超過(guò)6mm，仍然較低，限制了該無(wú)膠硬質(zhì)纖維板的實(shí)際應(yīng)用，不能滿足高厚度需求的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，突破現(xiàn)有無(wú)膠纖維板的技術(shù)限制瓶頸，簡(jiǎn)單方便地制作出低成本、高性能的無(wú)膠纖維板并批量化投入生產(chǎn)，是目前廣大科技工作者的研究熱點(diǎn)，將極大地拓展無(wú)膠纖維板的應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)目的是針對(duì)上述無(wú)膠纖維板存在的エ藝不成熟、厚度低的問(wèn)題，提供一種無(wú)膠高密度纖維板的制作方法，通過(guò)該方法能夠制作得到低成本、高性能的木纖維制件。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案為一種無(wú)膠高密度纖維板的制作方法，以木纖維為原料，制作エ序包括干燥、鋪裝、預(yù)壓、熱壓成型；其特征是該木纖維原料采用橫截面為微米量級(jí)的木纖維，其厚度為3 ilm IOiI m，寬度為1011111 5011111，長(zhǎng)度為0. 3mm 10mnin作為優(yōu)選，所述的木纖維原料的pH值為4. 2 6. 8。作為優(yōu)選，所述的木纖維原料自身含有或添加120目以上木粉，木纖維原料與木粉質(zhì)量比優(yōu)選為9. 5:0. 5 5:5，進(jìn)ー步優(yōu)選為9:1 6:4。作為優(yōu)選，所述的干燥處理工序中，優(yōu)選控制木纖維原料的含水率在4% 6% ；作為優(yōu)選，所述的熱壓成型エ序中，熱壓溫度優(yōu)選為180°C 220°C，熱壓壓カ優(yōu)選為40kg/cm2 75kg/cm2,熱壓時(shí)間優(yōu)選為12min 30min。利用上述方法制得的無(wú)膠木纖維制件的厚度范圍12mm 35mm,密度能夠達(dá)到
0.85g/cm3 1. 20g/cm3。綜上所述，本發(fā)明人通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)探索后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)木纖維原料的橫截面尺寸達(dá)到微米量級(jí)，長(zhǎng)度尺寸達(dá)到毫米量級(jí)，即采用更加“纖細(xì)”的木纖維為原料時(shí)，通過(guò)干燥、鋪裝、預(yù)壓、熱壓成型等エ序后所得到的無(wú)膠纖維板的密度大幅度提高，達(dá)到0. 85g/cm3
1.20g/cm3，厚度12mm 35mm。究其原因可能是當(dāng)木纖維原料的橫截面尺寸達(dá)到微米量級(jí)，即木纖維原料更加“纖細(xì)”時(shí)，對(duì)木材細(xì)胞的破壞更強(qiáng)，給木纖維熱壓成型帶來(lái)如下兩方面有益效果(I)不僅增加了木纖維表面積，而且更多具有膠粘性能的天然物質(zhì)暴露于表面，這將有利于在后續(xù)熱壓過(guò)程中由于高溫高壓作用木纖維中纖維素、半纖維素及木質(zhì)素發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生更多膠黏物質(zhì)，將木纖維結(jié)合在一起；(2)在熱磨和熱壓過(guò)程中，木纖維中的纖維素、半纖維素部分更易水解產(chǎn)生糠醛類化合物，從而更加促進(jìn)了該糠醛類化合物與具有酚醛結(jié)構(gòu)的木質(zhì)素形成有膠粘性化合物；因此，當(dāng)木纖維原料采用本發(fā)明提供的橫截面尺寸為微米量級(jí)的木纖維原料吋，能夠制得無(wú)膠高密度纖維板，從而突破了現(xiàn)有無(wú)膠纖維板批量化生產(chǎn)的エ藝限制瓶頸，極大地拓展無(wú)膠纖維板的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其適用于家具領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、綠色環(huán)保的高端家具。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)描述，需要指出的是，以下所述實(shí)施例旨在便于對(duì)本發(fā)明的理解，而對(duì)其不起任何限定作用。實(shí)施例1 :本實(shí)施例用于制作平面無(wú)膠高密度纖維板，其幅面尺寸為2440mmX 1220mm，厚度為 j5mm。
采用橫截面為微米量級(jí)的熱磨木纖維與120目以上的木粉混合作為原料。該熱磨木纖維厚度為3 ii m 10 ii m,寬度為10 u m 50 u m,長(zhǎng)度為0. 3mm 10mm?？刂颇纠w維與120目以上木粉的質(zhì)量比7:3，原料pH值6.1。以下是具體的制作步驟步驟1、干燥工藝稱取上述熱磨木纖維73. 5kg，120目以上木粉約3L 5kg，利用氣流干燥設(shè)備進(jìn)行干燥處理，控制其含水率在4% 6% ；步驟2、鋪裝工藝干燥后的原料經(jīng)旋風(fēng)分離器將其平鋪到機(jī)械鋪裝小車，并進(jìn)行均勻鋪裝；步驟3、預(yù)壓工藝由板坯運(yùn)輸機(jī)將鋪裝后纖維運(yùn)輸至預(yù)壓機(jī)，將鋪裝合格的板坯，經(jīng)預(yù)壓得到預(yù)成型板坯；步驟4、熱壓工藝由裝板小車將步驟3處理后的板坯推入熱壓機(jī)，熱壓溫度200°C 210°C，熱壓壓力70kg/cm2，熱壓時(shí)間25min，得到無(wú)膠高密度纖維板。對(duì)上述制作得到的無(wú)膠高密度纖維板的物理力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果如下密度0.98g/cm3靜曲強(qiáng)度MOR// 54. 35MPa彈性模量MOE// :5931. 52MPa握螺釘力I792.2N24小時(shí)吸水率12. 95%上述測(cè)試結(jié)果顯示該無(wú)膠高密度纖維板符合國(guó)家中密度纖維板GB/T11718-2009的規(guī)定，與現(xiàn)有中密度纖維板相比，具有優(yōu)異的彈性模量和靜曲強(qiáng)度。以上所述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充或類似方式替代等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)膠高密度纖維板的制作方法，以木纖維為原料，制作工序包括干燥、鋪裝、 預(yù)壓、熱壓成型；其特征是所述的木纖維原料采用橫截面為微米級(jí)的木纖維，其厚度為 3 μ m 10 μ m，寬度為 10 μ m 50 μ m，長(zhǎng)度為 O. 3mm 10mnin
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)膠高密度纖維板的制作方法，其特征是所述的木纖維原料的pH值為4. 2 6. 8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)膠高密度纖維板的制作方法，其特征是所述的木纖維原料中自身含有或添加120目以上木粉，木纖維原料與木粉質(zhì)量比為9. 5:0. 5 5:5。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)膠高密度纖維板的制作方法，其特征是所述的木纖維原料與木粉質(zhì)量比為9:1 6:4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)膠高密度纖維板的制作方法，其特征是所述的干燥處理工序中，控制木纖維原料的含水率在4% 6%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)膠高密度纖維板的制作方法，其特征是所述的熱壓成型工序中，熱壓溫度為180°C 220°C，熱壓壓力為40kg/cm2 75kg/cm2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)膠高密度纖維板的制作方法，其特征是所述的熱壓成型工序中，熱壓時(shí)間為12min 30min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的無(wú)膠高密度纖維板的制作方法，其特征是制得的無(wú)膠木纖維制件的厚度為12mm 35mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的無(wú)膠高密度纖維板的制作方法，其特征是制得的無(wú)膠木纖維制件的密度為O. 85g/cm3 1. 20g/cm3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無(wú)膠高密度纖維板的制作方法。該方法通過(guò)控制木纖維的橫截面尺寸與長(zhǎng)度尺寸，即木纖維的厚度為3～10μm，寬度為10～50μm，長(zhǎng)度為0.3～10mm，然后經(jīng)過(guò)干燥、鋪裝、預(yù)壓、熱壓成型等工序制得無(wú)膠高密度纖維板。實(shí)踐證實(shí)，本發(fā)明通過(guò)采用橫截面為微米量級(jí)的更加“纖細(xì)”的木纖維為原料，熱壓制得了具有高密度、高厚度的無(wú)膠纖維板，從而突破了現(xiàn)有無(wú)膠纖維板批量化生產(chǎn)的工藝限制瓶頸，極大地拓展無(wú)膠纖維板的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其適用于家具領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、綠色環(huán)保的高端家具。
文檔編號(hào)B27N3/04GK103029196SQ20121054138
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者張安將, 陳正光, 范千銀, 邵成峰 申請(qǐng)人:寧波大世界家具研發(fā)有限公司, 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所