CN112339042B - 一种隔热胶合板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种隔热胶合板及其制造方法，包括5～20层层叠组坯且相互胶合的单板，所述单板均经过热处理，多个所述单板的热处理质量损失率，自该种隔热胶合板的芯层处向所述隔热胶合板的表层处逐层递增。所制得的胶合板兼备隔热效果与力学强度。

Description

一种隔热胶合板及其制造方法
技术领域
本申请涉及木质板材制品的技术领域，具体涉及一种隔热胶合板，本申请还涉及该种隔热胶合板的制造方法。
背景技术
胶合板是常用于建筑结构搭建、室内外装饰、家具制造等领域的木质板材制品。当其用于建筑结构搭建或家具制造时，常有隔热的需求。在现有技术中，例如中国发明专利CN201711102394.1所公开的“一种建筑用高强度保温隔热胶合板的制备工艺”，以改性丙烯酸树脂和聚氨酯树脂为主体胶合剂用于各层单板之间的胶合，以使胶合板具备隔热的性能；或如中国发明专利CN200310113334.1所公开的“用于建筑保温隔热的胶合板”，通过在胶合板中复合隔热层(例如聚苯乙烯泡沫塑料板)，以使胶合板具备隔热的性能。然而，此两种技术方案使胶合板的制备工艺相对复杂化，且增加了制备成本。
为简化制备工艺、降低制备成本、且充分利用木材固有材性，现有技术中形成了对构成胶合板的单板进行热处理，通过降低单板的导热性能以使制备所得的胶合板具备隔热的性能的技术方案。然而，热处理的处理工艺，在降低木材的导热性能的同时，亦会降低木材的力学强度，这会影响胶合板在建筑结构的搭建领域的使用，因为周知的，在建筑结构的搭建中，需要胶合板具有相对较高的力学强度。
综上，现有技术中缺少一种可兼备隔热效果与力学强度隔热胶合板。
发明内容
本申请的一个技术目的在于，克服上述技术问题，从而提供一种隔热胶合板，其通过不同热处理程度的单板的复合，使所制得的胶合板兼备隔热效果与力学强度；本申请同时还提供了用于制备该种隔热胶合板的制造方法。
为实现本申请的第一个技术目的，本申请提供了一种隔热胶合板，包括5～20层层叠组坯且相互胶合的单板，所述单板均经过热处理，组成该种隔热胶合板的所述单板的热处理质量损失率，自所述隔热胶合板的芯层处向所述隔热胶合板的表层处逐层递增。
借由上述产品，通过不同热处理程度的单板的组坯复合，特别的，其组坯方式为热处理程度相对较高的单板置于表层或靠近表层的位置、热处理程度相对较低的单板置于芯层或靠近芯层的位置，从而，热处理程度较高的单板(具备相对较低的导热性能的单板)提供了制备所得的胶合板的隔热性能，而热处理程度较低的单板(具备相对较高的力学强度的单板)提供了制备所得的胶合板的力学强度，由此，本申请的一种隔热胶合板兼备了隔热性能与力学强度，从而本申请技术方案的隔热胶合板在用于家具制作，特别是阳台用柜时，能够降低柜体内的温度，以避免放置于阳台柜体内的物品收到日照高温的破坏。
在本技术方案中，热处理程度通过热处理质量损失率以表征，其中热处理质量损失率是指单位厚度(在本申请技术方案中，单位厚度被定义为0.5mm)的单板材料在热处理过程中损失的质量与其原始质量的比值。
作为一种优选的实施方式，所述隔热胶合板的厚度方向上的热处理质量损失率，自其芯层处向表层处逐渐递增。
在本技术方案中，用于构成所述胶合板单元芯层部分结构的单板，其热处理质量损失率，自其上构成所述胶合板单元的芯层处向其上靠近所述胶合板单元的表层处逐渐递增；用于构成所述胶合板单元表层部分结构的单板的热处理质量损失率，自其上构成所述胶合板单元的表层处向靠近所述胶合板单元的芯层一侧逐渐递减；用于构成所述胶合板单元表层与芯层之间部分结构的单板的热处理质量损失率，自其靠近所述胶合板单元的表层一侧向靠近所述胶合板单元的芯层一侧逐渐递减。从而，实现隔热胶合板的厚度方向上的热处理质量损失率自其芯层处向表层处逐渐递增的技术效果。
通过使单层的单板内同样形成热处理程度的梯度差，使一单板的热处理程度最大值的一侧表面与一第二单板的热处理程度最小值的一个表面胶合，其热处理程度最小值的另一侧面则与一第三单板的热处理程度最大值的一个表面胶合，各层单板之间的热处理程度差异是梯度变化的，从而能够较为有效地避免因各层间热处理程度不同而在相邻两层的结合处形成断层。这种断层来自于热处理程度不同而带来的尺寸稳定性的不同、力学强度的不同，而这种断层在一定程度上会负面的影响制备所得的胶合板的实用性能(例如胶合强度、剪切强度等)。这种影响在由15～20层单板构成的胶合板中的影响并不显著，但对5～7层单板构成的胶合板则形成较为明显的影响。
作为一种优选的实施方式，所述隔热胶合板的表层的热处理质量损失率是其芯层的2.0～3.6倍。
在本申请的技术方案中，有且仅有在隔热胶合板的表层的热处理质量损失率与其芯层的热处理质量损失率的比值为2.0～3.6、其厚度方向上的热处理质量损失率自其芯层处向表层处逐渐递增时，组坯制得的胶合板才能够达到力学性能较未经过热处理的胶合板相比损失最少且隔热效果最佳的技术效果。
作为一种优选的实施方式，所述隔热胶合板的表层的热处理质量损失率是其芯层的2.6～3.2倍。
作为一种优选的实施方式，所述单板的密度为400～650kg/m3。
作为一种优选的实施方式，所述单板的厚度为1～5mm。
作为一种优选的实施方式，所述单板均经过防霉处理。
作为一种优选的实施方式，所述隔热胶合板的平均导热系数为0.10～0.14w/m*k、对霉菌、蓝变菌、黑曲霉防治率为90％以上。
为实现本申请的第二个技术目的，本申请还提供了一种用于制造该种隔热胶合板的方法，至少包括单板干燥处理的步骤、单板热处理的步骤，所述单板干燥处理的步骤，以5～20层单板作为处理单元，处理后，位于表层的单板的板内平均含水率为5～8％、位于芯层的单板的板内平均含水率为18～25％，位于表层的单板与位于芯层的单板的含水率梯度为15～20％。
借由上述方法，通过将5～20层单板作为整体的处理单元，从而能够利用单板干燥处理的步骤，以在处理单元内形成外低内高的含水率梯度，即组成处理单元的各层单板的含水率，自处理单元的芯层处向处理单元的表层处逐层递减，且在各层单板中亦形成含水率的梯度。利用这一含水率梯度，能够在单板热处理的步骤中，在处理单元内形成热处理温度差，具有相对较低含水率的厚度部分较具有相对较高含水率的厚度部分会形成相对较高的热处理温度。从而，在相对表层处及表层处的单板的热处理程度相对较高，而在相对芯层处及芯层处的单板的热处理程度相对较低，以此得到的处理单元的厚度方向上的热处理质量损失率，自其芯层处向表层处逐渐递增。本申请技术方案的隔热胶合板是通过胶合处理单元中的各层单板制得的，因此，其厚度方向上的热处理质量损失率，亦自其芯层处向表层处逐渐递增。
在本技术方案中，仅通过改进现有的干燥处理与热处理的工艺，实现了梯度化的热处理效果，并使制备所得的胶合板兼具隔热效果与力学强度。并且该种改进并不涉及生产要素的增加，因此较现有技术中的技术方案，处理工艺相对简单、且成本相对较低。
与此同时，以处理单元的形式对单板进行干燥与热处理，能够较为有效地避免单板(特别是厚度相对较薄的单板)在干燥处理与热处理过程中发生破损与变形，从而获得完整、平直的单板，且出材率相对较高。
作为一种优选的实施方式，将5～20层所述单板层叠组坯后组成所述处理单元，上、下的处理单元之间利用隔条间隔。
作为一种优选的实施方式，所述单板干燥处理的步骤中，处理环境的温度为60～90℃、处理环境的相对湿度30～40HR％。
作为一种优选的实施方式，在所述单板干燥处理的步骤之前，所述单板的初始含水率为50～90％，且各单板之间的含水率差异不超过5％。
作为一种优选的实施方式，所述单板热处理的步骤中，处理环境的干球温度为180～250℃、湿球温度为100～105℃，处理时长为35～60min。
作为一种优选的实施方式，该种隔热胶合板的制作方法还包括在所述单板热处理的步骤之后同位进行的防霉处理的步骤，在所述防霉处理的步骤中，将体积浓度为3～10％的水载型防霉液，以雾化喷水的形式分三次喷洒向所述处理单元，单次防霉液喷洒量依次为每立方米木材30～40kg、每立方米木材20～40kg、每立方米木材10～20kg，总防霉液喷洒量为每立方米木材60～100kg。
现有技术中，主要的防霉处理方法包括水浸泡、真空加压法等，在防霉处理需要干燥以使处理后的材料具有相对适于加工或使用的含水率。在本技术方案中，单板(处理单元)在热处理后含水率降低至0～3％，且空隙率提高，此时单板(处理单元)具有相对较高的药剂吸附性，因此，可通过常压喷洒的形式对热处理后的单板(处理单元)进行防霉处理，无需防霉处理后的干燥步骤，简化了制备工艺。与此同时，还可避免二次干燥对单板造成的破损，减少了木材破碎率。另一个方面，分三次喷洒药剂，可使单板(处理单元)相对均匀地吸收防霉药剂。
综上所述，在本申请的技术方案中，本生情技术方案的一种隔热胶合板，兼备隔热效果与力学强度；本申请的用于制备该种隔热胶合板的制造方法不涉及生产要素的增加，处理工艺相对简单、且成本相对较低。
具体实施方式
下面将以具体实施例来详细说明本发明。
实施例1：一种隔热胶合板的制造方法，包括以下具体步骤：
S1.选材的步骤，选择密度为400～650kg/m3，厚度为1mm的单板，初含水率为60～70％，单板之间的含水率差不超过5％。
S2.单板干燥处理的步骤，处理单元由20层单板组成；处理单元在堆垛时，上、下相邻的处理单元之间利用隔条以间隔，同一间隔通道内的相邻的隔条之间具有10～15cm的间距，且隔条的放置方向与木材顺纹方向相垂直，并在堆垛后的处理单元的材堆顶部覆压；处理环境的温度为80～84℃(82±2℃)、相对湿度为30～34HR％(32±2HR％)，采用含水率基准；最终，处理单元中位于表层的单板的板内平均含水率为4.5～5.5％(由上至下第1层单板的表层、第20层单板的底层的0.5mm厚度材料的平均含水率为5.0±0.5％)，位于芯层的单板的板内平均含水率为18％～20％(由上至下第11层的底层0.25mm厚度材料与第12层的表层0.25mm厚度材料共同构成的0.5mm厚度材料的平均含水率为19.5±0.5％)，表层单板与内层单板含水率的梯度为15～20％。
S3.单板热处理的步骤，在原位对处理单元进行热处理，热处理的最高温度为200℃，湿球温度为100～105℃，处理时间为60min，在单板内部、处理单元整体内部形成热处理程度梯度，得到不同热处理程度的单板。具体来说，热处理后，由上至下第1层单板的表层、第20层单板的底层的0.5mm厚度材料的平均热处理质量损失率为8.8％，由上至下第11层的底层0.25mm厚度材料与第12层的表层0.25mm厚度材料共同构成的0.5mm厚度材料的平均热处理质量损失率为3.3％，由此，隔热胶合板的表层的热处理质量损失率约是其芯层的2.7倍。
S4.防霉处理的步骤，将体积浓度为3～10％的水载型防霉液，在单板热处理的步骤之后同位以雾化喷水的形式分三次喷洒向所述处理单元，雾化喷洒机构可采用热处理窑内的雾化水喷洒机构；单次防霉液喷洒量依次为每立方米木材30～40kg(例如35kg)、每立方米木材20～40kg(例如30kg)、每立方米木材10～20kg(例如15kg)，总防霉液喷洒量为每立方米木材60～100kg(例如80kg)。
S5.组坯的步骤，将经过防霉处理后的单板双面涂胶，胶粘剂可采用酚醛树脂胶粘剂、改性脲醛胶粘剂等水溶型胶粘剂本实施例中采用了酚醛树脂胶粘剂。
S6.胶合的步骤：将组坯后的胶合板坯料在常温下预压8～12min(例如10min)，预压压力为0.4～0.6MPa(例如0.5MPa)，随后以温度为120～140℃(例如130℃)、压力0.5～0.8MPa(例如0.6MPa)的处理工艺保压250～400min(例如320min)。
S7.卸料，完成胶合板的制备。
实施例2：实施例2与实施例1的区别在于，
(1)在选材的步骤(S1)中，单板厚度为2mm，初含水率为70～80％。
(2)在单板干燥处理的步骤(S2)中，处理单元由15层单板组成，处理环境的温度为70～74℃(72±2℃)、相对湿度为32～36HR％(34±2HR％)，处理单元中位于表层的单板的板内平均含水率为6.5～8％(由上至下第1层单板的表层、第15层单板的底层的0.5mm厚度材料的平均含水率为6.3±0.2％)，位于芯层的单板的板内平均含水率为23％～25％(由上至下第8层的厚度中心的0.5mm厚度材料的平均含水率为24.8±0.2％)。
(3)在单板热处理的步骤(S3)中，热处理的最高温度为210℃，湿球温度为100～105℃，处理时间为50min，在单板内部、处理单元整体内部形成热处理程度梯度，得到不同热处理程度的单板。具体来说，热处理后，由上至下第1层单板的表层、第15层单板的底层的0.5mm厚度材料的平均热处理质量损失率为9.7％，由上至下第8层的厚度中心的0.5mm厚度材料的平均热处理质量损失率为3.6％，由此，隔热胶合板的表层的热处理质量损失率约是其芯层的2.7倍。
实施例3：实施例3与实施例1的区别在于：
(1)在选材的步骤(S1)中，单板厚度为3.5mm，初含水率为80～90％。
(2)在单板干燥处理的步骤(S2)中，处理单元由10层单板组成，处理环境的温度为78～82℃(80±2℃)、相对湿度为34～38HR％(36±2HR％)，处理单元中位于表层的单板的板内平均含水率为5～6.5％(由上至下第1层单板的表层、第10层单板的底层的0.5mm厚度材料的平均含水率为5.2±0.2％)，位于芯层的单板的板内平均含水率为23％～25％(由上至下第5层的底层0.25mm厚度材料与第6层的表层0.25mm厚度材料共同构成的0.5mm的厚度的平均含水率为24.8±0.2％)。
(3)在单板热处理的步骤(S3)中，热处理的最高温度为230℃，湿球温度为100～105℃，处理时间为40min，在单板内部、处理单元整体内部形成热处理程度梯度，得到不同热处理程度的单板。具体来说，热处理后，由上至下第1层单板的表层、第10层单板的底层的0.5mm厚度材料的平均热处理质量损失率为10.7％，由上至下第5层的底层0.25mm厚度材料与第6层的表层0.25mm厚度材料共同构成的0.5mm的厚度的平均热处理质量损失率为4.1％，由此，隔热胶合板的表层的热处理质量损失率约是其芯层的2.6倍。
实施例4：实施例4与实施例1的区别在于：
(1)在选材的步骤(S1)中，单板厚度为5mm，初含水率为50～60％，。
(2)在单板干燥处理的步骤(S2)中，处理单元由5层单板组成，处理环境的温度为86～90℃(88±2℃)、相对湿度为36～40HR％(38±2HR％)，处理单元中位于表层的单板的板内平均含水率为6.5～8％(由上至下第1层单板的表层、第3层单板的底层的0.5mm厚度材料的平均含水率为6.3±0.2％)，位于芯层的单板的板内平均含水率为18％～20％(第2层的厚度中心的0.5mm厚度材料的平均含水率为19.8±0.2％)。
(3)在单板热处理的步骤(S3)中，热处理的最高温度为250℃，湿球温度为100～105℃，处理时间为35min，在单板内部、处理单元整体内部形成热处理程度梯度，得到不同热处理程度的单板。具体来说，热处理后，由上至下第1层单板的表层、第3层单板的底层的0.5mm厚度材料的平均热处理质量损失率为15.1％，第2层的厚度中心的0.5mm厚度材料的平均热处理质量损失率为5％，由此，隔热胶合板的表层的热处理质量损失率约是其芯层的3倍。
实施例5：实施例5与实施例1的区别在于：
(1)在选材的步骤(S1)中，单板厚度为5mm。
(2)在单板干燥处理的步骤(S2)中，处理单元由5层单板组成，以单板作为最小处理单元，构成隔热胶合板上层与下层的单板被干燥至含水率6.5～8％，构成隔热胶合板芯层的单板被干燥至含水率18％～20％，5层的单板内无含水率梯度差。
(3)在单板热处理的步骤(S3)中，热处理的最高温度为250℃，湿球温度为100～105℃，处理时间为35min，单板内部的热处理程度均匀一致，上层、下层单板的热处理程度相同，并与芯层单板的热处理程度不同。具体来说，热处理后，上层、下层单板的平均热处理质量损失率为15.6％，芯层单板的平均热处理质量损失率为4.9％，由此，隔热胶合板的表层的热处理质量损失率约是其芯层的3.2倍。
实施例1至实施例5的制造方法所制得的隔热胶合板的产品性能如表1所示。表中的对照组1为市售普通胶合板，单板厚度为1mm，共20层；表中的对照组2为市售普通胶合板，单板厚度为5mm，共5层；表中的对照组3为市售隔热胶合板，单板厚度为3.5mm，共10层，单板经过210℃、50min的热处理后组坯、胶合制备而成。根据GB/T 18261-2013《防霉剂对木材霉菌及变色菌防治效力的试验方法》测定防霉性能，在相对湿度85～95HR％、温度大于25℃的环境时表面不生长霉菌、蓝变菌、黑曲霉，测定4周内的防治效力。
表1.实施例1至实施例5的隔热胶合板的产品性能
Figure BDA0002744895940000071
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种隔热胶合板，包括5～20层层叠组坯且相互胶合的单板，所述单板均经过热处理，其特征在于，组成该种隔热胶合板的所述单板的热处理质量损失率自所述隔热胶合板的芯层处向所述隔热胶合板的表层处逐层递增；
所述隔热胶合板的厚度方向上的热处理质量损失率，自其芯层处向表层处逐渐递增；
用于制造该种隔热胶合板的方法，至少包括单板干燥处理的步骤、单板热处理的步骤，所述单板干燥处理的步骤，以5～20层单板作为处理单元，处理后，位于表层的单板的板内平均含水率为5～8%、位于芯层的单板的板内平均含水率为18～25%，位于表层的单板与位于芯层的单板的含水率梯度为15～20%，并在原位对处理单元进行热处理；
在本技术方案中，热处理程度通过热处理质量损失率以表征，其中热处理质量损失率是指单位厚度的单板材料在热处理过程中损失的质量与其原始质量的比值，单位厚度为0.5mm。
2.根据权利要求1所述的隔热胶合板，其特征在于，所述隔热胶合板的表层的热处理质量损失率是其芯层的2.0～3.6倍。
3.根据权利要求1所述的隔热胶合板，其特征在于，所述单板均经过防霉处理。
4.根据权利要求1所述的隔热胶合板，其特征在于，所述隔热胶合板的平均导热系数为0.10～0.14w/m*k、对霉菌、蓝变菌、黑曲霉防治率为90％以上。
5.根据权利要求1所述的隔热胶合板的制造方法，其特征在于，所述单板干燥处理的步骤中，处理环境的温度为60～90℃、处理环境的相对湿度30～40HR％。
6.根据权利要求1或5所述的隔热胶合板的制造方法，其特征在于，在所述单板干燥处理的步骤之前，所述单板的初始含水率为50～90％，且各单板之间的含水率差异不超过5％。
7.根据权利要求1所述的隔热胶合板的制造方法，其特征在于，所述单板热处理的步骤中，处理环境的干球温度为180～250℃、湿球温度为100～105℃，处理时长为35～60min。
8.根据权利要求1所述的隔热胶合板的制造方法，其特征在于，该种隔热胶合板的制作方法还包括在所述单板热处理的步骤之后同位进行的防霉处理的步骤，在所述防霉处理的步骤中，将体积浓度为3～10％的水载型防霉液，以雾化喷水的形式分三次喷洒向所述处理单元，单次防霉液喷洒量依次为每立方米木材30～40kg、每立方米木材20～40kg、每立方米木材10～20kg，总防霉液喷洒量为每立方米木材60～100kg。
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