CN103612291B - 竹柳重组材制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及竹柳重组材制造工艺,包括:将竹柳的枝桠材和小径级材去皮并沿其纵向切条制成木束;将木束干燥至含水率为4-7%;将木束浸入固含量为21-24%的水溶性酚醛树脂胶粘剂中,浸胶时间为15-25s;干燥木束;将木束铺装固定;冷压定型;热压固化;后期处理制得竹柳重组材;所得竹柳重组材的密度为0.7-1.0g/cm3。本发明可制得性能令人满意的竹柳重组材。

Description

竹柳重组材制造工艺
技术领域
本发明涉及一种竹柳重组材制造工艺,专门针对竹柳的小径级材和枝桠材,且制得重组材性能优良。
背景技术
随着全球性天然林资源的逐渐减少和各国对生态环境保护的日益重视,不断增长的木材需求和资源相对不足之间的矛盾越来越深,而充分利用小径级材和枝桠材则成为缓解该矛盾的重要途径之一。
1973年,澳大利亚联邦科学与工业研究院科学家JohnDouglasColeman提出了“重组木”(Scrimberorvalwood)的技术设想:将枝桠材、小径级材等原料碾压成一种纵向没有断裂、横向分离的木束,然后施加胶粘剂粘合,并加工出高强度的新型人造木材产品。由于重组木将利用价值较低的枝桠材、小径级材进行了充分利用,对缓解目前的木材资源紧张意义重大,因此,许多国家参与了重组木的研究。
我国对重组木的研究也进行得比较早,在二十世纪末,主要以国产的马尾松小径级材和枝桠材作为原料研制重组木。进入二十一世纪,利用速生杨木、松木、桦木、毛竹生产重组木成为研究热点。
重组木发展至今已有20多年的历史,然而,重组木产品在市场上并不多见,这意味着重组木技术的市场化、商品化尚存在瓶颈。本发明研究人员在研究中发现,目前重组木技术的主要问题在于:(1)产品质量问题,如产品性能不稳定、易霉变、易开裂等,(2)生产成本问题,如生产周期长、能耗高,等等。本发明研究人员经进一步研究发现,一方面,现有重组木制造工艺对原料品种鲜少有严格限定,也很少专门针对特定品种的原料量身定做合适的具体工艺,从而导致上述问题发生;另一方面,现有重组木制造工艺采用的原料较为传统,缺乏对新型木材的探索和研究,从而无法在产品质量和生产成本上形成有效突破。
据本发明研究人员所知,竹柳是利用多元遗传种质材料通过高新技术复合杂交的柳树新品种,具有生长速度快、适应能力强、材质优良等突出性能优势,是工业原料林、盐碱地造林、湖泊滩涂造林、园林绿化、环境生物修复的理想树种,具有巨大的推广价值和广阔的发展前景。竹柳的速生性和适应性,决定其具有应用于木材工业的潜力。
目前,尚不存在专门针对竹柳的重组材制造工艺,而且本发明研究人员在实践研究中发现,直接套用现有的各种重组木制造工艺均无法将竹柳制成性能令人满意的重组材,例如申请号200810041523.5授权公告号CN101642924B的中国发明专利(名称:一种重组木及其制造方法),申请号200810114331.2授权公告号CN101357470B的中国发明专利(名称:一种重组木及其制造方法),申请号201110290903.4申请公布号CN102371608A的中国发明专利申请(名称:一种户外重组竹地板的制造方法),申请号201210439930.8申请公布号CN102941612A的中国发明专利申请(名称:一种制造重组竹木装饰材的方法),等等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术存在的问题,提供一种竹柳重组材制造工艺,能顺利地将竹柳制成性能令人满意的重组材。
本发明解决其技术问题的技术方案如下:
一种竹柳重组材制造工艺,其特征是,包括以下步骤:
第一步、将竹柳的枝桠材和小径级材去皮并沿其纵向切条制成木束;将木束在102℃-115℃条件下干燥至含水率为4-7%;
第二步、将木束浸入固含量为21-24%的水溶性酚醛树脂胶粘剂中,浸胶时间为15-25s;干燥木束;
第三步、将木束均匀铺装于预设的模框内,并捆扎固定;
第四步、将固定的木束冷压定型得预制材,冷压压力为2-3MPa,冷压时间为1-3min;
第五步、将预制材热压固化得热压预制材,热压时间为40-60s/mm,热压温度为120℃-160℃,热压压力为5-8MPa;
第六步、将热压预制材经后期处理制得竹柳重组材,后期处理包括裁边、砂光、锯截;所得竹柳重组材的密度为0.7-1.0g/cm3
本发明研究人员经深入地实践研究后发现,只有严格按照上述制造工艺的各个步骤及其参数进行制造,才能最终制得性能符合国家标准的竹柳重组材,国家标准为GB/T28998-2012《重组装饰材》。
尤其值得着重说明的是,本发明研究人员在实践研究中曾将现有重组木制造工艺直接套用于竹柳,然而制得重组材的性能很难令人满意;本发明研究人员经进一步深入实践研究,终于发现最关键的症结所在:现有技术为了使木束均匀附胶,并使胶液能浸入木束的裂纹中,在浸胶步骤中常采用较长的浸胶时间(至少1分钟),并不会考虑缩短浸胶时间,然而本发明研究人员发现,对竹柳而言,采用现有技术的浸胶时间会使胶粘剂吸收量增加,生产时间变长,增加生产成本,而竹柳重组材的性能并未达到最理想的状态,大幅缩短浸胶时间才能使竹柳重组材性能更好,本发明最终将浸胶时间限定为15-25秒,与现有技术的最短浸胶时间(即1分钟)相比缩短了58%-75%,这是本发明研究人员打破现有技术常规思维才得出的成果。在此基础上,本发明通过控制浸胶前的木束含水率,采用先短时冷压再进行热压的工序,并严格控制各步骤工艺参数,才最终获得性能符合国家标准的竹柳重组材。
本发明制造工艺进一步完善的技术方案如下:
优选地,第二步中,干燥木束时,先将木束自然干燥至含水率不超过20%,再将木束置于40℃-50℃下干燥40-70min,使木束含水率为9-11%;第五步中,热压固化后直接卸压。
优选地,第二步中,干燥木束时,将木束自然干燥至含水率不超过20%;第五步中,热压时间为55-60s/mm,热压固化后热压机停止加热、保持加压状态、并自然降温1.5-3h后再卸压。
本发明研究人员经深入实践研究发现,采用以上两优选技术方案之一,即可提升制得竹柳重组材的性能,使其超过国家标准。
更优选地,第六步中,所得竹柳重组材的静曲强度为56-104MPa、弹性模量为8000-13600MPa。所得竹柳重组材的静曲强度为国家标准的至少1.57倍,弹性模量为国家标准的至少2.4倍,性能优良。
优选地,第一步中,干燥温度为102℃,干燥至含水率为5%;第二步中,水溶性酚醛树脂胶粘剂固含量为24%,浸胶时间为15s;第二步中,木束浸胶后,先将木束自然干燥至含水率为20%,再将木束置于40℃-50℃下干燥40-70min,使木束含水率为9-11%;第四步中,冷压时间为1min,冷压压力为2.0MPa;第五步中,热压温度为160℃,热压时间为60s/mm,热压压力为5MPa,热压固化后直接卸压。
优选地,第一步中,干燥温度为115℃,干燥至含水率为4%;第二步中,水溶性酚醛树脂胶粘剂固含量为23.5%,浸胶时间为25s;第二步中,木束浸胶后,先将木束自然干燥至含水率不超过为19%,再将木束置于45℃下干燥60min,使木束含水率为10%;第四步中,冷压时间为1min,冷压压力为2.0MPa;第五步中,热压温度为160℃,热压时间为55s/mm,热压压力为8MPa,热压固化后直接卸压。
优选地,第一步中,干燥温度为108℃,干燥至含水率为7%;第二步中,水溶性酚醛树脂胶粘剂固含量为22%,浸胶时间为20s;第二步中,木束浸胶后,将木束自然干燥至含水率为18%;第四步中,冷压时间为3min,冷压压力为3.0MPa;第五步中,热压温度为120℃,热压时间为55s/mm,热压压力为6MPa,热压固化后热压机停止加热、保持加压状态、并自然降温1.5h后再卸压。
优选地,第一步中,干燥温度为106℃,干燥至含水率为6%;第二步中,水溶性酚醛树脂胶粘剂固含量为23%,浸胶时间为18s;第二步中,木束浸胶后,将木束自然干燥至含水率为17%;第四步中,冷压时间为2min,冷压压力为2.5MPa;第五步中,热压温度为145℃,热压时间为58s/mm,热压压力为7MPa,热压固化后热压机停止加热、保持加压状态、并自然降温3h再卸压。
优选地,第一步中,干燥温度为110℃,干燥至含水率为6.5%;第二步中,水溶性酚醛树脂胶粘剂固含量为21%,浸胶时间为23s;第二步中,木束浸胶后,将木束自然干燥至含水率为16%;第四步中,冷压时间为1.5min,冷压压力为2.8MPa;第五步中,热压温度为155℃,热压时间为60s/mm,热压压力为6.5MPa,热压固化后热压机停止加热、保持加压状态、并自然降温2h后再卸压。
此外,本发明还提供采用上述工艺制得的竹柳重组材,所述竹柳重组材的静曲强度为56-104MPa、弹性模量为8000-13600MPa。
本发明可制得性能令人满意的竹柳重组材,不仅可以增加重组木产业的原料种类选择范围,还将提高对竹柳木材原材料的需求,进而促进竹柳的广泛种植,对缓解木材资源紧缺和促进盐碱地区经济的发展都具有重要的意义。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
实施例1
本实施例的竹柳重组材制造工艺包括以下步骤:
第一步、采集竹柳枝桠、小径级材,去除树皮后,送入木材纵向碾压切条机,制成木束,于102℃干燥至含水率为5%;
第二步、将其浸渍在固含量为24%的水溶性酚醛树脂胶粘剂中,浸胶时间为15s,然后先将带胶的木束自然干燥至含水率为20%,再将木束置于40℃-50℃下干燥40-70min,使木束含水率为9-11%;
第三步、按顺纹方向均匀铺装成板坯,定向铺装后将木束捆扎;
第四步、将铺装好的板坯送入压机内进行冷压定型1min,冷压压力为2.0MPa;
第五步、进行热压固化,热压温度为160℃,热压时间为60s/mm,热压压力为5MPa;热压固化后直接卸压;
第六步、经裁边、砂光、锯截等后期处理,制得20mm厚的竹柳重组材,密度分别为0.70、0.80、0.85、0.90和1.0g/cm3,其性能指标及与国家标准GB/T28998-2012《重组装饰材》(重组装饰锯材)的对比如下表所示:
实施例2
本实施例的竹柳重组材制造工艺包括以下步骤:
第一步、采集竹柳枝桠、小径级材,去除树皮后,送入木材纵向碾压切条机,制成木束,于115℃干燥至含水率为4%;
第二步、将其浸渍在固含量为23.5%的水溶性酚醛树脂胶粘剂中,浸胶时间为25s,然后先将带胶的木束自然干燥至含水率为19%,再将木束置于45℃下干燥60min,使木束含水率为10%;
第三步、按顺纹方向均匀铺装成板坯,定向铺装后将木束捆扎;
第四步、将铺装好的板坯送入压机内进行冷压定型1min,冷压压力为2.0MPa;
第五步、进行热压固化,热压温度为160℃,热压时间为55s/mm,热压压力为8MPa;热压固化后直接卸压;
第六步、经裁边、砂光、锯截等后期处理,制得20mm厚的竹柳重组材,密度为0.90g/cm3,其性能指标及与国家标准GB/T28998-2012《重组装饰材》(重组装饰锯材)的对比如下表所示:
性能指标 国家标准 实施例2制得竹柳重组材
密度 0.90g/cm3
含水率 详见标准 合格
静曲强度 ≥35MPa 104MPa
弯曲弹性模量 ≥3200MPa 13600MPa
握螺钉力 详见标准 合格
实施例3
本实施例的竹柳重组材制造工艺包括以下步骤:
第一步、采集竹柳枝桠、小径级材,去除树皮后,送入木材纵向碾压切条机,制成木束,于108℃干燥至含水率为7%;
第二步、将其浸渍在固含量为22%的水溶性酚醛树脂胶粘剂中,浸胶时间为20s,然后将带胶的木束自然干燥至含水率为18%;
第三步、按顺纹方向均匀铺装成板坯,定向铺装后将木束捆扎;
第四步、将铺装好的板坯送入压机内进行冷压定型3min,冷压压力为3.0MPa;
第五步、置平板热压机中进行热压固化,热压时间为55s/mm,热压温度为120℃,热压压力为6MPa;热压固化后热压机停止加热、保持加压状态、并自然降温1.5h后再卸压;
第六步、经裁边、砂光、锯截等后期处理,制得20mm厚的竹柳重组材,密度为0.90g/cm3,其性能指标及与国家标准GB/T28998-2012《重组装饰材》(重组装饰锯材)的对比如下表所示:
性能指标 国家标准 实施例3制得竹柳重组材
密度 0.90g/cm3
含水率 详见标准 合格
静曲强度 ≥35MPa 98MPa
弯曲弹性模量 ≥3200MPa 13300MPa
握螺钉力 详见标准 合格
实施例4
本实施例的竹柳重组材制造工艺包括以下步骤:
第一步、采集竹柳枝桠、小径级材,去除树皮后,送入木材纵向碾压切条机,制成木束,于106℃干燥至含水率为6%;
第二步、将其浸渍在固含量为23%的水溶性酚醛树脂胶粘剂中,浸胶时间为18s,然后将带胶的木束自然干燥至含水率为17%;
第三步、按顺纹方向均匀铺装成板坯,定向铺装后将木束捆扎;
第四步、将铺装好的板坯送入压机内进行冷压定型2min,冷压压力为2.5MPa;
第五步、置平板热压机中进行热压固化,热压时间为58s/mm,热压温度为145℃,热压压力为7MPa;热压固化后热压机停止加热、保持加压状态、并自然降温3h后再卸压;
第六步、经裁边、砂光、锯截等后期处理,制得20mm厚的竹柳重组材,密度为0.90g/cm3,其性能指标及与国家标准GB/T28998-2012《重组装饰材》(重组装饰锯材)的对比如下表所示:
性能指标 国家标准 实施例4制得竹柳重组材
密度 0.90g/cm3
含水率 详见标准 合格
静曲强度 ≥35MPa 101MPa
弯曲弹性模量 ≥3200MPa 12800MPa
握螺钉力 详见标准 合格
实施例5
本实施例的竹柳重组材制造工艺包括以下步骤:
第一步、采集竹柳枝桠、小径级材,去除树皮后,送入木材纵向碾压切条机,制成木束,于110℃干燥至含水率为6.5%;
第二步、将其浸渍在固含量为21%的水溶性酚醛树脂胶粘剂中,浸胶时间为23s,然后将带胶的木束自然干燥至含水率为16%;
第三步、按顺纹方向均匀铺装成板坯,定向铺装后将木束捆扎;
第四步、将铺装好的板坯送入压机内进行冷压定型1.5min,冷压压力为2.8MPa;
第五步、置平板热压机中进行热压固化,热压时间为60s/mm,热压温度为155℃,热压压力为6.5MPa;热压固化后热压机停止加热、保持加压状态、并自然降温2h后再卸压;
第六步、经裁边、砂光、锯截等后期处理,制得20mm厚的竹柳重组材,密度为0.90g/cm3,其性能指标及与国家标准GB/T28998-2012《重组装饰材》(重组装饰锯材)的对比如下表所示:
性能指标 国家标准 实施例5制得竹柳重组材
密度 0.90g/cm3
含水率 详见标准 合格
静曲强度 ≥35MPa 92MPa
弯曲弹性模量 ≥3200MPa 13000MPa
握螺钉力 详见标准 合格
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种竹柳重组材制造工艺,其特征是,包括以下步骤:
第一步、将竹柳的枝桠材和小径级材去皮并沿其纵向切条制成木束;将木束在102℃-115℃条件下干燥至含水率为4-7%;
第二步、将木束浸入固含量为21-24%的水溶性酚醛树脂胶粘剂中,浸胶时间为15-25s;干燥木束;
第三步、将木束均匀铺装于预设的模框内,并捆扎固定;
第四步、将固定的木束冷压定型得预制材,冷压压力为2-3MPa,冷压时间为1-3min;
第五步、将预制材热压固化得热压预制材,热压时间为40-60s/mm,热压温度为120℃-160℃,热压压力为5-8MPa;
第六步、将热压预制材经后期处理制得竹柳重组材,后期处理包括裁边、砂光、锯截;所得竹柳重组材的密度为0.7-1.0g/cm3
其中,第二步中,干燥木束时,先将木束自然干燥至含水率不超过20%且≥19%,再将木束置于40℃-50℃下干燥40-70min,使木束含水率为9-11%;第五步中,热压固化后直接卸压;
或者,第二步中,干燥木束时,将木束自然干燥至含水率不超过20%;第五步中,热压时间为55-60s/mm,热压固化后热压机停止加热、保持加压状态、并自然降温1.5-3h后再卸压。
2.根据权利要求1所述的竹柳重组材制造工艺,其特征是,第六步中,所得竹柳重组材的静曲强度为56-104MPa、弹性模量为8000-13600MPa。
3.根据权利要求1所述的竹柳重组材制造工艺,其特征是,第一步中,干燥温度为102℃,干燥至含水率为5%;第二步中,水溶性酚醛树脂胶粘剂固含量为24%,浸胶时间为15s;第二步中,木束浸胶后,先将木束自然干燥至含水率为20%,再将木束置于40℃-50℃下干燥40-70min,使木束含水率为9-11%;第四步中,冷压时间为1min,冷压压力为2.0MPa;第五步中,热压温度为160℃,热压时间为60s/mm,热压压力为5MPa,热压固化后直接卸压。
4.根据权利要求1所述的竹柳重组材制造工艺,其特征是,第一步中,干燥温度为115℃,干燥至含水率为4%;第二步中,水溶性酚醛树脂胶粘剂固含量为23.5%,浸胶时间为25s;第二步中,木束浸胶后,先将木束自然干燥至含水率为19%,再将木束置于45℃下干燥60min,使木束含水率为10%;第四步中,冷压时间为1min,冷压压力为2.0MPa;第五步中,热压温度为160℃,热压时间为55s/mm,热压压力为8MPa,热压固化后直接卸压。
5.根据权利要求1所述的竹柳重组材制造工艺,其特征是,第一步中,干燥温度为108℃,干燥至含水率为7%;第二步中,水溶性酚醛树脂胶粘剂固含量为22%,浸胶时间为20s;第二步中,木束浸胶后,将木束自然干燥至含水率为18%;第四步中,冷压时间为3min,冷压压力为3.0MPa;第五步中,热压温度为120℃,热压时间为55s/mm,热压压力为6MPa,热压固化后热压机停止加热、保持加压状态、并自然降温1.5h后再卸压。
6.根据权利要求1所述的竹柳重组材制造工艺,其特征是,第一步中,干燥温度为106℃,干燥至含水率为6%;第二步中,水溶性酚醛树脂胶粘剂固含量为23%,浸胶时间为18s;第二步中,木束浸胶后,将木束自然干燥至含水率为17%;第四步中,冷压时间为2min,冷压压力为2.5MPa;第五步中,热压温度为145℃,热压时间为58s/mm,热压压力为7MPa,热压固化后热压机停止加热、保持加压状态、并自然降温3h后再卸压。
7.根据权利要求1所述的竹柳重组材制造工艺,其特征是,第一步中,干燥温度为110℃,干燥至含水率为6.5%;第二步中,水溶性酚醛树脂胶粘剂固含量为21%,浸胶时间为23s;第二步中,木束浸胶后,将木束自然干燥至含水率为16%;第四步中,冷压时间为1.5min,冷压压力为2.8MPa;第五步中,热压温度为155℃,热压时间为60s/mm,热压压力为6.5MPa,热压固化后热压机停止加热、保持加压状态、并自然降温2h后再卸压。
8.采用权利要求1至7任一项所述竹柳重组材制造工艺制得的竹柳重组材,所述竹柳重组材的静曲强度为56-104MPa、弹性模量为8000-13600MPa。
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