CN103072175B - 一种定向结构木丝板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定向结构木丝板。其为采用木材加工废弃的边角料加工而成的木丝通过胶黏剂胶粘压合而成的三层复合结构，包括上下表层和芯层；所述上下表层的木丝为纵向分布，木丝长40～150mm，宽2～10mm，厚0.6～1mm；所述芯层的木丝均匀分布，木丝长2～40mm。所述定向结构木丝板在满足使用要求的前提下，其具有对加工原料要求不高，原料来源广泛，尤其是杉木边角料如板边皮的充分利用，使得生产成本大大降低，原木利用率大大提高，环保价值大大提升；广泛应用于机电类包装结构材料和家具装修板材领域。

Description

一种定向结构木丝板

技术领域

本发明涉及一种纤维构成的定向板坯。

背景技术

目前国内的定向板材，采用的原料以原木为主，如定向刨花板的加工，无法解决大量原木在生产加工其他产品后产生的大量废弃边角料，如次小薪材，板边皮等；原料的要求高，来源范围窄，尤其是对于杉木等木材的加工剩余物更是无法利用加工：杉木在加工过程中会产生70%左右60mm以下的材料，如果全部按废料处理的话，原料成本明显偏高；而杉木是苯状的纤维结构，加工时容易产生夹刀现象且刀一切便易碎料，工艺性能差，加工难度大。如中国发明专利申请CN102198684A公开了一种定向蚀花葩及制备工艺，其采用胶合板生产过程中剩余的旋切单板下脚料为原料，通过胶粘剂粘合在一起形成纵横交错铺装后压合的三层结构；但其原料仍限于旋切单板下脚料，并且尤其不适合杉木的边角料的加工利用，成本降低有限，环保价值仍有待挖掘。

发明内容

鉴于现有定向板材加工对于原料的限制，不利于大量废弃的原木加工边角料的充分利用，本发明旨在公开一种定向结构木丝板，其加工使用可使原木生产加工过程中产生的大量废弃边角料得以充分有效的利用，且其本身的生产力学性能指标符合一定使用要求，从而进一步充分降低成本，节约资源，提升环保空间。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种定向结构木丝板，其特征在于：

其为采用木材加工废弃的边角料加工而成的木丝通过胶黏剂胶粘压合而成的三层复合结构，包括上下表层和芯层；所述上下表层的木丝为纵向分布，木丝长40～150mm，宽2～10mm，厚0.6～1mm；所述芯层的木丝均匀分布，木丝长2～40mm。

进一步的，所述边角料为木材产品加工后剩余的板边皮；以板边皮作原料，如杉木、杨木、松木等木材加工后剩余的板边皮等，使原木加工的废料利用率得到大大提高，尤其以杉木板边皮作加工原料，大家知道的，杉木加工过程中产生的边角废料多，且其加工工艺性差，加工难度大，如何降低杉木的加工成本，提高其材料利用率是本领域技术人员一直致力于解决的问题。

进而本发明公开了所述定向结构木丝板的生产工艺，包括如下步骤：

（1）备料：原料采用小径级原木或木材加工废弃的边角料，经削片和刨丝将原料加工成长一定规格的木丝；

（2）干燥后分选：采用转筒式干燥机，借助转筒内的热空气流和转筒转支的联合作用，使木丝在转筒内形成螺旋线的运动轨迹；干燥后的木丝含水率为3～6％，进而分选，分离出表层木丝和芯层木丝，所述表层木丝长40～150mm，宽2～10mm，厚0.6～1mm；芯层木丝的长为2～40mm；

（3）施胶：对表层木丝和芯层木丝分别进行均匀微量施胶；

（4）板坯铺装：表层木丝采用机械定向方法进行分级定向铺装，铺装后上下表层木丝呈纵向分布；芯层木丝采用均匀铺装，铺装后芯层木丝呈均匀分布；与传统的定向刨花板的铺装方式所不同，本发明的上下表层的木丝采用了沿纵向定向铺装，即将长度较大的木丝（40～150mm）根据长度大小进行分级，由表至里沿纵向均匀铺装,形成复合板材的上下表层，保证了定向结构木丝板纵向的力学性能；而将长度较小(2～40mm)的木丝采用均匀铺装，形成复合板材的芯层；从而在保证力学性能和使用性能的基础上，使原料的利用率达到最大；最终获得了最佳的性价比。实验证明，定向板材的定向性能主要取决于表层材料的定向铺装，相比之下，芯层材料的定向铺装效果不明显。对于杉木材料而言，其木纤维长度比杨木长，这样对于同等长度的材料，杉木具有更高的力学性能，这也是保证芯层材料只需进行均匀铺装的原因。

（5）冷压后热压处理：通过冷压机进行冷压后，采用170℃～190℃热压温度，20～22Mpa起始压力进行热压，使板坯中的木丝接触密实，达到规定厚度；热压成型后，板材含水率控制在8～12％；

（6）后期加工，如包括冷却、裁边、磨光、检验、分等和修补加工。

进一步的，所述步骤（1）中，削片和刨丝之间，还有筛分、浸水和磁选的步骤；

通过震动机进行筛分，去除加工过程中产生的碎料和原料堆放时混合的沙石；通过在浸水池浸水处理，使不同含水率的木丝达到相近的含水率；通过磁选分离出木材加工过程中混合的铁屑。其中，浸水时间为15-30min，浸水后的木丝表层含水率达到40%以上。

步骤（2）中，所述热空气流为250～340°，干燥时间为30min以上。

步骤（3）中，胶黏剂采用脲醛胶，利用转筒式施胶机对表层木丝和芯层木丝分别施胶；表层木条与芯层木丝施胶量差别在4%以内，表层木丝施胶量平均为6～8％，芯层木丝施胶量平均为8～10%。

本发明为完全利用木材加工剩余物加工生产的定向板材，加工前期不需要进行去皮处理，使得大量原木加工过程中产生的剩余物得以充分有效的利用，一方面加工原料要求不高，原料来源广泛，尤其是杉木边角料如板边皮的充分利用，使得生产成本大大降低，原木利用率大大提高，环保价值大大提升；另一方面，通过工艺的控制，以原先看似不能利用的原料最终获得了符合相关标准要求，能够满足使用要求的定向板材：经检验，产品质量，内销超过中华人民共和国林业行业标准—定向刨花板（LV/T1580）—2000；外销符合欧洲定向刨花板标准（EN300—19970）；成品板游甲醛释放等级符合中华人民共和国国家标准—室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量（GB 18580-2001）E1级。可广泛应用于机电类包装结构材料和家具装修板材领域。

附图说明

图1是表层木丝纵向铺装示意图；

图2是芯层木丝均匀铺装示意图；

图3是定向结构木丝板生产工艺流程图。

具体实施方式

本发明所述的定向结构木丝板为采用木材加工废弃的边角料加工而成的木丝通过胶黏剂胶粘压合而成的三层复合结构，包括上下表层和芯层；上下表层的木丝为纵向分布，如图1所示，木丝倾斜角度控制在延纵向线±35°范围内，木丝长40～150mm，宽2～10mm，厚0.6～1mm；芯层的木丝均匀分布，如图2所示，木丝长2～40mm。

所述定向结构木丝板的生产工艺是由削片、筛选、浸水、磁选、刨丝、干燥、分选、施胶、铺装、热压成型、后处理以等工序组成。通过削片机将小径级原木、木材加工剩余边角料加工成长度40-150mm长度的木丝；通过浸水提高木丝的含水率；通过刨丝机生产出30%以上的40-150mm范围的木丝；以热空气为干燥介质干燥板材所用的材料。通过筛选去除粉末树皮及过碎的原料，分离出表层木丝（长40～150mm，宽2～10mm，厚0.6～1mm）和芯层木丝（长为2～40mm）；用转筒式施胶机给表层木丝和芯层木丝分别施胶；用机械式铺装头铺装上下表层的纵向木丝，芯层木丝采用均匀铺装；经过冷压机冷压后，采用热压机接触加热热压，通过控制热压温度和热压压力等，达到检疫除害和降低含水率的目的。后期对成型板材进行冷却、裁边、磨光、检验、分等、修补等加工。简要生产工艺流程如图3所示。

下面将就上述工艺作进一步的详细描述。所述生产工艺包括：

（1）备料

原料包括小径材、木材加工剩余边料等，如杉木、杨木、松木等木材加工后剩余的板边皮，也可掺入部分枝丫材。原料由上料运输机送入削片机，刨丝机，加工成长40～150mm、宽2～10mm、厚0.6～1mm的木丝，再经皮带运输机和提升机送入湿刨花料仓。

（2）干燥分选

干燥机进***水率20-50%,出***水率3-6%，采用热空气流进行干燥，这样可以避免因采用中间介质而造成热能损耗。由于刨丝机生产的原料所含的水分较高，而在较短的时间内完成干燥过程，要求干燥速率较快。为此采用高温（250～300°）干燥介质。大片木丝尺寸对定向铺装效果以及定向结构板材的力学强度影响极大。为此应使木丝在干燥设备中不受到或少受到碰撞或磨擦。采用中空的转筒式干燥机，借助转筒内气流和转筒转支的联合作用，使大片木丝在转筒内形成近似螺旋线的运动轨迹。这样，木丝在转筒中所受到的主要是木丝之间软碰撞或软磨擦，因而木丝形态能比较理想的得到保护。干燥后的原料经带式运输机送到分选机分选，长60～150mm，宽2～10mm，厚0.6～1mm的木丝选为表层木丝；长为2～60mm的木丝选作芯层木丝的；然后经表芯层皮带运输机分别送入表芯层料仓。

木丝的含水率对产品质量有很大影响，含水率高的木丝在拌胶以后含水率更高，在热压时热量消耗增加，同时也延长了热压时间，降低热压机的生产效率，而且也影响胶合剂的胶合能力，板材易产生鼓泡、分层的缺陷，所以湿木丝在拌胶前必须进行干燥，干燥时间至少30min，木丝干燥后含水率控制在3～6％。经过初步干燥的木丝达到检疫除害的要求。

（3）施胶

由于木丝较长、较薄、形状规则变化大，施胶过程中容易破碎，很难做到表面均匀施胶；因而采用中空结构的喷雾式施胶机以尽可能减少対木丝产生破碎作用，并控制喷洒角度与滚筒轴线成直角，这样喷洒胶液的损耗将降低至最低限度。利用高精度的PWM控制，可以适应***快速微量的变化，以达到施胶均匀，精确之目的。

胶黏剂采用脲醛胶，在表、芯层木丝分别施胶。表层木丝与芯层木丝施胶量差别控制在4%以内，表层木丝施胶量平均为8％，芯层木丝施胶量平均为10％。木丝由料仓定量输出，并经计量装置连续称重后，均衡进入喷雾式施胶机。使进入的木丝与雾化的胶液充分接触，均匀着胶，按木丝输送量的变化调节施胶量，保持工艺设定的胶料比恒定。

（3）板坯铺装

表层木丝的定向效果直接影响成品板的物理力学性能。本项目采用机械定向的方法对表层木丝进行定向铺装。定向铺装机的工作原理是：拌胶后的表层木丝分别进入各自的皮带运输机上，送进固定式铺装机中。

用于铺装表层料的铺装头安装有片式木丝纵定向给料器.为了提高板子的强度,在定向时通过分级辊对木丝进行分级，即最长的木丝铺在表层，越向内木丝越短，长度不足40mm者用作芯层木丝，则采用均匀铺装。在芯层的木丝分布没有较大的分级,这样就保证能达到所需的内部键合力.即铺装后的板坯为三层结构:板坯上下表层木丝呈纵向分布,木丝倾斜角度控制在延纵向线±35°范围内；芯层木丝基本呈均匀分布。

以杉木为例，其物理及力学性能如下表1所示（数据来自德国汉堡大学出具的测试报告）。

表1

杉木是苯状的纤维结构。在加工时容易产生夹刀现象，加工性能不好，加工难度比杨木大；杉木在加工过程中会产生70%的60mm以下的材料，如果全部按废料处理的话，原料费用明显偏高；采用所述生产工艺以杉木的边角料包括板边皮作原料，在芯层加工时就利用60mm以下的材料进行均匀铺装；可以大大降低生产成本，提高材料利用率。

实验证明，定向铺装而成的板材的定向性能主要决定于表层材料，芯层材料对铺装效果的影响相比之下不明显。对于杉木材料来说，他的木纤维长度比杨木长。这样在同等长度的材料情况下，杉木具有更高的力学性能，这也是保证芯层材料只要进行均匀铺装的原因。

（4）热压

通过冷压机进行冷压后，进行热压处理。根据板材的厚度和板材回弹效果不同，选用不同的热压时间，热压温度180℃～190℃，起始压力20～22MPa。通过热压，能够加快胶粘剂固化速度，使板坯中刨花料接触密实，将板坯达到规定的厚度。热压成型后，板材含水率控制在8～12％，达到规定要求。

（5）后期加工

主要包括对从热压机中取出的板材进行冷却、裁边、磨光、检验、分等、修补等加工。冷却处理可在封闭的装置内采用强制通风的方法，也可用自然通风冷却。目前常用的冷却设备是星形冷却器。裁边就是将毛边板锯成符合尺寸要求的成品，使用的设备多为纵横联合锯边机。磨光能够减少板的厚度公差，消除板面缺陷，使板面光洁，便于使用和进行表面装饰。目前多用宽带式砂光机进行磨光处理。磨光后的板材经过分等、检验，以及对裂缝、鼓泡等缺陷进行修补后，就可送入成品仓库。

上述产品质量经检验，内销超过中华人民共和国林业行业标准—定向刨花板（LV/T1580）—2000；外销符合欧洲定向刨花板标准（EN300—19970）；成品板游甲醛释放等级符合中华人民共和国国家标准—室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量（GB 18580-2001）E1级。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种定向结构木丝板，其特征在于：

其为采用木材加工废弃的边角料加工而成的木丝通过胶黏剂胶粘压合而成的三层复合结构，包括上下表层和芯层；

所述上下表层的木丝为纵向分布，木丝倾斜角度控制在沿纵向线±35°范围内，木丝长40～150mm，宽2～10mm，厚0.6～1mm；

所述芯层的木丝均匀分布，木丝长2～40mm；

所述定向结构木丝板的生产工艺，包括如下步骤：

(1)备料：原料采用木材加工废弃的边角料，经削片和刨丝将原料加工成长一定规格的木丝；

(2)干燥后分选：采用转筒式干燥机，借助转筒内的热空气流和转筒转支的联合作用，使木丝在转筒内形成螺旋线的运动轨迹；干燥后的木丝含水率为3～6％，进而分选，分离出表层木丝和芯层木丝，所述表层木丝长40～150mm，宽2～10mm，厚0.6～1mm；芯层木丝的长为2～40mm；

(3)施胶：对表层木丝和芯层木丝分别进行均匀微量施胶；

(4)板坯铺装：表层木丝采用机械定向方法进行分级定向铺装，铺装后上下表层木丝呈纵向分布；芯层木丝采用均匀铺装，铺装后芯层木丝呈均匀分布；

(5)冷压后热压处理：通过冷压机进行冷压后，采用170℃～190℃热压温度，20～22Mpa起始压力进行热压，使板坯中的木丝接触密实，达到规定厚度；热压成型后，板材含水率控制在8～12％；

(6)后期加工。

2.如权利要求1所述的定向结构木丝板，其特征在于：

所述边角料为木材加工后剩余的板边皮。