一種無機粘結劑人造板的制備方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于木材工業加熱固化領域，更具體地，涉及一種無機粘結劑人造板的制備方法及裝置。
【背景技術】
[0002]隨著木材工業的不斷發展，人造板應用范圍也在持續擴大，越來越多的實木制品由人造板替代，其制品也為消費者廣泛接受。現在的人造板主要有膠合板、刨花板、纖維板等。由于人造板優良的性能，產品主要用于家居行業、建筑行業、交通運輸業等。隨著人們生活質量的提高，對環保和健康的需求增加，不含甲醛原料的無機粘結劑人造板成為了目前的研究熱點。
[0003]無機粘結劑人造板可以從根本上解決甲醛釋放的問題，近年來，研究者對人造板的無機粘結劑及制備工藝進行了一些研究。但是無機粘結劑多為水溶液，現有的人造板熱壓成形是傳導式加熱，即由表及里地逐步加熱，這樣加熱速度慢。因此，現有人造板熱壓成形方法及裝置用于無機粘結劑人造板成形時，會出現加熱固化時間長、水蒸汽難以快速逸出、生產效率低等問題，并且會增加無機粘結劑人造板內部孔隙、降低其強度。如專利文獻CN200710157928公開了一種鎂鈣防火植物纖維板的制備方法，采取分層制備，再熱壓成型的方式，不僅制備效率低，層與層之間的粘結不均勻還容易造成斷裂。因此，研究開發可快速加熱固化無機粘結劑人造板的方法及裝置具有重要的現實意義。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種無機粘結劑人造板的制備方法及裝置，解決現有無機粘結劑人造板加熱固化步驟繁瑣的問題。
[0005]本發明提供了一種無機粘結劑人造板的制備方法，包括以下步驟:
[0006](I)將無機粘結劑與木制組分混勻，得到混合材料，無機粘結劑與木制組分的質量比為0.5:1?3:1 ;所述無機粘結劑含有質量分數為50%?100%的水玻璃；
[0007](2)將混合材料在模具中壓制成形，得到人造板坯料；
[0008](3)在除濕的條件下，對人造板還料的上下表面施加IMPa?1MPa的壓力，同時微波加熱使人造板坯料在100°C?200°C的溫度下固化，得到無機粘結劑人造板；
[0009]其中，所述微波加熱為連續式微波加熱或脈沖式微波加熱，連續式微波加熱即持續加熱，直至人造板坯料中的水蒸氣排出，脈沖式微波加熱即每加熱Imin?2min，暫停1s?30s，使得人造板坯料中的水蒸氣排出。
[0010]優選地，所述水玻璃的模數為2.0?3.0。
[0011]優選地，所述無機粘結劑還含有質量分數為0%?30%的抗濕劑，所述抗濕劑為硅溶膠、有機酯、氟硅酸鈉、聚乙烯醇或有機硅油。
[0012]優選地，所述無機粘結劑還含有質量分數為0%?40%的增強劑，所述增強劑為二氧化硅粉末或白剛玉粉末。
[0013]優選地，步驟⑵在壓制的同時對混合材料以120°C?180°C加熱。
[0014]優選地，在步驟(3)之后，再在無機粘結劑人造板表面涂刷疏水劑。
[0015]作為進一步優選地，所述疏水劑為防水漆、硅溶膠或石蠟。
[0016]按照本發明的另一方面，還提供了一種用于上述制備方法的微波熱壓裝置，包括微波加熱組件、微波加熱腔和升降加壓組件，
[0017]微波加熱腔內的中下部固定有下支撐板，用于放置人造板坯料，微波加熱腔的側面設置有傳輸通道，所述微波加熱組件包括微波盒體以及多個微波發生器，微波盒體設置于微波加熱腔內的底部和/或頂部，多個微波發生器固定于微波盒體內，用于對人造板坯料微波加熱；所述升降加壓組件包括上壓板、升降壓頭和鎖緊機構，所述升降壓頭貫穿微波加熱腔的頂部，并與上壓板連接，用于控制上壓板從上至下對人造板坯料施壓，鎖緊機構設置于微波加熱腔的頂部，并圍繞升降壓頭對其進行固定，所述下支撐板以及上壓板上設置有通氣孔，用于作為微波加熱過程中蒸汽的逸出通道，通氣孔與人造板坯料結合處設置有通氣塞，通氣塞上設置有多個小孔與通氣孔相連，防止加壓過程中人造板坯料變形。
[0018]優選地，上述裝置還包括傳送組件，所述傳送組件通過傳輸通道與下支撐板對接，用于將人造板坯料傳送入微波加熱腔，以及將無機粘結劑人造板傳送出微波加熱腔。
[0019]作為進一步優選地，所述傳送組件包括鏈條以及傳送軸。
[0020]優選地，上述裝置還包括排濕管道和抽濕栗，排濕管道連接微波加熱腔的內外，抽濕栗通過排濕管道將蒸汽抽出微波加熱腔。
[0021]優選地，所述通氣塞的材料為耐高溫娃膠，所述小孔的直徑為0.1mm?0.5mm。
[0022]總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，通過使用微波熱壓方法取代現有技術中的熱壓固化方法，能夠得到下列有益效果:
[0023]1、利用微波加熱取代傳導式加熱，無需預制多層板坯即可熱壓定型，簡化了制備方法，克服了無機粘結劑人造板制備時間長的問題；
[0024]2、利用脈沖式微波加熱，防止了加熱溫度過高對人造板的結構進行破壞，同時有利于人造板加熱固化時水蒸氣逸出，適于加熱較厚的人造板；
[0025]3、利用水玻璃作為無機粘結劑的主要組分，使得無機粘結劑人造板在滿足工程需求的同時減少了有害物質的排放，綠色環保；
[0026]4、該無機粘結劑人造板制備工藝簡單，成本低廉，適用于大規模工藝生產。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發明無機粘結劑人造板的制備方法流程圖；
[0028]圖2為本發明微波熱壓裝置結構示意圖；
[0029]其中，11人造板坯料；12加熱中的人造板坯料；13無機粘結劑人造板；20傳送組件；21傳送軸；22鏈條；31通氣孔；32通氣塞；40微波加熱組件；41微波盒體；42微波發生器；51微波加熱腔；52傳輸通道；53下支撐板；61升降壓頭；62鎖緊機構；63上壓板；71抽濕栗；72排濕管道。
【具體實施方式】
[0030]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0031]本發明提供了一種無機粘結劑人造板的制備方法，包括以下步驟:
[0032](I)材料的混合
[0033]選擇木片、木纖、鋸木、木肩以及木絲中的一種或多種作為木制組分，同時準備無機粘結劑。無機粘結劑可以為水玻璃，或者水玻璃與增強劑和/或抗濕劑的混合物，其中增強劑在無機粘合劑中的質量分數小于等于40%，抗濕劑在無機粘合劑中的質量分數小于等于30%，水玻璃的質量分數大于等于50%。
[0034]水玻璃的分子式為Na20.nSi02S K 20.nSi02，式中的系數η稱為水玻璃模數，水玻璃的模數優選為2.0?3.0，模數較高的水玻璃，粘結力較大，制成的人造板強度也較大，但操作時較難混合均勻，模數過低則粘結力較小，影響無機粘結劑人造板的強度。
[0035]其中，增強劑為二氧化硅或者白剛玉粉末等用于增強無機粘合劑人造板的物質，抗濕劑為可與水玻璃混溶但不能與水混溶的有機溶劑，如硅溶膠、有機酯、氟硅酸鈉、聚乙稀醇或有機娃油等。
[0036]將無機粘結劑與木制組分以0.5:1?3:1的質量比混合并攪拌混勻，得到混合材料；粘結劑加入量過低時，混合材料難以攪拌均勻且制得的人造板強度偏低；粘結劑加入量過高時，在加熱時容易出現氣泡，使得人造板材中間出現不均勻的空隙。
[0037](2)壓制成形
[0038]根據制品的厚度在模具中鋪制混合材料，并初步壓制成形，同時可輔以120°C?180°C加熱5s?30s，得到人造板還料；這一步的目的在于把半固態的混合材料壓制成固態的坯料，以便進行微波熱壓固化。
[0039](3)微波加熱快速固化
[0040]在除濕的條件下，對人造板還料的上下表面施加IMPa?1MPa的壓力，同時微波加熱使人造板坯料在100°C?200°C的溫度下固化，得到無機粘結劑人造板；加壓時壓力過高會導致無機粘結劑從人造板溢出，壓力太低會導致人造板不夠緊實，都會導致人造板強度降低。
[0041]由于加熱時人造板坯料的溫度高于200°C容易破壞無機粘合劑人造板的性能，低于100°C則影響加熱效率；因此微波加熱為連續式微波加熱或脈沖式微波加熱，對于厚度小于50_的人造板更適用于連續式微波加熱，即一直加熱直至人造板坯料中的水蒸氣排出，對于厚度大于等于50mm的人造板則更適用于脈沖式微波加熱，即每加熱Imin?2min，暫停1s?30s，使得人造板坯料中的水蒸氣排出，同時防止持續加熱溫度過高對人造板造成破壞。
[0042]其中，可以在步驟(3)之后，再在無機粘結劑人造板表面涂刷防水漆、硅溶膠、石蠟等疏水劑，用于增強無機粘結劑人造板的抗潮濕性能。
[0043]按照本發明的另一方面，還提供了一種用于上述制備方法的微波熱壓裝置，包括微波加熱組件、微波加熱腔和升降加壓組件:
[0044]微波加熱腔內的中下部固定有下支撐板，用于放置人造板坯料，微波加熱腔的側面設置有傳輸通道，所述微波加熱組件包括微波盒體以及多個微波發生器，微波盒體設置于微波加熱腔內的底部和/或頂部，多個微波發生器固定于微波盒體內，用于對人造板坯料均勻微波加熱；所述升降加壓組件包括上壓板、升降壓頭和鎖緊機構，所述升降壓頭貫穿微波加熱腔的頂部，并與上壓板連接，用于控制上壓板從上至下對人造板坯料施壓，鎖緊機構設置于微波加熱腔的頂部，并圍繞升降壓頭對其進行固定，所述下支撐板以及上壓板上設置有通氣孔，用于作為微波加熱過程中蒸汽的逸出通道，通氣孔與人造板坯料結合處設置有通氣塞，通氣塞上設置有多個小孔與通氣孔相連，防止加壓過程中人造板坯料變形，通氣塞的材料可為耐高溫娃膠等非金屬耐高溫材料，通氣塞的小孔直徑優選為0.1mm?0.5mmο
[0045]傳送組件可由鏈條以及傳送軸組成，其通過傳輸通道與下支撐板對接，用于將人造板坯料傳送入微波加熱腔，以及將無機粘結劑人造板傳送出微波加熱腔。
[0046]該裝置還可以包括排濕管道和抽濕栗，排濕管道連接微波加熱腔的內外，抽濕栗通過排濕管道將蒸汽抽出微波加熱腔。
[0047]本發明實施例中，微波加熱快速固化所用的微波熱壓裝置如圖2所示，該裝置包括傳送組件20、微波加熱腔51、傳送組件20、升降加壓組件、微波加熱組件40以及除濕組件。