专利名称：炭化木指接集成材及其制造方法
技术领域：
本发明涉及的是一种炭化木指接集成材及其制造方法，属木材加工技术 领域。
技术背景集成材(Glued-Laminated Timber)又称胶合木，是一种将原木锯解成 木板或木条、干燥至要求的含水率后、去除板材中各种缺陷(如死节、孔洞、 虫眼、腐朽等)、再通过指接的方法殷成一定的长度、并在平行于纤维方向， 用胶粘剂沿其长度、宽度或厚度方向胶合而成的板材或方材。集成材不仅用 于建筑结构用材，而且在室内家具、装饰方面也逐步得到应用。集成材具有 如下几个特点集成材是以短小料胶合而成的材料，因而它可以做到大材小 用、劣材优用，提高木材利用率；在抗拉和抗压等物理力学性能方面和材料 质量均匀化方面优于实体木材；集成材保留了天然木材的材质、外表表观； 成材可按需要制造成弯曲形状，变截面结构，满足使用上的要求。因此，集 成材可以代替实体木材应用于各种相应的领域。然而，现有的集成材仍然是 一种天然生长的生物质材料，存在着各向异性、含亲水羟基而具吸湿和解吸 性、使用过程中易变形和尺寸不狗宝等缺点。特别是用人工林木材制造的集 成材，由于木材中早材比例大、生长应力大、材质差等原因，制造和使用中 更会受千縮湿胀影响、尺寸不稳定；生产过程中没有完成消除内应力导致产 品变形大；富含营养物质和抽提物易变色、腐朽和虫蛀等缺陷，影响了其在 材质和尺寸稳定性要求较高的家具制造、室内装饰、以及对耐腐性能要求高 的室外用材等领域的应用。 发明内容本发明的目的旨在克服现有技术所存在的缺陷，提出一种以木材为原料 制成的尺寸稳定、不变形、耐久性好的炭化木指接集成材及其制造方法，扩 大集成材的使用范围。本发明采用的技术解决方案一种炭化木指接集成材，其结构是一层的集成板，或在其芯层铺设一至 数层横向板条，二层以上的集成板在厚度方向平行胶合而成；每层集成板由 多根通过指接榫胶接多条较短板条而形成的规格板条，在该板条侧面涂胶、 平行胶拼成规格宽度。炭化木指接集成材的制造方法，该方法的工艺步骤分为，(1) 原木截断、锯解将中小直径的原木截断1-2m长的木段，用带锯和 多片锯剖分成厚度20mm、宽度为30-70mm的板条；(2) 炭化处理将截断、锯解后的板条，在板车上堆垛，材堆顶部放置块 状重物，送入炭化窑，关闭窑门，以过热蒸汽或氮气或热油为介质，对板条 进行干燥、炭化处理。炭化温度为160 230°C，炭化保温时间2 5小时， 调湿至含水率5% 7%，制成炭化板条、出窑；(3) 刨削、指接炭化处理后的板条经四面刨光、截断或不截断，数块 板条排列整齐，进行端部指接榫铣削；榫头涂布冷固化型脲醛树脂，涂胶量150 250g/m"液体胶，固含量55%); MH1550气压式接长机或MH1525机械式 接长机双向加压接长，加压时间10-15秒、长度2-5m，堆放整齐养护；若指 接后的板条长度为2. 5m，则其端头板条长200mm、中间板条长500mm;(4) 拼板指接后的板条侧面涂胶，涂布热固化脲醛树脂(固含量55%) 或酚醛树脂(固含量46%)胶粘剂，氮规定的宽度，热压拼板机拼一张2440 X1220mm规格板的时间为4-5 min。(5) 修补、砂光用腻子进行板面修补，待干燥后在砂光机进行双面砂 光或双面精砂；(6) 二次胶合集成板偶数层双面涂胶或逐层单面涂胶，面层除外，或 在产品的面层涂布树脂漆；(7)检验、入库。指接榫胶接、长板条拼宽、集成材胶合用的胶粘剂为水溶性脲醛树脂或 酚醛树脂胶粘剂，芯板双面涂胶量200 350g/m2。本发明的优点对锯解后的木板或木条进行炭化处理(又称木材热处 理)，替代普通的人工干燥工序。其作用是分解木材中的半纤维素，除去木 材中的抽提物，使木材的部分化学和物理性质产生永久的改变，降低木材亲 水性能，完全消除内应力，加深材色，木材纹理清晰，去除木材内含树脂， 易于胶合和涂饰；炭化处理后的木材再按照指接集成板或集成方材的生产工 艺进行生产。利用木材高温炭化处理替代干燥工序，制成的炭化木指接集成 材具有尺寸稳定、不变形、不幵裂、无树脂、纹理清晰、耐久性好的特点。
附图1为炭化木指接板条和集成板结构示意图。 附图2为炭化木指接集成混凝土模板结构示意图。 附图3为炭化木指接集成材结构示意图。附图中的1是两端均加工出指接榫的中间板条，2是指接好的板条，3 是仅一端加工出指接榫的端部板条，4是完成指接、拼宽加工的炭化木指接 集成板，5是芯层横向炭化木指接集成板。
具体实施方式
实施例1对照附图l，炭化木指接集成板的结构炭化指接集成板4是由去除缺 陷、经炭化处理、两端均加工出指接榫的中间板条l、 一端加工出指接榫的 端部板条3在纵向通过涂胶榫头胶合接长成规格长度板条2侧面涂胶胶合成 规格宽度构成。其主要用途是用作实木家具制作。制造方法a. 截断、剖分根据弯曲情况将中小直径原木截断l-2m长的木段，根 据直径用带锯和多片锯剖分成厚度20mm、宽度分别为30、 40、 50、 70mm的 板条。b. 炭化在炭化设备配套的材车上用隔条按照要求进行堆垛，材堆顶部 放置块状重物，送入炭化窑，关闭窑门；升温、喷入蒸汽或其他隋性气体， 根据材种和使用要求确定相应的炭化工艺，经炭化处理(炭化温度160-230 °C，取值根据材色和尺寸稳定性要求而定)、冷却、调湿处理至含水率7%、 出窑。c. 刨削、指接将炭化后的板条用木工四面刨床进行四面刨光；根据需 要再次截断；数块排列整齐进行端部指接榫铣削；榫头涂布冷固化型脲醛树 脂，涂胶量170g/m"固含量55。/。的液体胶)，机械式接长机(型号MH1525)双 向加压接长(加压时间10-15秒、长度2-5m)、堆放整齐养护。铣指接榫后的 板条长度是不同的，如果是总长2.5m的板条，其端头板条长200mm、中间板 条长500mm。d. 拼板长板条侧面涂布热固化或冷固化型胶粘剂(固含量55%)，涂胶量 230g/V左右；用拼板机或夹具拼成规格宽度的板材。热压拼板机拼一张2440 X 1220mm规格板的时间为4-5 min。e. 修补、砂光用腻子修补板面，待干燥后在砂光机进行双面砂光；或 根据材料情况采取粗砂后腻子修补再进行双面精砂。f. 检验、入库。 实施例2炭化木指接集成材门框材结构炭化木指接集成材门框材结构与集成板 相同。制造方法将原木锯解成厚36mm、宽59mm和62mm的两种规格板条。用 上述方法炭化时，适当延长炭化时间；其刨削、指接、拼板工序与上述方法 相同；根据图纸进行拉槽、锁孔、铣合页槽等后期加工。 实施例3
对照附图2，炭化木指接集成材混凝土模板的结构炭化木指接集成材 混凝土模板由两层纵向铺设的集成板4和一层横向铺设的集成板5在厚度方 向上胶合而成。制造方法用上述a、 b、 c、 d、 e工序相同的方法制造出炭化木指接集 成板(厚度llmm左右)，所用的胶粘剂根据客户要求分别为脲醒树脂或改性 脲醛树脂或酚醛树脂。三层集成板热压胶合成混凝土模板(厚度30mm)，其 中第二层双面涂布脲醛或酚醛树脂，其纤维方向与上、下面层板垂直。热压 温度140。C，压力l.OMPa，热压时间脲醛胶20min、酚醛胶30min。 最后， 在产品的面层涂布耐水树脂漆。也可在热压之前面层板的上、下表面涂布树 脂，组坯时上、下垫板采用经脱模处理的不锈钢垫板，树脂固化后在其表面 形成树脂膜。 实施例4对照附图3，室内用炭化木指接集成材的结构室内用炭化木指接集成 材由二层及二层以上多层集成板4沿纵向相互平行组坯、胶合而成，是炭化 木指接集成材的主要形式。制造方法用上述a、 b、 c、 d、 e工序相同的方法制造出炭化木指接集 成板，剖分成一定宽度；砂光后偶数层双面涂布热固化型脲醛树脂(固含量 55%)，涂胶量250g/m2;多层板同一纤维方向组坯，上、下面层为不涂胶板。 按脲醛树脂胶粘剂热压条件热压胶合成一定厚度的炭化木指接集成材，用于 家具及地板行业。 实施例5室外用炭化木指接集成材的结构与实施例4相同。制造方法用上述a、 b、 c、 d、 e工序相同的方法制造出炭化木指接集 成板，剖分成一定宽度；砂光后偶数层双面涂布热固化型酚醛树脂(固含量 48%)，涂胶量3000g/m2多层板同一纤维方向组坯，上、下面层为不涂胶板。 按酚醛树脂胶粘剂热压条件热压胶合成一定厚度的炭化木指接集成材，可用 于室外及园林建筑。
权利要求
1、炭化木指接集成材，其特征是一层的集成板，或在其芯层铺设一至数层横向板条，二层以上的集成板在厚度方向平行胶合而成；每层集成板由多根通过指接榫胶接多条较短板条而形成的规格板条，在该板条侧面涂胶、平行胶拼成规格宽度。
2、炭化木指接集成材的制造方法，其特征是该方法的工艺步骤分为-(1) 原木截断、锯解将中小直径的原木截断l-2m长的木段，用带锯和 多片锯剖分成厚度20mm、宽度为30-70mm的板条；(2) 炭化处理将截断、锯解后的板条，在板车上堆垛，材堆顶部放置块 状重物，送入炭化窑，关闭窑门，以过热蒸汽或氮气或热油为介质，对板条 进行干燥，干燥温度在160-230°C，炭化保温时间2-5小时，调湿至含水率 5%-7%，制成炭化板条、出窑；(3) 包悄ij、指接炭化处理后的板条经四面刨光、截断或不截断，数块 板条排列整齐，进行端部指接榫铣削；榫头涂布冷固化型脲醛树脂，涂胶量 150 200g/m2，该胶是液体胶，固含量55%;气压式或机械式接长机接长， 加压时间10-15s、长度2-5m，堆放整齐养护；铣指接榫后的板条长度若2. 5m 的板条，则其端头板条长200mra、中间板条长500mm;(4) 拼板指接后的板条侧面涂胶，涂布热固化或冷固化型胶粘剂，固含 量55%，涂胶量200g-300g/m2;用拼板机热压，温度120°C，压力0. 8MPa，拼 成规定的宽度，热压拼板机拼一张2440X1220咖规格板的时间为4-5 min;(5) 修补、砂光用腻子进行板面修补，待干燥后在砂光机进行双面砂光 或双面精砂；(6) 二次胶合集成板偶数层双面涂胶或逐层单面涂胶，面层除外，或在 产品的面层涂布树脂漆，热压胶合参数为温度110 — 150。C，压力0.8 — 1.2MPa;(7) 检验、入库。
3、 根据权利要求2所述的炭化木集成材的制造方法，其特征在于指 接榫胶接、长板条拼宽、集成材胶合用的胶粘剂为水溶性脲醛树脂或酚醛树 脂胶粘剂，芯板双面涂胶量150 350g/m2,该胶是液体胶，固含量55%;
4、 根据权利要求1所述的炭化木指接集成材，其特征在于面层集成 的板纤维方向为纵向布置，芯层集成板的纤维方向纵向或部分横向布置。
全文摘要
本发明是炭化木指接集成材及其制造方法，炭化木指接集成材是一层的集成板，或在其芯层铺设一至数层横向板条，二层以上的集成板在厚度方向平行胶合而成；每层集成板由多根通过指接榫胶接多条较短板条而形成的规格板条，在该板条侧面涂胶、平行胶拼成规格宽度。方法工艺分原木截断、锯解；炭化处理；刨削、指接；拼板；修补、砂光修补；二次胶合涂胶；检验、入库。优点进行炭化处理，使木材的部分化学和物理性质产生永久的改变，降低木材亲水性能，完全消除内应力，加深材色，木材纹理清晰，去除木材内含树脂，易于胶合和涂饰；木材高温炭化处理替代干燥工序，制成的炭化木指接集成材具有尺寸稳定、不变形开裂、无树脂、纹理清晰、耐久性好。
文档编号B27D1/10GK101104282SQ20071002480
公开日2008年1月16日 申请日期2007年7月2日 优先权日2007年7月2日
发明者文 何, 宏 张, 蒋身学, 郑明泽 申请人:南京林业大学;永安永明木业有限公司