一種低甲醛含量的中密度纖維板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于纖維板技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低甲醛含量的中密度纖維板。
【背景技術(shù)】
[0002] 甲醛是公認(rèn)的致癌物質(zhì)，國(guó)內(nèi)外科學(xué)研宄已經(jīng)證實(shí)，甲醛通過(guò)調(diào)控DNA表達(dá)可以 弓丨起細(xì)胞的凋亡、對(duì)生物大分子（蛋白質(zhì)、DNA)造成氧化性損傷，引起細(xì)胞癌變。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的纖維板絕大多數(shù)殘留有游離甲醛。游離甲醛的主要來(lái)源有： i.制造纖維板普遍使用的脲醛樹(shù)脂以甲醛為主要原料，脲醛樹(shù)脂中仍會(huì)殘留有未反應(yīng)的游 離甲醛；ii.樹(shù)脂不穩(wěn)定基團(tuán)在熱壓或使用過(guò)程中會(huì)釋放出甲醛；iii.木材中的半纖維素 逐漸分解出甲醛。纖維板殘留的游離甲醛會(huì)危害人體的健康，因此需要降低甲醛的含量。
[0004] 許多研宄和生產(chǎn)表明，目前主要通過(guò)改進(jìn)脲醛樹(shù)脂的生產(chǎn)與應(yīng)用來(lái)降低纖維板的 甲醛含量，例如，通過(guò)將尿素分批投料，改變投料摩爾比，調(diào)整反應(yīng)的溫度、pH值與制板熱壓 條件等。雖然降低脲醛樹(shù)脂生產(chǎn)中甲醛/尿素的摩爾比是最有效的方法，但這容易造成膠 的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，膠接性能下降。而通過(guò)降低脲醛樹(shù)脂的比例，添加提高板材物理性能 的三聚氰胺生產(chǎn)纖維板，這種方式生產(chǎn)的纖維板成本較普通板約增加30-50元/m3,而且外 觀較差，板面偏黃不美觀，其殘留的游離氨也容易造成二次污染。
[0005] 中密度纖維板是纖維板的一種，其密度一般在500-880公斤/m3,厚度一般為 2-30_。中密度纖維板廣泛應(yīng)用于家具制造、音箱、強(qiáng)化地板、室內(nèi)裝修用墻板，是重要的工 業(yè)建筑材料。
[0006] 目前尚須生產(chǎn)全新類型的低甲醛含量中密度纖維板。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是目前的低甲醛中密度纖維板要么膠接強(qiáng)度低，要么成 本高且容易發(fā)生二次污染。本發(fā)明申請(qǐng)人通過(guò)加入苯甲酸丙酯，獲得了一種低甲醛含量的 中密度纖維板，該纖維板的膠接強(qiáng)度高、成本低，并且不含三聚氰胺等易造成二次污染的化 學(xué)物質(zhì)。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種低甲醛含量的中密度纖維板，其包括纖維、膠 粘劑和苯甲酸丙酯。
[0009] 本發(fā)明任一項(xiàng)的實(shí)施方式中，所述苯甲酸丙酯的重量為膠粘劑重量的1-80% ;具 體地，所述苯甲酸丙酯的重量為膠粘劑重量的4-50% ;更具體地，所述苯甲酸丙酯的重量為 膠粘劑重量的5-20%，優(yōu)選為5%、6%、7%、8%、10%、12%、15%、18%、20%。
[0010] 本發(fā)明任一項(xiàng)的實(shí)施方式中，所述膠粘劑的重量為纖維重量的3-35% ;具體地，所 述膠粘劑的重量為纖維重量的5-20% ;更具體地為5-10%，優(yōu)選為5%、6%、7%、8%、9%、 10%〇
[0011] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，以重量份計(jì)，低甲醛含量的中密度纖維板由如下組分 組成，
[0012] 纖維 80-100;
[0013] 膠粘劑 4-10;
[0014] 苯甲酸丙酯0.6-5。
[0015] 本發(fā)明任一項(xiàng)的實(shí)施方式中，所述纖維是指自然界存在的植物纖維，優(yōu)選草料纖 維和/或木料纖維。
[0016] 本發(fā)明任一項(xiàng)的實(shí)施方式中，所述膠粘劑為脲醛樹(shù)脂或改性脲醛樹(shù)脂；具體地，所 述脲醛樹(shù)脂為商購(gòu)的脲醛樹(shù)脂膠粘劑；具體地，所述改性脲醛樹(shù)脂包括脲醛樹(shù)脂和硅藻土， 可選地，所述改性脲醛樹(shù)脂還包括凹凸棒土；更具體地，所述改性脲醛樹(shù)脂由脲醛樹(shù)脂、硅 藻土和凹凸棒土組成；進(jìn)一步具體地，所述改性脲醛樹(shù)脂的制備方法包括：
[0017] (1)將100重量份的甲醛加熱至35-40 °C，用20-25wt%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH 值至7. 0-8. 0,加入33-35重量份尿素和0. 02-0. 03重量份硅藻土，升溫至88-90 °C反應(yīng) 3〇-40min；
[0018] (2)用20-25wt%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)步驟（1)產(chǎn)物的pH值至6. 5-7. 5,加入17-19 重量份尿素和〇. 01-0. 02重量份硅藻土，在85-92°C反應(yīng)至當(dāng)混合物滴入70-75°C水中呈白 霧時(shí)終止；
[0019] (3)用25-30wt%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)步驟（2)產(chǎn)物的pH值至7. 5-7. 8,待溫度降至 75-80°C時(shí)，加入15-17重量份尿素和0. 02-0. 03重量份硅藻土反應(yīng)20min，過(guò)濾出濾液；
[0020] (4)再向步驟⑶所得濾液中加入8-10重量份尿素和0. 03-0. 04重量份硅藻土， 攪拌降溫至35-45°C，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至7. 2-7. 5,加入0. 06-0. 09重量份凹凸棒 土混合均勻得到改性脲醛樹(shù)脂。
[0021] 其中，步驟（1)-步驟（3)加入的硅藻土催化甲醛和尿素反應(yīng)，生成脲醛樹(shù)脂。步 驟（4)加入的硅藻土除催化作用外，還能吸收未反應(yīng)掉的甲醛和不穩(wěn)定樹(shù)脂基團(tuán)分解釋放 的甲醛。凹凸棒土耐高溫、鹽堿，在后續(xù)的熱壓制板、使用過(guò)程中持續(xù)吸收殘留的游離甲醛。
[0022] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述苯甲酸丙酯重量為脲醛樹(shù)脂膠粘劑重量的 55-65%時(shí)，中密度纖維板的甲醛含量達(dá)到3. 4mg/g以下。優(yōu)選，苯甲酸丙酯重量為脲醛樹(shù) 脂膠粘劑重量的55%、65%。
[0023] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述改性脲醛樹(shù)脂膠粘劑由上述方法制備，所述苯 甲酸丙酯重量為改性脲醛樹(shù)脂膠粘劑重量的15-30%時(shí)，中密度纖維板的甲醛含量達(dá)到 2. 5mg/g以下。優(yōu)選，苯甲酸丙酯重量為改性脲醛樹(shù)脂膠粘劑重量的15%、30%。
[0024] 本發(fā)明任一項(xiàng)的實(shí)施方式中，低甲醛含量的中密度纖維板還包括固化劑；具體地， 所述固化劑重量為纖維重量的〇. 05-1. 5%。
[0025] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述固化劑包括氯化銨、三乙醇胺、六亞甲基四胺和磷 酸；具體地，所述固化劑由35-50wt%氯化按、10-30wt%三乙醇胺、l〇-35wt%六亞甲基四 胺和5-10wt%磷酸組成。
[0026] 本發(fā)明任一項(xiàng)的實(shí)施方式中，低甲醛含量的中密度纖維板還包括防水劑；具體地， 所述防水劑的重量為纖維重量的〇. 01-1 %。
[0027] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述防水劑為丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯或丙烯酸丁酯。
[0028] 本發(fā)明任一項(xiàng)的實(shí)施方式中，所述中密度板的密度為500-750kg/m3。
[0029] 本發(fā)明任一項(xiàng)的實(shí)施方式中，所述中密度纖維板的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度為0. 6-1. 5MPa，靜 彎曲強(qiáng)度為25-80MPa。
[0030] 本發(fā)明任一項(xiàng)的實(shí)施方式中，所述中密度纖維板的制備方法包括：
[0031] (1)向含水率20_40wt%的纖維漿料中加入膠粘劑和苯甲酸丙酯混合均勾，干燥 至含水率為8_15wt%，得到混合物；
[0032] (2)將步驟（1)所得混合物預(yù)壓成坯料，再等靜壓處理成板坯；
[0033] (3)將所得板坯熱壓，再經(jīng)冷卻、調(diào)質(zhì)、砂光得到中密度纖維板。
[0034] 本發(fā)明任一項(xiàng)實(shí)施方式的中密度纖維板制備方法中，熱壓條件為：溫度 150-160°C;在 20-30s內(nèi)升至 13. 5-19MPa，保壓 60-120s;再在 10-15s內(nèi)減壓至 3. 5-5. 5MPa，保壓 65-135s;然后在 10-15s內(nèi)升至 6-8. 5MPa，保壓 50-75s;最后在 30-45s 內(nèi)均勻減壓至OMPa。
[0035] 本發(fā)明任一項(xiàng)實(shí)施方式的中密度纖維板制備方法中，預(yù)壓壓力為4_5MPa，預(yù)壓時(shí) 間為 30-40s。
[0036] 本發(fā)明任一項(xiàng)實(shí)施方式的中密度纖維板制備方法中，等靜壓的壓力為6. 5_8MPa， 等靜壓處理的溫度為50-70°C，時(shí)間為40s-l. 5min。
[0037] 本發(fā)明任一項(xiàng)實(shí)施方式的中密度纖維板制備方法中，纖維漿料、膠 粘劑和苯甲酸丙酯的重量比為（125-167) : (3-35) : (0. 03-28);具體為， (125-167) : (5-20) : (0? 2-10);優(yōu)選為，（125-167) : (5-10) : (0? 25-2)。
[0038] 本發(fā)明任一項(xiàng)實(shí)施方式的中密度纖維板制備方法中，所述纖維漿料優(yōu)選為草料漿 料和/或木料漿料。
[0039] 本發(fā)明任一項(xiàng)實(shí)施方式的中密度纖維板制備方法中，步驟（1)中還包括加入防水 劑與纖維漿料、膠粘劑、苯甲酸丙酯一起混合。
[0040] 本發(fā)明任一項(xiàng)實(shí)施方式的中密度纖維板制備方法中，所述防水劑的重量為纖維漿 料重量的〇. 006-0. 8% ;具體地，所述防水劑為丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯或丙烯酸丁酯。
[0041] 本發(fā)明任一項(xiàng)實(shí)施方式的中密度纖維板制備方法中，還包括向步驟（1)所得混合 物中加入固化劑攪拌均勻后，再進(jìn)行預(yù)壓、等靜壓處理和步驟（3)。
[0042] 本發(fā)明任一項(xiàng)實(shí)施方式的中密度纖維板制備方法中，所述固化劑的重量為纖維重 量的 0? 03-1. 2%。
[0043] 本發(fā)明任一項(xiàng)實(shí)施方式的中密度纖維板制備方法中，所述纖維漿料的制備步驟包 括：
[0044] (1)將草料打碎成長(zhǎng)30-90mm、寬1. 2-3. 5mm草桿；和/或?qū)⒛玖舷鞒砷L(zhǎng)16-30mm、 寬 15_25mm、厚 3_5mm木片；
[0045] (2)將草桿和/或木片加水在150-180°C、0. 6-0. 8MPa下蒸煮5-10min，用熱磨機(jī) 分離成纖維，干燥至含水率為20-40wt%。
[0046] 其中，優(yōu)選草桿和木片的重量比不超過(guò)7 : 3。
[0047] 本發(fā)明的有益效果：
[0048] (1)本發(fā)明申請(qǐng)人驚奇地發(fā)現(xiàn)苯甲酸丙酯能顯著降低中密度纖維板游離甲醛的含 量，得到低甲醛含量的中密度纖維板。苯甲酸丙酯去除甲醛的機(jī)理，可能是通過(guò)化學(xué)或絡(luò)合 作用將甲醛分子束縛于苯甲酸丙酯周圍，從而減少了游離甲醛。
[0049] (2)制備改性脲醛樹(shù)脂時(shí)，前三步加入的硅藻土可以催化樹(shù)脂合成，最后一步中甲 醛、尿素含量較低，硅藻土主要起到吸收甲醛的作用。最終加入的凹凸棒土耐高溫、酸堿環(huán) 境，適于在熱壓等制備過(guò)程和使用過(guò)程中持續(xù)吸收游離甲醛分子。添加該改性脲醛樹(shù)脂使 中密度纖維板甲醛含量進(jìn)一步降低。
[0050] (3)等靜壓處理使苯甲酸丙酯、膠粘劑、纖維在混合物中分布均勻，有助于苯甲酸 丙酯均勻吸收板材各位置的游離甲醛，同時(shí)有助于提高板材各處膠接強(qiáng)度的均勻性。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì) 理解，下列實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體 條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為 可以通過(guò)市購(gòu)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0052] 所用原料：
[0053] (1)纖維漿料：制備方法如下，
[0054] 將草料打碎成長(zhǎng)30_90mm、寬1. 2_3. 5mm草桿，將木料削成長(zhǎng)16_30mm、寬15_25mm、 厚3-5mm木片。草桿和木片以重量比7 : 3混合、加水在180°C、0.8MPa下蒸煮8-10min，用 熱磨機(jī)分離成纖維，干燥至含水率為20-40wt%，得到纖維漿料。
[0055] ⑵改性脲醛樹(shù)脂：制備方法如下，
[0056] 將100重量份的甲醛加熱至35-40 °C，用20_25wt%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值 至7. 0-8. 0,加入33-35重量份尿素和0. 02-0. 03重量份硅藻土，升溫