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一种无醛添加刨花板及其制备方法和应用与流程

2021-07-27 15:33:00 来源:中国专利 TAG:
本发明涉及板材加工
技术领域
,尤其涉及一种无醛添加刨花板及其制备方法和应用。
背景技术
:刨花板是常见的人造板材之一,一般以木材刨花为原料,将刨花原料与胶粘剂混合(拌胶),经预压、热压而成。热压后的成型刨花板一般包括按顺序层叠的芯层和表层,在芯层与表层之间还可以根据需要设计过渡层。由于刨花板常规生产所用的原料树种本身含有各种不同气味,且加工过程中的高温干燥、施胶以及使用密闭传输设备等工序,这些流程中的特性使得刨花板中的异味很难被除去。其中芯层设置在刨花板内部,没有空气流通难以将异味挥发出去,造成板材长期存在异味,影响家居的舒适度以及人体健康。随着消费者对板材要求的提高以及相关标准对板材挥发性物质的要求越来越严,无醛添加刨花板需求用量日益增大,开发新的工艺减少刨花板的异味,制备低气味的无醛添加刨花板对行业发展具有重要意义。技术实现要素:本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种无醛添加刨花板的制备方法,能够明显减少刨花板的挥发性物质,制得低异味的无醛添加刨花板。本发明还提供所述制备方法制得的刨花板及其应用。本发明采取的技术方案如下:本发明的第一方面是提供一种无醛添加刨花板的制备方法,包括如下步骤:将芯层刨花与氧化剂混合,然后加入胶粘剂和除味剂,得到芯层刨花原料;所述除味剂包含碱;将表层刨花与胶粘剂混合,得到表层刨花原料;将所述芯层刨花原料和表层刨花原料按顺序铺装,然后进行预压、热压得到无醛添加刨花板。根据本发明第一方面的无醛添加刨花板的制备方法,至少具有如下有益效果:经检测,刨花板中挥发物主要是酸类、醛类、醇类和酮类,其中乙酸占比30%~40%,是造成刨花板气味重的主要物质。本发明的制备方法中,在芯层刨花拌胶前中加入氧化剂,使干燥的芯层刨花吸收氧化剂,利用氧化剂将芯层刨花中挥发的醛、酮、醇类物质氧化成有机酸类物质,从而降低醛类物质;然后在拌胶过程中利用碱与酸类物质反应,除去酸性异味物质,有效地降低刨花板的异味。在本发明的一些实施方式中,所述氧化剂包括高锰酸钾、过氧化物中的任意一种或多种,优选高锰酸钾。在本发明的一些实施方式中,所述氧化剂以氧化剂溶液的形式与芯层刨花混合,所述氧化剂溶液的质量浓度为0.01%~1%。在本发明的一些实施方式中,所述氧化剂溶液的质量浓度为0.1%~0.3%。在本发明的一些实施方式中,生产1m3无醛添加刨花板所需氧化剂溶液用量大于0.5kg。在本发明的一些实施方式中,生产1m3无醛添加刨花板所需氧化剂溶液用量为1~2kg。在本发明的一些实施方式中,所述除味剂中的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的任意一种或多种,优选氢氧化钠。在本发明的一些实施方式中,所述除味剂还含有防霉剂。加入防霉剂可抑制霉菌生长,防止板材发霉产生新的异味。在本发明的一些实施方式中,所述防霉剂包括二氯乙烯基水杨酰胺、壳聚糖、n-辛基-4-异噻唑啉-3-酮中的任意一种或多种。在本发明的一些实施方式中,所述防霉剂为二氯乙烯基水杨酰胺、壳聚糖的混合物,所述二氯乙烯基水杨酰胺、壳聚糖的质量比为3~6:1。在本发明的一些实施方式中,所述除味剂还含有成膜材料和缓释材料。通过成膜材料使除味剂形成薄膜附着于刨花表面,配合缓释材料对碱、防霉剂的缓释作用,可以延长除味剂的作用时间,以持续去除刨花板的异味。在本发明的一些实施方式中,所述成膜材料包括海藻酸钠、明胶、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一种或多种,优选海藻酸钠。在本发明的一些实施方式中,所述缓释材料包括环糊精、壳聚糖、聚羟基脂肪酸酯、纤维蛋白胶中的任意一种或多种,优选环糊精。在本发明的一些实施方式中,所述除味剂以除味剂溶液的形式与芯层刨花混合,所述除味剂中的碱、防霉剂、成膜材料和缓释材料在所述除味剂溶液中的质量浓度分别为:碱5%~15%、防霉剂1%~3%、成膜材料1%~5%、缓释材料0.05%~0.1%。在本发明的一些实施方式中,生产1m3无醛添加刨花板所需除味剂溶液用量大于2.5kg。在本发明的一些实施方式中,生产1m3无醛添加刨花板所需除味剂溶液用量为5~10kg。在本发明的一些实施方式中,将芯层刨花与氧化剂混合的步骤具体为,采用喷雾技术将氧化剂溶液喷到芯层刨花中。通过喷雾技术,能够使芯层刨花充分接触吸收氧化剂。在本发明的一些实施方式中,加入除味剂的方式也可以采用喷雾技术。在本发明的一些实施方式中,所述用于制作芯层刨花原料和表层刨花原料的胶粘剂包括异氰酸酯树脂(如二苯基甲烷二异氰酸酯)、水性聚氨酯树脂、生物质胶黏剂中的任意一种或多种;所述用于制作芯层刨花原料和表层刨花原料的胶粘剂可以相同,也可以不同。在本发明的一些实施方式中,所述将所述芯层刨花原料和芯层刨花原料按顺序铺装具体为,先铺上一层表层刨花原料,然后在表层刨花原料上铺一层芯层刨花原料,最后在芯层刨花原料上铺一层表面刨花原料。在本发明的一些实施方式中,在铺装过程中,表层刨花原料与芯层刨花原料的质量比可按照行业内标准或实际需求来设定,例如制作标准的18mm厚刨花板,可将表层刨花原料与芯层刨花原料的质量比设置为(33~36):(67~64),上表层和下表层所用的表层刨花原料质量一般相同。在本发明的一些实施方式中,所述预压是在常温下将芯层刨花原料和芯层刨花原料按顺序铺装得到的板坯加压,依靠胶黏剂的初粘性将刨花单元粘合在一起。所述预压压力为1~2mpa,预压时间为10~30s。在本发明的一些实施方式中,所述热压的温度为150~200℃;热压的压力为2~5mpa;热压的时间为300~400s。在本发明的一些实施方式中,实际生产中,在将芯层刨花与氧化剂混合前还包括对芯层刨花进行筛分的步骤;在将表层刨花与胶粘剂混合前还包括对表层刨花进行筛分的步骤。本发明的第二方面是提供由上述制备方法制得的无醛添加刨花板。本发明的第三方面是提供上述无醛添加刨花板在制作家具、装修中的应用。相对于现有技术,本发明具有如下有益效果:本发明的制备方法在筛分出表芯层刨花后,往芯层刨花施加氧化剂,将刨花挥发的醛、酮、醇类物质氧化成有机酸类物质;随后在施胶过程中施加碱性除味剂,与酸类物质反应,从而降低刨花板的异味。按照本发明的制备方法所得刨花板voc排放量低,异味小,酸性物质占比相较常规工艺降低到5%~16%,总挥发物含量降低了70%~80%。本发明的制备方法方便快速且安全,只需在刨花筛分后以及拌胶过程施加氧化剂与除味剂,并未增加其他工序导致生产效率大幅下降,并且只是针对芯层刨花进行喷涂,施加物质不会暴露在外面,从而避免伤害到人体或腐蚀设备。同时生产出来板材的力学性能指标与常规工艺制备的板材差异不大,均符合国家标准。具体实施方式以下结合具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。实施例1一种无醛添加刨花板的制备方法,包括如下步骤:(1)除味剂溶液制备①常温下,先在反应釜内加入850g蒸馏水,然后将125g氢氧化钠粉末缓慢加入反应釜,在加入氢氧化钠过程中以500r/min的速度匀速搅拌至完全溶解为止,得到溶液ⅰ。②往溶液ⅰ中加入15g二氯乙烯基水杨酰胺、3g壳聚糖,继续以500r/min的速度搅拌至完全溶解为止,得到溶液ⅱ。③往溶液ⅱ中加入2g环糊精、5g海藻酸钠,继续以500r/min的速度搅拌至完全溶解为止,得到除味剂溶液。(2)在刨花筛分后,通过喷雾设备将质量浓度为0.2%的高锰酸钾溶液雾化,经喷头喷洒到芯层刨花上;随后在拌胶机内加入胶粘剂二苯基甲烷二异氰酸酯,与芯层刨花均匀混合,同时采用相同的方法将除味剂溶液雾化,经喷头喷洒到芯层刨花上。均匀混合后得到芯层刨花原料。在另一拌胶机中加入胶粘剂二苯基甲烷二异氰酸酯,与表层刨花均匀混合,得到表层刨花原料。其中,生产1m3无醛添加刨花板所需高锰酸钾溶液用量1kg,除味剂溶液用量为5kg。芯层刨花和表层刨花由木材原料按照常规工艺,经过削片、刨片、干燥、筛选得到。(3)在刨花板铺装机的钢带上先铺上一层表层刨花原料,然后在表层刨花原料上铺一层芯层刨花原料,最后再在芯层刨花原料上铺一层表层刨花原料,其中表层刨花原料与芯层刨花原料的质量比为35:65,然后依次在1.5mpa、常温下预压20s,在3.0mpa、190℃下热压350s,得到18mm厚的无醛添加刨花板。作为比较,按照上述的制备方法,在步骤(2)中省去添加氧化剂和除味剂的工序,制得普通无醛添加刨花板。刨花板制作完成,经过15天的养生期后,对本实施例的添加剂了氧化剂和除味剂的无醛添加刨花板,没有添加氧化剂和除味剂的普通无醛刨花板的tvoc以及乙酸、丙酮、醇类、醛类以及其他挥发物等指标进行检测,按照人闻评级的气味评价方法进行气味等级判定,检测结果如下表1所示。表1.实施例1的无醛添加刨花板普通无醛添加刨花板气味(级)2.33.0tvoc(μg/m3)1783酸类(μg/m3)1.336醇类(μg/m3)2.68.6醛类(μg/m3)0.020.03根据表1可知,实施例1生产的无醛添加刨花板的tvoc相较未添加氧化剂和除味剂的普通无醛添加刨花板降低了80%,气味等级降低了0.7级。实施例2本实施例与实施例1的区别在于,将除味剂溶液的施加量设置为2.5kg/m3或10kg/m3(即生产1m3无醛添加刨花板所需除味剂溶液用量2.5kg或10kg)。其他操作与实施例1相同。对采用不同氧化剂所得刨花板进行检测,并与实施例1的检测结果进行比较,结果如表2所示。表2.除味剂用量2.5kg/m35kg/m3(实施例1)10kg/m3气味(级)3.02.32.2tvoc(μg/m3)361715酸类(μg/m3)3.01.31.3醇类(μg/m3)5.32.62.1醛类(μg/m3)0.030.020.02从表2可以看出,随着除味剂用量增大,刨花板的气味等级和tvoc逐渐降低。实施例3本实施例与实施例1的区别在于,将高锰酸钾溶液的施加量设置为0.5kg/m3或2kg/m3(即生产1m3无醛添加刨花板所需高锰酸钾溶液用量0.5kg或2kg)。其他操作与实施例1相同。对采用不同氧化剂所得刨花板进行检测,并与实施例1的检测结果进行比较,结果如表3所示。表3.高锰酸钾溶液用量0.5kg/m31kg/m3(实施例1)2kg/m3气味(级)3.12.32.2tvoc(μg/m3)431715酸类(μg/m3)5.11.31.1醇类(μg/m3)7.62.62.0醛类(μg/m3)0.030.020.02从表3可以看出,随着高锰酸钾用量增大,刨花板的气味等级和tvoc逐渐降低。对比例1本对比例与实施例1的区别在于,将高锰酸钾溶液替换成相同浓度、相同用量的浓硝酸溶液、浓硫酸溶液或浓磷酸溶液作为氧化剂。其他操作与实施例1相同。对采用不同氧化剂所得刨花板进行检测,并与实施例1的检测结果进行比较,结果如表4所示。表4.表4反映,虽然采用硝酸、硫酸、磷酸等氧化剂也能够一定程度降低tvoc,但是其气味等级依然很高。而高锰酸钾相较其他氧化剂能够明显降低气味等级和tvoc。高浓度的硝酸、硫酸和磷酸具有一定的氧化性,但是其中的硝酸需要与氧气配合才可以将醇氧化成醛或酮,而芯层刨花位于刨花板的内部,与空气接触少,因此利用硝酸作为氧化剂并不能有效降低tvoc和气味等级。而硫酸不能氧化醇类物质;磷酸的氧化性较弱,与醇类反应生成磷酸酯类化合物,不能氧化成醛、酮以形成酸,因此以硫酸和磷酸作为氧化剂也不能有效降低刨花板的tvoc和气味等级。对比例2本对比例与实施例1的区别在于,本对比例的除味剂溶液中没有添加海藻酸钠和环糊精。其他操作与实施例1相同。对所得刨花板进行检测,并与实施例1的检测结果进行比较,结果如表5所示。表5.表5反映,通过在除味剂中加入海藻酸钠和环糊精可进一步降低刨花板的tvoc和气味等级,这得益于海藻酸钠可以使除味剂形成薄膜状附着于刨花上,配合环糊精的缓释作用,能够延长除味剂的作用时间,持续去除刨花板异味。对比例3本对比例与实施例1的区别在于,本对比例按照与制备芯层刨花相同的方法,在制备表层刨花中加入了相同浓度和用量的高锰酸钾溶液和除味剂溶液,制成表层刨花原料。其他操作与实施例1相同。对所得刨花板进行检测,并与实施例1的检测结果进行比较,结果如表6所示。表6.实施例1对比例3气味(级)2.32.2tvoc(μg/m3)1715酸类(μg/m3)1.31.0醇类(μg/m3)2.62.6醛类(μg/m3)0.020.02从表6可以看出,在表层刨花中加入氧化剂和除味剂后,制得的刨花板的tvoc和气味等级相较实施例1有所降低,不过差距并不大,应该是由于表层长期暴露在空气中,在生产、储存和运输过程中自身气味已经得到充分的挥发。同时考虑到氧化剂和除味剂均具有一定的腐蚀性,为避免伤害到人体或腐蚀设备,可以仅在芯层刨花中加入氧化剂和除味剂,不需要将氧化剂和除味剂加入表层刨花中。上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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