CN103231425A

CN103231425A - 一种大规格重组复合结构材及其制造方法

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Publication number: CN103231425A
Application number: CN2013101460281A
Authority: CN
Inventors: 于文吉; 余养伦; 宁其斌
Original assignee: ANHUI HONGYU BAMBOO PRODUCTS Co Ltd
Current assignee: ANHUI HONGYU BAMBOO PRODUCTS CO.,LTD
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: CN103231425B

Abstract

本发明涉及一种大规格重组复合结构材，并提供了制造方法，以重组材、胶黏剂、单板和纸板为原料，采用纵向接长、多层复合、优化胶合界面结构等方法，制造大规格重组复合结构材，本发明解决了重组材二次胶合过程因胶合不良导致开裂、开胶，胶合强度低，物理力学性能损失大等阻碍重组材用于大规格重组复合结构材的技术瓶颈，大规格重组复合结构材可以用于制造成梁、柱、家具和地板。

Description

一种大规格重组复合结构材及其制造方法

技术领域

本发明属于人造板行业中的人造板及其制造技术领域，尤其适用于力学性能要求高，规格尺寸大的梁、柱、家具和地板等建筑和工程结构材。

背景技术

重组材是一种新型建筑和工程结构材，包括重组竹和重组木，是由竹束和木束经过浸胶、干燥、组坯和胶合等工序制造而成。目前，重组材的生产工艺主要分为两大类：一类是冷成型、热固化工艺，简称冷压工艺；二是借鉴人造板传统热压工艺，形成的重组材热压工艺。由于受冷压机和热压机设备的规格尺寸的限制，目前，重组材的规格尺寸均较小，如冷压法生产的重组材方料常用的规格尺寸(长×宽×厚)为：193cm×10.5cm×15.0cm和200cm×14.5cm×15.0cm；热压工艺生产的重组材常规尺寸(长×宽×厚)为：244cm×122cm×(1.5-4)cm，最大幅面也只能达到500cm×120cm×5cm(于文吉，我国重组竹产业发展现状与趋势分析，木材工业，2012，26(1)：11-14)。这样的规格尺寸难以满足结构材如梁、柱、大型家具和大规格地板的规格要求。

目前，大规格的结构材通常由小规格的材料采用纵向接长，横向拼宽，和多层复合胶接而成。胶接不良会导致板材性能的下降，胶接常见的缺陷类型包括：脱胶、裂缝、空隙、胶层厚度变异、固化不完全和表面制备缺陷等，其中，脱胶、裂缝和表面制备缺陷是主要的。影响复合材料胶接强度的主要因素有：被连接件的材料种类、被连接件的刚度比和热膨胀系数等因素的影响，只要有可能尽量使被胶接件的刚度近似相等，热膨胀和吸湿膨胀相近(益小苏，复合材料手册，化学工业出版社，2009)。

中国专利201010243351.7，201020279829.7，201020279815.5提供了一种采用小径木通过指接或斜接制造小径木重组结构材及其制造方法，采用这种方法可以将小径木加工成大规格的重组结构材。但这种工艺在二次胶合时形成的胶层胶合性能不稳定，具有一定的变异性，一些板材胶层可能出现开裂、开胶等现象；另一些板材存则可能出现胶合强度低，物理力学性能损失大等问题。通过分析，导致上述现象和问题的主要原因是局部胶合不良。

根据先前研究：形成良好的胶接先决条件是胶黏剂分子和被胶接材(木材)能充分接触和有效润湿(顾继友，胶黏剂与涂料，中国林业出版社，1999)。重组材是一种多孔天然材料木材或竹材在较大的压力(冷压法成型压力约60MPa，热压法成型压力4～6MPa)作用下成型的，重组材的密度一般大于1.0g/cm³，在环境温度和湿度变化时，会发生顺弯、翘弯、翘曲等变形，严重时会产生跳丝和开裂等现象(于文吉，我国重组竹产业发展现状与趋势分析，木材工业，2012，26(1)：11-14)，即使在加工过程采用砂光，也难以获得平整的胶合面；其次，在重组材的制造过程中，为了使胶黏剂分布更加均匀，通常采用浸胶方法，竹束和木束通过浸胶后，表面都裹了一层胶黏剂，固化后，形成了一层不溶不熔的致密的胶层，表面润湿性下降；再者，重组材强度高，硬度大，难以被压缩，但受到传统思维影响，选择胶接件时，尽量选择刚度近似相等，热膨胀和吸湿膨胀相近的材料，通常不会考虑引入除胶黏剂外的第三种材料，因此，粗糙的表面、难以压缩的胶接面和不良的润湿性在二次成型过程容易产生脱胶、裂缝、空隙、胶层厚度变异等胶接缺陷，特别是高硬度的重组材局部胶合不良问题始终未能得到有效解决。

发明内容

本发明的目的在于改进现有工艺技术中的不足，提供大规格重组复合结构材，使其物理力学性能满足结构材性能的要求。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明提供大规格重组复合结构材包括重组材、木单板和胶黏剂，由多层纵向接长的重组材堆叠而成，每层重组材之间设置一层木单板，所述木单板的厚度为0.1-1.5mm；重组材和木单板之间设有胶黏剂层，所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂；所述重组材纵向接长的接合面设有胶黏剂层，所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂；所述重组材制造时所用的胶黏剂是浸渍用酚醛树脂或浸渍用脲醛树脂。

所述纵向接长的重组材在纵向接长的接合面之间设有一层纸板，重组材和纸板之间设有胶黏剂层，所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂。

所述重组材为重组竹或重组木。

所述接长为指接接长或斜接接长。

本发明的另一个目的在于提供所述大规格重组复合结构材的制造方法。

为实现上述目的，本发明采取以下工艺技术方案：

本发明提供大规格重组复合结构材制造方法，包括以下工段：(一)原料准备、(二)纵向接长、(三)多层复合、(四)后期处理，

(一)原料准备，包括重组材准备、木单板准备和胶黏剂调配：

(1)重组材准备，通过疏解、干燥、浸胶、干燥、胶合、养护、裁边、锯截和砂光工段，将竹材或木材加工成规格重组材；在浸胶工序所用的胶黏剂为浸渍用酚醛树脂或浸渍用脲醛树脂；

(2)木单板准备，通过旋切、干燥、裁边工段，将木材加工成厚度为0.1-1.5mm的规格木单板；

(3)胶黏剂调配，将间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂的主剂和固化剂按照100∶(10-20)比例均匀混合；

(二)纵向接长

将所述规格重组材两端采用机械加工成指接面或斜接面，再在指接面或斜接面涂上调配后的间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂，经过纵向指接或斜接而制成纵向接长的重组材；

(三)多层复合

将所述纵向接长的重组材和/或木单板的上下表面涂上间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂，将若干层涂胶后的重组材和木单板按一层重组材一层木单板沿厚度方向按依次堆叠，使每层重组材之间设有一层木单板，再经冷压胶合，形成大规格重组复合结构材板坯；

(四)后期处理

将所述大规格重组复合结构材板坯，经过裁边、锯截、砂光等工段，加工成大规格重组复合结构材。

在所述纵向接长工段中，所述纵向接长的重组材在纵向接长的接合面之间设有一层纸板，重组材和纸板之间设有胶黏剂层，所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂。

在斜接工序中，斜接部位的厚度和斜面比例为1∶10-1∶20。

在指接工序中，齿榫参数：齿长8mm-45mm，齿顶宽0.5mm-20mm，齿距3mm-20mm，齿指斜度1/6-1/9。

本发明提供的大规格重组复合结构材在多层复合时，在硬度高、强度和刚度大的重组材之间设置一层可压缩、可形变，厚度0.1-1.5mm薄木单板，这种胶接面结构设计，充分利用了木单板良好的润湿性、渗透性、胶合性以及可压缩和可形变等特性，利用薄木单板形变特性，可有效地填补了硬度高、强度和刚度大的重组材之间由于胶合面不平形成的缝隙，从而增加了有效的胶合面；利用薄木单板良好的润湿性和胶合性，可与重组材形成良好的胶合面，提高胶合性能；在二次胶合时，利用木单板的渗透性和压缩性能，在所施加压力的作用下，使薄木单板压缩密实，同时，使间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏能够充分地渗透到薄木单板内，与薄木单板发生胶合反应，从而形成与重组材性能相近的压缩木。这种胶接面结构设计，巧妙地利用了重组材和薄木单板的特性，使胶合后的大规格重组材胶接层符合胶接件的刚度近似相等，热膨胀和吸湿膨胀相近的传统经典胶接面胶合理论，又解决了重组材脱胶、裂缝、空隙、胶层厚度变异等胶接缺陷。

本发明提供的大规格重组复合结构材在纵向接长时，在纵向接长的接合面之间设有一层纸板，纸板在胶接处的作用与上述的薄木单板基本相同，这里不再赘述。之所以在纵向接长时，选择纸板，原因如下：与薄木单板相比，除了良好的润湿性、渗透性、胶合性以及可压缩和可形变等特性外，纸板的柔性和可塑性更好。通常指接面和斜接面是异型曲面，纸板可根据指接面和斜接面的形状进行设计，从而使胶接面更加吻合，能最大限制减少脱胶、裂缝、空隙、胶层厚度变异等胶接缺陷。

本发明提供的大规格重组复合结构材在纵向接长以及多层复合过程中，采用冷固化胶粘剂即双组份异氰酸酯胶粘剂或间苯二酚胶粘剂，可以根据目标产品的需要在长度和厚度方向重组复合，满足结构材大尺寸的规格要求。

本发明提供的大规格重组复合结构材，在重组材制造过程中，选用浸渍用酚醛树脂或浸渍用脲醛树脂，使竹束或木束达到均匀浸胶，从而得到性能稳定的重组材。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，并非对本发明的限制，凡是依照本发明公开内容所进行的任何本领域的等同替换，均属于本发明的保护范围。

附图说明

图1重组材指接面

图2纸板指接面

图3重组材指接接长

图4指接接长后的重组材

图5木单板

图6大规格指接重组复合结构材

图7重组材斜截面

图8纸板斜截面

图9重组材斜接接长

图10斜接接长后的重组材

图11大规格斜接重组复合结构材

具体实施方式

实施例1：大规格指接重组复合结构材

本发明典型实施例的大规格重组复合结构材，它包括重组竹(1)、木单板(2)、纸板(3)和胶黏剂(图中未标出)，如图6所示，由多层纵向指接接长的重组竹(1)堆叠而成，每层重组竹(1)之间设置一层木单板(2)，木单板的厚度为1.2mm；重组竹和木单板之间设有胶黏剂层(图中未标出)，所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂；纵向接长的重组竹在纵向指接的接合面之间设有一层纸板(3)，重组竹(1)和纸板(3)之间设有胶黏剂层(图中未标出)，所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂；重组竹(1)制造时所用的胶黏剂是浸渍用酚醛树脂(图中未标出)。

本发明大规格重组复合结构材制造方法典型实施步骤如下：

1，通过疏解、干燥、浸胶、干燥、胶合、养护、裁边、锯截和砂光工段，将竹材加工成(长×宽×厚)为：220cm×30cm×3.0cm的重组竹；在浸胶工序所用的胶黏剂为浸渍用酚醛树脂，热压工序中，采用热压法生产重组竹，属于现有技术；

2，将上述的重组竹通过铣齿机铣成如图1所示的指接齿，齿长25mm，齿顶宽10mm，齿距20mm，齿指斜度1/8。

3，按照100∶15比例称取间苯二酚胶黏剂主剂和固化剂，混合，经搅拌后，形成均匀主剂和固化剂均匀的间苯二酚胶黏剂；

4，将纸板加工成如图2所示的齿状结构，齿长25mm，齿顶宽10mm，齿距20mm，齿指斜度1/8。

5，在指接面涂上所述调配后的间苯二酚胶黏剂，涂胶量为300g/m²，或根据纸板加工前的面积a m²，采用浸胶方式，将纸板指接进入胶黏剂中，浸胶量为(300×a)g；将涂胶后的重组竹指接板按照图3所示组坯，将组坯后的板材采用两端向中间积压，使指接处紧密结合，指接接长后的板材如图4所示。

6，通过旋切、干燥、裁边工段，将木材加工成宽度为30cm，厚度为1.0mm的木单板条，如图5所示；

7，在纵向指接接长后的重组竹表面或木单板涂上调配后的间苯二酚胶黏剂，涂胶量为300g/m²；

8，将若干层涂胶后的重组竹和木单板按一层重组竹一层木单板沿厚度方向按依次堆叠，使每层重组竹之间设有一层木单板，再经冷压胶合，形成大规格重组复合结构材板坯；

9，将所述大规格重组复合结构材板坯，经过裁边、锯截、砂光等工段，加工成大规格重组复合结构材如图6所示。

本发明典型实施例的梁，柱，家具或地板，是由上述的重组复合结构材制造而成。

对照例1

对照典型实施例不采用单板和纸板的大规格重组复合结构材，它包括重组竹和胶黏剂，大规格重组复合结构材由多层纵向指接接长的重组竹堆叠而成，重组竹之间设有胶黏剂层，所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂；纵向指接接长的重组竹之间设有胶黏剂层，所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂；重组竹制造时所用的胶黏剂是浸渍用酚醛树脂或浸渍用脲醛树脂。

对照1的不采用单板和纸板的大规格重组复合结构材典型制造方法，除了不添加纸板和木单板外，其他工艺与实施例1等同。

表1重组竹和大规格重组复合结构材物理力学性能

从表1可以看出，采用本发明大规格重组结构材制造其物理力学性能与重组竹相比基本没有衰减，而对照例相比，水平剪切强度增加了37.1％，静曲强度增加了68.2％，剥离性能得到了极大的改善。

实施例2大规格斜接重组复合结构材

本发明典型实施例的大规格重组复合结构材，它包括重组木(1)、木单板(2)、纸板(3)和胶黏剂(图中未标出)，如图11所示，由多层纵向斜接接长的重组木堆叠而成，每层重组木(1)之间设置一层木单板(3)，木单板的厚度为0.8mm；重组木(1)和木单板(3)之间设有胶黏剂层(图中未标出)，所用的胶黏剂是水性高分子异氰酸酯胶黏剂；纵向斜接接长的重组木(1)在纵向斜接的接合面之间设有一层纸板(2)，重组木(1)和纸板(2)之间设有胶黏剂层(图中未标出)，所用的胶黏剂是水性高分子异氰酸酯胶黏剂；重组木(1)制造时所用的胶黏剂是浸渍用脲醛树脂(图中未标出)。

本发明大规格重组复合结构材制造方法典型实施步骤如下：

1，通过疏解、干燥、浸胶、干燥、胶合、养护、裁边、锯截和砂光工段，将木材加工成(长×宽×厚)为：180cm×140cm×4.5cm的重组木；在浸胶工序所用的胶黏剂为浸渍用脲醛树脂，在胶合工艺中，采用冷压法，属于现有技术；

2，将上述重组木锯成如图7所示的斜截面，斜接部位的厚度和斜面长度比例为1∶10；

3，按照100∶18比例称取水性异氰酸酯胶黏剂的主剂和固化剂，均匀混合搅拌均匀；

4，将纸板通过加工成如图8所示的斜面结构，斜接部位的厚度和斜面长度比例为1∶10；

5，在斜接面涂上所述调配后的水性异氰酸酯胶黏剂，涂胶量为250g/m²，或根据纸板斜接面的面积am²，采用浸胶方式，将纸板浸入胶黏剂中，浸胶量为(250×a)g；将涂胶后的重组木按照图9所示组坯，将组坯后的板材采用两端向中间积压，使斜接处紧密结合，斜接接长后的板材如图10所示。

6，通过旋切、干燥、裁边工段，将木材加工成宽度为14cm，厚度为0.8mm的规格木单板，如图5所示；

7，在纵向斜接接长后的重组木表面或木单板涂上调配后的水性异氰酸酯胶黏剂，涂胶量为250g/m²；

8，将若干层涂胶后的重组木和木单板按一层重组木一层木单板沿厚度方向按依次堆叠，使每层重组木之间设有一层木单板，再经冷压胶合，形成大规格重组复合结构材板坯；

9，将所述大规格重组复合结构材板坯，经过裁边、锯截、砂光等工段，加工成大规格重组复合结构材如图11所示。

对照例2

对照典型实施例不采用单板和纸板的大规格重组复合结构材，它包括重组木和胶黏剂，大规格重组复合结构材由多层纵向斜接接长的重组木堆叠而成，重组木之间设有胶黏剂层，所用的胶黏剂是水性高分子异氰酸酯胶黏剂；纵向斜接接长的重组木之间设有胶黏剂层，所用的胶黏剂是水性高分子异氰酸酯胶黏剂；重组木制造时所用的胶黏剂是浸渍用脲醛树脂。

对照2的不采用单板和纸板的大规格重组复合结构材典型制造方法，除了不添加纸板和木单板外，其他工艺与实施例1等同。

表1重组木和大规格重组复合结构材物理力学性能

从表1可以看出，采用本发明大规格重组结构材制造其物理力学性能与重组木相比基本没有衰减，而对照例相比，水平剪切强度增加了26.91％，剥离性能得到了的改善，水平剪切强度与剥离性能与胶合性能直接相关，因此，通过本发明极大地改善了重组复合结构材的胶合性能。

Claims

1.一种大规格重组复合结构材，它包括重组材、木单板和胶黏剂，其特征是：由多层纵向接长的重组材堆叠而成，每层重组材之间设置一层木单板，所述木单板的厚度为0.1-1.5mm；重组材和木单板之间设有胶黏剂层，所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂；所述重组材纵向接长的接合面设有胶黏剂层，所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂；所述重组材制造时所用的胶黏剂是浸渍用酚醛树脂或浸渍用脲醛树脂。

2.根据权利要求1所述一种大规格重组复合结构材，其特征是：还包括有纸板，所述纵向接长的重组材在纵向接长的接合面之间设有一层纸板，重组材和纸板之间设有胶黏剂层，所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂。

3.根据权利要求1所述大规格重组复合结构材，其特征是：所述重组材为重组竹或重组木。

4.根据权利要求1所述大规格重组复合结构材，其特征是：所述接长为指接接长或斜接接长。

5.一种大规格重组复合结构材的制造方法，包括以下工段：(一)原料准备、(二)纵向接长、(三)多层复合、(四)后期处理，其特征是：

(二)纵向接长

将所述规格重组材两端采用机械加工成指接面或斜接面，再在指接面或斜接面涂上调配后的间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂，经过纵向指接或斜接制成纵向接长的重组材；

(三)多层复合

(四)后期处理

6.根据权利要求5所述大规格重组复合结构材的制造方法，其特征在于：在所述纵向接长工段中，所述纵向接长的重组材在纵向接长的接合面之间设有一层纸板，重组材和纸板之间设有胶黏剂层，所用的胶黏剂是间苯二酚胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂。

7.根据权利要求5所述大规格重组复合结构材的制造方法，其特征在于：在斜接工序中，斜接部位的厚度和斜面比例为1∶10-1∶20。

8.根据权利要求5所述的大规格重组复合结构材的，其特征在于：在指接工序中，齿榫参数：齿长8mm-45mm，齿顶宽0.5mm-20mm，齿距3mm-20mm，齿指斜度1/6-1/9。