机械活化及微波协同法制备无醛刨花板的工艺

【】本发明属于刨花板制备，具体涉及一种机械活化及微波协同法制备无醛刨花板的工艺。

背景技术

0、背景技术：

1、目前刨花板生产用胶黏剂以脲醛树脂胶最为广泛，这类胶黏剂以甲醛为合成原料，成品使用过程中存在一定的甲醛释放量，危害人们的身体健康。无醛添加刨花板是由木材等原材料经过削片、刨片成一定规格的刨花，在刨花施胶过程中使用不含甲醛的胶水热压成型而成。但木材本身含有极其微量的天然固有的游离甲醛，会释放极微量的甲醛。无醛添加刨花板甲醛释放标准按照穿孔萃取法≤0.5mg/100g,气候箱法≤0.03mg/m3来判定。即将于2021年10月1日实施的新国标gb/t 39600-2021“人造板及其制品甲醛释放量分级”，把甲醛释放限值分为e1级(≤0.124mg/m3)、e0级(≤0.050mg/m3)、enf级(≤0.025mg/m3)，无醛添加刨花板属于enf级。因此，无醛刨花板的研发是市场需求的必然趋势。

2、我国无醛刨花板生产中使用的胶黏剂主要有异氰酸酯和生物质胶黏剂，其中以异氰酸酯胶黏剂居多。与传统脲醛树脂相比，用无醛型胶黏剂生产刨花板虽然彻底解决了甲醛释放量问题，但是其推广应用还需要解决两方面问题：一是生产成本高且价格波动大，尤其是异氰酸酯在价格上远高于脲醛树脂；二是生产工艺不够成熟，如全部使用异氰酸酯制备刨花板时，存在粘钢带、初黏性不好、板坯不成型、易粘堵、产能低等问题。在刨花板成本中占比最大的是木质原料成本和胶黏剂成本，降低木质原料成本的方法主要是扩大原材料利用范围和降低原材料质量要求，但降低原材料质量又会严重影响产品品质。

3、因此，如何开发出新型的无醛刨花板生产工艺，使其在保证产品性能及环保要求的同时又能降低生产成本，是刨花板行业面临的一大挑战。

4、(1)采用机械活化方式替代传统混料方式

5、机械活化(mechanical activation)是一门新兴交叉边缘技术，是指固体物质在摩擦、碰撞、冲击、剪切等机械力作用下，使晶体结构及物化性能发生改变，使部分机械能转变成物质的内能，从而引起固体的化学活性增加，它属于机械力化学的范畴。近年来，机械力化学技术获得了很大发展，被广泛用于制备超微及纳米粉末、纳米复合材料、弥散强化合金结构材料、金属精炼、矿物和废物处理、高分子合成等。

6、将机械活化技术引入无醛刨花板生产工艺中的方法尚未见相关报道。采用机械球磨机对刨花板原材料进行混合，可有效解决原料粒径不一、混合不均、部分结块等问题，同时混合的物料因不断地受到二氧化锆球的高能冲击，发生锆球-粉末-锆球-锆球-粉末-罐壁的碰撞，反复实现破裂、冷焊作用，最终形成细小、混合均匀的混合粉末颗粒，所制备出的刨花板产品具有较好的力学性能以及抗形变性能等。

7、(2)开发新型的无醛胶黏剂

8、目前，国内无醛刨花板工业化生产普遍采用异氰酸酯(pmdi)和改性生物质胶两大类胶黏剂。pmdi作为刨花板用胶黏剂，具有很强的粘结性能，能粘结含水率较高的刨花，且不释放甲醛等有害气体。但pmdi也有生产应用上的缺点，如其反应能力强，易与金属等反应，会造成“粘钢带”现象；pmdi几乎没有初黏性，需要使用增黏剂和脱模剂，大大增加了使用成本和操作上的复杂pmdi生产刨花板的后续加工也有崩边和费刀具的情况。更重要的，如果没有做好压机的隔离保护，pmdi在热压过程中释放的有毒挥发性物质对一线生产人员的健康危害远远超过甲醛气体。改性生物质类胶黏剂已经进入产业化阶段的有木质素、大豆蛋白基胶黏剂和淀粉基胶黏剂，尽管实验室和工业上的批量使用取得了一定程度的成功，但由于成本较高和性能上的一些缺陷，大规模地工业应用还需要进一步改进。

9、(3)采用微波加热替代传统加热方法

10、在刨花板热压成型的过程中，采用大型微波加热设备替代传统加热方法，该法在无醛刨花板生产中也未见相关报道。

11、微波是电磁波的一种，其波长为1m-0.1cm，频率为300mhz至300ghz，在电磁波波谱中介于无线电波和红外之间。微波加热物质不同于传统的热辐射、热传导加热，它是微波在物质分子级别产生相互作用的一种加热方式。微波加热的特点是：即开即停、整体加热、穿透加热、加热速度快，微波加热与物料自身电导率、介电常数、磁导率密切相关。微波的应用主要是利用微波发生器将电能转化为电磁能，电磁能在一定条件下作用于吸波介质并转化为热能，即微波热效应，其主要机理是微波与物质分子相互作用并被吸收而产生热。与红外加热、高频加热及其他传导加热方式相比，微波应用特点表现如下：一是它可以深入物体内部，属于内生热，不依赖热传导，可瞬时加热，速度快且节能，热转换效率高是其波长短，二是易集中和防护，即可实现清洁卫生，又不污染环境；三是其容易与其他技术组合，可以释放出大于叠加的效果，催生许多“微波+n”的耦合技术，并由此产生与微波相关的交叉学科。

12、刨花板热压成型过程普遍采用传统的加热方法，其加热过程热传导慢，影响热压过程的压力传输，致使刨花板成型后中心密度低、两边高，整体密度不均匀。而采用微波加热时，通过微波头发射微波，使板坯内的水分迅速加热，从而提高板坯温度。刨花板中添加的粘结剂和木屑本身具有一定吸收微波的能力，可利用微波进行穿透整体加热，避免中间层无法有效加热，将微波加热和压制结合可生产均质的刨花板材。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本发明提供一种机械活化及微波协同法制备无醛刨花板的工艺，以解决如何制备高性能刨花板的技术问题。

2、为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种机械活化及微波协同法制备无醛刨花板的工艺，包括以下步骤：

4、(1)采用机械活化法对刨花粉末进行混合，刨花粉末不断地受到二氧化锆球的高能冲击，发生锆球-粉末-锆球-锆球-粉末-罐壁的碰撞，制得混合均匀、分散度好的刨花粉末原料；

5、(2)将抗菌液均匀喷洒在步骤(1)制得的刨花粉末原料上，制得抗菌预处理刨花粉末原料；

6、(3)将无醛胶黏剂、水混合均匀，制得稀释的无醛胶黏剂；

7、(4)用雾化喷胶机将步骤(3)制得的稀释的无醛胶黏剂喷洒在步骤(2)制得的抗菌预处理刨花粉末原料上且混合均匀，制得拌胶刨花；

8、(5)将步骤(4)中得到的拌胶刨花进行铺装得到板坯；

9、(6)将步骤(5)中制得的板坯采用传送带运输方式送入微波设备的腔体内，采用微波进行加热，经过微波预热，制得预热板坯；

10、(7)将步骤(6)制得的预热板坯进行压板成型，制得无醛刨花板。

11、本发明采用机械活化这一新兴交叉球磨技术对刨花板原料进行混合，粉末混合的物料不断地受到二氧化锆球的高能冲击，发生锆球-粉末-锆球-锆球-粉末-罐壁的碰撞，最终形成细小、混合均匀、分散度好的原料，所制备的刨花板产品具有优异的力学性能以及抗形变性能等。在热压工段采用微波加热替代传统加热方式，利用微波进行穿透整体加热，避免中间层无法有效加热，将微波加热和压制结合可生产均质的刨花板材。通过自主开发一种新型的无醛胶黏剂，使生产的刨花板甲醛释放量符合即将实施的新国标enf级。整个生产及反应过程中没有工业“三废”产生，可实现经济效益和环境保护的双赢。

12、进一步地，步骤(2)中所述抗菌液的制备方法，包括以下步骤：

13、a、以质量份为单位，将碳酰胺42份、初油酸6份、乙基香兰素10份、硅烷偶联剂kh5703份、盐酸1份、过氧化二碳酸二异丙酯0.6份混合，在微波、加热搅拌处理，制得第一混合物；

14、b、向步骤a制得的第一混合物中加入硅藻土粉末5份，在搅拌下处理，制得第二混合物；

15、c、向步骤b制得的第二混合物中加入三乙醇胺1.6份、水300份，加热搅拌处理，制得抗菌液。

16、进一步地，步骤a中在微波功率为300w，温度为56℃，转速为200r/min下搅拌处理2h，制得第一混合物。

17、进一步地，步骤b中在转速为300r/min下搅拌处理1h，制得第二混合物。

18、进一步地，步骤c中加热至82℃，在转速为400r/min下搅拌处理0.8h，制得抗菌液。

19、进一步地，步骤(3)中所述无醛胶黏剂与水按照重量比为1:1.6-2.3混合均匀。

20、进一步地，步骤(4)中所述胶黏剂为步骤(1)总刨花粉末重量的7％-8％。

21、进一步地，步骤(5)中所述板坯厚度为18mm、板面尺寸为300mm×300mm。

22、进一步地，步骤(6)中采用微波进行加热，加热功率密度为12-16w/g·m3。

23、进一步地，步骤(6)中控制传送带速度为0.25-0.32m/s。

24、本发明具有以下有益效果：

25、(1)本发明制得的无醛刨花板产品的霉变时间≥42h，霉变指数(级)为0，可见刨花板产品的抗菌防霉性能优异，这是因为：本发明制备抗菌液中将碳酰胺、初油酸、乙基香兰素相混合，在硅烷偶联剂kh570、盐酸、过氧化二碳酸二异丙酯共同作用下，以及在一定微波功率、温度和转速下搅拌处理，实现有机结合而制得第一混合物；接着上述制得的第一混合物中加入吸附性能较强的硅藻土粉末，在搅拌处理一定时间，制得第二混合物；再接着向制得的第二混合物中加入三乙醇胺，进一步促进了刨花板产品抗菌防霉性能，延长了霉变时间和提升了霉变指数。

26、(2)本发明制得的无醛刨花板产品指标：静曲强度≥29.8mpa，内结合强度≥0.85mpa，弯弹性模量≥4549mpa，24h吸水厚度膨胀率≤7.11％，甲醛释放量＜0.025mg/m3，表明本发明制得的刨花板产品的力学性能、吸水性能优异，甲醛释放量达到新国标gb/t39600-2021《人造板及其制品甲醛释放量分级》的enf级，说明本发明的刨花板产品环保性能极高。