CN102320068B

CN102320068B - 一种改进的高频加热的竹/木重组材制造方法

Info

Publication number: CN102320068B
Application number: CN 201110281672
Authority: CN
Inventors: 张齐生; 蒋身学; 林海; 穆国君; 朱其孟; 陈永兴; 周建华; 熊晓洪; 曾樟清
Original assignee: Nanjing Forestry University
Current assignee: Nanjing Forestry University
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2031-09-21
Also published as: CN102320068A

Abstract

本发明是一种改进的竹/木重组材的制造方法，包括如下工艺：一、竹木材负载与高频发生器的高频振荡电路形成并联连接；二、加工时在中压板5之间以及中压板与下机架1、压头10之间形成的空间中放置一块竹重组材或木重组材板坯7；三、高频热压胶合，其具体工艺步骤分为，（一）、备单元材料；（二）、单元材料干燥；（三）、浸胶及再干燥；（四）、组坯；（五）、预压打包；（六）、高频加热胶合。优点：避免表层胶粘剂过度固化而发脆或芯层胶粘剂未固化而造成胶合不良的现象；使用较低的压力而达到良好的胶合质量，竹/木重组材的成型胶合压力≤8MPa。热压胶合的周期短。

Description

一种改进的高频加热的竹/木重组材制造方法

技术领域

本发明涉及的是一种改进的高频加热的竹/木重组材的制造方法，属于竹材(木材)加工技术领域。

背景技术

如中国发明专利公开号CN100999092 其发明名称为“一种竹篾积成材的制造方法”专利申请号200710019222.8描述了采用高频电场加热置于电极之间的一块含胶竹篾板坯，使内外竹篾及其胶粘剂同时均匀加热固化制造竹篾积成材或竹重组材的方法。具有加热快、表层芯层同时加热的优点。该制造方法克服了目前通用的竹木材人造板制造中热压胶合工序使用蒸汽接触传导加热从表至里、加热速度慢、不能加工厚度大于50mm的缺点，同时也克服了中国专利号200610021013. 授权公开号CN100408590 所描述的胶合工序，即先采用单位压力≥55MPa的超高压冷压成型（实际生产压力为70MPa），然后在保持压力条件下使板坯在100～130℃左右的烘房内长时间加热固化。该方法采用的超高压力是在常温状态下施压，竹材的细胞腔被压溃，细胞壁也会受到损伤，导致产品使用中出现龟裂和竹丝剥离的缺陷。高频加热制造厚度100mm以上的竹木材厚板和方材具有许多优势，但是，在实施上述中国专利申请号200710019222.8中发现以下不足：①该专利方法采用了负载串联于高频振荡电路，竹/木材料在高压电场（8.0-10.5kv）中极易放电击穿，导致无法继续加热；②该专利阐述的方法中一个生产周期只能加热胶合一块竹/木重组材，生产率较低；③由于处于下正极板和上负极板之间的被加热材料直接与上压头和下机架接触，加热过程中板坯表面通过上压头和下机架的散热量较大，导致被加热材料上下表面温度始终低于芯层温度，胶粘剂固化程度较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的高频加热的竹/木重组材制造方法，旨在克服现有高频加热胶合存在的上述问题。

本发明的技术解决方案：一种改进的竹/木重组材的制造方法，其特征是该方法包括如下措施及工艺：

一、竹木材负载与高频发生器的高频振荡电路形成并联连接；

二、压机增设正极中压板1～3块、负极中压板0～2块，将正极板和负极板置于中压板的上下表面，正极中压板之间交错布置负极中压板，且压机上压头和下机架压板均为负极，极板与压板之间填充绝热材料，加工时在中压板之间以及中压板与下机、压机上压头之间形成的空间中放置一块竹重组材或木重组材板坯，这样高频压机一次加热可胶合2～6块及以上的竹重组材、木重组材或竹木复合重组材；

三、高频热压胶合，其具体工艺步骤分为，

（一）、备单元材料，单元材料为薄竹篾或加缝处理的厚竹篾、或木单板条或染色木质单板条；

（二）、单元材料干燥，经干燥工序将含水率降至8～10%；

（三）、浸胶及再干燥，胶粘剂为酚醛树脂，浸渍酚醛树脂，稀释至固含量25%，浸胶量5%-10%，树脂的绝干重量与竹篾的绝干重量之比，浸胶后竹篾在70℃及以下温度条件下干燥至含水率8～14%；

（四）、组坯，将含胶的竹篾或加缝处理过的厚竹篾或木单板条按同一方向、厚度方向不分层次在预压打包机上组坯；

（五）、预压打包，按照预先设定的密度称重含胶竹篾或木质单板条，然后在预压机上组坯，启动液压***压紧后用塑料带捆紧；

（六）、高频加热胶合，将板坯置于高频压机的上压头和下机架负极和各中压板之间进行加压和高频加热胶合，一个加热加压同期胶合成型竹/木重组材或竹木复合重组材2～6块。

本发明利用高频发生器产生的两个交变电场分别作用在板坯上，使竹材、木材、胶粘剂中的偶极分子(主要是材料中的水分子) 在高频电场中被极化，相应产生介质损耗而自身发热，使板坯内外同时加热、胶粘剂发生缩聚反应而固化。所述的高频电流频率为3.0～6.78Mc。

高频热压胶合中的备料工艺步骤（一）中的薄竹篾，其厚度0. 8～1.7mm、宽度8～25mm、长度1.9～3.1m，或经加缝处理的厚竹篾，厚度1.8～6.0 mm、宽度10～25mm、长度1.9～3.1m；木单板条，其厚度1.7～2.2 mm、宽度15～20mm、长度1.26～2.6m；染色木质单板条，其厚度1.5～2 mm、宽度15mm、长度1.26～2.6m。

高频热压胶合工艺步骤（四）和（五）中的组坯时竹篾的稍与根的匹配, 即将50%的竹篾调头后组坯，使坯板长度方向质量较均匀；按竹篾和木质单板条比例2：1（重量比）均匀混合后铺设。

高频热压胶合工艺步骤（六）中的加压是采取垂直和水平双向加压，垂直方向加压实行分段加压，即随着板坯内温度的上升，压力逐步加大，使压力达到设定的单位压力≤8.0MPa, 并保压8～20分钟，再在20～30分钟内分段降压、排汽、卸压。

高频热压胶合工艺步骤（六）中的高频加热胶合的高频电流频率为3.0～6.78兆赫兹，两极间的最大间距≤1.0m。

高频热压胶合工艺步骤（六）中的高频加热胶合是多层压板，包括上压头、下机架负极压板和数层中压板，既有正极也有负极，形成2～6个高频电场，一个加热周期可生产2～6块竹/木重组材或竹木复合重组材。

本发明的优点： 1）坯料内外同时加热、所需压力较低。对被加热原料来讲，其载荷被均布加热是其他加热方式（如辐射加热及常规的热传导加热方式）无法比拟的。竹材硬度高，不易压缩，在热压过程中，不仅压力大，且必须靠加热软化才能压缩至设计的密度。与传导性加热相比，高频加热可实现板坯里外一致同步升温加热软化，所需压力较小；2）绝缘要求低。由于与机架相连的上下压板均为负极，上下压板直接通过机架接地，对垂直方向基本无绝缘要求，从而避免电场击穿，材料着火等现象的产生；3）生产效率高。高频加热胶合周期短，厚度160mm的竹木重组材，一个热压周期约为40～60分钟，且一个周期可加工2-6块竹木重组材，大大提高生产率；4）环保及安全性好。工业化生产时工艺先进、环保（无须锅炉）、能源利用经济合理；高频频率较低，生产过程中对人体无影响。5）采用本项工艺，竹重组材的成型胶合压力≤8MPa，大大低于冷压成型法（70MPa）采用的压力。

附图说明

附图1是一次加热胶合4块竹重组材或木重组材的高频热压胶合示意图。

图中1是下机架压板（钢），2是隔热材料，3是负极板（薄铜皮），4是正极板（薄铜皮），5是中压板（钢），6是不锈钢垫板，7是竹重组材或木重组材板坯，8是侧向加压模板(环氧树脂)，9是上机架（钢），10是压机上压头（钢）。

具体实施方式

实施例1：竹木材负载并联于高频发生器的高频振荡电路中；压机增设正极中压板1～3块、负极中压板0～2块，将正极板4和负极板3置于中压板5的上下表面，正极中压板之间交错布置负极中压板，且压机上压头10和下机架压板1均为负极，极板与压板之间填充绝热材料，加工时在中压板5之间以及中压板5与下机架压板1、压机上压头10之间形成的空间中放置一块竹重组材或木重组材板坯7，这样高频压机一次加热可胶合2～6块及以上的竹重组材、木重组材或竹木复合重组材；在压机的上下负极板（铜皮）与机架、各极板（铜皮）与中压板之间增加隔热材料，防止热能传至中压板及机架；高频热压胶合，将厚度4mm、宽度20mm、长度3.1m的厚竹篾(可称为竹片)在加缝机上进行加缝处理，使厚竹篾具有数条不在同一直线上的穿透缝隙，目的是减少厚竹篾的刚性，并增加后续浸胶工序时的浸胶量。将厚竹篾干燥至含水率8～10%左右，浸渍酚醛树脂（稀释至固含量25%），浸胶量6%(树脂的绝干重量与竹篾的绝干重量之比)。浸胶后竹篾低温（60℃）干燥至含水率8～14%，再按照密度1.1g/cm³进行竹篾重量计算、称重，竹篾按同一方向 (厚度方向不分层次)在预压打包机上组坯、启动液压***，压板压缩竹篾后用塑料打包带捆紧，吊4包竹篾进入上下4层的进料机，用机械方式同时输送入高频加热压机内；启动液压站，先启动侧压，使侧压板间距固定在设定的位置(如800mm)，再启动正压，上压板和各中压板先后下降，达到设定的单位压力3.5MPa；接通高频电源，形成4个高频电场加热竹篾；10min时将压力增加至8.0MPa，同时继续高频加热，当板坯内温度达到140～150℃，继续保压5min，然后在20～30min内分段降压、排汽、卸压；加热时间25min左右，热压周期约为50min左右；高频电流频率为3.0～3.5兆赫兹。高频功率前期55～60kW，后期40～50kW.

竹重组材的物理力学性能如下：

尺寸：3.0m×800mm×150mm

密度：0.95～1.2g/cm³

MOR∥：≥110MPa

MOE∥：≥10000MPa

实施例2：高频热压胶合，将厚1.2mm、宽15mm 、长3.1m 的薄竹篾干燥至含水率8～10%，5浸渍酚醛树脂（稀释至固含量25%），浸胶量7%(树脂的绝干重量与竹篾的绝干重量之比)，其它同实施例1。

薄竹篾重组材物理力学性能如下：

尺寸：3.0m×800mm×150mm

密度：0.95～1.1g/cm³

MOR∥：≥120MPa

MOE∥：≥11000MPa

实施例3：高频热压胶合，将上述竹篾按实施例1所述方法进行处理；木质单板条宽度15mm左右、厚度1.5～2mm、长度2.6m, 干燥至含水率8%，浸胶、低温干燥至含水率8～14%，再按照密度1.0g/cm³计算、称重，按竹篾和木质单板条比例2：1（重量比）称重并混合均匀，在预压打包机上按同一方向均匀铺设，铺设完毕后启动预压打包机的液压***，压板压至规定压力，压缩后用塑料打包带扎紧。热压时同时吊装4包进入进料机，用机械方式同时输送入高频加热压机内；启动液压站，先开启侧压，使侧压板间距固定在设定的位置(如800mm)，再启动正压，上压板和各中压板先后下降，达到设定的单位压力3.0MPa；接通高频电源，形成4个高频电场同时加热；10min时将压力增加至7.0MPa，同时继续高频加热，当竹篾达到135～145℃，继续保压5min，再于20～30min内分段降压、排汽、卸压；加热时间25min左右，热压周期约为50min；高频电流频率为3.0～3.5兆赫兹。高频功率前期55～60kW，后期40～50kW.

竹木复合重组材物理力学性能如下：

尺寸：2.5m×800mm×150mm

密度：0.85～1.1g/cm³

MOR∥：≥90MPa

MOE∥：≥10000Mpa

实施例4高频热压胶合，染色木单板条分为浅黑色和棕色二种颜色，宽15～20mm左右、厚1.7～2.2mm、2.6m，干燥至含水率8%左右，浸胶、低温干燥至含水率8～14%，再按照密度0.8g/cm³进行计算、称重，将所需带胶两种颜色木质单板条分成若干小捆，每小捆分别成另一种颜色的小捆单板条混合，然后按同一方向 (厚度方向不分层次)在预压打包机上组坯；启动预压打包机的液压***，压板压至规定压力后用塑料打包带扎紧，热压时同时吊装4包进入进料机，用机械方式输同时送入高频加热压机内；启动液压站，先开启侧压，使侧压板间距固定在设定的位置如800mm，再启动正压，上压板和各中间压板先后下降，达到设定的单位压力2.0MPa；接通高频电源，形成正负板相间的4个高频电场进行介质加热；10min时后将压力增加至6.0MPa，同时继续高频加热，当木材内部达到135～145℃，继续保压5min，再于20～30min内分段降压、排汽、卸压；热压周期约为50min；高频电流频率3.0～7.68兆赫兹。

染色木单板重组材物理力学性能如下：

尺寸：2.5m×800mm×150mm，

密度：0.65～0.9g/cm³，

MOR∥：≥90MPa，MOE∥：≥10000Mpa。

Claims

1.一种改进的竹/木重组材的制造方法，其特征是该方法包括如下措施及工艺：

二、压机增设正极中压板1～3块、负极中压板0～2块，将正极板和负极板置于中压板的上下表面，正极中压板之间交错布置负极中压板，且压机上压头和下机架压板均为负极，极板与压板之间填充绝热材料，加工时在中压板之间以及中压板与下机架、压机上压头之间形成的空间中放置一块竹重组材或木重组材板坯，这样高频压机一次加热可胶合2块、4块或6块的竹重组材、木重组材或竹木复合重组材；

三、高频热压胶合，其具体工艺步骤分为，

（二）、单元材料干燥，经干燥工序将含水率降至8～10%；

（三）、浸胶及再干燥，胶粘剂为酚醛树脂，浸渍酚醛树脂，稀释至固含量25%，浸胶量5%-10%，树脂的绝干重量与竹篾的绝干重量之比，浸胶后竹篾在70℃及以下温度条件下干燥至含水率8～14%，

（六）、高频加热胶合，将板坯置于高频压机的上压头和下机架负极和各中压板之间进行加压和高频加热胶合，一个加热加压同期胶合成型竹/木重组材或竹木复合重组材2块、4块或6块；所述的高频热压胶合中的备料工艺步骤（一）中的薄竹篾，其厚度0. 8～1.7mm、宽度8～25mm、长度1.9～3.1m，或经加缝处理的厚竹篾，厚度1.8～6.0 mm、宽度10～25mm、长度1.9～3.1m；木单板条，其厚度1.7～2.2 mm、宽度15～20mm、长度1.26～2.6m；染色木质单板条，其厚度1.5～2 mm、宽度15mm、长度1.26～2.6m；

所述的高频热压胶合工艺步骤（四）和（五）中的组坯时竹篾的稍与根的匹配, 即将50%的竹篾调头后组坯，使坯板长度方向质量较均匀；按竹篾和木质单板条比例2：1（重量比）均匀混合后铺设；所述的高频热压胶合工艺步骤（六）中的加压是采取垂直和水平双向加压，垂直方向加压实行分段加压，即随着板坯内温度的上升，压力逐步加大，使压力达到设定的单位压力≤8.0MPa, 并保压8～20分钟，再在20～30分钟内分段降压、排汽、卸压；

所述的高频热压胶合工艺步骤（六）中的高频加热胶合的高频电流频率为3.0～6.78兆赫兹，两极间的最大间距≤1.0m；所述的高频热压胶合工艺步骤（六）中的高频加热胶合是多层压板，包括上压头、下机架负极压板和数层中压板，既有正极也有负极，形成2～6个高频电场，一个加热周期可生产2块、4块或6块竹/木重组材或竹木复合重组材。