一种mdf低密度高强度板材生产工艺
阅读说明：本技术 一种mdf低密度高强度板材生产工艺 (Production process of MDF low-density high-strength plate ) 是由 梁殿伟 陈勇 余文彬 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明属于人造板生产技术领域,尤其是一种MDF低密度高强度板材生产工艺,解决了现有技术中中密度纤维板密度高,在加工、运输和使用过程中成本相对较高,而低密度纤维板性能指标又无法达到中密度纤维板国家标准的问题,所述MDF低密度高强度板材生产工艺,包括纤维制备-胶黏剂制备-纤维板制备三个步骤。本发明通过分别制备纤维、胶黏剂,最后与空心填料混合后发泡制成所需板材,本发明所用原料节能环保,制备方法简单,制备条件温和,所得的板材性能稳定,其在符合中密度纤维板国家指标(GB/T11718-2009)中干燥状态下使用的家具型中密度纤维板的性能指标要求的同时,板材密度低至0.28g/cm～(3)。(The invention belongs to the technical field of artificial board production, in particular to a production process of an MDF low-density high-strength board, which solves the problems that in the prior art, a medium-density fiberboard has high density, the cost is relatively high in the processes of processing, transportation and use, and the performance index of the low-density fiberboard cannot reach the national standard of the medium-density fiberboard. The raw materials used in the invention are energy-saving and environment-friendly, the preparation method is simple, the preparation condition is mild, the performance of the obtained board is stable, and the density of the board is as low as 0.28g/cm while the board meets the performance index requirement of a furniture type medium-density fiberboard used in a dry state in the national index (GB/T11718-2009) of the medium-density fiberboard 3 。)
技术领域
本发明涉及人造板生产技术领域，尤其涉及一种MDF低密度高强度板材生产工艺。
背景技术
中密度纤维板(medium density fiberboard，MDF)是以木质纤维或其他植物纤维为原料，施加脲醛树脂或其他合成树脂，在加热加压条件下压制而成的密度在0.50～0.88g/cm3范围的板材，也可以加入其他合适的添加剂以改善板材特性。中密度纤维板具有良好的物理力学性能和加工性能，可以制成不同厚度的板材，因此广泛用于家具制造业、建筑业、室内装修业。中密度纤维板是匀质多孔材料，其声学性能很好，是制作音箱、电视机外壳、乐器的好材料。此外还可代替天然木材用于船舶、车辆、体育器材、地板、墙板、隔板等，具有加工简单，利用率高，比天然木材更为经济的特点。
我国现有生产销售的中密度纤维板的密度在0.50～0.88g/cm3范围，此密度范围的纤维板由于密度高，在加工、运输和使用过程中成本相对较高。随着木材资源紧缺和人造板对原料需求的增长，低密度纤维板的生产使用逐渐成为一种发展趋势。目前市场上的低密度纤维板通常是利用中密度纤维板的生产线进行制备，例如，中国发明专利CN101229649A一种低密度纤维板及其制备方法，该专利公开的纤维板密度是每立方米250-450公斤，该低密度纤维板的制备方法，包括木材削片、纤维制备、纤维施胶、纤维铺装、预压、热压、毛板处理等步骤，在其纤维施胶时纤维和胶粘剂按照1∶1.6～3的重量比例加入，应用该方法生产的低密度纤维板主要作为填充料。这类低密度度纤维板的性能指标达不到中密度纤维板国家标准(GB/T 11718-2009)中干燥状态下使用的家具型中密度纤维板的性能要求指标，表现为为松软、握钉力差，主要应用于木门的门芯、隔墙的芯材和吸音、隔音材料等，不能作为家具板或承载板使用。基于上述陈述，本发明提出了一种MDF低密度高强度板材生产工艺。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中中密度纤维板密度高，在加工、运输和使用过程中成本相对较高，而低密度纤维板性能指标又无法达到中密度纤维板国家标准的问题，而提出的一种MDF低密度高强度板材生产工艺。
一种MDF低密度高强度板材生产工艺，包括以下步骤：
S1、纤维制备：
S11、将生产原料加入到削片机中进行削片，得到长度为20-30mm，厚度为2-7mm，宽度为10-20mm的片状料；
S12、将片状料置于120-140℃的蒸汽下进行蒸煮预处理，然后加片状料等质量的处理液搅拌混合均匀后，研磨分离并烘干至含水率为3-8％，得到处理纤维料；
S2、胶黏剂制备：
S21、将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和环氧树脂共同加入到混合机中，在70-90℃的温度下，搅拌混合10-18min，然后降温至50-60℃，加入聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚，搅拌混合均匀，抽真空除气泡，得到改性环氧树脂；
S22、将改性环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素、环氧基丙基三甲氧基硅烷共同加入到高速混合机中，以700-900r/min的转速搅拌混合20-30min，得到所需胶黏剂；
S3、纤维板制备：
S31、将步骤S1中制得的处理纤维料加填料充分混合30-50min，混合均匀得混合料，将步骤S2中制得的胶黏剂和偶氮二酰胺共同加入到混合料中，于90-110℃的温度下，搅拌混合20-40min，搅拌混合均匀后，保温静置发泡，得到发泡料；
S32、将发泡料送入铺装机进行铺装成型，然后经过预压、热压制得纤维板初品，将纤维板初品烘干至含水率为4-6％，最后通过锯边机修整定型制得所需的MDF低密度高强度板材。
优选的，所述步骤S1中生产原料为采伐剩余物、次小薪材、农作物秸秆或蔗渣中的一种或几种。
优选的，所述步骤S1中的蒸汽压力1.5-2.5MPa，蒸煮时间3-8min。
优选的，所述步骤S1中的处理液由以下重量份的原料混合制得：浓度为5-12mol/L的氢氧化钠溶液15-23份、六偏磷酸钠4-7份、醋酸锌2-5份、氧化锆1-3份、聚乙烯蜡2-5份。
优选的，所述步骤S2中多亚甲基多苯基多异氰酸酯、环氧树脂和聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚的质量比为3-5:18-25:1。
优选的，所述步骤S2中改性环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素和环氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为55-75:3-5:2-3:4-7:1-3。
优选的，所述步骤S3中填料为空心氧化镁微球、空心碳酸钙微球、空心硅微粉微球、空心玻璃微珠或空心硅酸钙微球中的一种或几种。
优选的，所述步骤S3中纤维料、填料、胶黏剂和偶氮二酰胺的质量比为70-90:18-25:12-16:1-3。
优选的，所述步骤S3中预压温度为55-75℃，预压压力为2.5-3.5MPa，预压时间为15-25s。
优选的，所述步骤S3中热压温度为145-165℃，热压压力为6.8-8.8MPa，热压时间为80-120s。
本发明提出的一种MDF低密度高强度板材生产工艺，具有以下有益效果：
1、本发明通过分别制备纤维、胶黏剂，最后与空心填料混合后发泡制成所需的MDF低密度高强度板材，本发明所用原料节能环保，制备方法简单，制备条件温和，所得的板材性能稳定，其在符合中密度纤维板国家指标(GB/T 11718-2009)中干燥状态下使用的家具型中密度纤维板的性能指标要求的同时，板材密度低至0.28g/cm3，极大的降低了板材加工、运输和使用过程中成本。
2、本发明将生产原料进行蒸煮预处理后，加处理液进行研磨处理，极大的改善了所得改性纤维料的分散性、韧性和加工性能；本发明通过自制胶黏剂，所得胶黏剂相比现有胶黏剂，更加安全环保，其粘性强，稳定性好，剥离强度高，与纤维料、填料混合发泡制得所需板材，极大的提高了板材强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种MDF低密度高强度板材生产工艺，包括以下步骤：
S1、纤维制备：
S11、将生产原料采伐剩余物和次小薪材共同加入到削片机中进行削片，得到长度为20mm，厚度为2mm，宽度为10mm的片状料；
S12、将片状料置于温度为120℃，压力为1.5MPa的蒸汽下进行蒸煮预处理3min，然后加片状料等质量的处理液搅拌混合均匀后，研磨分离并烘干至含水率为3％，得到处理纤维料；
上述处理液由以下重量份的原料混合制得：浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液15份、六偏磷酸钠4份、醋酸锌2份、氧化锆1份、聚乙烯蜡2份；
S2、胶黏剂制备：
S21、将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和环氧树脂共同加入到混合机中，在70℃的温度下，搅拌混合10min，然后降温至50℃，加入聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚，搅拌混合均匀，抽真空除气泡，得到改性环氧树脂；
上述多亚甲基多苯基多异氰酸酯、环氧树脂和聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚的质量比为3:18:1；
S22、将改性环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素、环氧基丙基三甲氧基硅烷共同加入到高速混合机中，以700r/min的转速搅拌混合20min，得到所需胶黏剂；
上述改性环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素和环氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为55:3:2:4:1；
S3、纤维板制备：
S31、将步骤S1中制得的处理纤维料加填料空心氧化镁微球充分混合30min，混合均匀得混合料，将步骤S2中制得的胶黏剂和偶氮二酰胺共同加入到混合料中，于90℃的温度下，搅拌混合20min，搅拌混合均匀后，保温静置发泡，得到发泡料；
上述纤维料、填料、胶黏剂和偶氮二酰胺的质量比为70:18:12:1；
S32、将发泡料送入铺装机进行铺装成型，然后经过预压、热压制得纤维板初品，将纤维板初品烘干至含水率为4％，最后通过锯边机修整定型制得所需的MDF低密度高强度板材；
上述预压温度为55℃，预压压力为2.5MPa，预压时间为15s；热压温度为145℃，热压压力为6.8MPa，热压时间为80s。
实施例二
本发明提出的一种MDF低密度高强度板材生产工艺，包括以下步骤：
S1、纤维制备：
S11、将生产原料农作物秸秆和蔗渣加入到削片机中进行削片，得到长度为22mm，厚度为3mm，宽度为12mm的片状料；
S12、将片状料置于温度为125℃，压力为1.8MPa的蒸汽下进行蒸煮预处理4min，然后加片状料等质量的处理液搅拌混合均匀后，研磨分离并烘干至含水率为4％，得到处理纤维料；
上述处理液由以下重量份的原料混合制得：浓度为6mol/L的氢氧化钠溶液16份、六偏磷酸钠5份、醋酸锌3份、氧化锆1.5份、聚乙烯蜡3份；
S2、胶黏剂制备：
S21、将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和环氧树脂共同加入到混合机中，在75℃的温度下，搅拌混合12min，然后降温至52℃，加入聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚，搅拌混合均匀，抽真空除气泡，得到改性环氧树脂；
上述多亚甲基多苯基多异氰酸酯、环氧树脂和聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚的质量比为3.5:20:1；
S22、将改性环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素、环氧基丙基三甲氧基硅烷共同加入到高速混合机中，以750r/min的转速搅拌混合22min，得到所需胶黏剂；
上述改性环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素和环氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为60:3.5:2.2:5:1.5；
S3、纤维板制备：
S31、将步骤S1中制得的处理纤维料加填料空心碳酸钙微球充分混合35min，混合均匀得混合料，将步骤S2中制得的胶黏剂和偶氮二酰胺共同加入到混合料中，于95℃的温度下，搅拌混合25min，搅拌混合均匀后，保温静置发泡，得到发泡料；
上述纤维料、填料、胶黏剂和偶氮二酰胺的质量比为75:20:13:1.5；
S32、将发泡料送入铺装机进行铺装成型，然后经过预压、热压制得纤维板初品，将纤维板初品烘干至含水率为4.5％，最后通过锯边机修整定型制得所需的MDF低密度高强度板材；
上述预压温度为60℃，预压压力为2.8MPa，预压时间为18s；热压温度为150℃，热压压力为7.2MPa，热压时间为90s。
实施例三
本发明提出的一种MDF低密度高强度板材生产工艺，包括以下步骤：
S1、纤维制备：
S11、将生产原料采伐剩余物和农作物秸秆加入到削片机中进行削片，得到长度为25mm，厚度为4mm，宽度为15mm的片状料；
S12、将片状料置于温度为130℃，压力为2MPa的蒸汽下进行蒸煮预处理5min，然后加片状料等质量的处理液搅拌混合均匀后，研磨分离并烘干至含水率为5％，得到处理纤维料；
上述处理液由以下重量份的原料混合制得：浓度为8mol/L的氢氧化钠溶液18份、六偏磷酸钠5.5份、醋酸锌3.5份、氧化锆2份、聚乙烯蜡3.5份；
S2、胶黏剂制备：
S21、将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和环氧树脂共同加入到混合机中，在80℃的温度下，搅拌混合14min，然后降温至55℃，加入聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚，搅拌混合均匀，抽真空除气泡，得到改性环氧树脂；
上述多亚甲基多苯基多异氰酸酯、环氧树脂和聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚的质量比为4:22:1；
S22、将改性环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素、环氧基丙基三甲氧基硅烷共同加入到高速混合机中，以800r/min的转速搅拌混合25min，得到所需胶黏剂；
上述改性环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素和环氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为65:4:2.5:5.5:2；
S3、纤维板制备：
S31、将步骤S1中制得的处理纤维料加填料空心硅微粉微球充分混合40min，混合均匀得混合料，将步骤S2中制得的胶黏剂和偶氮二酰胺共同加入到混合料中，于100℃的温度下，搅拌混合30min，搅拌混合均匀后，保温静置发泡，得到发泡料；
上述纤维料、填料、胶黏剂和偶氮二酰胺的质量比为40:11:7:1；
S32、将发泡料送入铺装机进行铺装成型，然后经过预压、热压制得纤维板初品，将纤维板初品烘干至含水率为5％，最后通过锯边机修整定型制得所需的MDF低密度高强度板材；
上述预压温度为65℃，预压压力为3MPa，预压时间为20s；热压温度为155℃，热压压力为7.8MPa，热压时间为100s。
实施例四
本发明提出的一种MDF低密度高强度板材生产工艺，包括以下步骤：
S1、纤维制备：
S11、将生产原料次小薪材和蔗渣加入到削片机中进行削片，得到长度为28mm，厚度为6mm，宽度为18mm的片状料；
S12、将片状料置于温度为135℃，压力为2.2MPa的蒸汽下进行蒸煮预处理7min，然后加片状料等质量的处理液搅拌混合均匀后，研磨分离并烘干至含水率为7％，得到处理纤维料；
上述处理液由以下重量份的原料混合制得：浓度为5-12mol/L的氢氧化钠溶液22份、六偏磷酸钠6份、醋酸锌4份、氧化锆2.5份、聚乙烯蜡4份；
S2、胶黏剂制备：
S21、将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和环氧树脂共同加入到混合机中，在85℃的温度下，搅拌混合16min，然后降温至58℃，加入聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚，搅拌混合均匀，抽真空除气泡，得到改性环氧树脂；
上述多亚甲基多苯基多异氰酸酯、环氧树脂和聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚的质量比为4.5:24:1；
S22、将改性环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素、环氧基丙基三甲氧基硅烷共同加入到高速混合机中，以850r/min的转速搅拌混合28min，得到所需胶黏剂；
上述改性环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素和环氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为70:4.5:2.8:6:2.5；
S3、纤维板制备：
S31、将步骤S1中制得的处理纤维料加填料空心玻璃微珠充分混合45min，混合均匀得混合料，将步骤S2中制得的胶黏剂和偶氮二酰胺共同加入到混合料中，于105℃的温度下，搅拌混合35min，搅拌混合均匀后，保温静置发泡，得到发泡料；
上述纤维料、填料、胶黏剂和偶氮二酰胺的质量比为85:24:15:2.5；
S32、将发泡料送入铺装机进行铺装成型，然后经过预压、热压制得纤维板初品，将纤维板初品烘干至含水率为4-6％，最后通过锯边机修整定型制得所需的MDF低密度高强度板材；
上述预压温度为70℃，预压压力为3.2MPa，预压时间为22s；热压温度为160℃，热压压力为8.2MPa，热压时间为110s。
实施例五
本发明提出的一种MDF低密度高强度板材生产工艺，包括以下步骤：
S1、纤维制备：
S11、将生产原料采伐剩余物和蔗渣加入到削片机中进行削片，得到长度为30mm，厚度为7mm，宽度为20mm的片状料；
S12、将片状料置于温度为140℃，压力为2.5MPa的蒸汽下进行蒸煮预处理8min，然后加片状料等质量的处理液搅拌混合均匀后，研磨分离并烘干至含水率为8％，得到处理纤维料；
上述处理液由以下重量份的原料混合制得：浓度为12mol/L的氢氧化钠溶液23份、六偏磷酸钠7份、醋酸锌5份、氧化锆3份、聚乙烯蜡5份；
S2、胶黏剂制备：
S21、将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和环氧树脂共同加入到混合机中，在90℃的温度下，搅拌混合18min，然后降温至60℃，加入聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚，搅拌混合均匀，抽真空除气泡，得到改性环氧树脂；
上述多亚甲基多苯基多异氰酸酯、环氧树脂和聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚的质量比为5:25:1；
S22、将改性环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素、环氧基丙基三甲氧基硅烷共同加入到高速混合机中，以900r/min的转速搅拌混合30min，得到所需胶黏剂；
上述改性环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素和环氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为75:5:3:7:3；
S3、纤维板制备：
S31、将步骤S1中制得的处理纤维料加填料空心硅酸钙微球充分混合50min，混合均匀得混合料，将步骤S2中制得的胶黏剂和偶氮二酰胺共同加入到混合料中，于110℃的温度下，搅拌混合40min，搅拌混合均匀后，保温静置发泡，得到发泡料；
上述纤维料、填料、胶黏剂和偶氮二酰胺的质量比为90:25:16:3；
S32、将发泡料送入铺装机进行铺装成型，然后经过预压、热压制得纤维板初品，将纤维板初品烘干至含水率为6％，最后通过锯边机修整定型制得所需的MDF低密度高强度板材；
上述预压温度为75℃，预压压力为3.5MPa，预压时间为25s；热压温度为165℃，热压压力为8.8MPa，热压时间为120s。
对比例一
本发明提出的一种MDF低密度高强度板材生产工艺，包括以下步骤：
S1、纤维制备：
S11、将生产原料采伐剩余物和次小薪材共同加入到削片机中进行削片，得到长度为20mm，厚度为2mm，宽度为10mm的片状料；
S12、将片状料置于温度为120℃，压力为1.5MPa的蒸汽下进行蒸煮处理3min，然后加片状料等质量的水搅拌混合均匀后，研磨分离并烘干至含水率为3％，得到处理纤维料；
S2、胶黏剂制备：
S21、将多亚甲基多苯基多异氰酸酯和环氧树脂共同加入到混合机中，在70℃的温度下，搅拌混合10min，然后降温至50℃，加入聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚，搅拌混合均匀，抽真空除气泡，得到改性环氧树脂；
上述多亚甲基多苯基多异氰酸酯、环氧树脂和聚乙二醇三甲氧基硅丙基醚的质量比为3:18:1；
S22、将改性环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素、环氧基丙基三甲氧基硅烷共同加入到高速混合机中，以700r/min的转速搅拌混合20min，得到所需胶黏剂；
上述改性环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素和环氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为55:3:2:4:1；
S3、纤维板制备：
S31、将步骤S1中制得的处理纤维料加填料空心氧化镁微球充分混合30min，混合均匀得混合料，将步骤S2中制得的胶黏剂和偶氮二酰胺共同加入到混合料中，于90℃的温度下，搅拌混合20min，搅拌混合均匀后，保温静置发泡，得到发泡料；
上述纤维料、填料、胶黏剂和偶氮二酰胺的质量比为70:18:12:1；
S32、将发泡料送入铺装机进行铺装成型，然后经过预压、热压制得纤维板初品，将纤维板初品烘干至含水率为4％，最后通过锯边机修整定型制得所需的MDF低密度高强度板材；
上述预压温度为55℃，预压压力为2.5MPa，预压时间为15s；热压温度为145℃，热压压力为6.8MPa，热压时间为80s。
对比例二
本发明提出的一种MDF低密度高强度板材生产工艺，包括以下步骤：
S1、纤维制备：
S11、将生产原料采伐剩余物和次小薪材共同加入到削片机中进行削片，得到长度为20mm，厚度为2mm，宽度为10mm的片状料；
S12、将片状料置于温度为120℃，压力为1.5MPa的蒸汽下进行蒸煮预处理3min，然后加片状料等质量的处理液搅拌混合均匀后，研磨分离并烘干至含水率为3％，得到处理纤维料；
上述处理液由以下重量份的原料混合制得：浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液15份、六偏磷酸钠4份、醋酸锌2份、氧化锆1份、聚乙烯蜡2份；
S2、胶黏剂制备：
将环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素、环氧基丙基三甲氧基硅烷共同加入到高速混合机中，以700r/min的转速搅拌混合20min，得到所需胶黏剂；
上述环氧树脂、硬脂酸盐、单醇胺、醋酸丁酸纤维素和环氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为55:3:2:4:1；
S3、纤维板制备：
S31、将步骤S1中制得的处理纤维料加填料空心氧化镁微球充分混合30min，混合均匀得混合料，将步骤S2中制得的胶黏剂和偶氮二酰胺共同加入到混合料中，于90℃的温度下，搅拌混合20min，搅拌混合均匀后，保温静置发泡，得到发泡料；
上述纤维料、填料、胶黏剂和偶氮二酰胺的质量比为70:18:12:1；
S32、将发泡料送入铺装机进行铺装成型，然后经过预压、热压制得纤维板初品，将纤维板初品烘干至含水率为4％，最后通过锯边机修整定型制得所需的MDF低密度高强度板材；
上述预压温度为55℃，预压压力为2.5MPa，预压时间为15s；热压温度为145℃，热压压力为6.8MPa，热压时间为80s。
按照国家标准(GB/T 11718-2009)，分别检测本发明实施例一-五以及对比例一-二制备的MDF低密度高强度板材样品(长30mm，宽20mm，厚12mm)的性能，得出如下结果参数：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。