CN102814842A

CN102814842A - 高强厚型单板层积材及其制备方法

Info

Publication number: CN102814842A
Application number: CN2012103267941A
Authority: CN
Inventors: 卫佩行; 黄润州; 黄思维; 龙海蓉; 李慧媛; 周定国
Original assignee: Nanjing Forestry University
Current assignee: Nanjing Forestry University
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2012-12-12

Abstract

本技术是提供一种结构简单、成本较低、同时力学性能优异的高强厚型单板层积材。该技术的高强厚型单板层积材，以多层单板涂胶、组坯、施压胶合而成，在第一、二层单板之间、在倒数第一、二层单板之间、在中间的两层单板之间均设置有碳纤维布。

Description

高强厚型单板层积材及其制备方法

技术领域

本技术涉及单板层积材及其制备方法，具体地说，是一种用碳纤维增强的高强厚型单板层积材和微波加热制造意杨高强厚型单板层积材的方法，属于结构人造板制造领域。

背景技术

单板层积材, 是一种利用小径级原木，经旋切后将单板多层涂胶、顺纹(也可以加入横纹单板)组坯、拼接胶压而成的高性能新型结构材料。它不但保留了木材许多良好的天然优势,还具有均匀的结构特性, 强度变异小，许用应力高，远远超过有节材，接近无节材，尺寸稳定性好，强重比优于钢材,加工方便,且具有良好的稳定性和抗震减震性。近十年来，欧美发达国家、日本与韩国等普遍大量使用单板层积材作为机电产品包装材料。而我国由于在制造厚型单板层积材方面技术落后，致使大量实木用于机电包装，造成森林资源的极大浪费。

在制备单板层积材时，一般方法是把木材旋切成单板，对单板干燥（达到至一定的含水率），在单板上涂胶，组坯；再冷压胶合。该方法中，需要对单板干燥，而且冷压胶合的时间很长（24小时左右），制备效率很低。

发明内容

本技术的目的是提供一种结构简单、成本较低、同时力学性能优异的高强厚型单板层积材。

本技术的高强厚型单板层积材，以多层单板涂胶、组坯、施压胶合而成，在第一、二层单板之间、在倒数第一、二层单板之间、在中间的两层单板之间均设置有碳纤维布。

上述的高强厚型单板层积材，所述单板为意杨单板，所述单板厚度大于2mm。

本技术同时提供了上述的高强厚型单板层积材的制备方法，该方法对单板的含水率没有要求（无需对单板干燥），而且制备效率高。

本技术的高强厚型单板层积材的制备方法，是把木材旋切成单板，在单板上涂胶，组坯；在微波压机上热压15—30min即可，热压时温度130-150℃、压力1.0-1.2MPa；组坯时，在第一、二层单板之间、在倒数第一、二层单板之间、在中间的两层单板之间均设置有碳纤维布；涂胶时，单板之间选用酚醛树脂，单板和碳纤维布采用之间选用环氧树脂。

上述的制备方法，所述木材选用意杨，最好意杨单板厚度大于2mm。

上述的制备方法，单板双面涂胶量为250-300g/m²。

本技术的有益效果：1、本技术只在第一、二层单板之间、在倒数第一、二层单板之间、在中间的两层单板之间均设置有碳纤维布，而不是在各层单板之间均设置碳纤维布。本技术节约了碳纤维布的使用数量，但经试验，其力学性能与各层单板之间均设置碳纤维布的单板层积材相比，没有大的区别。2、对单板的含水率没有要求，制备时无需干燥，节约工序。3、采用微波压机热压胶合，效率高。微波是一种电磁波，可以对物料内外部同时加热，另外可以对物料不同组分选择性加热，使得传热效率大大提高，制造大于等于20cm的厚型单板层积材只需15—30min，比冷压法24h以上的胶合时间相比，效率显著提高。

附图说明

图1是本高强厚型单板层积材的示意图。

具体实施方式

实施例1：高强厚型单板层积材的制备

1、意杨单板的制备。过程为：意杨原木-截断-木段软化-剥皮-旋切-剪切-修补-斜磨。意杨单板厚度3mm，含水率不需要特殊控制。

2、将意杨单板涂胶，相邻的单板之间选用酚醛树脂，单板和碳纤维布采用之间选用环氧树脂。单板双面涂胶量为250-300g/m²。

3、将20层意杨单板顺纹组坯，参见图1，将三层碳纤维布7分别置于第一层单板1与第二层单板2之间、第10层单板3与第11层单板4之间，第19层单板5与第20层单板6之间。

4、在温度130-150℃、压力1.0-1.2MPa、微波输出功率为3.5-10KW条件下在微波压机上热压，热压速度约0.4mm/min。

5、将热压后的产品冷却，锯切成长方体形木梁（木梁在垂直于单板方向上的厚度与冷却后厚度相同）。

对比例1：

对比例1的制备与所述实施例1的不同的是:在相邻的单板之间均设置碳纤维布，胶粘剂均是环氧树脂（无酚醛树脂）。其它与实施例1相同。

对比例2：

对比例2的制备与所述实施例1的不同的是: 只有一层碳纤维布，该层碳纤维布置第10层单板与第11层单板之间。其它与实施例1相同。

对比例3：

对比例3的制备与所述实施例1的不同的是: 只有两层碳纤维布，该两层碳纤维布分别置于第一层单板与第二层单板之间、第19层单板与第20层单板之间。其它与实施例1相同。

将实施例1、各对比例锯切所得的木梁（各木梁的宽度相对、长度相等）作力学性能测试，结果见表1。

表1

	实施例1	对比例1	对比例2	对比例3
					静曲强度MPa	85	90	65	80
弹性模量GPa	10.1	12.35	7.0	8.5

本技术充分利用碳纤维材料、意杨木材、微波加热的优点，可以得到以下三个好处：一是合理布置碳纤维材料，极大地提高了意杨木材的力学性能并节约成本，可提高30—40%的承载力；以该方法生产的板材结构合理，性能优越。二是提高了意杨生产附加值及科技含量，大大拓展意杨的应用领域；二是微波加热，效率高。

以意杨为基材制造高强厚型单板层积材，以充分利用种植范围广阔的速生意杨资源，不仅发挥木材本身抗震的优点，克服意杨本身材质和加工上的缺陷，而且通过碳纤维增强使得其物理力学性能大幅提高，同时，出材率较高，经济效益显著；相比实木，高强厚型单板层积材具有可设计性，可根据实际使用情况进行结构设计；另外，微波技术的应用使得厚型单板层积材的制造周期大大缩短，提高生产效率和质量。

Claims

1.高强厚型单板层积材，以多层单板涂胶、组坯、施压胶合而成，其特征是：在第一、二层单板之间、在倒数第一、二层单板之间、在中间的两层单板之间均设置有碳纤维布。

2.如权利要求1所述的高强厚型单板层积材，其特征是：所述单板为意杨单板。

3.如权利要求2所述的高强厚型单板层积材，其特征是：所述单板厚度大于2mm。

4.权利要求1所述的高强厚型单板层积材的制备方法，其特征是：把木材旋切成单板，在单板上涂胶，组坯；在微波压机上热压15—30min即可，热压时温度130-150℃、压力1.0-1.2MPa；组坯时，在第一、二层单板之间、在倒数第一、二层单板之间、在中间的两层单板之间均设置有碳纤维布；涂胶时，单板之间选用酚醛树脂，单板和碳纤维布采用之间选用环氧树脂。

5.如权利要求4所述的高强厚型单板层积材的制备方法，其特征是：所述木材选用意杨。

6.如权利要求5所述的高强厚型单板层积材的制备方法，其特征是：意杨单板厚度大于2mm。

7.如权利要求4所述的高强厚型单板层积材的制备方法，其特征是：单板双面涂胶量为250-300g/m²。