專利名稱：一種ufim膠黏劑、制備方法及ufim膠合生態(tài)植物纖維板和刨花板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人造板膠黏劑及其膠合人造板，具體地說，涉及一種環(huán)保型低成本、高品質(zhì)生態(tài)植物纖維板和刨花板用膠黏劑、制備方法及其膠合生態(tài)植物纖維板和刨花板。
背景技術(shù)：
除了各種規(guī)格和形態(tài)的木質(zhì)單元外，膠黏劑是人造板生產(chǎn)的最主要原料，膠黏劑的性能直接決定著人造板產(chǎn)品的最終性能及使用環(huán)境。目前，人造板工業(yè)中使用的膠黏劑絕大多數(shù)是合成樹脂型膠黏劑，其中尤以“三醛”膠(即脲醛樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂)的應(yīng)用最為廣泛。據(jù)統(tǒng)計，2011年，我國人造板行業(yè)脲醛樹脂膠黏劑用量超過1000萬噸，酚醛樹脂膠黏劑約90萬噸，三聚氰胺甲醛樹脂膠黏劑約40萬噸，上述膠黏劑用量占全國膠黏劑總用量的60%以上。脲醛樹脂膠黏劑由于具有原材料(甲醛和尿素)來源廣泛、價格低廉、制備工藝簡單等優(yōu)點，已經(jīng)成為人造板工業(yè)中用量最大的膠黏劑。但與此同時，采用脲醛樹脂膠黏劑制造的人造板無一例外都含有一定量的甲醛，超標準的甲醛釋放將給室內(nèi)環(huán)境造成污染和對人類的身體健康帶來極大危害。因此，開發(fā)出具有低成本、低游離甲醛的人造板膠黏劑對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善產(chǎn)品性能、降低人造板生產(chǎn)成本和維系人居環(huán)境安全具有非常重要的現(xiàn)實意義。植物纖維板 和刨花板是以木材、非木材纖維或刨花為主要原料，施加合成樹脂在加熱加壓的條件下壓制而成的一種植物基復(fù)合材料。它具有較好的力學性能及機械加工性能好、容易進行表面裝飾處理等優(yōu)點，已經(jīng)成為我國人造板家族中的主要板種。但普通純植物基纖維板和刨花板不具有阻燃特性，耐水性較差，產(chǎn)品使用范圍受到極大限制，且絕大多數(shù)植物纖維板和刨花板是以植物纖維和刨花為主要原材料，由于植物纖維和刨花的成本較高，使得板材產(chǎn)品價格較貴，缺乏市場競爭力。因此，在保持植物纖維板及刨花板原有產(chǎn)品特色和優(yōu)點的前提下，采用新的技術(shù)手段，對節(jié)約植物原料，改善植物纖維板及刨花板的耐水和尺寸穩(wěn)定性性能，并賦予其環(huán)保、阻燃等新功能，拓展植物纖維板及刨花板應(yīng)用領(lǐng)域，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，對于提高我國植物纖維板及刨花板產(chǎn)品附加值和市場競爭力具有重大意義，并將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種生態(tài)植物纖維板及刨花板用新型尿素-甲醛-無機礦物膠黏劑(UFIM膠黏劑)。本發(fā)明的再一目的是提供該UFM膠黏劑的制備方法。本發(fā)明的另一目的是提供采用UFIM膠黏劑制備的具有低游離甲醛釋放、高尺寸穩(wěn)定性、低制造成本和具有一定阻燃功能的生態(tài)植物纖維板和刨花板。
為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種UFIM膠黏劑，其以甲醛、尿素、無機礦物質(zhì)粉為主要原料，采用先由甲醛和尿素進行縮聚反應(yīng)，然后加入無機礦物質(zhì)粉，混合均勻而成。其中，所述無機礦物質(zhì)粉為大理石粉、花崗巖粉、云母粉、硅酸鹽粉、碳酸鈣粉、滑石粉等無機礦質(zhì)粉中的一種或幾種，規(guī)格為100目以上。所述無機礦物質(zhì)粉與縮聚反應(yīng)獲得的半成品的重量比為1:0.6 1.4。在加入無機礦物質(zhì)粉之前，還加入水，水與縮聚反應(yīng)獲得的半成品重量比為1:5 15。本發(fā)明的UFIM膠黏劑為均勻共混的懸浮液，具體采用如下方法制備而成:I)先將甲醛溶液的pH值調(diào)到7.0 8.0，然后加入總添加量50 55%的尿素，并將pH控制在8.0 8.5范圍內(nèi)，升溫到65 68 °C關(guān)閉蒸汽；2)自然升溫，80 82°C下控制pH值在6.6 6.8范圍，并在88 90°C下保溫30分鐘；3)將pH值調(diào)到5.0 5.2，在90 92°C下反應(yīng)90 120分鐘，當粘度達到16 18秒/30°C時，將pH值調(diào)至IJ 7.0 7.5，并降溫；4)當溫度降到80 85°C時，加入總添加量25 30%的尿素，在75 78°C時保溫20分鐘；5)降溫至75°C，加入總添加量20 25%的尿素，在65°C下保溫15分鐘；并將pH值調(diào)到7.5 8.0，冷卻至40°C以下；6)加入水，水與·5)中的半成品重量比為1:5 15，進行混合，再加入無機礦物質(zhì)粉，無機礦物質(zhì)粉與5)中的半成品的重量比為1:0.6 1.4，混合均勻，制成均勻共混懸浮UF頂膠黏劑。其中，所述尿素與甲醛摩爾比為1:1.0 1.2。 本發(fā)明調(diào)節(jié)pH值可采用氫氧化鈉或甲酸。本發(fā)明所述UFIM膠黏劑的制備方法，采用先由甲醛和尿素進行縮聚反應(yīng)，然后加入無機礦物質(zhì)粉，混合均勻而成。其中，所述無機礦物質(zhì)粉為大理石粉、花崗巖粉、云母粉、硅酸鹽粉、碳酸鈣粉、滑石粉等無機礦質(zhì)粉中的一種或幾種，規(guī)格為100目以上。所述無機礦物質(zhì)粉與縮聚反應(yīng)獲得的半成品的重量比為1:0.6 1.4。在加入無機礦物質(zhì)粉之前，還加入水，水與縮聚反應(yīng)獲得的半成品重量比為1:5 15。具體地說，采用如下方法制備而成:I)先將甲醛溶液的pH值調(diào)到7.0 8.0，然后加入總添加量50 55%的尿素，并將pH控制在8.0 8.5范圍內(nèi)，升溫到65 68 °C關(guān)閉蒸汽；2)自然升溫，80 82°C下控制pH值在6.6 6.8范圍，并在88 90°C下保溫30分鐘；3)將pH值調(diào)到5.0 5.2，在90 92°C下反應(yīng)90 120分鐘，當粘度達到16 18秒/30°C時，將pH值調(diào)至IJ 7.0 7.5，并降溫；4)當溫度降到80 85°C時，加入總添加量25 30%的尿素，在75 78°C時保溫20分鐘；5)降溫至75°C，加入總添加量總添加量20 25%的尿素，在65°C下保溫15分鐘；并將PH值調(diào)到7.5 8.0，冷卻至40°C以下；6)加入水，水與5)中的半成品重量比為1:5 15，進行混合，再加入無機礦物質(zhì)粉，無機礦物質(zhì)粉與5)中的半成品的重量比為1:0.6 1.4，混合均勻，制成均勻共混懸浮UF頂膠黏劑。其中，尿素與甲醛摩爾比為1:1.0 1.2。本發(fā)明調(diào)節(jié)pH值可采用氫氧化鈉或甲酸。本發(fā)明所述UFIM膠黏劑可用于制備具有低甲醛釋放量、高尺寸穩(wěn)定性、低制造成本和具有一定阻燃功能的生態(tài)植物纖維板和刨花板。其中，所述的生態(tài)植物纖維板或刨花板含有10 40%有機礦物質(zhì)粉。同時，在所述生態(tài)植物纖維板或刨花板中還含有15 60% (絕干量)的膠黏劑(脲醛樹脂)。所述植物纖維及刨花采用木材、竹材或農(nóng)作物秸桿等經(jīng)機械加工而成。本發(fā)明所述生態(tài)植物纖維板和刨花板采用先將UFM膠黏劑包覆于植物纖維和刨花表面，然后進行干燥處理， 并按普通纖維板和刨花板生產(chǎn)工藝制備而成。具體地說，將該UFM膠黏劑均勻噴射在植物纖維或刨花表面，然后再通過干燥系統(tǒng)對施膠后的植物纖維或刨花進行干燥，最后通過真空氣流或機械鋪裝成型、熱壓、冷卻和砂光等工序制備環(huán)保型、低成本、高品質(zhì)植物纖維板和刨花板。本發(fā)明采用甲醛、尿素、無機礦物質(zhì)粉(大理石粉、花崗巖粉、云母粉、硅酸鹽粉、碳酸鈣粉、滑石粉等)為主要原料，通過分批、分次聚合及復(fù)配制備UFM膠黏劑。UFIM膠黏劑制備具有成本低的特點，用該膠黏劑制備生態(tài)植物纖維和刨花板，甲醛釋放量降低30%左右，鋪裝后板坯厚度減小10%以上，熱壓機壓板開檔尺寸可以減小10%左右，閉合時熱壓周期中的輔助時間可以縮短10 15s;因此，生產(chǎn)效率可提高5%左右。本發(fā)明的UFIM膠黏劑中含有比表面積極大的無機礦物質(zhì)粉，無機礦物質(zhì)粉可以吸附和固定大量的游離甲醛，同時，無機礦物質(zhì)粉的加入可以節(jié)約10 30%的木材，而且可以堵塞植物纖維或刨花中的甲醛以及植物纖維板及刨花板從空氣中的吸收水分的通道。因此，采用本發(fā)明制備的生態(tài)植物纖維板和刨花板甲醛釋放量顯著降低，降低幅度高達30%左右，產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性提高10%以上；采用本發(fā)明制造的生態(tài)植物纖維板和刨花板具有一定的阻燃性和耐磨性，產(chǎn)品表面硬度有所提高，生產(chǎn)成本明顯降低。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。實施例1本實施例所述UFM膠黏劑采用如下步驟制備而成:(I) 15000kg的甲醛加入反應(yīng)釜中，開動攪拌器均勻混合，用氫氧化鈉將PH調(diào)到
7.0。(2)加入5400kg的尿素、打開蒸汽閥門緩慢升溫，攪拌5分鐘后測pH值，約在8.0左右，升溫到65 °C關(guān)閉蒸汽。(3)自然升溫到80°C時測pH值，控制在6.0左右，在90°C下保溫30分鐘。
(4)緩慢加入5kg濃度約在20%的甲酸，將pH值調(diào)到5.2左右。(5)在90°C下反應(yīng)120分鐘，當粘度達到18秒/30°C時，立即加入氫氧化鈉將pH值調(diào)到7.5，并降溫。(6)當溫度降到80°C時，加入2400kg尿素，在78°C時保溫20分鐘。(7)降溫至75°C，加入2200kg的尿素，在65°C下保溫15分鐘。加入氫氧化鈉將pH值調(diào)到7.5，加入與半成品重量比為1:5 15的水，攪拌10分鐘，冷卻至40°C以下用泵將半成品輸送至攪拌罐。(8)向混合攪拌罐加入325目的云母粉，云母粉與(7)中的半成品的質(zhì)量比為1:0.6，加入云母粉的同時啟動攪拌器，使半成品以及云母粉充分均勻混合，制成均勻共混懸浮UF頂膠黏劑。本實施例的UFM膠黏劑可制成生態(tài)植物纖維板和刨花板，其主要原理為采用木材、竹材及農(nóng)作物秸桿等經(jīng)機械加工制成的植物纖維或刨花。將40重量份UFIM膠黏劑與60重量份植物纖維或刨花均勻混合；然后再通過干燥系統(tǒng)對施膠后的植物纖維或刨花進行干燥，最后通過真空氣流或機械鋪裝成型、熱壓、冷卻和砂光等工序制備環(huán)保型、低成本、高品質(zhì)生態(tài)植物纖維板及刨花板。其中，熱壓溫度180°C，熱壓壓力為3.5MPa，熱壓時間為20s/mm。實施例2本實施例所述UFIM膠黏劑采用如下步驟制備而成:(I) 15000kg的甲醛加入反應(yīng)釜中，開動攪拌器均勻混合，用氫氧化鈉將pH調(diào)到
8.0。(2)加入5400kg的尿素,打開蒸汽閥門緩慢升溫,攪拌5分鐘后測pH值,約在8.5左右，升溫到68°C時關(guān)閉蒸汽。(3)自然 升溫到82°C時測pH值，控制pH值為6.8，在88°C下保溫30分鐘。(4)緩慢加入5kg濃度約在20%的甲酸，將pH值調(diào)到5.0。(5)在90°C下反應(yīng)90分鐘，當粘度達到16 18秒/30°C時，立即加入氫氧化鈉將pH值調(diào)到7.0 7.5，并降溫。(6)當溫度降到80°C時，加入2400kg尿素，在75°C時保溫20分鐘。(7)降溫至75°C，加入2200kg的尿素，在65°C下保溫15分鐘。加入氫氧化鈉將pH值調(diào)到8.0，加入與半成品重量比為1:5 15的水，攪拌10分鐘，冷卻至40°C以下用泵將半成品輸送至攪拌罐。(8)向攪拌罐加入400目的碳酸鈣粉，碳酸鈣粉與(7)中的半成品的質(zhì)量比為1:1.4，加入碳酸鈣粉的同時啟動攪拌器，使半成品以及無機礦物質(zhì)粉充分均勻混合，制成均勻共混懸浮UFM膠黏劑。本實施例的UFIM膠黏劑可用于制備生態(tài)植物纖維板和刨花板，該板是采用木材、竹材及農(nóng)作物秸桿等經(jīng)機械加工制成的植物纖維或刨花為主要原料。將30重量份UFIM膠黏劑與70重量份植物纖維均勻混合；然后再通過干燥系統(tǒng)對施膠后的植物纖維或刨花進行干燥，最后通過真空氣流或機械鋪裝成型、熱壓、冷卻和砂光等工序制成環(huán)保型、低成本、高品質(zhì)生態(tài)植物纖維板或刨花板。其中，熱壓溫度190°C，熱壓壓力為3.5MPa，熱壓時間為25s/mm。
對于實施例1、2制成的植物纖維板按照GB/T11718-2009中密度纖維板標準對各項理化性能進行檢測，結(jié)果見表I。表I
權(quán)利要求
1.一種UFIM膠黏劑，其特征在于，其以甲醛、尿素、無機礦物質(zhì)粉為主要原料，采用先由甲醛和尿素進行縮聚反應(yīng)，然后加入無機礦物質(zhì)粉，混合均勻而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的UFIM膠黏劑，其特征在于，所述無機礦物質(zhì)粉為大理石粉、花崗巖粉、云母粉、硅酸鹽粉、碳酸鈣粉、滑石粉等中的一種或幾種，規(guī)格為100目以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的UFIM膠黏劑，其特征在于，所述無機礦物質(zhì)粉與縮聚反應(yīng)獲得的半成品的重量比為1:0. 6 1.4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的UFIM膠黏劑，其特征在于，在加入無機礦物質(zhì)粉之前，還加入水，水與縮聚反應(yīng)獲得的半成品重量比為1:5 15。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項所述的UFIM膠黏劑，其特征在于，采用如下方法制備而成 1)先將甲醛溶液的PH值調(diào)到7.O 8. 0，然后加入總添加量50 55%的尿素，并把pH控制在8. O 8. 5范圍內(nèi)，升溫到65 68°C關(guān)閉蒸汽； 2)自然升溫，80 82°C下控制pH值在6.6 6. 8范圍，并在88 90°C下保溫30分鐘； 3)將pH值調(diào)到5.O 5. 2，在90 92°C下反應(yīng)90 120分鐘，當粘度達到16 18秒/30°C時，將pH值調(diào)到7. O 7. 5，并降溫； 4)當溫度降到80 85°C時，加入總添加量25 30%的尿素，在75 78°C時保溫20分鐘； 5)降溫至75°C，加入總添加量20 25%的尿素，在65°C下保溫15分鐘；并將pH值調(diào)到7. 5 8. 0，冷卻至40°C以下； 6)加入水，水與5)中的半成品重量比為1:5 15，進行混合，再加入無機礦物質(zhì)粉，無機礦物質(zhì)粉與5)中的半成品的重量比為1:0. 6 I. 4，混合均勻，制成均勻共混懸浮UFIM膠黏劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的UFIM膠黏劑，其特征在于，所述尿素與甲醛摩爾比為1:1. O I. 2 ;調(diào)節(jié)pH值采用氫氧化鈉或甲酸。
7.制備權(quán)利要求1-6任意一項所述UFIM膠黏劑的方法，其特征在于，采用先由甲醛和尿素進行縮聚反應(yīng)，然后加入無機礦物質(zhì)粉，混合均勻而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述UFIM膠黏劑制備方法，其特征在于，包括如下步驟 1)先將甲醛溶液的PH值調(diào)到7.O 8. 0，然后加入總添加量50 55%的尿素，并把pH控制在8. O 8. 5范圍內(nèi)，升溫到65 68 °C關(guān)閉蒸汽； 2)自然升溫，80 82°C下控制pH值在6.6 6. 8范圍，并在88 90°C下保溫30分鐘； 3)將pH值調(diào)到5.O 5. 2，在90 92°C下反應(yīng)90 120分鐘，當粘度達到16 18秒/30°C時，將pH值調(diào)到7. O 7. 5，并降溫； 4)當溫度降到80 85°C時，加入總添加量25 30%的尿素，在75 78°C時保溫20分鐘； 5)降溫至75°C，加入總添加量20 25%的尿素，在65°C下保溫15分鐘；并將pH值調(diào)到7. 5 8. 0，冷卻至40°C以下； 6)加入水，水與5)中的半成品重量比為1:5 15，進行混合，再加入無機礦物質(zhì)粉，無機礦物質(zhì)粉與5)中的半成品的重量比為1:0.6 I. 4，混合均勻，制成均勻共混懸浮UFM膠黏劑。
9.一種包含權(quán)利要求1-6任意一項所述UFIM膠黏劑的UFIM膠合植物纖維板或刨花板。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的UFIM膠合植物纖維板或刨花板，其特征在于，所述UFIM膠合植物纖維板或刨花板含有10 40%有機礦物質(zhì)粉。
全文摘要
本發(fā)明提供一種UFIM膠黏劑，其以甲醛、尿素、無機礦物質(zhì)粉為主要原料，采用先由甲醛和尿素進行縮聚反應(yīng)，然后加入無機礦物質(zhì)粉，混合均勻而成。本發(fā)明還提供UFIM膠黏劑的制備方法，以及由UFIM膠黏劑制備的具有低甲醛釋放量、高尺寸穩(wěn)定性、低制造成本，集環(huán)保、阻燃功能于一體的生態(tài)植物纖維板、刨花板。采用本發(fā)明制備的植物纖維板、刨花板甲醛釋放量降低30%以上，產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性提高10%以上；節(jié)約植物纖維和刨花10～30%；植物纖維板或刨花板具有一定的阻燃性，耐磨性和表面硬度有所提高。
文檔編號C09J11/04GK103254860SQ20131019984
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月27日
發(fā)明者洪東方, 陳正山, 韋豐 申請人:新凱驊實業(yè)發(fā)展有限公司