专利名称：定向铺装的木料板的连续制造方法、压力机和制成的木料板的制作方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1前序部分所述的连续制造定向铺装的木料板(Holzwerkstoffplatten)的方法、权利要求9前序部分所述的实施该方法的连续工作的压力机和权利要求10前序部分所述的由定向铺装木条制成的木料板。
背景技术：
为了制造木料板，通常使用不连续的多层压力机和连续工作的压力机，其中在两个旋转的钢带之间在加热和加压条件下压缩铺装了涂有胶粘剂的压料颗粒的压料毯(Pressgutmatte)。除了纯的颗粒板(MDF)以外也使用劈开的木条。这种木条一般是定向铺装的，以便在纵向和横向赋予制成的木料板更大的强度。因此根据是在纵向和横向上定向铺装(OSB)还是仅在纵向上定向(OSL)来区分制造方法。一般在连续双带压力机上制备密度最高为750千克/米3的上述OSL板和OSL板。用不同的压制方法把密度提高到750千克/米3以上的试验没有成功，因为离开压力机以后仍热的板开裂或强烈反弹，使得板的厚度增加，并由此明显降低密度。
DE 102 06 861A1中公开了一种通过压制和固化压料毯连续制造薄木片板、纤维板和相似木料板的方法。该方法在开始压制时使用220℃的热板温度，在以后的压制部分中使用120℃的热板温度，同时也去掉板中的蒸汽。按照该方法在通过连续压力机的压制区域过程中，压料毯表面、约离表面20％处和压料毯中心处的大致温度曲线表示在图1中。图中可见，在压制时段或压制时间前一半约45％内压料毯表面温度由170℃趋向于与前20％表面层压料的温度相同。同时，压料毯中心的温度稳定升高。开始冷却后，表面开始冷却，接着压料的上表面层也开始降温，稍有延迟。与此同时，压料毯中心的温度继续升高，因为虽然进行了冷却但传入的热量继续向压料毯中心传递。按照结合了这些参数的该方法，压料毯的温度明显超过120℃。按照该方法制造的板虽然在连续压力机中热板温度或表面温度低于80℃的条件下进行了冷却但在离开连续压力机后还是开裂了，因为压料毯中心的温度超过120℃，这样从连续压力机中出来时压料毯中心的温度太高。而且，当用短的压制时间操作时，铺装料表面和近上表面铺装料(厚度20％处的表面层)上的胶粘剂在100℃以上的温度下不能完全固化。因此，在压制时间短时表面层不能抵抗板中夹入蒸汽的内压而发生开裂。
在试验中，如果没有用温度为120℃的压板在很长的压制时间内预热到90℃以上的预热温度，则不能成功地制造密度大于900千克/米3的高密度板。厚度为28毫米时，压制时间约为30分钟。在压制过程中，木条没有被足够地软化。这首先与长时间内没有被加热的压料毯中心有关。由于在压制开始阶段的比压必须接近于5N/mm2，所以一些木细胞被破裂，从而使木板的弯曲强度降低。压制后，由于没有被软化的木条反弹，木板厚度相对于额定厚度提高5-10％，并把密度降低到840千克/米3。
目前，高密度定向木条板在集装箱工业上的应用具有世界性的经济意义。集装箱板的中国标准规定，支柱距离为250毫米时，28毫米厚集装箱体的弯曲强度为69N/mm2。与检测弯曲强度相比，欧洲标准规定了更大的支柱距离，从而也导致了更高的弯曲强度。然而在弯曲试验中，250毫米的较小支柱距离也造成木板中性相中很高的剪切要求。目前为止，主要是密度为900千克/米3左右的胶合板用作集装箱体板。除了高的弯曲强度以外，板表面也应具有足够的硬度和足够的耐磨强度。叉式装卸机之类的车辆作用于木板的负载必须相对于车辆的纵向和横向分散到木板中。
由于这些高要求，至今还不能成功地由木条制造满足集装箱制造要求的板。另外，迫切需要代替胶合板，因为胶合板所需的贴面板很贵，而且还难于用杀真菌剂(抑菌剂)浸渍贴面板。由于集装箱船上高百分比的集装箱要船运到世界各地，大量集装箱板要经受通风差的船舱中高的空气湿度。因此，通过制造已耐霉菌和真菌侵害的集装箱板是绝对优选的。
发明内容
本发明的任务是提供一种方法，用这种方法可以在连续压力机上在短的压制时间内由定向铺装的木条制造木料板，该木料板的厚度为25-120毫米，板密度为850千克/米3以上，优选为900千克/米3。
这种方法的技术方案在于在铺装到模压带上之前将压料与胶粘剂混合，该胶粘剂在90-105℃的温度下可在10分钟以内固化，然后将压料铺装成压料毯，以便在所述连续工作的压力机中辊压至额定强度后，该木料板的密度达到860-950千克/米3，接着在进入所述连续工作的压力机之前将所述由压料铺装而成的压料毯在整个横截面上预热到90-105℃的温度，在进入连续工作的压力机之后对所述的压料毯施加4-6N/mm2的压力，同时用90-130℃，优选110-120℃的钢带温度对所述的压料毯进行加热，在连续压制过程中所述压料毯在整个横截面上的温度不应低于预热温度，并不超过最大温度120℃。
上述由定向长木条制造高密度木料板的方法的原理在于连续压力机中的热量几乎没有传递给压料毯，因此离开连续工作的压力机时木料板中的蒸汽压总是很低，结果在打开压力机时木料板表面不会裂开。为此使用在100℃左右的预热温度下能在10分钟内固化的胶粘剂。离开压力机时木料板中横截面上每个点处的最大温度都必须低于120℃。在低于120℃的温度下产生的最大蒸汽过压为1巴，这种蒸汽过压对木料板施加0.1N/mm2的张应力。这种张应力明显低于0.5N/mm2的热木料板的横向抗拉强度。按照该方法的加热面温度在高达40％的辊压长度内为110-150℃，在40％以下辊压长度内为100-130℃，优选为110-120℃。加热面温度比钢带温度或压料毯表面温度高5-10℃左右，因为加热面通过对链条或轧辊和产品反面的散射或对流而具有热损失。
然而，在该压力机中压料毯表面也应冷却到预热温度以下，因为这样就会延长表面中胶粘剂的固化时间，从而必须降低压料毯通过连续工作的压力机的速度，或者根本不能成功地进行压制，因为表面中的胶粘剂不能完全固化。在压制很厚的板时用短的加热时间也不可能进行加热和冷却，因为在压料中的热量传递很慢。然而，这也说明了冷却时差的热量传递。如果在把表面加热到170℃以上后冷却该表面，则尽管对表面进行冷却但板中心的温度仍继续升高，因为在表面和压料毯中心之间已加热的层仍继续对压料毯中心进行加热。对表面的冷却同样也随着板厚度的增加而仅很慢地进入到毯的中心。例如当把表面温度加热到170℃，然后在50％的辊压长度上冷却到80℃时，压料毯中心温度升高到130℃。最后在连续工作的压力机出口处该板具有局部开裂。
然而与之相反，在整个压制过程中长木条必须被足够软化，从而保证相互间良好接触并可以压缩到800千克/米3以上的密度，同时在木料板离开连续工作的压力机后不会反弹。为此，压料毯在100℃时的湿度大于5-18％，优选8％就足够了。只有把湿度大于6％的木条预热100℃才能获得860千克/米3以上的板密度，因为压料毯中的所有木条在进入连续工作的压力机缝隙之前已经被软化了。通过软化，木条中的各个木细胞在压缩时不会被破裂，并且长木条可以相互紧贴在一起。在木料板的横截面上没有形成收缩孔，这样也提高了机械强度。
压制过程中，在120℃的压料毯温度和8％的湿度条件下比在100℃的压料毯温度条件下能消除压缩木条中更多的内部应力，因为这种湿度和温度的结合接近于理想的木材软化点。长木条的理想的软化点为10％的湿度和120℃的温度。
通过优化的应力消除，可以减少打开压力机之后板的反弹，并可以在通过连续工作的压力机的过程中减少消除应力的时间。
由于在连续压制过程中不必进行蒸发和在相应设置的连续压力机中受控蒸发过程中的蒸汽本身不能漏出来，所以在连续压制过程中压料毯的湿度仅降低一点点。用本发明的方法可以制造湿度为8-11％的木料板，也接近于平衡湿度。这样可以获得环境湿度改变时木料板以后较少扭曲的显著优点。此外，可以把压制时间压缩到胶粘剂的纯固化时间，且不必通过损耗补偿或精压阶段延长。
压力曲线可以这样调节，在压制的前30％部分把压料毯压缩到比以后额定厚度多2-10％，接着把压力机的缝隙稳定调节到以后的额定厚度。由此产生沿木料板厚度的柔和粗密度曲线，表层密度比中层密度约高100千克/米3。压制开始时的比压为4-6N/mm2。因此，连续压力机中传递压力的元件、大部分加热板或其辊压面应具有足够的硬度。按照所用压力机传递高压的可能性，也应检查轧辊或类似压力传递元件。
压制时间除了与消除应力所需的时间以外，还与预热温度下胶粘剂的固化时间有关。标准MDI在105-110℃一般在3-5分钟左右时间内固化。为此对于28毫米厚的板来说，可以达到约7秒/毫米的压制因素，而对于120毫米厚的板来说，可以达到约1.5秒/毫米的压制因素。当然也可以使用105℃时固化时间在2分钟以内的活化MDI或快速固化酚醛树脂胶水，这样可减少压制时间。
密度高达850千克/米3，优选900千克/米3，且用仅纵向定向的长度为180毫米和厚度为0.7毫米的木条制成的板的性能满足世界性的集装箱体标准的高要求。因此，可以把木条制成的板用于集装箱体。在平均密度为900千克/米3的情况下表面层中高达980千克/米3的可调节高密度使得该板具有高的耐磨性和硬度。在铺装之前，上述木条例如可以通过喷洒或泼洒杀真菌剂或杀虫剂进行处理。这些木条也可以放在各种药剂中浸渍。在用蒸汽预热的情况下，MDI胶粘剂的用量按所用绝对干燥木料计(atro Holz)为6-8％。木条的长度为180-220毫米，厚度为0.5-1.2毫米，优选为0.6-0.9毫米。用这些木条长度可以获得木条的良好取向，与木料板长轴的平均角偏离为10°。所用的木条厚度提高了剪切强度，并有助于所得的木料板获得光滑的表面。
本发明主题的进一步优选措施和设施可以由从属权利要求以及以下对附图的描述中加以理解。
附图表示图1描述现有技术中压料在连续压力机中压制过程中温度曲线。
图2使用本发明方法时压料在连续压力机中压制过程中温度曲线的一个实例。
图3使用本发明方法时压力机缝隙对压制时间所作的示意图。
具体实施例方式
图1中定性表示已知现有技术的温度曲线。在木料板所要达到的额定厚度为28毫米的情况下，采用180秒的压制时间。在一个压制时间对温度所作的图中记载压料毯表面(O)、约离表面20％处(20％)和压料毯中心(M)的温度曲线。图中可见，170℃的压料毯表面温度(M)在大约45％的前一半压制时段或压制时间内趋于表面层(20％)中上面20％处的压料温度相同。与此同时，压料毯中心(M)的温度稳定上升。冷却开始后，表面(O)开始冷却，接着压料的上表面层(20％)也开始降温，稍有延迟。与此同时，压料毯中心(M)的温度继续升高，因为虽然进行了冷却但传入的热量继续向压料毯中心(M)传递。结合这些参数，该方法中压料毯中心(M)的温度明显超过120℃。
图2表明按照本发明在压料直接进入连续工作的压力机后的表面(O)温度基本上稳定。压料毯中心(M)的温度始终接近于表面(O)的温度，而压料上表面层(20％)在1/3压制时段后就已经达到表面温度。特别是在使用图3所示的随时间变化的压力机缝隙时，即在大约1/3压制时段后减轻对压力机缝隙的压力时，这样会导致对表面层附加的压缩，而且也会使制成的木条板表面具有足够的耐磨质量。
上述的压制时间实例当然与所用的木条有关，也与所用的胶液有关，同时受施加的预热影响。上述的温度也可偏离本发明的范围，但在制造高密度木条板时仍具有所需的效果。
为了能尽可能无损耗地施加高压，必须在可以施加压制高密度木条板所需压力的连续工作的压力机中作技术改进。一种连续工作的压力机的可能构造由一个上环形部件和一个下环形部件、两个绕所述环形部件旋转并把所述压料毯带入压力机的钢带构成，与轧辊同时旋转的钢带由所述环形部件的加热面支撑，该加热面由辊压面保护。所述轧辊在高压范围内的辊压面具有450HB以上的硬度。在另一种构造的类似压力机中当然必须制造传力元件，从而可以按本发明方法进行生产。同时也应特别注意所用钢带的厚度。
当按本发明方法用长度为180-220毫米和厚度为0.5-1.2毫米，优选为0.6-0.9毫米的纵向取向的木条制造木料板时，该板的厚度应为25-120毫米，密度为860-950千克/米3，优选为900千克/米3，弯曲强度大于80N/mm2。
为此离开连续工作的压力机的木料板在离开连续工作的压力机时每一层中的温度都必须低于120℃。上述的预热用蒸汽、热空气、蒸汽-空气混合物和/或微波进行。MDI可以按所用绝对干燥木料的重量(atro)计6-8％的剂量用作胶粘剂。也可以把105℃固化时间在2分钟以内的活化MDI或含有固化剂的快速固化酚醛树脂胶水用作胶粘剂。最适宜使用长度为180-220毫米，厚度为0.5-1.2毫米，优选为0.6-0.9毫米的可定向木条。
附图标记目录DP1310M压料中心的温度O压料表面的温度20％ 压料中离表面20％压料厚度处的温度
权利要求
1.一种木料板的连续制造方法，其中在铺装站内在连续运转的模压带上形成压料毯，该压料毯由一层或多层相对于生产方向纵向铺装或纵向并横向铺装的长条形木条构成，该压料毯进入绕上下环形部件旋转的连续工作的压力机钢带之间后在加热加压条件下固化成连续的木料板，其特征在于，该方法按如下步骤进行1.1在铺装到模压带上之前将压料与胶粘剂混合，该胶粘剂在90-105℃的温度下可在10分钟以内固化，1.2将压料铺装成压料毯，以便在所述连续工作的压力机中辊压至额定强度后，该木料板的密度达到860-950千克/米3，1.3然后在进入所述连续工作的压力机之前将所述由压料铺装而成的压料毯在整个横截面上预热到90-105℃的温度，1.4在进入连续工作的压力机之后对所述的压料毯施加4-6N/mm2的压力，1.5用温度为90-130℃，优选110-120℃的钢带对所述的压料毯进行加热，在连续压制过程中所述压料毯在整个横截面上的温度不应低于预热温度，并不超过最大温度120℃。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，离开连续工作的压力机的木料板在离开连续工作的压力机时每一层中的温度低于120℃。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述连续工作的压力机的1/3有效辊压长度上，所述压料毯被压缩到比以后额定厚度多2-10％。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述的预热用蒸汽、热空气、蒸汽-空气混合物和/或微波进行。
5.如权利要求14中任一项所述的方法，其特征在于，MDI以按所用绝对干燥木料的重量计6-8％的剂量用作胶粘剂。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，105℃固化时间在2分钟以内的活化MDI或含有固化剂的快干酚醛树脂胶水用作胶粘剂。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，长度为180-220毫米，厚度为0.5-1.2毫米，优选为0.6-0.9毫米的可定向木条用作压料。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述的压料在铺装之前用杀虫剂或杀真菌剂处理。
9.实施权利要求1所述方法的连续工作的压力机，它由一个上环形部件和一个下环形部件、两个绕所述环形部件旋转并把所述压料毯带入压力机的钢带构成，与轧辊同时旋转的钢带由所述环形部件的加热面支撑，该加热面由辊压面保护，其特征在于，所述轧辊在高压范围内的辊压面具有450HB以上的硬度。
10.按权利要求1-8所述方法制造的木料板，其特征在于，所述的木条仅按纵向铺装，所述木条的长度为180-220毫米，厚度为0.5-1.2毫米，优选为0.6-0.9毫米，制成木料板的板厚为25-120毫米，板密度为860-950千克/米3，优选为900千克/米3，弯曲强度大于80N/mm2。
11.如权利要求10所述的木料板，其特征在于，所用的木条用杀虫剂和/或杀真菌剂处理。
全文摘要
本发明涉及一种用连续工作的压力机连续生产木料板的方法，由其硬化成连续的木料板。上述方法的特点是用在90－105℃固化时间少于10分钟的胶粘剂处理压料。对压料进行铺装，使得在压制到额定强度后木料板的密度为860－950千克/米
文档编号B27D3/04GK1931535SQ20061010864
公开日2007年3月21日 申请日期2006年7月26日 优先权日2005年7月27日
发明者G·冯哈斯 申请人:迪芬巴赫有限两合公司