一種基于噴塑方式制備木塑復合定向刨花板的方法技術

一種基于噴塑方式制備木塑復合定向刨花板的方法，本發明專利技術為解決現有技術中密度大的塑料顆粒將向板坯的底層滑漏，從而導致塑料含量和密度在產品厚度方向上分布不均而提出一種基于噴塑方式制備木塑復合定向刨花板的方法。本發明專利技術具有木質原料備料、原料預處理、制備塑料薄片、噴附塑料粉末、滾筒混合、多層定向鋪裝、冷壓及熱壓以及后期加工的步驟。本發明專利技術的有益效果是：通過塑料噴粉定向鋪裝使塑料粉末能夠粘附在木質原料表面，有效保證了每一層內塑料粉末均勻分散，在減少塑料用量提高木質原料用量的基礎上改善了木塑復合材料的綜合力學性能，可以提高木質原料的使用量，實現小材大用、劣材優用，可用于制備高性能的木塑復合材料。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及材料加工領域，涉及一種木塑復合材料的制備方法，具體涉及一種基于噴塑方式制備木塑復合定向刨花板的方法。
技術介紹
木塑復合材料是復合材料領域增長最快的新型聚合物復合材料之一。擠出、注射和熱壓是三種主要的生產木塑復合材料的方法，但是擠出和注射法限制了其產品的尺寸，因此熱壓法是生產大幅面木塑復合材料的最優方法。現有的木塑復合材料生產技術要求木質原材料的尺寸足夠小，工業通常使用40～100目的粉狀木質纖維，原材料的磨粉不僅增加了能耗，而且也是粉塵污染和噪聲污染的源泉。使用大尺寸原料，能保持原料的原始結構少被破壞，從而有利于增加產品的各項性能，并能起到節能降噪的作用。木塑復合材料的主要原料包括木質原料和塑料，在成本上，塑料的價格高于木質原料的價格，因此提高產品中木質原料的含量可以降低產品的成本。然而，現有木塑復合材料中木質原料的質量分數一般在20%到50%，當木質原料含量高于50%時，木質原料與塑料混合物的流動性差，與設備管壁的摩擦阻力較大，造成產品均勻性差和表面開裂等缺陷，因此如何通過新的工藝提高木塑復合材料中木質原料的含量成為研究的重點和熱點。中國是農業大國，農作物秸稈產量大、分布廣、種類多，雖然秸稈長期以來一直是農民生活和農業發展的寶貴資源，但秸稈被不恰當利用卻帶來了空氣污染等環境問題。隨著技術的進步，以秸稈制造人造板成為利用秸稈的一種新手段。秸稈表面具有蠟狀物質和果膠，以秸稈制造人造板時如果處理不當就會面臨內結合強度不夠、綜合力學性能不足的缺陷；且秸稈是草本植物，其生長年限短，較之木材而言其中的木質素含量較低；秸稈板的表觀質量不佳，也使其在高附加值的家具制造領域、室內外建筑裝飾工程領域的應用受到一些限制。充分利用秸稈資源，并克服秸稈的缺陷，提高秸稈板的內結合強度、木質素含量，改善其力學性能和表觀質量是當前需要解決的問題。在傳統熱壓法生產木塑料復合材料的過程中，塑料顆粒的密度大于木質原料的密度，從而在混合過程中，密度大的塑料與密度小的纖維很難混合均勻，甚至在鋪裝和熱壓過程中，密度大的塑料顆粒將向板坯的底層滑漏，從而導致塑料含量和密度在產品厚度方向上分布不均。雖然長尺寸木質原料有利于增加最終產品的性能，但使用顆粒塑料導致的上述滑漏和分布不勻現象更明顯。這就直接導致材料分布不均勻，容易在板坯的厚度方向上出現聚集，從而會形成波浪型斷面密度分布（VDP），進而影響材料的力學性能和表觀質量。使塑料粉末按照需要鋪裝，并實現粉末顆粒的均勻分散、控制鋪裝完成后塑料鋪裝層的厚度是當前需要解決的重要問題。同時現有技術中還缺少一種在基于塑料噴粉方式制備定向木塑復合刨花板的過程中，使塑料粉末可以均勻分散同時，避免塑料粉末因集中受熱或火焰燒灼而出現的變色、變性、燃燒等缺陷的木塑復合材料的方法。
技術實現思路
本專利技術為解決現有技術中存在的一系列問題，進而提出一種基于噴塑方式制備木塑復合定向刨花板的方法，包括以下步驟：步驟一、木質原料備料：將木材和秸稈中的任一種或其二者的組合通過刨片、削片、碾壓、鋸切和篩選中的一種或幾種方式加工成長20～200mm、寬2～20mm、厚0.1～2mm規格的木質原料備用；步驟二、原料預處理：對所述木質原料進行高溫干燥或熱水抽提處理或二者的組合，并將木質原料的含水率干燥至5%以下，同時降低木質原料的表面能；步驟三、制備塑料薄片：將熱塑性塑料加工成長度為60～100mm，寬度為15～20mm，厚度為0.05～0.2mm的塑料薄片；步驟四、噴附塑料粉末：使用塑料噴粉方式將熱塑性塑料顆粒粘附在木質原料表面；步驟五、滾筒混合：將占定向木塑復合刨花板質量5～30%的所述熱塑性塑料薄片與所述粘附有塑料顆粒的木質原料置于滾筒中混合均勻，獲得木質原料與塑料薄片的混合物；步驟六、多層定向鋪裝：將所述木質原料與塑料薄片的混合物進行分層定向鋪裝，獲得多層疊加定向板坯；步驟七、熱壓及冷壓：將多層疊加定向板坯放入平板熱壓機中在120～220℃下熱壓3～20分鐘，之后向熱壓機加熱板通入5～25℃冷水或將板坯轉入至常溫壓機中進行冷壓，待板坯溫度降至50～60℃時取出；步驟八、后期加工：進行裁邊和表面處理后陳放。本專利技術的有益效果是：通過塑料噴粉定向鋪裝使塑料粉末能夠粘附在木質原料表面，有效保證了每一層內塑料粉末均勻分散，在減少塑料用量提高木質原料用量的基礎上改善了木塑復合材料的綜合力學性能，可以提高木質原料的使用量，實現小材大用、劣材優用，可用于制備高性能的木塑復合材料，充分利用了木材和秸稈材料，還不會出現塑料在板材厚度方向上的聚集，避免了波浪型斷面密度分布（VDP）的形成，克服了現有技術木塑復合板制備過程中存在的因木質原料尺寸小、含量低、塑料和密度分布不均帶來的資源利用不合理、能量消耗大、木塑板材綜合力學性能差的問題。進一步，步驟四的噴附塑料粉末過程中使用了熱塑性塑料粉末噴熔裝置，所述熱塑性塑料粉末噴熔裝置具有高壓粉末容器和噴槍，所述噴槍上設有進料裝置，所述進料裝置通過管道與所述高壓粉末容器連接，所述噴搶上還設有噴頭；所述高壓粉末容器中裝有熱塑性塑料粉末，所述熱塑性塑料粉末隨氣流被輸送到所述進料裝置，經所述噴槍進入所述噴頭并經所述噴頭噴出。進一步，所述噴頭包括粉末輸送段、粉末熔融段和液滴噴出段，所述粉末輸送段與所述粉末熔融段相連，所述粉末熔融段與液滴噴出段相連，所述粉末輸送段具有氣流通孔和氣流噴嘴，所述粉末熔融段具有腔壁、加熱器及由所述腔壁和加熱器圍合而成的熔融腔體；所述氣流通孔通過氣流噴嘴與所述粉末熔融段的熔融腔體相連；所述液滴噴出段具連接部和噴液頭，所述熔融腔體的一端與所述連接部相連，所述連接部與所述噴液頭連接。進一步，所述粉末輸送段由進氣部件和混氣部件組成，所述進氣部件和所述混氣部件嵌套連接，且所述粉末輸送段通過所述混氣部件與所述粉末熔融段相連；所述進氣部件上設有主氣流道入口和擴流通道入口，所述混氣部件和所述進氣部件之間具有主氣流腔及卷吸噴口，空氣通過主氣流道入口進入主氣流腔并通過卷吸噴口噴出，氣流噴出過程中擴流通道入口附近的空氣被主氣流腔中噴出的空氣卷吸；所述混氣部件上與所述卷吸噴口相鄰處設有附壁曲面，空氣及被卷吸的空氣沿所述附壁曲面進入所述混氣部件，并經所述附壁曲面圍合成的平流腔向氣流噴嘴方向運動。進一步，步驟二原料預處理中還使用噴涂方法將占定向木塑復合刨花板質量0.5～2%的液態偶聯劑施加在預處理后的木質原料上。進一步，步驟六所述定向鋪裝包括以下具體步驟：a、定向鋪裝底層：將木質原料與塑料薄片的混合物進行定向鋪裝獲得具有一定厚度的定向鋪裝底層；b、定向鋪裝上一層：在所述定向鋪裝底層上改變定向鋪裝方向，與所述定向鋪裝底層角度呈垂直關系疊加定向鋪裝所述木質原料與塑料薄片的混合物；c、完成板坯定向鋪裝：重復b步驟若干次，直至完成具有一定厚度和層數的鋪裝，再以木質原料與塑料薄片的混合物進行表層鋪裝，最終完成板坯鋪裝。進一步，步驟四通過斜軸滾筒以每分鐘10轉至60轉的速度進行混合，至混合均勻；步驟五中對木質原料與塑料薄片的混合物進行定向鋪裝是指將原料混合物相互搭接和疊加，以原料混合物長度方向與軸向成0～30度夾角進行鋪裝。進一步，步驟五中所述多層定向鋪裝中各層鋪裝時原料混合物的定向方向平行或垂直于板坯軸向，同時疊本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于噴塑方式制備木塑復合定向刨花板的方法，包括以下步驟：步驟一、木質原料備料：將木材和秸稈中的任一種或其二者的組合通過刨片、削片、碾壓、鋸切和篩選中的一種或幾種方式加工成長20～200mm、寬2～20mm、厚0.1～2mm規格的木質原料備用；步驟二、原料預處理：對所述木質原料進行高溫干燥或熱水抽提處理或二者的組合，并將木質原料的含水率干燥至5%以下，同時降低木質原料的表面能；步驟三、制備塑料薄片：將熱塑性塑料加工成長度為60～100mm，寬度為15～20mm，厚度為0.05～0.2mm的塑料薄片；步驟四、噴附塑料粉末：使用塑料噴粉方式將熱塑性塑料顆粒粘附在木質原料表面；步驟五、滾筒混合：將占定向木塑復合刨花板質量5～30%的所述熱塑性塑料薄片與所述粘附有塑料顆粒的木質原料置于滾筒中混合均勻，獲得木質原料與塑料薄片的混合物；步驟六、多層定向鋪裝：將所述木質原料與塑料薄片的混合物進行分層定向鋪裝，獲得多層疊加定向板坯；步驟七、熱壓及冷壓：將多層疊加定向板坯放入平板熱壓機中在120～220℃下熱壓3～20分鐘，之后向熱壓機加熱板通入5～25℃冷水或將板坯轉入至常溫壓機中進行冷壓，待板坯溫度降至50～60℃時取出；步驟八、后期加工：進行裁邊和表面處理后陳放。...

【技術特征摘要】
1.一種基于噴塑方式制備木塑復合定向刨花板的方法，包括以下步驟：步驟一、木質原料備料：將木材和秸稈中的任一種或其二者的組合通過刨片、削片、碾壓、鋸切和篩選中的一種或幾種方式加工成長20～200mm、寬2～20mm、厚0.1～2mm規格的木質原料備用；步驟二、原料預處理：對所述木質原料進行高溫干燥或熱水抽提處理或二者的組合，并將木質原料的含水率干燥至5%以下，同時降低木質原料的表面能；步驟三、制備塑料薄片：將熱塑性塑料加工成長度為60～100mm，寬度為15～20mm，厚度為0.05～0.2mm的塑料薄片；步驟四、噴附塑料粉末：使用塑料噴粉方式將熱塑性塑料顆粒粘附在木質原料表面；步驟五、滾筒混合：將占定向木塑復合刨花板質量5～30%的所述熱塑性塑料薄片與所述粘附有塑料顆粒的木質原料置于滾筒中混合均勻，獲得木質原料與塑料薄片的混合物；步驟六、多層定向鋪裝：將所述木質原料與塑料薄片的混合物進行分層定向鋪裝，獲得多層疊加定向板坯；步驟七、熱壓及冷壓：將多層疊加定向板坯放入平板熱壓機中在120～220℃下熱壓3～20分鐘，之后向熱壓機加熱板通入5～25℃冷水或將板坯轉入至常溫壓機中進行冷壓，待板坯溫度降至50～60℃時取出；步驟八、后期加工：進行裁邊和表面處理后陳放。2.根據權利要求1所述一種基于噴塑方式制備木塑復合定向刨花板的方法，其特征在于：步驟四的噴附塑料粉末過程中使用了熱塑性塑料粉末噴熔裝置，所述熱塑性塑料粉末噴熔裝置具有高壓粉末容器和噴槍，所述噴槍上設有進料裝置，所述進料裝置通過管道與所述高壓粉末容器連接，所述噴搶上還設有噴頭；所述高壓粉末容器中裝有熱塑性塑料粉末，所述熱塑性塑料粉末隨氣流被輸送到所述進料裝置，經所述噴槍進入所述噴頭并經所述噴頭噴出。3.根據權利要求2所述一種基于噴塑方式制備木塑復合定向刨花板的方法，其特征在于：所述噴頭包括粉末輸送段、粉末熔融段和液滴噴出段，所述粉末輸送段與所述粉末熔融段相連，所述粉末熔融段與液滴噴出段相連，所述粉末輸送段具有氣流通孔和氣流噴嘴，所述粉末熔融段具有腔壁、加熱器及由所述腔壁和加熱器圍合而成的熔融腔體；所述氣流通孔通過氣流噴嘴與所述粉末熔融段的熔融腔體相連；所述液滴噴出段具連接部和噴液頭，所述熔融腔體的一端與所述連接部相連，所述連接部與所述噴液頭連接。4.根據權利要求3所述一種基于噴塑方式制備木塑復合定向刨花板的方法，其特征在于：所述粉末輸送段由進氣部件和混氣部件組成，所述進氣部件和所述混氣部件嵌套連接，且所述粉末輸送段通過所述混氣部...

【專利技術屬性】
技術研發人員：漆楚生，于志明，張揚，母軍，張德榮，趙博識，張峰，
申請(專利權)人：北京林業大學，
類型：發明
國別省市：北京;11