CN103341990A - 分层叠压法制备木塑复合板材的方法 - Google Patents
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Abstract
分层叠压法制备木塑复合板材的方法，它涉及一种木塑复合板材的制备方法。本发明要解决现有热压法制备木塑复合板材表面糊化变黑以及表面胶合强度低的问题。制备木塑复合板材的方法：一、将生物质纤维、偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，铺装成芯层板坯，放入热压机热压得到芯板；二、在芯板的上表层和下表层铺装上表层物料，继续热压；三、放入冷压机中冷压完成分层叠压。利用本发明分层叠压法缩短了热压时间，保持木粉原色，避免了表层生物质原料因热降解而引发的糊化变黑。本发明主要应用于木塑复合板材的制备。
Description
技术领域
本发明涉及一种木塑复合板材的制备方法。
背景技术
木塑复合材料是利用木质纤维和热塑性塑料加工而成的复合材，其原料可以是废旧木材、农作物秸秆、竹材、麻屑等生物质纤维，回收的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等热塑性塑料，为废弃物的再生利用提供了良好途径。同时所制备出的木塑复合材料具有耐水、防腐、尺寸稳定和无甲醛释放的优点，生产过程和使用过程都具有环保性。在户外地板、建筑挂板、园林景观建筑、家具制造、室内装饰等方面具有广泛应用。
热压法是制备木塑复合板材的方法之一，它可以利用尺寸较大的生物质纤维原料，保证细长的纤维形态发挥增强和定向作用，提高原料利用率，加工出幅面尺寸较大的板材，并可以通过二次加工制造出弯曲、复杂的形状，有利于设计应用和现场加工。
现有热压法制备木塑复合板材的方法多数采用干燥状态的生物质纤维和塑料原料，传热速度较慢，热压过程中为了使芯层物料充分熔化，需要较长的热压时间，但过长的热压时间会造成复合板材的表层生物质原料热降解，不仅影响板材力学性能而且使板材表面糊化变黑，影响外观。如果加工厚度较大的复合板材，板材表面的糊化现象会更加严重。不仅外观糊化变黑，直接影响使用，而且二次贴面装饰加工时表面胶合强度低。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有热压法制备木塑复合板材表面糊化变黑以及表面胶合强度低的问题，而提供分层叠压法制备木塑复合板材的方法。
本发明分层叠压法制备木塑复合板材的方法按下列步骤实现：
一、将生物质纤维、偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，然后铺装成厚度为3～4mm的芯层板坯，芯层板坯放入热压机在170～190℃的温度，0.5～2MPa的压力下热压3～5min得到芯板；
二、将生物质纤维、偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，铺装成厚度为2～3mm的表层物料，再将表层物料铺放到步骤一得到的芯板的上表面和下表面，然后放入热压机在170～190℃的温度，0.5～2MPa的压力下热压3～5min，得到热压木塑复合板材；
三、将热压木塑复合板材置于冷压机中，在0.4～1.5MPa的压力下冷却到60℃以下，从冷压机中取出木塑复合板材，完成木塑复合板材的分层叠压；
其中热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯塑料；偶联剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯或硅烷偶联剂。
本发明根据需要可重复在步骤二的热压木塑复合板材的表面铺放表层物料，重复热压过程，逐层加厚直至达到木塑复合板材的设计厚度。
本发明分层叠压法制备木塑复合板材的方法简单易行，将生物质纤维、热塑性塑料粉末或纤维和偶联剂组成的混合物料放入热压机内进行热压，使其熔化粘连，然后再在熔化的芯板上铺放混合物料，逐层加厚木塑复合板材的厚度，各层物料可以根据需要进行板材结构设计而采用不同物料，例如将纤维按不同方向排列、使用不同粒径的纤维、不同种类的塑料基质等，从而完成复合板材的叠压。本发明所使用的分层叠压法只需考虑表层物料的熔化，因此可以在短时内完成物料熔融过程，采用170～190℃的高温热压提高了混合物料的加热熔融效率，缩短了热压时间，保持了木粉原色，避免了表层生物质原料因热降解而引发的糊化变黑和力学性能下降的问题。本发明方法热压板材表面胶合强度可达0.89MPa。
附图说明
图1是实施例一得到的木塑复合板材表面图；
图2是对比实施例一得到的木塑复合板材表面图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式分层叠压法制备木塑复合板材的方法按下列步骤实施：
一、将生物质纤维、偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，然后铺装成厚度为3～4mm的芯层板坯，芯层板坯放入热压机在170～190℃的温度，0.5～2MPa的压力下热压3～5min得到芯板；
二、将生物质纤维、偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，铺装成厚度为2～3mm的表层物料，再将表层物料铺放到步骤一得到的芯板的上表面和下表面，然后放入热压机在170～190℃的温度，0.5～2MPa的压力下热压3～5min，得到热压木塑复合板材；
三、将热压木塑复合板材置于冷压机中，在0.4～1.5MPa的压力下冷却到60℃以下，从冷压机中取出木塑复合板材，完成木塑复合板材的分层叠压；
其中热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯塑料；偶联剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯或硅烷偶联剂。
本实施方式的分层叠压法只需考虑表层物料的熔化，因此采用170～190℃的高温进行热压，提高了混合物料的加热熔融效率，同时缩短了热压时间，避免了表层生物质原料因热降解而引发的糊化变黑现象。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是生物质纤维、偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维的质量比为1:（0.05～0.09）:（0.5～1.0）。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是生物质纤维为木纤维、秸秆碎料、亚麻屑或竹纤维。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二放入热压机中在170～175℃的温度，0.5～2MPa的压力下热压。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
实施例一：本实施例分层叠压法制备木塑复合板材的方法按下列步骤实施：
一、将杨木粉、高密度聚乙烯（HDPE）和马来酸酐接枝聚乙烯（MAPE）混合均匀，然后铺装成厚度为3mm的芯层板坯，芯层板坯放入热压机在175℃的温度，1MPa的压力下热压5min得到芯板；
二、将杨木粉、高密度聚乙烯（HDPE）和马来酸酐接枝聚乙烯（MAPE）混合均匀，铺装成厚度为2mm的表层物料，再将表层物料铺放到步骤一得到的芯板的上表面和下表面，然后放入热压机在175℃的温度，1MPa的压力下热压5min，得到热压木塑复合板材；
三、将热压木塑复合板材置于冷压机中，在1MPa的压力下冷却到50℃，从冷压机中取出木塑复合板材，完成木塑复合板材的分层叠压；
本实施例步骤一和步骤二杨木粉、高密度聚乙烯（HDPE）和马来酸酐接枝聚乙烯（MAPE）混合比例相同，得到的木塑复合板材共有3层，板材的截面尺寸是160×160mm。
对比实施例一：本实施例木塑复合板材的制备方法按下列步骤实现：
一、将杨木粉、高密度聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯混合均匀，然后铺装成厚度为7mm的板坯，板坯放入热压机中以175℃的温度热压10min，完成木塑复合板材。
本对比实施例得到的木塑复合板材共有1层，板材的截面尺寸是160×160mm。
采用CIE1976L*a*b*表色***表色，测量实施例一和对比实施例一得到的木塑复合板材的明度值(明度值越小，颜色则越深），分层叠压方法得到的木塑复合板材的表面明度为70,如图1所示；对比实施例得到的木塑复合板材的表面明度为52，如图2所示，说明本方法保持了木粉的原色。
参照ASTM D790标准测试木塑复合板材的弯曲性能，参照GB/T1043.1-2008标准测试木塑复合板材的抗冲击性能，测试结果见表一：
表一两种木塑复合板材的性能测试结果
对木塑复合板材进行表面胶合强度测试，将木质单板贴在复合材表面。按照GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》进行测试。将单板贴面板材锯成50mmx50mm的试件，再用铣刀在试件的一面铣出一环形槽，槽的内径为35.7mm（圆面积为1000mm2）。使用CMMJ5504型电子万能力学试验机测试其表面胶合强度，加载速率为2mm/s。
本发明分层叠压方法得到的木塑复合板材的表面胶合强度为0.89MPa,对比实施例得到的木塑复合板材的表面胶合强度为0.6MPa。
实施例二：本实施例与实施例一唯一不同的是杨木粉、高密度聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的质量比为1:（0.92）:（0.08），其他步骤和参数与实施例一相同。
对比实施例二：本实施例与对比实施例一唯一不同的是杨木粉、高密度聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的质量比为1:（0.92）:（0.08），其他步骤和参数与实施例一相同。
参照ASTM D790标准测试木塑复合板材的弯曲性能，参照GB/T1043.1-2008标准测试木塑复合板材的抗冲击性能，测试结果见表二：
表二两种木塑复合板材的性能测试结果
实施例三：本实施例与实施例一唯一不同的是生物质纤维使用的是竹粉，其他步骤和参数与实施例一相同。
对比实施例三：本实施例与对比实施例一唯一不同的是生物质纤维使用的是竹粉。
参照ASTM D790标准测试板材的弯曲性能，参照GB/T1043.1-2008标准测试板材的抗冲击性能，测试结果见表三：
表三两种木塑复合板材的性能测试结果
实施例四：本实施例与实施例二唯一不同的是生物质纤维使用的是竹粉，其他步骤和参数与实施例二相同。
对比实施例四：本实施例与对比实施例二唯一不同的是生物质纤维使用的是竹粉。
参照ASTM D790标准测试板材的弯曲性能，参照GB/T1043.1-2008标准测试板材的抗冲击性能，测试结果见表四：
表四两种木塑复合板材的性能测试结果
通过上述表一至表四的实验表明，与传统一次热压成型相比采用本发明分层叠压法制备的木塑复合板材各项力学性能没有明显降低，但板材表面保持了木粉原色（如图1），避免了表层生物质原料糊化变黑现象的发生，对比实施例一得到的木塑复合板材如图2。
Claims (4)
1.分层叠压法制备木塑复合板材的方法，其特征在于分层叠压法制备木塑复合板材的方法按下列步骤实现：
一、将生物质纤维、偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，然后铺装成厚度为3～4mm的芯层板坯，芯层板坯放入热压机在170～190℃的温度，0.5～2MPa的压力下热压3～5min得到芯板；
二、将生物质纤维、偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维混合均匀，铺装成厚度为2～3mm的表层物料，再将表层物料铺放到步骤一得到的芯板的上表面和下表面，然后放入热压机在170～190℃的温度，0.5～2MPa的压力下热压3～5min，得到热压木塑复合板材；
三、将热压木塑复合板材置于冷压机中，在0.4～1.5MPa的压力下冷却到60℃以下，从冷压机中取出木塑复合板材，完成木塑复合板材的分层叠压；
其中热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯塑料；偶联剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯或硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的分层叠压法制备木塑复合板材的方法，其特征在于生物质纤维、偶联剂、热塑性塑料粉末或热塑性塑料纤维的质量比为1:（0.05～0.09）:（0.5～1.0）。
3.根据权利要求1所述的分层叠压法制备木塑复合板材的方法，其特征在于生物质纤维为木纤维、秸秆碎料、亚麻屑或竹纤维。
4.根据权利要求1至3任一项所述的分层叠压法制备木塑复合板材的方法，其特征在于步骤二放入热压机中在170～175℃的温度，0.5～2MPa的压力下热压。
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