基于大豆蛋白膠黏劑的中密度纖維板的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于大豆蛋白膠黏劑的中密度纖維板的制備方法，將一定量自制的大豆蛋白膠黏劑的膠液加入到含水率小于30%，粒度為10～600目的混合纖維中，攪拌均勻并加熱干燥一定時間，再加入大豆蛋白粉末，繼續(xù)攪拌一段時間出料、鋪裝、預(yù)壓成板坯，然后將板坯送入平板硫化機(jī)中，按照一定熱壓工藝進(jìn)行熱壓成型，后經(jīng)冷卻、鋸邊、砂光等步驟，即得中密度纖維板。此發(fā)明所用大豆蛋白膠黏劑為零甲醛木材膠黏劑，無游離甲醛等有毒氣體，安全環(huán)保且所制備的纖維板密度適中，物理性能和力學(xué)性能均較好，密度在0.65～0.80g/cm3范圍之中，24h吸水厚度膨脹率為小于15%，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度大于0.4MPa，甲醛釋放量遠(yuǎn)優(yōu)于E0級國家標(biāo)準(zhǔn)（≤5mg/100g）。
【專利說明】基于大豆蛋白膠黏劑的中密度纖維板的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于大豆蛋白膠黏劑的中密度纖維板的制備方法，尤其涉及了一 種自制大豆蛋白膠黏劑的制備方法，屬于人造板制造領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 中密度纖維板（medium-density fiberboard，簡稱MDF)是人造板中的一種，其主 要是以植物纖維或木材纖維為主要原料，經(jīng)過纖維分離、備料、施膠、干燥、鋪裝、預(yù)壓、熱 壓、質(zhì)檢等工序制成的一種密度在〇. 65?0. 80g/cm3之間的板材。中密度纖維板于上世紀(jì) 60年代末期在美國研制成功并投入生產(chǎn)，與其它板材相比，MDF性能優(yōu)越，不僅具有內(nèi)部結(jié) 構(gòu)均勻、密度適中、輕質(zhì)高強(qiáng)、尺寸穩(wěn)定性好、表面平整光潔等一系列特點，而且木材利用率 高、產(chǎn)品成本低，物理、力學(xué)性能與機(jī)械加工性能優(yōu)良，還能進(jìn)行各種方式的表面裝飾，更接 近于天然木材。因此，廣泛地應(yīng)用于建筑材料，家具制造，室內(nèi)裝修，電視機(jī)殼及音響設(shè)備制 作，同時也是車、船裝修的理想材料，需求量持續(xù)增長?！吨忻芏壤w維板》推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)對 中密度纖維板甲醛釋放限量做出的規(guī)定（E0級甲醛釋放量S 5. 0mg/100g)。然而，目前社會 上廣泛使用的MDF的制備大多來自于三醛膠，這些膠來源于不可再生的化石資源，在生產(chǎn) 及使用過程中會長期釋放對人體及環(huán)境有害的甲醛等有毒氣體。目前，我國約有10%的纖 維板產(chǎn)品甲醛釋放量達(dá)到El級水平（9. 0mg/100g)，80%的達(dá)到E2級（9. 0?40mg/100g)， 10%的產(chǎn)品甲醛釋放量不合格。因此，研究開發(fā)環(huán)境友好型生物質(zhì)膠粘劑及其MDF，具有重 要的研究意義和應(yīng)用價值，也將是未來的發(fā)展方向。其次，本發(fā)明所用的脫脂大豆粉是以制 取油脂后的餅柏為原料粉碎制得，其來源豐富，可再生，安全環(huán)保，用其制備大豆蛋白膠黏 劑利用率高，經(jīng)濟(jì)效益好。
[0003] 然而，在現(xiàn)有的很多專利都是通過添加脲醛、酚醛等粘合劑提高纖維板的性能，制 備過程不環(huán)保，釋放出危害人身體的有毒氣體，且目前用于制備低成本，效益高，安全環(huán)保 的中密度纖維板的報道及專利詳述較少，且成本高，強(qiáng)度低，甲醛釋放量高等缺陷，有待進(jìn) 一步改善。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 解決的技術(shù)問題：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的中密度纖維板成本高，強(qiáng)度低，甲醛 釋放量高的缺點。本發(fā)明提供了一種基于大豆蛋白膠黏劑的中密度纖維板的制備方法，采 用此法壓制的纖維板，密度適中，抗形變能力大，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度高，符合國家標(biāo)準(zhǔn)，甲醛釋放量 優(yōu)于EO級要求，且此工藝簡單，易于控制，安全環(huán)保等特點。
[0005] 技術(shù)方案：一種基于大豆蛋白膠黏劑的中密度纖維板的制備方法：
[0006] 第一步，備料：取混合纖維，占混合纖維質(zhì)量2%?50%的大豆蛋白膠黏劑的膠 液，占混合纖維質(zhì)量2%?20%的大?蛋白粉末；
[0007] 第二步，混合纖維在攪拌設(shè)備中攪拌，將大豆蛋白膠黏劑的膠液加入纖維，在加熱 干燥溫度為30°C?80°C，干燥時間為2min?2h條件下，使物料的含水率小于20wt. % ;
[0008] 第三步，加入大豆蛋白粉末，攪拌均勻出料；該步驟與第二步的順序可交換；或者 大豆蛋白粉末與大豆蛋白膠黏劑的膠液一并混合，經(jīng)過攪拌、熱處理等工藝后，即得大豆蛋 白膠黏劑，然后向混合纖維中加入占纖維質(zhì)量10 %?50 %的大豆蛋白膠黏劑，加熱干燥 5min?2h即可出料；
[0009] 第四步，將物料均勻地鋪散到模具框中，預(yù)壓成板坯；
[0010] 第五步，將預(yù)壓成型的板坯放在溫度在100?300°c、一定熱壓工藝的平板硫化 機(jī)上，啟動壓機(jī)，熱壓成型，即得中密度纖維板；所述熱壓工藝為：先在10?40s內(nèi)升壓至 2. 0?lOMPa，保壓2?20s ;降壓至0· 8?4. OMPa，保壓20?250s ;50s內(nèi)升壓至L 8? 4. OMPa，保壓50?200s ;降壓至0?3. OMpa，保壓10?IOOs后，熱壓結(jié)束。
[0011] 所述混合纖維為目數(shù)在10?600目、長度1?IOmm的木材纖維。
[0012] 所述大豆蛋白膠黏劑的膠液由改性劑和交聯(lián)劑組成，質(zhì)量百分濃度為10%? 50%。
[0013] 所述大豆蛋白膠黏劑為將改性劑、交聯(lián)劑和大豆蛋白粉末按照質(zhì)量比為1:1:1? 1:100:400共混攪拌制得。
[0014] 所述改性劑是硫酸、鹽酸、硼酸、檸檬酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、尿 素中的至少一種；所用交聯(lián)劑是聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷、聚丙烯酰胺、甲酰胺、磺酰胺、環(huán)氧 樹脂、二硫代碳酸乙烯酯、異氰酸酯中的至少一種。
[0015] 所述大豆蛋白粉末為豆柏粉末、分離蛋白、清蛋白、球蛋白中的至少一種。
[0016] 所述攪拌設(shè)備為和面機(jī)、混合機(jī)、拌膠機(jī)或粉碎機(jī)中的至少一個。
[0017] 所述中密度纖維板的含水率在4wt. %?20wt. %，密度處于0. 65?0. 80g/ cm3之間，24h吸水厚度膨脹率為小于15%，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度大于0.5MPa，甲醛釋放量小于 4. 0mg/100g，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
[0018] 有益效果：
[0019] 1.本發(fā)明自制的大豆蛋白膠黏劑為零甲醛木材膠，且制備的中密度纖維板的游離 甲醛等有毒氣體含量低，經(jīng)國家人造板檢測中心檢測甲醛釋放量小于4. 0mg/100g，優(yōu)于國 家標(biāo)準(zhǔn)，安全環(huán)保；
[0020] 2.本發(fā)明用自制的大豆蛋白膠黏劑制備纖維板工藝簡單，纖維板的密度、含水率 等可通過調(diào)節(jié)混合纖維量與大豆蛋白膠黏劑量的比及干燥時間可控，利于工業(yè)化；
[0021] 3.本發(fā)明用大豆蛋白膠黏劑是將混合膠液與大豆蛋白粉末通過一定工藝改性的 復(fù)合型雙組分混合木材膠黏劑，用其制備纖維板過程中能與纖維較好的混合均勻，一方面 保證了密度的均勻，另一方面也解決了普通木材膠黏劑黏度大、不宜噴涂等缺點；
[0022] 4.本發(fā)明用自制的大豆蛋白膠黏劑制備的纖維板，甲醛釋放量、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、24h 吸水厚度膨脹率等指標(biāo)均符合國標(biāo)，且優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)，實施例3中的相關(guān)數(shù)據(jù)最具代表性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是中密度纖維板的制備工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0024] 以下實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，但不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。在不背離 本發(fā)明精神和實質(zhì)的情況下，對本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改和替換，均屬于本發(fā)明 的范圍。
[0025] 若未特別指明，實施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。
[0026] 上述一種基于大豆蛋白膠黏劑的纖維板的制備，所用原料均為市售，混合纖維為 廣西豐林木業(yè)股份有限公司提供，粒度在10?600目，長度1?IOmm的木材纖維。
[0027] 以下實施例是拿改性劑硼酸，交聯(lián)劑聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷為例進(jìn)行的操作說 明。
[0028] 實施例1
[0029] 將混合纖維放入攪拌機(jī)中攪拌，同時將改性劑硼酸和交聯(lián)劑聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙 烷按照質(zhì)量比為1:1共混配制的膠液噴入攪拌機(jī)，膠液的量占混合纖維質(zhì)量的2%，持續(xù)攪 拌并在80°C下加熱干燥2min后，再加入占混合纖維質(zhì)量13. 2%的大豆蛋白粉末，繼續(xù)攪拌 均勻即可出料。將攪拌好的物料均勻的鋪撒到所需規(guī)格模具框中，給予壓力2MPa，預(yù)壓成為 板坯。然后用l〇〇°C的平板硫化機(jī)對預(yù)壓成型的板坯進(jìn)行熱壓，熱壓工藝為：先在IOs內(nèi)升 壓至lOMPa，保壓20s ;降壓至4. OMPa，保壓20?250s ;50s內(nèi)升壓至4. OMPa，保壓50s ;降 壓至3. OMpa，保壓IOOs后，熱壓結(jié)束；后經(jīng)出板、冷卻、鋸邊、砂光等步驟即制得中密度纖維 板。最后按照國標(biāo)對制得的纖維板進(jìn)行質(zhì)量檢測，檢測結(jié)果見表1。
[0030] 實施例2
[0031] 操作步驟同實施例1，其中改性劑與交聯(lián)劑的質(zhì)量比變?yōu)?:30,大豆蛋白膠黏劑 的膠液占混合纖維的質(zhì)量百分比變?yōu)?. 7%，大豆蛋白粉末占混合纖維的質(zhì)量百分比變 為8. 9%，加熱干燥溫度變?yōu)?0°C，干燥時間變?yōu)?min，預(yù)壓壓力變?yōu)镮MPa，熱壓溫度變?yōu)?150°C，熱壓工藝為：先在20s內(nèi)升壓至8. OMPa，保壓15s ;降壓至3. OMPa，保壓20s ;50s內(nèi) 升壓至3. OMPa，保壓80s ;降壓至2. OMpa，保壓80s后，熱壓結(jié)束；后經(jīng)出板、冷卻、鋸邊、砂 光等步驟即制得中密度纖維板。最后按照國標(biāo)對制得的纖維板進(jìn)行質(zhì)量檢測，檢測結(jié)果見 表1。
[0032] 實施例3
[0033] 操作步驟同實施例1，其中改性劑與交聯(lián)劑的質(zhì)量比變?yōu)?:30,大豆蛋白膠黏 劑的膠液占混合纖維的質(zhì)量百分比變?yōu)?%，大豆蛋白粉末占混合纖維的質(zhì)量百分比變 為15%，加熱干燥溫度變?yōu)?0°C，干燥時間變?yōu)?min，預(yù)壓壓力變?yōu)镮MPa，熱壓溫度變?yōu)?200°C，熱壓工藝為：先在20s內(nèi)升壓至8. OMPa，保壓15s ;降壓至3. OMPa，保壓20s ;50s內(nèi) 升壓至3. OMPa，保壓80s ;降壓至2. OMpa，保壓80s后，熱壓結(jié)束；后經(jīng)出板、冷卻、鋸邊、砂 光等步驟即制得中密度纖維板。最后按照國標(biāo)對制得的纖維板進(jìn)行質(zhì)量檢測，檢測結(jié)果見 表1。
[0034] 實施例4
[0035] 操作步驟同實施例1，其中改性劑與交聯(lián)劑的質(zhì)量比變?yōu)?:50,大豆蛋白膠黏劑 的膠液占混合纖維的質(zhì)量百分比變?yōu)?1. 3%，大豆蛋白粉末占混合纖維的質(zhì)量百分比變?yōu)?20%，加熱干燥溫度變?yōu)?0°C，干燥時間變?yōu)?min，預(yù)壓壓力變?yōu)?.8MPa，熱壓溫度變?yōu)?200°C，熱壓工藝為：先在25s內(nèi)升壓至5. OMPa，保壓IOs ;降壓至2. 5MPa，保壓100s ;50s內(nèi) 升壓至2. 5MPa，保壓IOOs ;降壓至I. 5Mpa，保壓50s后，熱壓結(jié)束；后經(jīng)出板、冷卻、鋸邊、砂 光等步驟即制得中密度纖維板。最后按照國標(biāo)對制得的纖維板進(jìn)行質(zhì)量檢測，檢測結(jié)果見 表1。
[0036] 實施例5
[0037] 操作步驟同實施例1，其中改性劑與交聯(lián)劑的質(zhì)量比變?yōu)?:80,大豆蛋白膠黏劑 的膠液占混合纖維的質(zhì)量百分比變?yōu)?0%，大豆蛋白粉末占混合纖維的質(zhì)量百分比變?yōu)?5. 8%，加熱干燥溫度變?yōu)?0°C，干燥時間變?yōu)?5min，預(yù)壓壓力變?yōu)?. 8MPa，熱壓溫度變?yōu)?250°C，熱壓工藝為：先在30s內(nèi)升壓至5. OMPa，保壓5s ;降壓至I. 5MPa，保壓50s ;50s內(nèi)升 壓至2. OMPa，保壓150s ;降壓至I. OMpa，保壓30s后，熱壓結(jié)束；后經(jīng)出板、冷卻、鋸邊、砂光 等步驟即制得中密度纖維板。最后按照國標(biāo)對制得的纖維板進(jìn)行質(zhì)量檢測，檢測結(jié)果見表 1〇
[0038] 實施例6
[0039] 操作步驟同實施例1，其中改性劑與交聯(lián)劑的質(zhì)量比變?yōu)?:80,大豆蛋白膠黏劑 的膠液占混合纖維的質(zhì)量百分比變?yōu)?4%，大豆蛋白粉末占混合纖維的質(zhì)量百分比變?yōu)?2 %，加熱干燥溫度變?yōu)?0°C，干燥時間變?yōu)?5min，預(yù)壓壓力變?yōu)?. 5MPa，熱壓溫度變?yōu)?250°C，熱壓工藝為：先在30s內(nèi)升壓至5. OMPa，保壓5s ;降壓至I. 5MPa，保壓50s ;50s內(nèi)升 壓至2. OMPa，保壓150s ;降壓至I. OMpa，保壓30s后，熱壓結(jié)束；后經(jīng)出板、冷卻、鋸邊、砂光 等步驟即制得中密度纖維板。最后按照國標(biāo)對制得的纖維板進(jìn)行質(zhì)量檢測，檢測結(jié)果見表 1〇
[0040] 實施例7
[0041] 操作步驟同實施例1，其中改性劑與交聯(lián)劑的質(zhì)量比變?yōu)?:100,大豆蛋白膠黏劑 的膠液占混合纖維的質(zhì)量百分比變?yōu)?0%，大豆蛋白粉末占混合纖維的質(zhì)量百分比變?yōu)?11 %，加熱干燥溫度變?yōu)?0°C，干燥時間變?yōu)?5min，預(yù)壓壓力變?yōu)?. 5MPa，熱壓溫度變?yōu)?300°C，熱壓工藝為：先在40s內(nèi)升壓至2. OMPa，保壓2s ;降壓至0. 8MPa，保壓200s ;50s內(nèi) 升壓至I. 8MPa，保壓200s ;降壓至0. 5Mpa，保壓IOs后，熱壓結(jié)束；后經(jīng)出板、冷卻、鋸邊、砂 光等步驟即制得中密度纖維板。最后按照國標(biāo)對制得的纖維板進(jìn)行質(zhì)量檢測，檢測結(jié)果見 表1。
[0042] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 基于大豆蛋白膠黏劑的中密度纖維板的制備方法，其特征在于： 第一步，取混合纖維，占混合纖維質(zhì)量2%?50%的大豆蛋白膠黏劑的膠液，占混合纖維 質(zhì)量2%?20%的大豆蛋白粉末； 第二步，混合纖維在攪拌設(shè)備中攪拌，將大豆蛋白膠黏劑的膠液加入混合纖維，在加熱 干燥溫度為30°C?80°C，干燥時間為2mirT2h條件下，使物料的含水率小于20wt. % ; 第三步，加入大豆蛋白粉末，攪拌均勻出料；該步驟與第二步的順序可交換；或者大豆 蛋白粉末與大豆蛋白膠黏劑的膠液一并混合，即得大豆蛋白膠黏劑，然后向混合纖維中加 入占纖維質(zhì)量109T50%的大豆蛋白膠黏劑，加熱干燥5mirT2h即可出料； 第四步，將物料均勻地鋪散到模具框中，預(yù)壓成板坯； 第五步，將預(yù)壓成型的板坯放在溫度在10(T30(TC的平板硫化機(jī)上，啟動壓機(jī)，熱壓成 型，即得中密度纖維板；所述熱壓工藝為：先在l(T4〇S內(nèi)升壓至2. (TlOMPa，保壓2?20s ; 降壓至0. 8?4. OMPa，保壓20?250s ;50s內(nèi)升壓至1. 8?4. OMPa，保壓5(T200s ;降壓至 0?3. OMpa，保壓KTlOOs后，熱壓結(jié)束。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于大豆蛋白膠黏劑的中密度纖維板的制備方法，其特征在于 所述混合纖維為目數(shù)在10?600目、長度1?10mm的木材纖維。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于大豆蛋白膠黏劑的中密度纖維板的制備方法，其特征在于 所述大豆蛋白膠黏劑的膠液由改性劑和交聯(lián)劑組成，質(zhì)量百分濃度為1〇%~50%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于大豆蛋白膠黏劑的中密度纖維板的制備方法，其特征在于 所述大豆蛋白膠黏劑為將改性劑、交聯(lián)劑和大豆蛋白粉末按照質(zhì)量比為1:1:1~1:100:400 共混攪拌制得。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述基于大豆蛋白膠黏劑的中密度纖維板的制備方法，其特征在于 所述改性劑是硫酸、鹽酸、硼酸、檸檬酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、尿素中的至 少一種；所用交聯(lián)劑是聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷、聚丙烯酰胺、甲酰胺、磺酰胺、環(huán)氧樹脂、二 硫代碳酸乙烯酯、異氰酸酯中的至少一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于大豆蛋白膠黏劑的中密度纖維板的制備方法，其特征在于 所述大豆蛋白粉末為豆柏粉末、分離蛋白、清蛋白、球蛋白中的至少一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于大豆蛋白膠黏劑的中密度纖維板的制備方法，其特征在于 所述攪拌設(shè)備為和面機(jī)、混合機(jī)、拌膠機(jī)或粉碎機(jī)中的至少一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于大豆蛋白膠黏劑的中密度纖維板的制備方法，其特征在于 所述中密度纖維板的含水率在4 wt. %?20wt. %，密度處于0. 65?0. 80 g/cm3之間，24h吸 水厚度膨脹率為小于15%，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度大于0. 5MPa，甲醛釋放量小于4. 0 mg/100g，符合國 家標(biāo)準(zhǔn)。
【文檔編號】C09J189/00GK104388043SQ201410629256
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】許玉芝, 儲富祥, 王春鵬, 王利軍, 胡嵐方, 南靜婭 申請人:中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所