CN102825645B

CN102825645B - 杨木锯材及其制造方法

Info

Publication number: CN102825645B
Application number: CN201210356592.1A
Authority: CN
Inventors: 李贤军; 谢力生; 陈红斌; 罗勇锋; 牟群英
Original assignee: Central South University of Forestry and Technology
Current assignee: Central South University of Forestry and Technology
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2032-09-24
Also published as: CN102825645A

Abstract

本发明公开了一种杨木锯材及其制造方法，该杨木锯材是以杨木为主要原料经加工处理后制成，其密度为0.6～1.5g/cm³，抗弯弹性模量大于25000MPa。本发明的制造方法包括：将杨树原木旋切为单板，对单板进行一次干燥和染色处理，然后对染色处理后的染色单板进行二次干燥、剪切得单板条，对单板条进行微波加热、浸渍、三次干燥和组坯处理，最后对组坯处理后的板坯进行冷压定型、加热固化、微波平衡和后处理，制得杨木锯材。本发明的杨木锯材具有高密度、高强度和良好装饰效果等优点，本发明的制造方法不仅操作简单、设备投入小，且原料来源广泛、成本低。

Description

杨木锯材及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种新型木材及其加工制造方法，尤其涉及一种以杨木为主材质的新型木材及其制造方法。

背景技术

杨树是我国最主要的三大速生人工林树种之一，其生长速度快、分布面积广、木材蓄积量大。目前，我国杨树人工林面积已达800万公顷，超过世界其它国家杨树人工林面积的总和。然而，速生杨树木材（简称杨木）存在着材质松软、强度与密度低、易变形、易腐朽、颜色灰白、装饰效果差等缺陷，使得其只能作为劣质材使用，产品附加值低。目前，我国的人工林杨树木材主要用于制造胶合板、细木工板、中密度纤维板、刨花板等，而在实木等高附加值领域的应用几乎是空白。因此，运用新的技术手段，对杨树木材进行改性和复合成型处理，制造出具有高密度、高强度和良好装饰效果的杨木锯材，对拓展杨树木材应用领域以满足人们日益增长的物质需求，对节约珍贵木材资源、保护生态环境等都具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有高密度、高强度和良好装饰效果的杨木锯材，还相应提供一种操作简单、设备投入小、原料来源广泛、成本低的该杨木锯材的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种杨木锯材，其是以杨木为主要原料经加工处理后制成，所述杨木锯材的密度为0.6g/cm³～1.5g/cm³，抗弯弹性模量大于25000MPa。

上述的杨木锯材，优选的，所述杨木锯材为经过固色后的具有颜色的杨木锯材。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述杨木锯材的制造方法，包括以下步骤：将杨树原木旋切为单板，对单板进行一次干燥和染色处理，然后对染色处理后的染色单板进行二次干燥、剪切得单板条，对单板条进行微波加热、浸渍、三次干燥和组坯处理，最后对组坯处理后的板坯进行冷压定型、加热固化、微波平衡和后处理，制得杨木锯材。

上述的制造方法中，优选的尺寸控制参数如下：所述杨树原木的长度优选控制为0.5m～3.0m，旋切时采用的设备为弦切机和剪板机，所述旋切后控制单板的厚度优选为0.5mm～3.0mm，单板宽度优选为0.5m～1.0m；所述剪切是指采用单板剪切机沿着染色单板的纵向顺纹剪切，剪切后的单板条为宽度在10mm～50mm的窄条或者宽度在100mm～300mm的宽条；所述单板条经组坯处理、冷压定型后得到的板坯宽度优选为100mm～300mm，板坯厚度优选为100mm～500mm，板坯密度优选为0.60g/cm³～1.5g/cm³。

上述的制造方法中，优选的干燥过程控制参数如下：所述一次干燥、三次干燥采用的干燥方法为常规窑干法、网带式干燥法或微波干燥方法，所述二次干燥采用的干燥方法为网带式干燥法或微波干燥方法；所述一次干燥过程中，控制干燥介质或被干燥单板的表面温度不超过120℃，所述二次干燥过程中，控制干燥介质或被干燥染色单板的表面温度不超过90℃，所述三次干燥过程中，控制干燥介质或被干燥单板条的表面温度不超过65℃；所述一次干燥、二次干燥、三次干燥均使得干燥对象的含水率保持在8%～15%。

上述的制造方法中，所述染色处理可以采用微波辅助染色法、常温常压浸泡法或高压染色方法，染色处理优选采用两种以上不同颜色的酸性或活性染料。

上述的制造方法中，所述微波加热-浸渍过程的优选工艺参数如下：微波辐射功率密度控制在0.2 w/cm³～10w/cm³，微波加热温度控制在50℃～70℃，辐射时间持续30s～80s；微波加热后的单板条迅速进入到所述浸渍步骤，所述浸渍用到的树脂体系优选为固体含量在20%～50%的酚醛树脂胶或三聚氰胺树脂胶溶液，且在常温常压下浸渍1min～20min。

上述的制造方法中，所述加热固化优选是指将冷压定型后的板坯连同模具一同送入链条隧道式加热固化设备，加热固化设备内的温度控制在120℃～160℃，固化处理时间为8h～16h，自然冷却。

上述的制造方法中，所述微波平衡优选是指采用隧道式微波预处理装置对加热固化后的板方进行热处理，热处理时间为5min～15min，微波平衡过程中板方表面的温度控制在60℃～80℃。

上述的制造方法中，所述后处理一般包括密堆存放、裁边和剖分操作，密堆存放时间为10～30天，剖分后的杨木锯材的厚度为10mm～30mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明克服了现有杨木存在的材质松软、强度与密度低、易变形、易腐朽的缺陷，本发明制造出的新型杨木锯材具有密度高、强度大、装饰效果好等特点，能被广泛用于实木家具、地板及室内外装饰材料的制作加工，大大拓展了杨木实木加工应用领域，提高了杨木制品的附加值。由于拓展了杨木的应用范围，且杨木属于常规的速生木材，这也相应节约了其他珍贵木材的用量，有利于降低木材消费成本、节约资源和生态环境保护。此外，本发明杨木锯材的制造方法具有操作简单、设备投入小、原料来源广泛、成本低等优势，有利于本发明杨木锯材的工业化推广及应用。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

一种本发明的杨木锯材，其是以杨木为主要原料经加工处理后制成，该杨木锯材的密度为0.8g/cm³，抗弯弹性模量为33800MPa。该杨木锯材为经过固色后的具有三种颜色的彩色杨木锯材。

本实施例杨木锯材的制造方法包括以下步骤：

（1）采用弦切机和剪板机将长度为1.5 m（0.5m～3.0m均可）的杨树原木加工成厚度为1.0 mm（0.5mm～3.0mm均可）、宽度为0.8m（0.5m～1.0m均可）的弦切单板（单板长度等于杨树原木长度）；

（2）采用网带式干燥机（常规窑干、微波干燥方法均可）将得到的弦切单板干燥至含水率为10%，干燥过程中，干燥介质（或单板表面）温度控制在90℃；

（3）将步骤（2）后的单板分别在黑胡桃色、淡绿色、浅黄色三种颜色的活性染料染液中进行染色处理；本实施例采用微波辅助染色法，染色处理前，利用微波加热设备对单板进行加热处理，在微波加热过程中，微波辐射功率控制在4 w/cm³，单板温度控制在105±2℃，并保持10s，将微波加热后的单板分别迅速浸渍在以上三种活性染料溶液中进行染色处理，浸泡60min，使单板在厚度方向均匀染透；

（4）采用网带式干燥机将步骤（3）后的染色单板干燥至含水率为12%，干燥时的单板表面温度控制在80±2℃；

（5）采用单板剪切机沿着步骤（4）后染色单板的纵向顺纹剪切，将单板剪切成宽度为20mm的单板条（窄条）；

（6）利用微波加热设备对步骤（5）后的染色单板条进行加热，在微波加热过程中，微波辐射功率控制在3w/cm³，辐射时温度控制在65±2℃，辐射时间持续40s；

（7）将步骤（6）微波加热后的染色单板条迅速浸渍在固体含量为25%的酚醛树脂胶溶液中，在常温常压下浸渍10min；

（8）采用网带式干燥机对步骤（7）浸胶后的杨木单板条进行干燥处理，将其含水率干燥至12%；干燥过程中，干燥介质（或单板条表面）的温度控制在60℃；

（9）将步骤（8）干燥后的染三种不同颜色的单板条共计72kg（每种颜色的单板条各24kg）沿同一方向放入带有锁紧装置的模具中，用冷压模压机对其进行冷压定型，板坯目标密度控制在0.8g/cm³，压缩到设定目标密度后，用钢板和销钉锁紧模具，防止板坯反弹回复。单板条组坯时，不同颜色的单板条尽可能均匀混杂，压缩到目标密度后，板坯的长度等于单板条的长度，板坯宽度为200 mm，板坯厚度为300 mm；

（10）将步骤（9）后的杨木板坯连同模具一同送入链条隧道式加热固化设备，加热固化设备内的温度控制在140℃，固化处理时间为12h；

（11）加热固化完成后，将杨木板坯连同模具置于室内陈放，待板坯完全冷却后，采用拆模机将模具与加热固化后的重组杨木方分离；

（12）将重组杨木方置于隧道式微波预处理装置中，采用微波对板方进行加热处理，处理时间为8min，加热过程中板方表面的温度控制在65℃±2℃，减小板方内的热、湿应力，并降低板方后期的游离甲醛释放量；

（13）将板方密堆存放，存放时间控制在20天；

（14）对板方纵横裁边；

（15）采用框锯机或多片锯沿板方厚度锯切（即锯条或锯片所在平面与板方长度和宽度方向所构成的平面平行），将板方锯解成厚度为18mm的彩色杨木锯材，锯材长度等于板方长度，宽度等于板方宽度。

本实施例制造出的新型彩色杨木锯材规格为：1500mm（长）×200mm（宽）×18 mm（厚），并具有三色装饰效果。

实施例2：

一种本发明的杨木锯材，其是以杨木为主要原料经加工处理后制成，该杨木锯材的密度为0.9g/cm³，抗弯弹性模量为44700MPa。该杨木锯材为经过固色后的具有四种颜色的彩色杨木锯材。

本实施例杨木锯材的制造方法包括以下步骤：

（1）采用弦切机和剪板机将长度为1.92 m的杨树原木加工成厚度为2.5mm、宽度为0.8 m的弦切单板（单板长度等于杨树原木长度1.92m）；

（2）采用常规窑干方法将弦切单板干燥至含水率为12%，干燥过程中，干燥介质温度为80℃；

（3）将步骤（2）干燥后的杨木单板分别在浅红、淡紫、墨绿、浅黄四种颜色的酸性染料染液中进行染色处理；本实施例采用高压染色法，单板染色在高压压力容器中进行，容器内的压力为0.5MPa，染色保压时间为10min，使单板在厚度方向均匀染透；

（4）采用隧道式微波干燥机将染色单板干燥至含水率为10%，干燥过程中，单板表面的温度控制在90℃以内；

（5）采用单板剪切机沿着步骤（4）后染色单板的纵向顺纹剪切，将单板剪切为宽度为200mm单板条（宽条）；

（6）利用微波加热设备对步骤（5）后的染色单板条进行加热，在微波加热过程中，微波辐射功率控制在2 w/cm³，辐射时温度控制在55±2℃，辐射时间持续50s；

（7）将步骤（6）微波加热后的染色单板条迅速浸渍在固体含量为20%的三聚氰胺树脂胶溶液中，在常温常压下浸渍15 min；

（8）采用常规窑干方法对步骤（7）浸胶后的杨木单板条进行干燥处理，将其含水率干燥至10%；干燥过程中，干燥介质的温度控制在55℃；

（9）将步骤（8）干燥后的染四种不同颜色的单板条共计103kg（每种颜色的单板条各25.75kg）沿同一方向放入带有锁紧装置的模具中，用冷压模压机对其进行冷压定型，板坯目标密度控制在0.9 g/cm³，压缩到设定目标密度后，用钢板和销钉锁紧模具，防止板坯反弹回复。组坯时，不同颜色的单板条沿高度方向依次叠放，压缩到目标密度后，板坯的长度等于单板条的长度，板坯宽度为200mm，板坯厚度控制在300mm；

（10）将步骤（9）后的杨木板坯连同模具一同送入链条隧道式加热固化设备，加热固化设备内的温度控制在150℃，固化处理时间为9h；

（11）加热固化完成后，将杨木板坯连同模具置于室内陈放，待板坯完全冷却后，采用拆模机将模具与加热固化后的重组杨木板方分离；

（12）将重组杨木板方置于隧道式微波预处理装置中，采用微波对板方进行加热处理，处理时间为10min，加热过程中板方表面的温度介于70℃±2℃，减小板方内的热、湿应力，并降低板方后期的游离甲醛释放量；

（13）将板方密堆存放，存放时间控制在15天；

（14）对板方纵横裁边；

（15）采用框锯机或多片锯沿板方宽度锯切（即锯条或锯片所在平面与板方长度和厚度方向所构成的平面平行），将板方锯解成厚度为20mm的彩色杨木锯材，锯材长度等于板方长度，宽度等于板方的厚度。

本实施例制造出的新型彩色杨木锯材规格为：1920mm（长）×300mm（宽）×20 mm（厚），并具有四色装饰效果。

采用以上实施例生产的彩色杨木锯材可以广泛用于实木家具、地板及室内外装饰材料的加工制造，极大地提高了杨木制品的附加值。

本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例的描述只是为了更好地说明本发明的技术方案，在不脱离本发明精神和保护范围的前提下的各种等同变化，均应落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种杨木锯材的制造方法，包括以下步骤：将杨树原木旋切为单板，对单板进行一次干燥和染色处理，然后对染色处理后的染色单板进行二次干燥、剪切得单板条，对单板条进行微波加热、浸渍、三次干燥和组坯处理，最后对组坯处理后的板坯进行冷压定型、加热固化、微波平衡和后处理，制得杨木锯材；

所述一次干燥、三次干燥采用的干燥方法为常规窑干法、网带式干燥法或微波干燥方法，所述二次干燥采用的干燥方法为网带式干燥法或微波干燥方法；所述一次干燥过程中，控制干燥介质或被干燥单板的表面温度不超过120℃，所述二次干燥过程中，控制干燥介质或被干燥染色单板的表面温度不超过90℃，所述三次干燥过程中，控制干燥介质或被干燥单板条的表面温度不超过65℃；所述一次干燥、二次干燥、三次干燥均使得干燥对象的含水率保持在8%～15%；

所述染色处理采用微波辅助染色法、常温常压浸泡法或高压染色方法，染色处理采用两种以上不同颜色的酸性或活性染料；

所述微波加热过程中，微波辐射功率密度控制在0.2w/cm³～10w/cm³，微波加热温度控制在50℃～70℃，辐射时间持续30s～80s；微波加热后的单板条迅速进入到所述浸渍步骤；

所述杨木锯材的密度为0.6g/cm³～1.5g/cm³，抗弯弹性模量大于25000MPa；所述杨木锯材为经过固色后的具有颜色的杨木锯材。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述杨树原木的长度控制为0.5m～3.0m，旋切时采用的设备为弦切机和剪板机，所述旋切后控制单板的厚度为0.5mm～3.0mm，单板宽度为0.5m～1.0m；所述剪切是指采用单板剪切机沿着染色单板的纵向顺纹剪切，剪切后的单板条为宽度在10mm～50mm的窄条或者宽度在100mm～300mm的宽条；所述单板条经组坯处理、冷压定型后得到的板坯宽度为100mm～300mm，板坯厚度为100mm～500mm，板坯密度为0.6g/cm³～1.5g/cm³。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述浸渍用到的树脂体系为固体含量在20%～50%的酚醛树脂胶或三聚氰胺树脂胶溶液，且在常温常压下浸渍1min～20min。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述加热固化是指将冷压定型后的板坯连同模具一同送入链条隧道式加热固化设备，加热固化设备内的温度控制在120℃～160℃，固化处理时间为8h～16h，自然冷却。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述微波平衡主要是指采用隧道式微波预处理装置对加热固化后的板方进行热处理，热处理时间为5min～15min，微波平衡过程中板方表面的温度控制在60℃～80℃。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述后处理包括密堆存放、裁边和剖分操作，密堆存放时间为10～30天，剖分后的杨木锯材的厚度为10mm～30mm。