一種基于橡膠混煉方法制造木質(zhì)-橡膠復(fù)合材料的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用橡膠混煉方法制造木質(zhì)-橡膠復(fù)合材料，及其制備工藝。
技術(shù)背景
[0002]木質(zhì)-橡膠復(fù)合材料是近幾年才提出來(lái)的一種新型多功能環(huán)保材料，而國(guó)內(nèi)外研究者主要研究利用人造板熱壓工藝制造木質(zhì)-橡膠多功能環(huán)保復(fù)合材料，主要利用膠黏劑完成兩種材料的黏合成型，工藝復(fù)雜，成本較高，且膠黏劑中甲醛的釋放量也較高，不夠環(huán)保。本發(fā)明主要探討用橡膠混煉方法制造木質(zhì)-橡膠復(fù)合材料，借鑒橡膠加工工藝，利用橡膠的交聯(lián)完成成型加工，省去了膠粘劑的填入，開(kāi)拓了木質(zhì)-橡膠加工工藝的新思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是，以木材的枝椏材、小徑木以及加工剩余物制備出符合規(guī)格的木粉、木材纖維和輪胎合成橡膠為原料，制造木質(zhì)-橡膠復(fù)合材料，其工藝流程是先將合成橡膠切成一定規(guī)格的小塊，然后放入密煉機(jī)中塑煉，待橡膠軟化后，再放入一定量的烘干后的木質(zhì)材料進(jìn)行混煉，之后將混煉后的物料放在開(kāi)煉機(jī)上開(kāi)煉成片材，鋪模，在硫化機(jī)中硫化成型，冷卻，最終制成木質(zhì)-橡膠復(fù)合材料。
[0004]本發(fā)明采用橡膠的混煉加工方法，以枝椏材及加工廢棄物制備的木粉和優(yōu)選的木材纖維以及具有室外耐候性可直接使用的輪胎合成橡膠為原料，采用橡膠制品的加工工藝:混煉，開(kāi)煉和硫化成型，制得的不含膠黏劑，無(wú)甲醛釋放，工藝簡(jiǎn)化的木質(zhì)-橡膠環(huán)保復(fù)合材料。
[0005]其工藝流程及工藝控制條件如下:
一、備料工藝:
(1)木粉制備:利用木材粉碎機(jī)與木粉機(jī)將枝椏材、小徑木以及加工剩余物制備成符合規(guī)格的木粉，并經(jīng)過(guò)網(wǎng)篩篩選出80-100目的木粉備用，使用前木粉含水率需烘干到3-5
(2)木材纖維制備:優(yōu)選中密度纖維板廠(chǎng)家生產(chǎn)的木材纖維備用，使用前木材纖維含水率需烘干到3-5%。
(3)膠料制備:優(yōu)選輪胎生產(chǎn)廠(chǎng)家購(gòu)置的輪胎合成橡膠，主要成分有:天然橡膠，丁苯橡膠，順丁橡膠，硫磺，炭黑，硬脂酸，防老劑和操作油，比例已知，將合成橡膠切割成50mm X 50mm的橡膠塊備用。
(4)比例控制:根據(jù)材料的硬度、彈性等性能要求，以及材料的成型要求，調(diào)節(jié)橡膠與木質(zhì)材料的比例為:9:1-5:5之間范圍。
二、混煉工藝:
將切割好的備用膠料按照比例放入實(shí)驗(yàn)室用3L密煉機(jī)中，混煉溫度過(guò)低則橡膠分子鏈不易流動(dòng)，膠料不易塑化，溫度過(guò)高則橡膠容易預(yù)硫化，通過(guò)水冷控制混煉溫度為60-700C ;轉(zhuǎn)速過(guò)低則橡膠不易剪切塑化，轉(zhuǎn)速過(guò)高，剪切過(guò)激烈則容易局部生熱，造成橡膠的局部預(yù)硫化，通過(guò)調(diào)速器控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20-30r/min，塑煉合成橡膠3min ;暫停機(jī)器，力口入一定比例的木質(zhì)材料，混煉時(shí)間的控制是基于物料混合均勻，且為避免橡膠預(yù)硫化，混煉時(shí)間不易過(guò)長(zhǎng)，控制兩種材料混煉時(shí)間為5-7min，之后將物料從密煉機(jī)中取出。
三、開(kāi)煉工藝:
控制開(kāi)煉機(jī)間距為2_，將取出的物料放到開(kāi)煉機(jī)上開(kāi)煉，開(kāi)煉次數(shù)過(guò)多，則膠料會(huì)發(fā)粘，且硫化膠的力學(xué)性能會(huì)降低，控制每片片材開(kāi)煉次數(shù)為3-5次。
四、硫化工藝:
將開(kāi)煉好的片材進(jìn)行剪裁放入模具中，控制硫化溫度為155-165°C，硫化方式為分段加壓，二次硫化，分段加壓有利于膠料的前期預(yù)熱流動(dòng)和后期加壓定型，二次加壓有利于膠料的排氣，避免材料鼓泡。
[0006]按上述工藝流程及控制條件制出的木質(zhì)-橡膠復(fù)合材料，材質(zhì)均勻，硫化成型的材料外觀為有光澤的黑色，材料彈性好，尺寸穩(wěn)定性好，吸水膨脹率比木基材料低，硬度較橡膠高，無(wú)甲醛釋放，是良好的室外用復(fù)合材料。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為木粉-橡膠復(fù)合材料的立體截面圖，其中標(biāo)注:1_橡膠,2-木粉。
[0008]圖2為木材纖維-橡膠復(fù)合材料的立體截面圖,其中標(biāo)注:1-橡膠,3-木材纖維，木材纖維非定向排列。
[0009]圖3為本發(fā)明工藝流程TJK意圖。
[0010]圖3所示工藝流程，以下用兩個(gè)實(shí)施例,選擇兩種不同的木質(zhì)材料:木粉和木材纖維，進(jìn)行實(shí)施具體說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1:木粉-橡膠復(fù)合材料，按以下四個(gè)步驟實(shí)施:
一、備料工藝:
(1)木粉制備:利用木材粉碎機(jī)將枝椏材、小徑木以及加工剩余物制備成符合規(guī)格的木粉，并經(jīng)過(guò)網(wǎng)篩篩選出80-100目的木粉備用，使用前木粉需在103°C下烘干8-16h，控制含水率為3-5%。
(2)膠料制備:優(yōu)選輪胎生產(chǎn)廠(chǎng)家購(gòu)置的輪胎合成橡膠，主要成分有:天然橡膠，丁苯橡膠，順丁橡膠，硫磺，炭黑，硬脂酸，防老劑和操作油，比例已知，將輪胎合成橡膠切割成50mm X 50mm的橡膠塊備用。
(3)比例控制:確定橡膠與木粉的比例范圍為9:1-5:5，根據(jù)密煉機(jī)的體積要求，將總質(zhì)量定在1600g。
二、混煉工藝:
將切割好的備用膠料按照比例放入實(shí)驗(yàn)室用3L密煉機(jī)中，控制密煉溫度為60-70°C，控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20-30r/min,先塑煉合成橡膠3min ;之后暫停機(jī)器,加入一定比例的木質(zhì)材料，與橡膠混煉5-7min，將物料從密煉機(jī)中取出。
三、開(kāi)煉工藝:
控制開(kāi)煉機(jī)間距為2_，將取出的物料放到開(kāi)煉機(jī)上開(kāi)煉，每片片材開(kāi)煉3-5次。 四、硫化工藝:
將開(kāi)煉好的片材進(jìn)行剪裁放入模具中，控制硫化溫度為155-165°C，硫化方式為分段加壓，二次硫化，先預(yù)壓l_2min，壓力為2-4MPa，再加壓3_5min，壓力為13_15MPa，之后下壓板下降泄壓，再加壓5-7min，壓力為13_15MPa ;之后將材料于室溫下冷卻陳放24h，既為成品。
[0012]實(shí)施例2:木材纖維-橡膠復(fù)合材料，按以下四個(gè)步驟實(shí)施:
一、備料工藝:
(1)木材纖維制備:優(yōu)選中密度纖維板生產(chǎn)廠(chǎng)家的木材纖維，使用前木材纖維需在103°C下干燥8-16h，控制含水率為3-5%。
(2)膠料制備:優(yōu)選輪胎生產(chǎn)廠(chǎng)家購(gòu)置的輪胎合成橡膠，主要成分有:天然橡膠，丁苯橡膠，順丁橡膠，硫磺，炭黑，硬脂酸，防老劑和操作油，比例已知，將輪胎合成橡膠切割成50mm X 50mm的橡膠塊備用。
(3)比例控制:確定橡膠與木纖維的比例范圍為9:1-5:5，根據(jù)密煉機(jī)的體積要求和木材纖維的蓬松性，將總質(zhì)量定在1200g。
二、混煉工藝:
將切割好的備用膠料按照比例放入實(shí)驗(yàn)室用3L密煉機(jī)中，控制密煉溫度為60-70°C，控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20-30r/min,先塑煉合成橡膠3min ;之后暫停機(jī)器,加入一定比例的木粉，與橡膠混煉5-7min，將物料從密煉機(jī)中取出。
三、開(kāi)煉工藝:
控制開(kāi)煉機(jī)間距為2_，將取出的物料放到開(kāi)煉機(jī)上開(kāi)煉，每片片材開(kāi)煉3-5次。
四、硫化工藝:
將開(kāi)煉好的片材進(jìn)行剪裁放入模具中，控制硫化溫度為155-165°C，硫化方式為分段加壓，二次硫化，先預(yù)壓l_2min，壓力為2-4MPa，再加壓3_5min，壓力為13_15MPa，之后下壓板下降泄壓，再加壓5-7min，壓力為13_15MPa ;之后將材料于室溫下冷卻陳放24h，既為成品
[0013]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種木質(zhì)-橡膠復(fù)合材料的特征在于:利用木材加工剩余物制備的木粉和優(yōu)選的木材纖維與具有室外耐候性可直接使用的輪胎合成橡膠為原料，制得的不含膠黏劑，材質(zhì)均勻，強(qiáng)度好，彈性高，吸水膨脹率低，無(wú)甲醛釋放的環(huán)保多功能木質(zhì)-橡膠復(fù)合材料，制備工藝簡(jiǎn)單，操作方便。2.如權(quán)利要求1所述的橡膠復(fù)合材料，其特征在于:直接利用橡膠作為粘合劑硫化成型，沒(méi)有膠黏劑的引入，無(wú)甲醛釋放。3.如權(quán)利要求1所述的橡膠復(fù)合材料，其特征在于:利用制造橡膠的方法混煉木質(zhì)材料與橡膠，使材質(zhì)更加均勻，材料力學(xué)強(qiáng)度好。4.如權(quán)利要求1所述的橡膠復(fù)合材料，其特征在于:橡膠自身彈性好，且不吸水，賦予材料彈性的同時(shí)，將木質(zhì)材料包裹，克服木質(zhì)材料吸水膨脹率高的缺點(diǎn)。5.如權(quán)利要求1所述的一種橡膠復(fù)合材料的制作工藝，其特征在于包含以下步驟: 一、備料工藝: (1)木粉制備:利用木材粉碎機(jī)與木粉機(jī)將枝椏材、小徑木以及加工剩余物打成符合規(guī)格的木粉，并經(jīng)過(guò)網(wǎng)篩篩選出80-100目的木粉備用，使用前木粉含水率需烘干到3-5%。 (2)木材纖維制備:優(yōu)選中密度纖維板廠(chǎng)家生產(chǎn)的木材纖維備用，使用前木材纖維含水率需烘干到3-5%。 (3)膠料制備:優(yōu)選輪胎生產(chǎn)廠(chǎng)家購(gòu)置的輪胎合成橡膠，主要成分有:天然橡膠，丁苯橡膠，順丁橡膠，硫磺，炭黑，硬脂酸，防老劑和操作油，比例已知，將輪胎合成橡膠切割成50mm X 50mm的橡膠塊備用。 (4)比例控制:根據(jù)材料的硬度、彈性等性能要求，以及材料的成型要求，調(diào)節(jié)橡膠與木質(zhì)材料的比例為:9:1-5:5之間范圍。 二、混煉工藝: 將切割好的備用膠料按照比例放入實(shí)驗(yàn)室用3L密煉機(jī)中，混煉溫度過(guò)低則橡膠分子鏈不易流動(dòng)，膠料不易塑化，溫度過(guò)高則橡膠容易預(yù)硫化，通過(guò)水冷控制混煉溫度為60-700C ;轉(zhuǎn)速過(guò)低則橡膠不易剪切塑化，轉(zhuǎn)速過(guò)高，剪切過(guò)激烈則容易局部生熱，造成橡膠的局部預(yù)硫化，通過(guò)調(diào)速器控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為20-30r/min，塑煉合成橡膠3min ;暫停機(jī)器，力口入一定比例的木質(zhì)材料，混煉時(shí)間的控制是基于物料混合均勻，且為避免橡膠預(yù)硫化，混煉時(shí)間不易過(guò)長(zhǎng)，控制兩種材料混煉時(shí)間為5-7min，之后將物料從密煉機(jī)中取出。 三、開(kāi)煉工藝: 控制開(kāi)煉機(jī)間距為2_，將取出的物料放到開(kāi)煉機(jī)上開(kāi)煉，開(kāi)煉次數(shù)過(guò)多，則膠料會(huì)發(fā)粘，且硫化膠的力學(xué)性能會(huì)降低，控制每片片材開(kāi)煉次數(shù)為3-5次。 四、硫化工藝: 將開(kāi)煉好的片材進(jìn)行剪裁放入模具中，控制硫化溫度為155-165°C，硫化方式為分段加壓，二次硫化，分段加壓有利于膠料的前期預(yù)熱流動(dòng)和后期加壓定型，二次加壓有利于膠料的排氣，避免材料鼓泡，材料先預(yù)壓l_2min，壓力為2-4MPa，再加壓3_5min，壓力為13-15MPa,之后下壓板下降泄壓，再加壓5_7min，壓力為13_15MPa ;之后將材料于室溫下冷卻陳放24h，既為成品。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用橡膠混煉方法制造木質(zhì)-橡膠復(fù)合材料及其制作工藝，以木粉、木材纖維和輪胎合成橡膠為原料，采用橡膠制品的加工工藝：混煉，開(kāi)煉和硫化成型，制得木質(zhì)-橡膠復(fù)合材料，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，操作方便，整個(gè)過(guò)程不摻入膠黏劑，直接采用橡膠交聯(lián)成型，經(jīng)濟(jì)且環(huán)保，制得的木質(zhì)-橡膠復(fù)合材料強(qiáng)度好，彈性高，硬度大，吸水膨脹率低，無(wú)甲醛釋放。
【IPC分類(lèi)】C08K3/06, C08K13/02, B29B7/28, B29B7/72, C08L7/00, C08L97/02, C08L9/06, C08K3/04, C08K5/09, C08L9/00, B29C35/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105670322
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】許民, 李堅(jiān), 韓麗娜, 邵東偉, 付禧
【申請(qǐng)人】東北林業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2014年11月19日