專利名稱：一種植物纖維外墻掛板的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種以植物纖維為原料，制造建筑物外墻掛板的方法。屬于木質復合材料制造技術領域。
背景技術：
當前，隨著我國工業化和城鎮化的快速發展，作為資源依賴型工業的房屋建筑業在推動國民經濟迅猛發展的同時，由于消耗大量的不可再生資源和能源，而迫使其繼續發展受到了嚴重制約。隨著低碳經濟和時代的涌來，大力發展新型節能低耗建筑材料刻不容緩。在這樣的形勢下，木結構建筑應運而生。木材及其制品自古以來就以其美觀、輕質、保溫隔熱等優越特性而成為一種良好的建筑材料。可以預計，低碳、環保、節能、抗震的木結構建筑在中國將有廣闊的發展前景。木結構建筑外墻一般會采用外墻掛板進行裝飾和防護。現有的外墻掛板一般有鋁合金外墻掛板、塑料掛板、水泥硅鈣板和水泥纖維板等。鋁合金外墻掛板相對價格較高，且保溫隔熱性能不好。塑料掛板阻燃性差，易變形，易老化。水泥硅鈣板和水泥纖維板雖然不易變形，防火性較好，但重量大，容易斷裂，不易施工。上述外墻掛板產品都有著各自的優缺點。對于木結構建筑若采用以木材或其他植物纖維(如農作物秸稈纖維等)為原料制成的制品作為外墻掛板，則更能體現木結構建筑低碳、環保和節能的優越性。在木結構建筑發達的國家，如美國、加拿大等，主要采用原木板和多層膠合板作為外墻掛板。這些產品對原材料的要求較高，需要采用較大徑級的原木制成。國家實施天然林保護工程以來，許多地區對較大徑級木材已實施禁伐。然而，我國速生小徑材以及農作物秸稈資源比較豐富，開發以這些資源為原料的建筑材料，對于促進建筑業和建材業的可持續發展以及木材工業的升級換代具有重要的現實意義。
發明內容
本發明的目的是提供一種植物纖維外墻掛板的制造方法，即以植物纖維(包括木纖維和各類秸稈纖維等)為原料，經纖維分離、干燥、施膠、鋪裝、預熱預壓和熱壓等工序制成強度高、不易變形的復合材料，可用作建筑物外墻掛板。本發明的技術解決方案該方法的工藝步驟依次分為，(1)植物纖維制備以速生小徑木材或秸稈為原料，經熱磨后獲得植物纖維，然后經干燥將植物纖維的含水率控制在6 12%之間。(2)施膠與鋪裝以粉狀酚醛樹脂為膠粘劑，將固體重量占絕干植物纖維重量 20 40%的粉狀酚醛樹脂與植物纖維在高速拌膠機中均勻混合。而后，將施膠后的纖維鋪裝成型。(3)預熱預壓由于制品的密度控制在1. 2 1. 4g/cm3,高于常規的中高密度纖維板，板坯厚度較大，為了縮短熱壓時間，保證板坯厚度方向上的壓縮均勻性以及確保板坯中心層的密度和內結合強度，在對板坯進行預壓的同時采用高頻加熱對板坯進行預熱處理。將板坯置于高頻加熱預壓機中，將其壓縮至密度為0. 3 0. 4g/cm3的板坯，然后開啟高頻發生器進行預熱處理，以保證板坯結構不被內部逸出的水蒸汽破壞。預熱處理時高頻發生器的屏級電壓控制在2 5kV，處理時間控制在150 300s，根據原料種類、纖維含水率、膠粘劑用量以及板材厚度進行調整，以使板坯中心層溫度達到100 120°C，并能在此溫度范圍內保持30 60s為準，如此可使板坯芯層的水蒸汽充分逸出，以確保后期在高壓力狀態下壓制超高密度制品時不發生鼓泡現象。而后，再將板坯壓縮至要求的制品厚度，以排除板坯中的空氣，提高板坯的初強度。(4)熱壓將經過預熱預壓的板坯置于熱壓機中，壓制成密度為1. 2 1. 4g/cm3, 厚度為6 12mm的板材，熱壓溫度為160 180°C，熱壓壓力為4. 5 5. 5MPa，熱壓時間為 10 20s/mm。本發明的優點以植物纖維為原料，以粉狀酚醛樹脂為膠粘劑，制成強度高、不易變形的復合材料，用作建筑物外墻掛板。相比現有非木質材料外墻掛板而言，具有低碳、環保、節能、不易變形、可循環再利用等優點。相比現有木質材料外墻掛板而言，具有原料來源廣，產品尺寸穩定性好，材料的功能化改性工藝簡單的優點，如阻燃、防腐處理等，只需將適量的阻燃劑或防腐劑噴灑在纖維表面即可，相比原木或單板的浸漬處理工藝簡單，而且改性效果好。
具體實施例方式實施例1:以速生楊木小徑材為原料，將其熱磨制成纖維，并干燥至含水率為6%。將固體重量占絕干纖維重量20%的粉狀酚醛樹脂與楊木纖維在高速拌膠機中均勻混合。而后，將施膠后的纖維鋪裝成型。將板坯置于高頻加熱預壓機中，將板坯壓縮至密度為0. 3g/cm3后，開啟高頻發生器進行預熱處理，高頻發生器的屏級電壓控制在2kV，預熱300s后將板坯壓縮至要求的制品厚度。將經過預熱預壓的板坯置于熱壓機中，壓制成密度為1. 2g/cm3，厚度為 6mm的板材，熱壓溫度為160°C，熱壓壓力為4. 5MPa，熱壓時間為20s/mm。經檢測，其靜曲強度為50. IMPa，彈性模量為4892. 3MPa,內結合強度為0. 78MPa，吸水厚度膨脹率為1. 5%。實施例2:以速生楊木小徑材為原料，將其熱磨制成纖維，并干燥至含水率為9%。將固體重量占絕干纖維重量30%的粉狀酚醛樹脂與楊木纖維在高速拌膠機中均勻混合。而后，將施膠后的纖維鋪裝成型。將板坯置于高頻加熱預壓機中，將板坯壓縮至密度為0. 4g/cm3后，開啟高頻發生器進行預熱處理，高頻發生器的屏級電壓控制在3. 5kV，預熱225s后將板坯壓縮至要求的制品厚度。將經過預熱預壓的板坯置于熱壓機中，壓制成密度為1. 3g/cm3，厚度為9mm的板材，熱壓溫度為170°C，熱壓壓力為5. OMPa，熱壓時間為15s/mm。經檢測，其靜曲強度為68. 2MPa,彈性模量為5416. 3MPa,內結合強度為0. 75MPa,吸水厚度膨脹率為1.7%。實施例3:以速生楊木小徑材為原料，將其熱磨制成纖維，并干燥至含水率為12%。將固體重量占絕干纖維重量40%的粉狀酚醛樹脂與楊木纖維在高速拌膠機中均勻混合。而后，將施膠后的纖維鋪裝成型。將板坯置于高頻加熱預壓機中，將板坯壓縮至密度為0.4g/cm3后， 開啟高頻發生器進行預熱處理，高頻發生器的屏級電壓控制在5. 5kV，預熱150s后將板坯壓縮至要求的制品厚度。將經過預熱預壓的板坯置于熱壓機中，壓制成密度為1.4g/cm3， 厚度為12mm的板材，熱壓溫度為180°C，熱壓壓力為5. 5MPa，熱壓時間為lOs/mm。經檢測， 其靜曲強度為73. 2MPa，彈性模量為6123. 8MPa,內結合強度為0. 68MPa，吸水厚度膨脹率為
2· 1 % ο實施例4:以棉稈為原料，將其熱磨制成纖維，并干燥至含水率為12%。將固體重量占絕干纖維重量40%的粉狀酚醛樹脂與棉稈纖維在高速拌膠機中均勻混合。而后，將施膠后的纖維鋪裝成型。將板坯置于高頻加熱預壓機中，將板坯壓縮至密度為0. 4g/cm3后，開啟高頻發生器進行預熱處理，高頻發生器的屏級電壓控制在5. 5kV，預熱150s后將板坯壓縮至要求的制品厚度。將經過預熱預壓的板坯置于熱壓機中，壓制成密度為1.4g/cm3，厚度為12mm的板材，熱壓溫度為180°C，熱壓壓力為5.5MPa，熱壓時間為lOs/mm。經檢測，其靜曲強度為 68. 5MPa,彈性模量為5843. 7MPa,內結合強度為0. 6IMPa,吸水厚度膨脹率為2. 5%。
權利要求
1. 一種植物纖維外墻掛板的制造方法，其特征是該方法的工藝步驟依次分為，(1)植物纖維制備以速生小徑木材或農作物秸稈為原料，經熱磨后獲得植物纖維，然后經干燥將植物纖維的含水率控制在6 12% ；(2)施膠與鋪裝以粉狀酚醛樹脂為膠粘劑，將固體重量占絕干植物纖維重量20 40%的粉狀酚醛樹脂與植物纖維在高速拌膠機中均勻混合，而后，將施膠后的纖維鋪裝成型；(3)預熱預壓將板坯置于高頻加熱預壓機中，將其壓縮至密度為0.3 0. 4g/cm3的板坯，然后開啟高頻發生器進行預熱處理，屏級電壓控制在2 5kV，處理時間控制在150 300s，根據原料種類、纖維含水率、膠粘劑用量以及板材厚度進行調整，以使板坯中心層溫度達到100 120°C，并能在此溫度范圍內保持30 60s為準，而后，將板坯壓縮至要求的制品厚度；(4)熱壓將經過預熱預壓的板坯置于熱壓機中，壓制成密度為1.2 1. 4g/cm3，厚度為6 12mm的板材，熱壓溫度為160 180°C，熱壓壓力為4. 5 5. 5MPa，熱壓時間為10 20s/mmo
全文摘要
本發明是一種植物纖維外墻掛板的制造方法，屬于木質復合材料制造技術領域。其工藝是先植物纖維原料熱磨成纖維，經干燥含水率控制在6～12％，加入固體重量占絕干植物纖維重量20～40％的粉狀酚醛樹脂均勻混合后鋪裝成型，板坯在高頻加熱預壓機中進行預熱預壓，屏級電壓控制在2～5kV，處理時間控制在150～300s，然后將板坯置于熱壓機中，壓制成密度為1.2～1.4g/cm3，厚度為6～12mm的板材，熱壓溫度為160～180℃，熱壓壓力為4.5～5.5MPa，熱壓時間為10～20s/mm。這種材料強度高、不易變形、低碳、環保、節能、可循環再利用，可用作建筑物外墻掛板。
文檔編號B27D1/08GK102248560SQ201110201019
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月19日 優先權日2011年7月19日
發明者呂城龍, 周定國, 周曉燕, 李華冠, 梅長彤, 潘明珠 申請人:南京林業大學