CN105884276B - 一种家具板材及制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及家具材料技术领域，尤其是涉及一种家具板材及制备工艺。该家具板材主要由纯硅水泥、石英粉、木质纤维、膨润土、微硅粉、玻璃水、碳纤维、氢氧化钙、木粉、珍珠岩以及矿纤维组成。其制备工艺主要包括：将原料组分与水混合得到料浆；将料浆通过集浆工艺脱水并压制成坯料；将坯料高温蒸压，并烘干；将烘干的坯料表面砂光、滚涂封面并烤干，得到家具板材。本发明将混合材料通过高温高压反应的方式制备成型，利用材料本身的特点提高拉伸和弯曲强度，并使其具备防火、防潮、防变形的特点，板材本身不添加化学试剂，绿色环保，有益健康，适宜家庭使用；该板材还具有可钉可锯等特点，可加工性能好，适合作为家具板材。

Description

一种家具板材及制备工艺
技术领域
本发明涉及家具材料技术领域，尤其是涉及一种家具板材及制备工艺。
背景技术
目前市场上的板材按材质分类可分为实木板、人造板两大类；实木板就是采用完整的木材制成的木板材。这些板材坚固耐用、纹路自然，是装修中优中之选。但由于此类板材造价高，而且施工工艺要求高，在装修中使用反而并不多。目前除了地板和门扇会使用实木板外，一般家具所使用的板材都是人造板。
人造板是以木材或其他非木材植物为原料，经一定机械加工分离成各种单元材料后，施加或不施加胶粘剂和其他添加剂胶合而成的板材或模压制品。主要包括胶合板、刨花(碎料)板和纤维板等三大类产品，其延伸产品和深加工产品达上百种。人造板可提高木材的综合利用率，1立方米人造板可代替3～5立方米原木使用。
人造板的优点是：幅面大，结构性好，施工方便；膨胀收缩率低，尺寸稳定，材质较锯材均匀，不易变形开裂；作为人造板原料的单板及各种碎料易于浸渍，因而可作各种功能性处理(如阻燃、防腐、抗缩、耐磨等)；范围较宽的厚度级及密度级适用性强；弯曲成型性能比锯材好。
人造板的缺点是耐水性能较差，胶层会老化，长期承载能力差，使用期限比锯材短得多，抗弯和抗拉强度均次于锯材。另外，人造板的阻燃、防腐、抗缩等处理，通常采用化学制剂(如甲醛)浸泡的方式，污染较重，影响健康。
为了增加人造板的强度，有些人造板添加了玻璃纤维或者是钢纤维。但是，玻璃纤维在酸碱的场合下经过高温高压处理后，它的拉力强度几乎为零；而使用钢纤维的话，其保护层需要要在10mm以上，但是家具板材通常也只有10mm左右，如果保护层厚度不够，则钢纤维容易生锈，而如果保护层做到足够厚，结合大比重的钢纤维，整个板材的重量会很大，做出来的家具会非常笨重，不易制作和运输。
发明内容
本发明的目的在于提供一种家具板材，具有绿色环保、防火、防潮、不变形的特点，适合作为家具代用板使用。
本发明提供的家具板材，以重量百分比计算，主要由以下原料组分制备而成：
纯硅水泥20％～25％；
石英粉22％～28％；
木质纤维10％～14％；
膨润土5％～7％；
微硅粉5％～7％；
玻璃水0.1％～0.3％；
碳纤维0.3％～0.5％；
氢氧化钙16％～20％；
木粉4％～6％；
珍珠岩0.8％～1.4％；
矿纤维2.5％～3.5％。
组分中的水泥、石英粉、氢氧化钙以及微硅粉等材料为结构基材；组分中的木粉和珍珠岩能够减轻家具板材的质量，减轻重量；组分中的碳纤维、木质纤维和矿纤维能够增加家具板材的弹性模量，提高抗弯和抗拉强度。
进一步的，以重量百分比计算，该家具板材主要由以下原料组分制备而成：
纯硅水泥22.6％、石英粉25.3％、木质纤维12％、膨润土5.9％、微硅粉6.2％、玻璃水0.2％、碳纤维0.4％、氢氧化钙18.1％、木粉5.2％、珍珠岩1.1％以及矿纤维3％。
进一步的，所述石英粉为450～550目，所述木粉为70～90目。
进一步的，所述石英粉为500目，所述木粉为80目。
本发明还提供了一种所述家具板材的制备工艺，具体包括如下步骤：
将原料组分与水混合得到料浆；
将所述料浆通过集浆工艺脱水并压制成坯料；
将所述坯料高温蒸压，并烘干；
将烘干的坯料表面砂光、滚涂封面并烤干，得到家具板材。
进一步的，所述集浆工艺包括以下步骤：
布浆：把所述料浆均匀铺在具有透水性的毛毯上；
浆料脱水：采用真空脱水、板片刮水以及挤压脱水的组合脱水方式，使浆料的最终含水量达到24％～28％；
压制成型：将毛毯上脱水后的潮湿浆料压制成坯，并将成型了的坯体与毛毯分离。
进一步的，还包括在制备料浆前，对部分原料组分预处理的步骤：将木粉与氢氧化钙混合并发酵24～36小时，再在130℃的条件下蒸煮3.5～4.5 小时。
进一步的，还包括对烤干后的家具板材进行木纹复合的步骤。
进一步的，所述料浆中，所述原料组分的重量百分比为16％～20％。
进一步的，所述高温蒸压过程中，温度为130℃～180℃，压力为 0.4kPa～0.7kPa；所述烘干过程采用高温空气，空气的温度为110℃～130℃，湿度为20％～30％，烘干时间为40min～50min；烘干后的坯料的含水率为2％左右。
进一步的，所述压制成型采用滚压机实现，所述滚压机的公称压力为 250kg～800kg。
本发明的有益效果为：
本发明将混合材料通过高温高压反应的方式制备成型，利用材料本身的特点提高拉伸和弯曲强度，并使其具备防火、防潮、防变形的特点，板材本身不添加化学试剂，绿色环保，有益健康，适宜家庭使用；
该板材还具有可钉可锯等特点，可加工性能好，适合作为家具板材。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例三提供的家具板材制备工艺使用的滚压机的主视图；
图2为图1所示的滚压机的左视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例中的提供的家具板材，以重量百分比计算，由以下原料组分制备而成：
纯硅水泥22.6％、石英粉25.3％、木质纤维12％、膨润土5.9％、微硅粉6.2％、玻璃水0.2％、碳纤维0.4％、氢氧化钙18.1％、木粉5.2％、珍珠岩1.1％以及矿纤维3％。
其中，石英粉为500目，所述木粉为80目。
组分中的水泥、石英粉、氢氧化钙以及微硅粉等材料为结构基材；组分中的木粉和珍珠岩能够减轻家具板材的质量，减轻重量；组分中的碳纤维、木质纤维和矿纤维能够增加家具板材的弹性模量，提高抗弯和抗拉强度。
实施例2
本实施例中的提供的家具板材，以重量百分比计算，由以下原料组分制备而成：
纯硅水泥20％、石英粉27％、木质纤维13％、膨润土7％、微硅粉5％、玻璃水0.2％、碳纤维0.5％、氢氧化钙17％、木粉6％、珍珠岩1％以及矿纤维3.3％。
其中，石英粉为470目，所述木粉为85目。
实施例3
实施例一和二中的家具板材，按照如下工艺步骤制备：
(1)对部分原料组分预处理：将木粉与氢氧化钙混合并发酵24～36 小时，再在130℃的条件下蒸煮4小时；
(2)将原料组分与水混合得到料浆；料浆中，原料组分的重量百分比为16％～20％；
(3)将所述料浆通过集浆工艺脱水并压制成坯料；
该集浆工艺包括以下步骤：
(301)布浆：把所述料浆均匀铺在具有透水性的毛毯上；
(302)浆料脱水：采用真空脱水、板片刮水以及挤压脱水的组合脱水方式，使浆料的最终含水量达到24％～28％；
(303)压制成型：将毛毯上脱水后的潮湿浆料压制成坯，并将成型了的坯体与毛毯分离。
(4)将所述坯料高温蒸压，并烘干；高温蒸压过程中，温度为150℃，压力为0.5kPa；烘干过程采用高温空气，空气的温度为120℃，湿度为 20％～30％，烘干时间为45min；烘干后的坯料的含水率为2％左右；
(5)将烘干的坯料表面通过两台砂光机进行二次砂光、使用三台滚涂机进行三次滚涂封面作业并使用烤箱进行烤干，得到家具板材；
(6)使用复合机对烤干后的家具板材进行木纹复合。
进一步的，所述压制成型采用滚压机实现，所述滚压机的公称压力为 250kN～800kN。
本实施例中，滚压机的结构如图1和图2所示，主要包括：成型筒组件1、胸辊组件4、主机墙板2、压力臂10及气囊11几大部分。
主机墙板2分为左右两块，均固定在底面上。两块主机墙板2之间通过定距管6支撑连接，并在主机墙板2的上部设置成型筒轴承座7，同时安装成型筒组件1。
压力臂10通过压力臂铰接销5以铰接的方式安装在两块主机墙板2 之间靠下的位置。压力臂10形成以压力臂铰接销5为支点的杠杆结构。
在压力臂10的一条臂上，通过垫板9安装胸辊轴承座8，并安装胸辊组件4。胸辊组件4位于成型筒组件1的正下方或者略微偏一些的位置。
在压力臂10安装胸辊组件4的臂的末端，设置气囊11。气囊11的上端与压力臂10连接，下端固定在主机墙板2上。
这样，通过控制气囊11的涨缩即可实现胸辊组件4的升降，从而调节胸辊组件4与成型筒组件1之间所产生的压力值。
在调节过程中，成型筒组件1位置不动，仅通过调节胸辊组件4的位置来调节成型压力，调节过程更加方便简单；通过气囊11来控制胸辊组件4的升降，反应速度快，可在极短时间内使成型压力达到目标值。
当胸辊组件4位于成型筒组件1略微偏一些的位置时，成型筒组件1 的中心轴与胸辊组件4的中心轴在水平面上的投影间的间距一般取为 -20mm～150mm，其中，负值表示胸辊组件4的中心轴位于成型筒组件1 的中心轴与压力臂铰接销5之间，正值表示胸辊组件4的中心轴位于成型筒组件1的中心轴与气囊11之间。
优选的，成型筒组件1的中心轴与胸辊组件4的中心轴在水平面上的投影间的间距优选为0～50mm。
为了使气囊11的涨缩与胸辊组件4的升降更好的配合，需要根据胸辊组件4与成型筒组件1之间的偏心情况进行安装角度的进一步设置。
设成型筒组件1中心与胸辊组件4中心的连线与竖直方向的夹角为a，气囊11的中心线与水平方向的夹角为b，则需要a与b互补。
通常情况下，根据前面给出的成型筒组件1的中心轴与胸辊组件4的中心轴在水平面上的投影间的间距，设置夹角a的取值范围为 -1.04°～7.72°，其中，负值表示胸辊组件4的中心轴位于成型筒组件1的中心轴与压力臂铰接销5之间，正值表示胸辊组件4的中心轴位于成型筒组件1的中心轴与气囊11之间。
优选的，夹角a的取值范围为0～2.59°。
在本发明的优选实施例中，还可以在压力臂10远离气囊11的一端设置油缸3。
油缸3一般采用竖直设置的方式，其上端与主机墙板2铰接，下端与压力臂10铰接。
油缸3作为辅助加压设备使用。一般的常规板压制成型需要的压力值为25t，仅采用气囊11即可；而低密度高强度板时需要80t左右的压力值，此时需要将气囊11与油缸3配合使用，从而提高压力值上限，达到工艺需求。
为保证油缸3及气囊11的协调工作，需要对油缸3及气囊11的位置进行设置。
设所述油缸3的中心轴与压力臂铰接销5间的距离为L0，所述压力臂铰接销5与胸辊组件4中心轴所在的竖直面间的距离为L1，所述胸辊组件4中心轴所在的竖直面与气囊11上端面中心点间的距离为L2；则通常情况下，设定L0：L1：L2＝1：1：1。
上述比例关系符合力学原理，能够将油缸3和气囊11提供的压力最大限度的作用到胸辊组件4上，使其能够达到最大的成型压力。
该设备用于集浆法制坯的压制成型步骤，反应速度快，调节方便，成型压力值高，能够适用于各种强度要求的纤维水泥瓦、板的压制成型。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种家具板材，其特征在于，以重量百分比计算，主要由以下原料组分制备而成：
纯硅水泥20％～25％、石英粉22％～28％、木质纤维10％～14％、膨润土5％～7％、微硅粉5％～7％、玻璃水0.1％～0.3％、碳纤维0.3％～0.5％、氢氧化钙16％～20％、木粉4％～6％、珍珠岩0.8％～1.4％以及矿纤维2.5％～3.5％。
2.根据权利要求1所述的家具板材，其特征在于，以重量百分比计算，主要由以下原料组分制备而成：
纯硅水泥22.6％、石英粉25.3％、木质纤维12％、膨润土5.9％、微硅粉6.2％、玻璃水0.2％、碳纤维0.4％、氢氧化钙18.1％、木粉5.2％、珍珠岩1.1％以及矿纤维3％。
3.根据权利要求1或2所述的家具板材，其特征在于，所述石英粉为450～550目，所述木粉为70～90目。
4.权利要求1～3任一项所述家具板材的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
将原料组分与水混合得到料浆；
将所述料浆通过集浆工艺脱水并压制成坯料；
将所述坯料高温蒸压，并烘干；
将烘干的坯料表面砂光、滚涂封面并烤干，得到家具板材。
5.权利要求4所述制备工艺，其特征在于，所述集浆工艺包括以下步骤：
布浆：把所述料浆均匀铺在具有透水性的毛毯上；
浆料脱水：采用真空脱水、板片刮水以及挤压脱水的组合脱水方式，使浆料的最终含水量达到24％～28％；
压制成型：将毛毯上脱水后的潮湿浆料压制成坯，并将成型了的坯体与毛毯分离。
6.权利要求4所述制备工艺，其特征在于，还包括在制备料浆前，对部分原料组分预处理的步骤：将木粉与氢氧化钙混合并发酵24～36小时，再在130℃的条件下蒸煮3.5～4.5小时。
7.权利要求4所述制备工艺，其特征在于，还包括对烤干后的家具板材进行木纹复合的步骤。
8.权利要求4所述制备工艺，其特征在于，所述料浆中，所述原料组分的重量百分比为16％～20％。
9.权利要求4所述制备工艺，其特征在于，所述高温蒸压过程中，温度为130℃～180℃，压力为0.4kPa～0.7kPa；所述烘干过程采用高温空气，空气的温度为110℃～130℃，湿度为20％～30％，烘干时间为40min～50min。
10.权利要求5所述制备工艺，其特征在于，所述压制成型采用滚压机实现，所述滚压机的公称压力为250kg～800kg。
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