CN101181789A - 一种木塑型材及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种木塑型材，由速生木材单板、以速生木材为原料的人造板边角废料与水溶性酚醛树脂胶粘剂合成，通过取材→处理→干燥→浸胶→凝胶→模压→固化→后固化诸生产工序制成，型材的密度900～1300kg/m3，硬度55～120MPa，规格长度500～5000mm，宽度100～1300mm，厚度15～200mm，24小时吸水厚度膨胀率0.6～3％，甲醛释放量小于1.5MG/L。本发明提高了对速生木材的利用层次，制成的木塑型材密度高，成为耐水、耐热、耐油、耐老化、耐霉菌、耐化学介质、安全性更好的优质材料，可供制作家具、地板、装修材料、建筑用模板、结构件、集装箱底版、轨道枕木等用途；本发明还能促进对速生树木的利用，促进木材利用的良性循环，具有极大的环保价值。
Description
【技术领域】
本发明涉及木质组合材料技术领域，尤其是由速生木材的单板——包括以速生木材单板为原料的其它人造板边角废料，与水溶性酚醛树脂——包括改性的水溶性酚醛树脂合成的木塑型材。
【背景技术】
木材，是人们在生活和工农业生产中所广泛使用的原始性材料。正因为它的使用面广，使用量大，因此，森林被砍伐的越来越多。虽然木材属于可再生材料，人们也广为植树造林，但是，树木的生长是需要时间的，由于树木的生长赶不上人们对木材的消耗，因此，目前的森林资源是越来越少。
森林资源的日渐匮乏，使人们对树木中的速生种类，如泡桐树、杨树等给予了相当的关注，以期用较短的时间种植，获得更多的木材资源，来缓解木材消耗对人类居住环境的压力。但是，速生树木由于其本身的原因，材质疏松、韧性不足，很难被派上大用场，或很难被单独使用。目前，速生树木应用最广的也就是生产低档的人造板材，如细木工板、胶合板、密度板、木屑板，这些人造板材由于材质性能上的原因，无法真正替代多年生的自然优质木材，还是不能解决人们对自然森林资源的依赖。
如能解决速生树木的材质问题，对木材的使用和环境的保护将具有十分重要的意义。在现有对速生树木利用的技术中，有将速生树木加工成片状材料，经烘干处理、喷淋粘合剂、搅拌后再模压、烘干、脱模成型的强化人造板生产工艺，如中国专利ZL02114510.5，用此工艺可生产出高密度的木质板材；但是，此工艺所用的胶粘剂为聚氨酯，而由聚氨酯作为胶粘剂生产出的高密度木质板材存在以下的缺陷：一方面是制作成本高，包括胶粘剂的高成本以及按其工艺制作的高密度木质板材用胶量过大，达到16-19％；另一方面是聚氨酯胶粘剂耐热性较差，在高温、高湿下易水解而降低粘合强度，而用其做成的终端制品易受高温高湿环境的影响，由于由此制得的板材为高密度制品，模压时高压所产生的反弹力也大，而这种内应力如大于高温高湿环境就会降低黏合力，板材将随之开裂；再一方面是，聚氨酯胶粘剂中含有-NHCOO-，而-NHCOO-是有毒性的，其使用在终端制品中，一旦发生火灾等险情，极易对人员造成生命危险。
【发明内容】
本发明的目的在于克服速生木材在应用上的缺陷，提供了一种高密度的木塑型材，其在硬度、内结合强度、抗冲击、抗老化上都有较好的性能，并且耐湿、耐火、耐高温，可以用来制作家具、地板及装修材料，也可以用于制造建筑用的模板、结构件、集装箱底版和轨道枕木；本发明的另一目的是，提供所述木塑型材的一种制造方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种木塑型材，由速生木材单板——包括以速生木材单板为原料的人造板边角废料，与水溶性酚醛树脂——包括改性的水溶性酚醛树脂胶粘剂合成而得。
所述的木塑型材，其密度为900～1300Kg/m3，硬度为55～120Mpa，24小时吸水厚度膨胀率为0.6～3％，甲醛释放量＜1.5MG/L。
所述的木塑型材，其规格的长度为500～5000mm，宽度为100～1300mm，厚度为15～200mm。
为达到上述目的，本发明一种木塑型材的制造方法包含以下生产工序：
(1)取材 采用速生木材单板或者是以速生木材单板为原料的人造板边角废料；取材方式为刨切、旋切或锯切；单板厚度为0.2～5mm，单板长度与制成型材等长；
(2)处理 将速生木材单板原料直接放入工业煮锅中用水蒸煮30～60分钟，可根据制成品的颜色需要在水中加入适量的氧化剂或着色剂，也可直接放置于、或是经过以上蒸煮后放置于炭化炉内经高温高压炭化处理1～3小时，温度、压强、时间的取值取决于对制成品颜色的要求；
取材为以速生木材单板为原料的人造板边角废料的，如果是独立分开的单板，可按上述工艺处理；如果是相互有胶粘剂粘接的人造板，如胶合板、科技木的边角料，则需要先经过炭化炉高温高压处理，处理温度为130～150℃，压强为0.2～0.3Mpa，时间为1～2小时，将粘合在一起的粘接板分离成独立的单板，再经过水洗后按速生木材单板原料的处理方式处理；
(3)干燥 将处理过的单板进行干燥，干燥的方法为日晒、风干、烘干、真空脱水、微波干燥等，使单板含水率控制在12％以下；
(4)浸胶 将干燥后的单板置于浸胶篮中，吊至浸胶池内，浸胶池盛满水溶性酚醛树脂胶粘剂，胶粘剂的固体含量一般为15～25％；单板在水溶性酚醛树脂胶粘剂中浸渍2～10分钟，浸渍时间还可根据制成品的质量要求而定；然后吊在沥胶池上方沥胶30～60分钟；
(5)凝胶 将沥胶后的单板进行干燥，将含胶单板的含水率控制在10～15％之间，干燥的方法为日晒、风干、烘干、真空脱水、微波干燥等，要控制温度不能超过80℃；
(6)模压 将含水率在10～15％之间的含胶单板按制成品的颜色花纹规格进行同色或不同色搭配，平铺在模具里进行模压，加压后模具里的材料密度应达到900～1300Kg/m3；模具的规格可按制成品的规格需要来确定；
(7)固化 将压制好的型材连同模具一起固化，固化温度为120～140℃，固化时间为4～10小时，完全固化后随炉冷却至室温进行脱模；
(8)后固化 脱模后的型材需要堆放5～15天，让其释放内应力；至此，一种木塑型材即告制成。
本发明一种木塑型材的积极效果是：
(1)使用水溶性酚醛树脂作为合成材料的胶粘剂。由于酚醛树脂具有粘接性强、耐水、耐热、耐油、耐老化、耐霉菌、耐化学介质，并且容易改性等优点，克服了使用聚氨酯胶粘剂制作的人造板耐热性能差的缺点，而且比使用聚氨酯胶粘剂的成本更低。
(2)材料的环保性更好。经完全固化的酚醛树脂的甲醛释放量极低，并且会消失为零，从而避免了以脲醛树脂胶粘剂制作的人造板会永久地释放游离甲醛、使用聚氨酯胶粘剂制作的人造板会有释放-NHCOO-的危险。
(3)本发明有效地利用了速生木材和以速生木材为原料的其它人造板的边角废料，将对速生木材的利用提高到了一个很高的高度：本发明的制品已经不再是以前材质疏松、韧性不足的材料了，而是成为一般密度在900～1300Kg/m3、硬度在55～120Mpa、型材规格长度为500～5000mm、宽度为100～1300mm、厚度为15～200mm、抗老化性能极好的优质型材了，本发明的木塑型材可以用来制作家具、地板、装修材料、建筑用模板、结构件、集装箱底版、轨道枕木等。
仅是本发明的最后一项优点，就能使我国速生树木的利用出现实质性的变化，能促进速生林的推广和提高速生林经营者的经济效益，促进木材利用的良性循环，还能在一定程度上减少对森林的滥砍乱伐。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种木塑型材具体的实施方式。共提供五个实施例，但本发明不限于以下实施例。
实施例1
采用杨树为原料；
将杨树经旋转切片机旋切割成厚0.5mm、长2000mm的单板，放置工业煮锅中，加水后再加适量双氧水，使煮锅中的双氧水浓度达到2％，蒸煮45分钟；
控制水温到60℃时，取出单板放置于太阳底下晒，使单板含水率减少至8％；
将单板装在浸胶篮中，吊至浸胶池内，浸胶池里盛满水溶性酚醛树脂胶粘剂，胶粘剂的固体含量为20％，单板在水溶性酚醛树脂胶粘剂中浸渍3分钟，然后吊在沥胶池上方沥胶45分钟；
将沥胶后的单板装上烘道车送进烘道烘干，烘道的温度控制在70℃，使单板含水率减少至10％；
将烘干后的单板平铺在模具里进行模压，模具的规格为2000mm×200mm×100mm，加压后使模具里的材料密度达到1100Kg/m3；
将模压后的型材连同模具一起搁置在固化房里进行固化，固化温度为130℃，固化时间为8小时；
完全固化后随炉冷却至室温进行脱模，脱模后的型材堆放在平衡房里作释放内应力处理，10天后即成木塑型材。
实施例2
采用泡桐树为原料；
将泡桐树经刨切机刨切成厚度为2mm、长度为800mm的单板，放置工业煮锅中，加水后再加适量双氧水，使煮锅中双氧水浓度达1％，蒸煮50分钟；
水温控制到60℃时，取出放置于炭化炉内经高温高压炭化处理3小时，使单板颜色达到深褐色，将这些单板装上烘道车送进烘道烘干，烘道的温度控制在75℃，使单板含水率减少至9％；
将单板装在浸胶篮中，吊至浸胶池内，浸胶池里盛满水溶性酚醛树脂胶粘剂，胶粘剂的固体含量为17％，单板在水溶性酚醛树脂胶粘剂中浸渍4分钟，然后吊在沥胶池上方沥胶50分钟；
将沥胶后的单板装上烘道车送进烘道烘干，烘道的温度控制在70℃，使单板含水率减少至10％；
将烘干后的单板平铺在模具里进行模压，模具的规格为800mm×300mm×200mm，加压后使模具里的材料密度达到1030Kg/m3；
将模压后的型材连同模具一起搁置在固化房里进行固化，固化温度为135℃，固化时间为9小时；
完全固化后随炉冷却至室温进行脱模，脱模后的型材堆放在平衡房里作释放内应力处理，15天后即成木塑型材。
实施例3
采用以速生木材为原料的人造板的边角废料为原料；
将人造板边角废料放置工业煮锅中，加水蒸煮30分钟后倒去废水，再加清水并加入少许着色剂浸泡1小时，使单板颜色呈红色；
取出单板置于太阳底下晒，使单板含水率减少至6％；
将单板装在浸胶篮中，吊至浸胶池内，浸胶池里盛满水溶性酚醛树脂胶粘剂，胶粘剂的固体含量为19％，单板在水溶性酚醛树脂胶粘剂中浸渍5分钟，然后吊在沥胶池上方沥胶60分钟；
将沥胶后的单板装上烘道车送进烘道烘干，烘道的温度控制在70℃，使单板含水率减少至10％；
将烘干后的单板平铺在模具里进行模压，模具的规格为2500mm×1200mm×50mm，加压后使模具里的材料密度达到1200Kg/m3；
将模压后的型材连同模具一起固化，固化温度为135℃，固化时间为4小时；
完全固化后随炉冷却至室温进行脱模，脱模后的型材堆放在平衡房里作释放内应力处理，15天后即成木塑型材。
实施例4
采用以速生木材为原料的科技木的边角废料为原料；
将科技木的边角废料经切隔成1000mm的长度，放置于炭化炉内用高温高压炭化处理90分钟，使单板独立分开；
将分开的单板经水煮处理后装上烘道车送进烘道烘干，烘道的温度控制在75℃，使单板的含水率减少至7％；
将单板装在浸胶篮中，吊至浸胶池内，浸胶池里盛满水溶性酚醛树脂胶粘剂，胶粘剂的固体含量为17％，单板在水溶性酚醛树脂胶粘剂中浸渍4分钟，然后吊在沥胶池上方沥胶50分钟；
将沥胶后的单板装上烘道车送进烘道烘干，烘道的温度控制在70℃，使单板含水率减少至10％；
将烘干后的单板平铺在模具里进行模压，模具的规格为1000mm×200mm×100mm，加压后使模具里的材料密度达到1050Kg/m3；
将模压后的型材连同模具一起搁置在固化房里进行固化，固化温度在135℃，固化时间为9小时；
完全固化后随炉冷却至室温进行脱模，脱模后的型材堆放在平衡房里作释放内应力处理，15天后即成木塑型材。
实施例5
将由实施例1制得的模压前单板(即沥胶后烘干的单板)锯成800mm的长度，与由实施例2制得的模压前单板(即沥胶后烘干的单板)按1/3的颜色进行搭配，平铺在模具里进行模压，模具的规格为800mm×200mm×200mm，加压后使模具里的材料密度达到1100Kg/m3；
将模压后的型材连同模具一起搁置在固化房里进行固化，固化温度在130℃，固化时间为8小时；
完全固化后随炉冷却至室温进行脱模，脱模后的型材堆放在平衡房里作释放内应力处理，10天后即成木塑型材。
Claims (5)
1.一种木塑型材，其特征在于，由速生木材单板——包括以速生木材单板为原料的人造板边角废料，与水溶性酚醛树脂——包括改性的水溶性酚醛树脂胶粘剂合成制得。
2.根据权利要求1所述的木塑型材，其特征在于，所述木塑型材的密度为900～1300Kg/m3，硬度为55～120Mpa，24小时吸水厚度膨胀率在0.6～3％，甲醛释放量＜1.5MG/L。
3.根据权利要求1所述的木塑型材，其特征在于，所述木塑型材的规格的长度为500～5000mm，宽度为100～1300mm，厚度为15～200mm。
4.一种如权利要求1所述的木塑型材的制造方法，包含以下生产工序：
(1)取材采用速生木材单板或者是以速生木材单板为原料的人造板边角废料；取材方式为刨切、旋切或锯切；单板厚度为0.2～5mm，单板长度与制成型材等长；
(2)处理将速生木材单板原料直接放入工业煮锅中用水蒸煮30～60分钟，可根据制成品的颜色需要在水中加入适量的氧化剂或着色剂，也可直接放置于或是经过以上蒸煮后放置于炭化炉内经高温高压炭化处理1～3小时，温度、压强、时间的取值取决于对制成品颜色的要求；
取材为以速生木材单板为原料的人造板边角废料的，如果是独立分开的单板，可按上述工艺处理；
(3)干燥将处理过的单板进行干燥，干燥的方法为日晒、风干、烘干，真空脱水、微波干燥等，使单板含水率控制在12％以下；
(4)浸胶将干燥后的单板置于浸胶篮中，吊至浸胶池内，浸胶池盛满水溶性酚醛树脂胶粘剂，胶粘剂的固体含量为15～25％；单板在水溶性酚醛树脂胶粘剂中浸渍2～10分钟，然后吊在沥胶池上方沥胶30～60分钟；
(5)凝胶将沥胶后的单板进行干燥，去除单板中的溶剂水和胶粘剂进一步缩聚所产生的水，使含胶单板的含水率控制在7～15％之间，凝胶的方法为日晒、风干、烘干，真空脱水、微波干燥等，要控制温度不能超过80℃；
(6)模压将含水率在7～15％之间的含胶单板按制成品的颜色花纹规格进行同色或不同色搭配，平铺在模具里进行模压，加压后模具里的材料密度应达到900～1300Kg/m3；
(7)固化将压制好的型材连同模具一起固化，固化温度为120～140℃，固化时间为4～10小时，完全固化后随炉冷却至室温进行脱模；
(8)后固化脱模后的型材需要堆放5～15天，让其释放内应力；至此，木塑型材即告制成。
5.根据权利要求4所述的木塑型材的制造方法，其特征在于，在生产工序的处理阶段，如果是处理以速生木材单板为原料的、相互间有胶粘剂的人造板边角废料，需要先经过炭化炉高温高压处理，处理温度为130～150℃，压强为0.2～0.3Mpa，时间为1～2小时，将粘合在一起的粘接板分离成独立的单板，再经过水洗后按速生木材单板原料的处理方式处理。
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