CN101224590B - 一种人造板单板单元及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种人造板单板单元及其制备方法，包括木制单板，其中木制单板经过带螺纹的辊疏解而具有数个压溃丝状裂纹，使其呈撕裂状的单板帘。与现有的常规单板相比，本发明的单板单元削弱了单板的横向应力作用，增强了纤维束之间的流动性，增加了比表面积和渗透路径，由此而带来的优点是：减小单板的内应力和因单板厚薄不均引起的成型后板材局部应力，避免了板材翘曲、变形等问题；使木材的水分排出的阻力大大减少，可以增加单板的干燥速率，减少单板干燥时的能耗；改善了胶粘剂、颜料、防腐剂、防霉剂、阻燃剂等功能型添加剂在单板中的润湿性和渗透性。

Description

一种人造板单板单元及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种木制单板及其制备方法，特别涉及一种制备层状人造板的木制单板及其制备方法。

技术背景

人造板基本组成单元为纤维、刨花、木束和单板。采用纤维和刨花单元结构生产的纤维板和刨花板，是将木质材料纤维天然排列的顺序全部打乱，再重新排列组合起来，产品失去了木材的天然纹理，并且部分物理力学性能降低，限制了其使用范围；采用木束单元结构生产的重组木和单板单元结构生产的胶合板或层积材，虽然较好的保持了木材的天然纹理结构，但是也存在着一些问题，如：采用木束单元结构生产的重组木，在生产过程中存在一些难以解决的技术和产品质量问题，技术问题主要集中在木束的疏解和铺装设备及工艺；质量问题主要集中在因产品密度、含水率和施胶量不均匀而引起的板材变形、跳丝等一系列问题。

目前，采用单板单元结构生产的胶合板或层积材，问题表现在以下两个方面：

1、随着木材采伐以天然林为主向以采伐人工林为主转变，木材普遍存在径级小，强度低，残余应力大，在旋切过程中容易造成单板厚薄不均和表面裂隙大等缺陷，这些缺陷容易产生局部应力，而引起成型后板材(特别是薄板)翘曲、变形等问题；

2、随着生活水平的提高，人们对人造板性能的需求由非功能型材料向功能型材料的转变，需要在人造板中加入防腐剂、防霉剂、阻燃剂和环境功能材料等添加剂使其具有防腐、防霉、阻燃和改善局部环境等功能，而添加剂在单板表面润湿性和渗透性远比纤维、刨花和木束等单元结构差。

因此，开发一种即不破坏单板大幅面的结构，保持木材的天然纹理，又能与添加剂形成良好润湿和渗透效果的人造板新单元结构，对木材的高效利用具有重要的意义。

发明内容

本发明目的是针对上述问题提供一种用于人造板的单板单元，该单板单元上具有使单板内应力得以释放的压溃丝状裂纹，因此用该单板单元制备的层状结构的人造板不发生翘曲和变形。

本发明另一目的是提供一种上述人造板单板单元的制备方法。

为实现本发明的目的，根据本发明一方面提供的人造板单板单元，具有木制单板，其中木制单板上经过梳解而具有数个压溃丝状裂纹，使人造板单板单元呈撕裂状的单板帘。

其中，压溃丝状裂纹沿所述木制单板的顺纹方向呈曲线或直线延伸，压溃丝状裂纹的深度为单板厚度的100％-5％。

特别是，木制单板的双面经带螺纹的辊梳解形成所述压溃丝状裂纹。

根据本发明另一方面，提供一种人造板单板单元的制备方法，包括步骤：使木制单板上形成数个压溃丝状裂纹。

其中，木制单板是原木经过旋切而形成的单板或单板条。

其中，压溃丝状裂纹沿所述木制单板的顺纹方向呈曲线或直线延伸。

其中，使所述木制单板通过成对的疏解辊之间的间隙S而形成所述压溃丝状裂纹，控制所述间隙S的尺寸为单板厚度的0-95％。成对的疏解辊各自呈圆柱形筒体，筒体表面具有形成所述压溃丝状裂纹的螺纹。

其中，将成对的疏解辊设置成其螺纹彼此错开或正对。疏解辊的直径为50～300mm，转速为30～200r/min，疏解辊的螺纹的间距为2～100mm。

人造板的单板由人工林速生材原木旋切制成的，厚度范围为0.5～5mm，宽度范围为300～1300mm，长度范围为80～2500mm，含水率为12％～200％。

本发明的优点体现在以下方面：

与现有的常规单板相比，本发明的单板单元削弱了单板的横向应力作用，增强了木束之间的流动性，增加了比表面积和渗透路径，由此而带来的优点是：

1.减小常规单板表面应力和因单板厚薄不均引起的成型后板材局部应力，因而避免了板材翘曲、变形等问题。

2.提高木材的利用率，经过疏解处理后，单板的表面应力得到释放，可以减小在后续干燥、施胶、组坯等工序中因单板破裂而造成的损失。

3.可以增加单板的干燥速率，减少单板干燥时的能耗，经过网络化处理后的单板形成了网状的压溃丝状裂纹，组织结构疏松，比表面积较大，使木材的水分排出的阻力大大减少。

4.改善了胶粘剂、颜料、防腐剂、防霉剂、阻燃剂等功能型添加剂在单板中的润湿性和渗透性。

附图简要说明

图1为制备本发明人造板单板单元的过程示意图；

图2为本发明人造板单板单元的结构示意图；

图3为制备本发明人造板单板单元的疏解辊的结构示意图；

图4为本发明人造板单板单元制备的三层胶合板的示意图。

图4a为传统人造板单板制备的三层胶合板的示意图

附图标记说明：1a、上疏解辊；1b、下疏解辊；2、单板单元；3、压溃丝状裂纹；3a、断开部分；3b、相连部分；4a、上面板；4b、下面板；5、中层单板单元。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方式。

实施例一

尾叶桉取自广东省湛江，采用以下步骤制备本发明的单板单元：

1.旋切：采用旋切机将原木旋切成单板，单板的厚度为3mm，宽度为1300mm，长度为2600mm，含水率为100％；

2.疏解：使用疏解机对单板进行疏解。

如图1所示，疏解机具有成对疏解辊1a和1b，控制成对疏解辊1a、1b同步相对转动，将单板按照顺纹方向(即控制单板的纤维纵向与疏解辊的轴向大致垂直)送入两疏解辊1a和1b之间的间隙，并使单板通过疏解辊1a、1b，从而实现对单板的疏解。

如图3所示，上下疏解辊1a和1b的主体部为圆柱形筒体，筒体表面具有螺纹凸起，螺纹的螺旋角为15-30°，螺纹凸起的外径为100mm、螺纹间距为3mm，上下疏解辊1a、1b的螺纹是相互错开或对正的。其中螺纹凸起外径的范围可取50-300mm，螺纹间距的范围可取1-100mm。

当单板通过这对疏解辊1a和1b时，上下疏解辊1a和1b的螺纹凸起滚过单板表面时，在单板上下表面滚压出数个呈不规则形状的压溃丝状裂纹3，所谓不规则形状是指沿顺纹方向延伸的相邻压溃丝状裂纹3为曲线延伸，且压溃丝状裂纹3不完全贯通，呈断续延伸，即具有断开的部分还具有相连的部分，相连的部分为藕断丝连纤维束，使得当沿垂直于顺纹方向展开单板单元时，单板单元呈网格结构。

本实施例中控制疏解辊1a和1b之间的间隙S为2.4mm，疏解辊的转速为50r/min。

如图2所示，图2为通过带有螺纹凸起的疏解辊1a和1b对单板进行疏解处理后获得的单板单元的示意图。单板单元的上下两表面形成有沿单板顺纹方向并贯穿单板长度延伸的压溃丝状裂纹3，这些压溃丝状裂纹3具有断开部分和相连部分，由于单板单元具有这样的压溃丝状裂纹3，因此使沿单板单元展开后呈网格结构。

疏解辊1a、1b之间的间隙S的调整范围在0.5～5mm之间，可根据木材的树种密度、单板的厚度以及压榨比调整疏解棍的间隙S，一般树种的硬度越大，间隙越大，单板越厚，间隙S越大，通常为待疏解单板厚度的50％～95％(即压榨比为50％～5％，压榨比＝(待疏解单板厚度-疏解辊间隙)/待疏解单板厚度，本实施例中的压榨比＝(3-2.4)÷3×100％＝20％)，以保证滚压单板后形成的单板单元具有大致沿单板顺纹方向贯穿单板延伸的数个呈不规则形状的压溃丝状裂纹3。

疏解辊的转速调整范围为30～200r/min，根据单板的厚度和压榨比调整，厚度大或压榨比高，宜采用较低的转速，反之，转速高为宜。

此外，疏解辊1a和1b的圆柱形筒体表面的凸起还可为相互平行的多个圆环凸起，例如圆环凸起的外径为100mm、圆环凸起之间的间距为3mm，上下疏解辊1a、1b的圆环凸起相互对正或相互错开设置。这样的疏解辊1a和1b滚压出的数个压溃丝状裂纹3为规则形状，即压溃丝状裂纹3沿顺纹方线延伸且压溃丝状裂纹之间大致呈相互平行且呈直线延伸。当上下疏解辊1a、1b的圆环凸起相互对正时，在单板上下表面形成的压溃丝状裂纹3相对应，当上下疏解辊1a、1b的圆环凸起相互错开设置时，在单板上下表面形成的压溃丝状裂纹3相互错开。

下面描述采用本发明人造板单板单元制备人造板的过程。

该人造板按照以下步骤制备：

1)单板单元施胶

胶粘剂采用酚醛树脂胶，固含量为48-55％，面粉添加量为10％，采用滚筒施胶方法，将胶粘剂均匀涂布在单板单元表面，双面施胶量为220-320g/m²；

2)组坯、陈放

取一层上述的单板单元作为芯板，将未经疏解厚度为1.0mm的尾叶桉树单板作为面板和背板，使相邻层单板单元的纤维方向相互垂直组坯，陈放30min。

3)板坯的热压

将上述的板坯送入热压机中：热压温度120-140℃、热压压力1.0-2.0MPa、热压时间5分钟。

获得的人造板包括粘结在一起的面板4a、中间的芯板5和背板4b。如图4所示。

实施例二

马尾松取自福建屏南，单板厚度为4mm，两疏解棍1a和1b的间隙S为3.2mm，疏解辊的螺纹间距为10mm。除此之外，均与实施例一相同。

下面描述采用本发明人造板单板单元制备人造板的过程。

1)单板单元施胶

胶粘剂采用脲醛树脂胶，固含量为48-52％，固化剂(氯化铵)添加量为1.5％，调胶后，采用滚筒施胶方法，将胶粘剂均匀涂布在单板单元表面，双面施胶量为220-320g/m²；

2)组坯、陈放

取9层上述的单板单元，使相邻层单板单元的纤维方向相互垂直组坯，陈放2h。

3)板坯的热压

将上述的板坯送入热压机中：热压温度150-170℃、热压压力5-6MPa、热压时间0.8-1.2min/mm。

经冷却、锯边等工序后形成具有网络状单板单元的胶合板。

实施例三

杨木取自河北文安，疏解辊1a和1b采用相互平行的多个圆环凸起，圆环凸起的外径为100mm、圆环凸起之间的间距为3mm，上下疏解辊1a、1b的圆环凸起相互对正。除此之外，均与实施例一相同。

采用这样的疏解辊1a和1b滚压出的数个压溃丝状裂纹3为规则形状，即压溃丝状裂纹3沿顺纹方线延伸且压溃丝状裂纹之间相互平行且呈直线延伸。

下面描述采用本发明人造板单板单元制备人造板的过程。

该人造板按照以下步骤制备：

1)单板单元施胶

胶粘剂采用酚醛树脂胶，固含量为20-35％，采用浸胶施胶方法，浸胶时间为4h，浸胶量为8-12％；

2)组坯、陈放

取11层上述的单板单元，使相邻层单板单元的纤维方向相互平行组坯，陈放2h。

3)板坯的热压

将上述的板坯送入热压机中：热压温度150-170℃、热压压力4.0-5.0MPa、热压时间0.8-1.2min/mm。

经冷却、锯边等工序后形成具有网络状单板单元的层积材。

实验例一

木材同实施例一，采用旋切机将原木旋切成单板，单板的厚度为3mm，宽度为1300mm，长度为2600mm，含水率为100％。

将上述的一层单板作为芯板，将厚度为1.0mm的单板作为面板和背板，组合而成的三层胶合板，人造板的制备步骤同实施例一，如图4a所示。

表1实施例一和实验例一桉树胶合板的翘曲度和胶合强度比较

板种	变形量(％)	胶合强度(MPa)
			实施例一胶合板	＜2	＞0.70
实验例一胶合板	＞30	＞0.70

(以上胶合板的翘曲度和胶合强度参照GB/T 9846-2004测定)

实验例二

木材同实施例二，采用旋切机将原木旋切成单板，单板的厚度为4mm，宽度为1300mm，长度为2600mm，接着，用该单板制备胶合板，除采用的单板经实施例二的梳解辊梳解外，其余制备步骤同实施例二。该胶合板由9层上述的单板相邻层相互交叉组坯胶合而成。

表2实施例二和实验例二落叶松胶合板的翘曲度和胶合强度比较

板种	变形量(％)	胶合强度(MPa)
			实施例二胶合板	＜0.5	＞0.70
实验例二胶合板	＞2	＞0.70

(以上胶合板的翘曲度和胶合强度参照GB/T 9846-2004测定)

实验例三

木材同实施例三，采用旋切机将原木旋切成单板，单板的厚度为3mm，宽度为1300mm，长度为2600mm。

接着，用该单板制备层积材，制备步骤同实施例三，该层积材由11层单板胶合而成。

表3实施例三和实验例三杨木单板层积材翘曲度和剪切强度比较

板种	变形量(％)	水平剪切强度(MPa)	垂直剪切强度(MPa)
				实施例三层积材	＜1	＞6.0	＞5.1
实验例三层积材	＞3	＞5.5	＞4.7

(以上单板层积材的翘曲度和剪切强度参照GB/T 20241-2006测定)

Claims (8)

1.一种人造板单板单元，用于避免人造板单板单元成型后板材局部应力，包括木制单板，其中木制单板按照顺纹方向经过成对梳解辊(1a、1b)疏解而具有数个的压溃丝状裂纹(3)，使人造板单板单元呈撕裂状的单板帘，当沿垂直于顺纹方向展开人造板单板单元时，人造板单板单元呈网格结构，其中成对的梳解辊各自呈圆柱形筒体，筒体表面具有螺纹凸起，木质单板的压榨比为50-5％，其中压榨比为：未梳解单板厚度与成对梳解辊间隙之差/未梳解单板厚度*100％。

2.如权利要求1所述的人造板单板单元，其特征是：所述压溃丝状裂纹(3)沿所述木制单板的顺纹方向呈曲线或直线延伸。

3.如权利要求1所述的人造板单板单元，其特征是所述压溃丝状裂纹的深度为单板厚度的100％-5％。

4.如权利要求1或2所述的人造板单板单元，其特征是所述木制单板的双面经带螺纹的辊梳解形成所述压溃丝状裂纹(3)。

5.一种人造板单板单元的制备方法，用于避免人造板单板单元成型后的板材的局部应力，包括步骤：使木制单板按照顺纹方向经过成对梳解辊(1a、1b)疏解而使木制单板上形成呈不规则形状的数个压溃丝状裂纹(3)，当沿垂直于顺纹方向展开单板单元时，人造单板单元呈网格结构，其中成对的梳解辊各自呈圆柱形筒体，筒体表面具有螺纹凸起，木质单板的压榨比为50-5％，其中压榨比为：未梳解单板厚度与成对梳解辊间隙之差/未梳解单板厚度*100％。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征是：所述的木制单板是原木经过旋切而形成的单板或单板条。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征是：所述压溃丝状裂纹(3)沿所述木制单板的顺纹方向呈曲线或直线延伸。

8.如权利要求5至7任一所述的制备方法，其特征是使所述木制单板通过成对的疏解辊(1a、1b)之间的间隙S而形成所述压溃丝状裂纹。

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