一种无胶黏剂零甲醛绿色杜仲复合板及其制备方法
阅读说明：本技术 一种无胶黏剂零甲醛绿色杜仲复合板及其制备方法 (Adhesive-free formaldehyde-free green eucommia composite board and preparation method thereof ) 是由 彭湃 董娟娥 杨庆 宋孝周 吕嘉宇 于 2021-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种无胶黏剂零甲醛绿色杜仲复合板的制备方法,属于复合板材技术领域,包括以下步骤：将杜仲原料与其他原料混合后进行冷压,得到预成型板；所述其他原料包括木质原料或非木质原料；将得到的预成型板进行热压,得到杜仲复合板。本发明采用杜仲原料和其他木质或非木质原料作为原料,杜仲中含有独特的杜仲胶成分,具有独特的橡塑二重性,热压下具有良好的塑性,因此,能够使杜仲原料与其他木质或非木质原料在无胶黏剂条件下直接复合热压形成复合板材,绿色环保,并且复合板材具有较好的力学性能。(The invention provides a preparation method of a non-adhesive zero-formaldehyde green eucommia ulmoides composite board, belonging to the technical field of composite boards and comprising the following steps of: mixing the eucommia ulmoides raw material with other raw materials, and then carrying out cold pressing to obtain a preformed plate; the other raw materials comprise wood raw materials or non-wood raw materials; and carrying out hot pressing on the obtained preformed plate to obtain the eucommia composite plate. The eucommia ulmoides raw materials and other wood or non-wood raw materials are used as raw materials, the eucommia ulmoides contains unique eucommia ulmoides gum components, has unique rubber and plastic duality, and has good plasticity under hot pressing, so that the eucommia ulmoides raw materials and the other wood or non-wood raw materials can be directly compounded and hot pressed to form the composite board without adhesives, the composite board is green and environment-friendly, and the composite board has good mechanical properties.)
技术领域
本发明涉及复合板材技术领域，尤其涉及一种无胶黏剂零甲醛绿色杜仲复合板及其制备方法。
背景技术
木材复合板由于其质轻、强重比大、易加工、低成本、可调控等优点，广泛应用于家具、建筑、室内装饰以及非承重用材等领域。木材复合板是以木材及其各种形式(包括纤维、单板和刨花等)为基体材料，与其他结构材料(包括木质和非木质材料等)或功能材料胶黏复合而成。目前我国木材复合板年产量已经超过1亿m3，工业用胶黏剂每年用量高达1800万吨，其中以脲醛树脂胶黏剂(含改性)和酚醛树脂胶站剂为主。工业用胶黏剂的使用不仅增加了木材复合板的生产成本，而且也对环境和人体健康造成了危害。随着人们环保意识的不断增强，市场对无胶黏剂零甲醛绿色木材复合板的需求量不断增大。因此，无胶黏剂零甲醛绿色复合板材是未来人造板的发展趋势。
目前，木材复合板材中使用的胶黏剂可分为含甲醛型和零甲醛型胶黏剂，含甲醛型胶黏剂主要为尿醛树脂和酚醛树脂(CN 103737992 B)，零甲醛型胶黏剂主要有聚氨酯(CN 108407036 A)、环氧树脂(CN 207565073 U)、塑料颗粒(CN 110903669 A)等，但这些胶黏剂均为石油基高聚物，具有不可再生性及生物降解性和生物兼容性低等缺点，从而导致了木材复合板材受到胶黏剂原料和环保要求的限制。因此，亟需开发无胶黏剂零甲醛绿色新型复合板材加工技术。
杜仲为我国特有树种，为杜仲科杜仲属植物，广泛分布在我国陕西、河南、湖北、四川、湖南等省区，杜仲种植面积达500万亩，资源丰富。杜仲含有独特的杜仲胶成分，杜仲胶在杜仲种皮、树皮、叶中含量分别为10％～12％，6％～10％，1％～3％。杜仲胶具有独特的橡塑二重性，热压下具有良好的塑性，且具有优良的可再生性、生物降解性和生物兼容性，是替代胶黏剂的理想天然高分子之一。利用杜仲这种特有成分，使杜仲原料与其他木质或非木质草类原料在无胶黏剂零甲醛条件下直接复合热压成木材复合板材。截止目前，尚未见任何关于无胶黏剂零甲醛绿色杜仲木材复合板的文章发表和专利报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无胶黏剂零甲醛绿色杜仲复合板及其制备方法。本发明提供的制备方法无需使用胶黏剂，也无甲醛成分，绿色环保。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种无胶黏剂零甲醛绿色杜仲复合板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将杜仲原料与其他原料混合后进行冷压，得到预成型板；所述其他原料包括木质原料或非木质原料；
(2)将所述步骤(1)得到的预成型板进行热压，得到杜仲复合板。
优选地，所述步骤(1)中杜仲原料和其他原料的目数为20～60目。
优选地，所述步骤(1)中杜仲原料和其他原料在使用前进行干燥。
优选地，所述干燥的温度为80～105℃，干燥的时间为2～4h。
优选地，所述步骤(1)中杜仲原料和其他原料的质量比为1：(0.1～30)。
优选地，所述步骤(1)中冷压的压强为5～15MPa，所述冷压的时间为5～10min。
优选地，所述步骤(2)中热压的压强为10～30MPa。
优选地，所述步骤(2)中热压的温度为100～140℃。
优选地，所述步骤(2)中热压的时间为5～20min。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的无胶黏剂零甲醛绿色杜仲复合板。
本发明提供了一种无胶黏剂零甲醛绿色杜仲复合板的制备方法，包括以下步骤：将杜仲原料与其他原料混合后进行冷压，得到预成型板；所述其他原料包括木质原料或非木质原料；将得到的预成型板进行热压，得到杜仲复合板。本发明采用杜仲原料和其他木质或非木质原料作为原料，杜仲中含有独特的杜仲胶成分，具有独特的橡塑二重性，热压下具有良好的塑性，因此，能够使杜仲原料与其他木质或非木质原料在无胶黏剂条件下直接复合热压形成复合板材，绿色环保；并且复合板材具有较好的力学性能。实施例的结果显示，本发明制备的复合板的抗拉强度达到12.5MPa。
本发明的有益效果是：
本发明具有操作简单、高效、成本低、无胶黏剂零甲醛，且所得木质复合板材绿色环保，同时也能够高值化利用木材或非木材草类资源加工废弃物或边角料等有益效果。
附图说明
图1为本发明实施例1～25制备的杜仲复合板的抗拉强度图。
具体实施方式
本发明提供了一种无胶黏剂零甲醛绿色杜仲复合板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将杜仲原料与其他原料混合后进行冷压，得到预成型板；所述其他原料包括木质原料或非木质原料；
(2)将所述步骤(1)得到的预成型板进行热压，得到杜仲复合板。
如无特殊说明，本发明对所述各组分的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品或常规制备方法制备的产品即可。
本发明将杜仲原料与其他原料混合后进行冷压，得到预成型板。
在本发明中，所述杜仲原料优选包括杜仲木材、杜仲种子、杜仲叶和杜仲活性成分提取残渣中的一种。在本发明中，所述杜仲原料中含有独特的杜仲胶成分，具有独特的橡塑二重性，热压下具有良好的塑性，能够使杜仲原料与其他原料在无胶黏剂条件下直接复合热压形成复合板材，无需使用胶黏剂，也无甲醛成分，绿色环保。
在本发明中，所述其他原料包括木质原料或非木质原料，优选包括杨木木材、软木、秸秆、中药药渣和木材加工废弃物中的一种。
在本发明中，所述杜仲原料和其他原料在使用前优选进行干燥。在本发明中，所述干燥后杜仲原料和其他原料的含水率优选≤0.5％。在本发明中，所述干燥的温度优选为80～105℃，更优选为85～100℃，最优选为90～95℃。本发明对所述干燥的时间没有特殊的限定，能够保证干燥后各原料的含水率在上述范围内即可。在本发明中，所述干燥的时间优选为2～4h。在本发明中，所述干燥能够降低原料含水率，减小复合板吸水膨胀率，避免生产的复合板膨胀发生鼓泡现象，甚至断裂。
在本发明中，所述杜仲原料和其他原料的目数优选为20～60目，更优选为30～50目。本发明将杜仲原料和其他原料的目数限定在上述范围内，能够使得原料具有较为合适的粒径，混合更加均匀，易于成型，复合板较为均一、机械性能较好，不易断裂，同时具有较低的粉碎成本。
当杜仲原料和其他原料的目数不在上述范围内时，本发明优选对杜仲原料和其他原料进行粉碎处理。本发明对所述粉碎处理的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的物料粉碎的技术方案，保证粉碎后原料的目数在上述范围内即可。
在本发明中，所述杜仲原料和其他原料的质量比优选为1：(0.1～30)，进一步优选为1：(1～25)，更优选为1：(5～20)，最优选为1：(10～15)。本发明将杜仲原料和其他原料的质量比限定在上述范围内，能够使得复合板具有较好的拉伸强度、弹性和硬度。
本发明对所述杜仲原料与其他原料的混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的物料混合的技术方案即可。
在本发明中，所述冷压的压强优选为5～15MPa，更优选为7～12MPa，最优选为9～10MPa；所述冷压的时间优选为5～10min，更优选为6～9min，最优选为7～8min；所述冷压的温度优选为室温。在本发明中，所述冷压将各原料压实成型。本发明将冷压的压强和时间限定在上述范围内，能够使得各原料之间结合得更加紧实，进一步提高复合板的力学性能，使其不易断裂。
在本发明中，所述冷压优选在压模模具中进行。本发明对所述压模模具的形状及大小没有特殊的限定，根据实际需要选择即可。
冷压完成后，本发明优选将所述冷压后的板材取出，得到预成型板。
得到预成型板后，本发明将所述预成型板进行热压，得到杜仲复合板。
在本发明中，所述热压的压强优选为10～30MPa，更优选为15～25MPa，最优选为20MPa；所述热压的温度优选为100～140℃，更优选为110～130℃，最优选为120℃；所述热压的时间优选为5～20min，更优选为10～15min。在本发明中，杜仲原料中含有杜仲胶，其熔融温度约为80～85℃，在热压过程中，杜仲胶熔融，在压强的作用下，与其他原料颗粒之间交联、粘结，得到复合板，并提高复合板的力学性能。本发明将热压的温度、时间和压强限定在上述范围内，能够使得各原料之间更加充分的交联、粘结，进一步提高复合板的力学性能。
热压完成后，本发明优选将所述热压后的板材进行冷却，得到杜仲复合板；所述冷却优选在室温条件下进行；所述冷却的终点优选为室温。
本发明采用杜仲原料和其他原料作为原料，杜仲中含有独特的杜仲胶成分，具有独特的橡塑二重性，热压下具有良好的塑性，因此，能够使杜仲原料与其他木质或非木质原料在无胶黏剂条件下直接复合热压形成复合板材，绿色环保；控制各组分的用量、冷压及热压的工艺参数，使得复合板具有较好的力学性能。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备的无胶黏剂零甲醛绿色杜仲复合板。
本发明提供的杜仲复合板具有较好的力学性能，不含胶黏剂，绿色环保。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例1
(1)分别将杜仲木材和杨木木材粉碎至20目，在80℃干燥4h至含水率0.5％以下；
(2)将干燥后的杜仲木材和杨木木材按照质量比1:0.1混合后置于压模模具中，室温下进行冷压，然后取出，得到预成型板，冷压的压强为5MPa，时间为10min；
(3)将预成型板进行热压，热压的压强为10MPa，上下板温度为100℃，时间为20min，热压完成后，室温下冷却30min至室温，得到杜仲复合板，根据国标GB/T 1938-2009木材顺纹抗拉强度试验方法测试抗拉强度为12.5MPa。
实施例2
将实施例1步骤(2)中杜仲木材和杨木木材的质量比替换为1:1，其他参数均与实施例1相同。
实施例3
将实施例1步骤(2)中杜仲木材和杨木木材的质量比替换为1:10，其他参数均与实施例1相同。
实施例4
将实施例1步骤(2)中杜仲木材和杨木木材的质量比替换为1:20，其他参数均与实施例1相同。
实施例5
将实施例1步骤(2)中杜仲木材和杨木木材的质量比替换为1:30，其他参数均与实施例1相同。
实施例6
(1)分别将杜仲种子和软木粉碎至60目，在105℃干燥2h至含水率0.5％以下；
(2)将干燥后的杜仲种子和软木按照质量比1:1混合后置于压模模具中，室温下进行冷压，然后取出，得到预成型板，冷压的压强为15MPa，时间为5min；
(3)将预成型板进行热压，热压的压强为30MPa，上下板温度为140℃，时间为5min，热压完成后，室温下冷却60min至室温，得到杜仲复合板，根据国标GB/T 1938-2009木材顺纹抗拉强度试验方法测试抗拉强度为8.6MPa。
实施例7
将实施例6步骤(2)中杜仲种子和软木的质量比替换为1:0.1，其他参数均与实施例6相同。
实施例8
将实施例6步骤(2)中杜仲种子和软木的质量比替换为1:10，其他参数均与实施例6相同。
实施例9
将实施例6步骤(2)中杜仲种子和软木的质量比替换为1:20，其他参数均与实施例6相同。
实施例10
将实施例6步骤(2)中杜仲种子和软木的质量比替换为1:30，其他参数均与实施例6相同。
实施例11
(1)分别将杜仲叶和小麦秸秆粉碎至40目，在90℃干燥3h至含水率0.5％以下；
(2)将干燥后的杜仲叶和小麦秸秆按照质量比1:10混合后置于压模模具中，室温下进行冷压，然后取出，得到预成型板，冷压的压强为8MPa，时间为6min；
(3)将预成型板进行热压，热压的压强为20MPa，上下板温度为130℃，时间为10min，热压完成后，室温下冷却40min至室温，得到杜仲复合板，根据国标GB/T 1938-2009木材顺纹抗拉强度试验方法测试抗拉强度为5.1MPa。
实施例12
将实施例11步骤(2)中杜仲叶和小麦秸秆的质量比替换为1:0.1，其他参数均与实施例11相同。
实施例13
将实施例11步骤(2)中杜仲叶和小麦秸秆的质量比替换为1:1，其他参数均与实施例11相同。
实施例14
将实施例11步骤(2)中杜仲叶和小麦秸秆的质量比替换为1:20，其他参数均与实施例11相同。
实施例15
将实施例11步骤(2)中杜仲叶和小麦秸秆的质量比替换为1:30，其他参数均与实施例11相同。
实施例16
(1)分别将杜仲活性成分提取残渣和中药药渣粉碎至50目，在100℃干燥2h至含水率0.5％以下；
(2)将干燥后的杜仲活性成分提取残渣和中药药渣按照质量比1:30混合后置于压模模具中，室温下进行冷压，然后取出，得到预成型板，冷压的压强为10MPa，时间为8min；
(3)将预成型板进行热压，热压的压强为15MPa，上下板温度为120℃，时间为15min，热压完成后，室温下冷却50min至室温，得到杜仲复合板，根据国标GB/T 1938-2009木材顺纹抗拉强度试验方法测试抗拉强度为1.8MPa。
实施例17
将实施例16步骤(2)中杜仲活性成分提取残渣和中药药渣的质量比替换为1:0.1，其他参数均与实施例16相同。
实施例18
将实施例16步骤(2)中杜仲活性成分提取残渣和中药药渣的质量比替换为1:1，其他参数均与实施例16相同。
实施例19
将实施例16步骤(2)中杜仲活性成分提取残渣和中药药渣的质量比替换为1:10，其他参数均与实施例16相同。
实施例20
将实施例16步骤(2)中杜仲活性成分提取残渣和中药药渣的质量比替换为1:20，其他参数均与实施例16相同。
实施例21
(1)分别将杜仲种子和木材加工废弃物刨花粉碎至30目，在100℃干燥2.5h至含水率0.5％以下；
(2)将干燥后的杜仲种子和木材加工废弃物刨花按照质量比1:1混合后置于压模模具中，室温下进行冷压，然后取出，得到预成型板，冷压的压强为12MPa，时间为10min；
(3)将预成型板进行热压，热压的压强为25MPa，上下板温度为110℃，时间为10min，热压完成后，室温下冷却45min至室温，得到杜仲复合板，根据国标GB/T 1938-2009木材顺纹抗拉强度试验方法测试抗拉强度为7.4MPa。
实施例22
将实施例21步骤(2)中杜仲种子和木材加工废弃物刨花的质量比替换为1:0.1，其他参数均与实施例21相同。
实施例23
将实施例21步骤(2)中杜仲种子和木材加工废弃物刨花的质量比替换为1:10，其他参数均与实施例21相同。
实施例24
将实施例21步骤(2)中杜仲种子和木材加工废弃物刨花的质量比替换为1:20，其他参数均与实施例21相同。
实施例25
将实施例21步骤(2)中杜仲种子和木材加工废弃物刨花的质量比替换为1:30，其他参数均与实施例21相同。
根据国标GB/T 1938-2009木材顺纹抗拉强度试验方法测试实施例1～25制备的杜仲复合板的拉伸强度，结果如图1所示，其中，杜仲：杨木为实施例1～5制备的杜仲复合板，杜仲：软木为实施例6～10制备的杜仲复合板，杜仲：麦秆为实施例11～15制备的杜仲复合板，杜仲：中药渣为实施例16～20制备的杜仲复合板；杜仲：刨花为实施例21～55制备的杜仲复合板。从图1中可以看出，杜仲复合板具有较好的拉伸强度，且随着其他原料用量的增加，杜仲复合板的拉伸强度逐渐降低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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