专利名称：用软质速生林木制造高密度板材的方法
技术领域：
本发明涉及一种高密度高强度木质板材的生产方法，尤其涉及一种利用泡桐木、杨树木类的速生林木通过改性使其增强增硬的高密度板材的制造方法。
背景技术：
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泡桐、杨树等是我国重要的短周期速生工业用材林树种，种植面积广，蓄积量大，可有效缓解我国木材供需紧张矛盾，但因其木材密度低、硬度差、材质疏松等缺陷，使其在家具、装修等方面的应用受到限制。国内外一般做法是将大规格桐木、杨木板材或方材进行树脂浸溃，然后真空浸溃，之后热压定型也有用将木材制成厚度为0.5-5mm,宽度0.5_5mm木丝条进行浸胶，然后热压；当然也有传统的将木材加工成纤维束或木刨花碎料，经施胶，干燥，热压成板。这些工艺方法的优点是:均使木材密度大幅度提高，硬度增加，木材稳定性大幅度改善。但缺点是:前一种方法由于木材尺寸过大，浸溃不均匀，效果不佳；后两种方法缺陷是材料加工得过细过小，虽然浸溃容易，但强度受影响，特别是压制的板材失去木材天然纹理美感，经济价值受损，且加工时间长，施胶量大，成本高，另处，不论那种做法都是将切开的木板或碎料堆放在露天的环境中存放，很容易产生霉变。发明内容:
为了解决目前利用速生林木材加工板材中存在着的上述不足，本发明的目的是提供一种用软质速生林木制造高密度板材的方法，该方法既节能环保，压制的板材强度高，硬度大,木材纹理好,且经济价值高,板材品质好。本发明的技术方案是以下述方式实现的:
一种用软质速生林木制造高 密度板材的方法，它是对速生林木单板条先进行太阳能干燥、再进行强制干燥，然后经真空加压浸溃干燥、热压定型成规格的板材；其中:
速生林木单板条宽度为5.l-500mm、厚度为0.1-3mm ；
太阳能干燥是在框架式结构棚屋内的晾晒单板条的货架上进行，棚屋顶及四周辅以透光材料、四周侧壁设有调节通风或避雨防潮功能的门或窗；
强制干燥是采用网带式干燥机对单板条进行强制干燥；
真空加压浸溃干燥:先将经强制干燥的单板条放入真空加压罐，然后抽真空，木材内的空气基本被排除，停止抽真空，打开储液罐控制阀，使胶液通过大气压力注入真空罐内的单板条内；单板条浸溃胶液之后再抽真空将木材单板条上的多余胶液抽出，取出单板条，进行陈放，将浸胶液的单板条进行初期太阳能干燥，然后进行网带式干燥，使单板条最终含水率达到12.5-16%停止干燥；
热压定型步骤:在模具内，将浸胶的木材单板条小料，按照木材纤维方向铺装在心层，大片单板条铺装在上下表层；再用冷压机预压:将铺装好板坯毛料放入冷压机进行预压，保持预压模具固定，使板坯能够初步压密定型，板坯高度可以成方形板块，保证在放入热压机内过程中不至于散坯；将预压板坯放入多层热压机中，使板坯温度升温至146-200°C，缓慢施压，当板坯厚度达到预定厚度时，停止加热，之后，缓慢泄压，以不使压制的板材鼓泡开裂为准。
所述的单板条是先经旋切成厚度为0.1-3mm或刨切成厚度为0.l_2mm后再用机械自动切刀切成宽5.l-500mm的单板条，单板条长度为600-2440mm，单板条材质为泡桐木或杨木。所述的经太阳能干燥的单板条含水率达到18-23% ;框架式结构棚屋顶及四周的透光材料为:使太阳光可最大限度入射室内的玻璃或塑料，晾晒单板条的货架高度为50—200cm,宽度为40—60cm，货架设有多层凉晒板，每层凉晒板相隔50-60cm高，货架之间相隔40—200cm,货架长度为150-300cm，便于搬运货物与采光；货架采用木材、铝合金、钢铁等材料制作。所述的强制干燥:干燥桐木单板条时温度控制50-90°C，防止温度过高，引起单板条变色，单板条含水率达到9±2.5%。所述的真空加压浸溃干燥时，真空度达到0.01-0.0OOlPa,使用的树脂按各原料重量比为:
酚醛树脂:脲醛树脂=60-40:40-60，进行混合调成浓度在20-40%的混合胶液，之后再加入混合胶液重量的0.1—10%的异氰酸酯,混合胶液的PH值为8-11 ;为使胶液浸溃均匀，混合胶液浸溃重复真空-加压2— 4次，使单板条完全浸溃。所述单板条小料宽度为5.1-1Omm,大片单板条宽度为10-500mm,单板条长度为600-2440mm,以提高板材强度与木材天然纹理美感。板坯尺寸须根据压密板材市场需求制定，一般长宽以2440x1220mm通用板材规格，厚度在8_120mm针对家具材和装饰材为宜。所述的冷压机预压:将铺装好板坯毛料放入冷压机进行预压，压制板坯高度以可以自由轻松地将预压板材放入热压机为宜；用15-25kg/cm2的压力预压板坯10-15min，保持预压模具固定，然后陈放，等待热压。所述的多层·热压机采用接触式传导加热结合微波高频热压定型:事先购置好热油或高温过热蒸汽传导式加热压机，改造为附带高频微波辅助加热，准备到工作状态，将预压板坯放入多层热压机中，然后闭合压机，开启高频微波加热装置，使板坯温度快速升温至146-200°C，当温度达到低限时，缓慢施压，压力在12-20kg/cm2，当板坯厚度达到预定厚度时，关闭热源，停止加热，保持温度与压力8-20min，将泄压板材放到水平货架上进行码垛平放，使板材缓慢降温陈化，到板材到达室温时，即可进行加工使用。本发明的积极效果是:使用太阳能加热单板条木片，一改传统的露天环境堆积或室内摊放阴干的习惯做法，不但干燥温和，减少板材龟裂，而且绿色环保，节约能源，且防止因大量单板条来不及干燥而发霉变色。另外使用大木片单板条进行压制，减少碎料损耗，同时心部用小规格单板条，上下表层使用大规格单板条，增加强度，跟完全用木纤维或细小碎料制成板工艺方法相比，不但用胶量减少，大幅减少因加工过细过小木材而增加能耗与劳动强度，同时避免木材失去其本身特有天然纹理美观。通过木片浸胶，分层铺装，快速升温热压,压密定型,大大减少木材内部应力，增加木材密度，增强木材厚重感，使压密的泡桐木材、杨树木材或其它木材达到硬质阔叶木材的性能，减少木材变形，提高硬度及强度，以拓宽其用途。
具体实施方式
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下面结合实施例对本发明作进一步说明:
实施例1树种选择:将泡桐或杨树原木按照压密板材规格截成旋切或刨切所需长度木段，长度一般在1220-2450mm之间，然后用旋切机旋切厚度0.l_3mm或用刨切机刨切厚度0.5mm的单板条，再用机械自动切刀切成宽5.5-10mm不等的单板条,单板条长在600-2440mm,码放
备用;
太阳能干燥:首先制作框架式结构棚屋，顶部及四周辅以透光的玻璃或塑料材料，使太阳光入射室内，棚室四周侧壁以窗式或门式结构，可以打开或关闭，以利调节通风或避雨防潮等功能。内部摆放可晾晒单板条的货架，每个货架高度在150cm，宽度在40cm宽，货架每层相隔50cm高，以便于采光，长度为250cm，货架之间相隔100cm，便于搬运货物与采光。货架可采用木材制作。将单板条放置在货架上，利用太阳能进行干燥后进入强制干燥程序。强制干燥:经太阳能干燥的单板条含水率达到20%时，采用网带式干燥机对单板条进行强制干燥，干燥桐木时温度在60°C，防止温度过高，引起单板条变色，杨木按照干燥基准进行，单板条含水率达到9±2.5%时停止干燥；
树脂合成配比:合成低分子酚醛树脂、脲醛树脂，使树脂分子量处于合成初期的小分子阶段，以便于浸溃渗透，然后按照酚醛树脂:脲醛树脂质量比为60:40的比例进行混合，调成浓度在30%，之后再加入混合胶液重量的0.1%的异氰酸酯，调整胶液的PH值为8.5，准备待用。真空加压浸溃干燥:将调制好的混合胶液储液罐备用，单板条放入真空加压罐，关闭罐门，然后抽真空2-5min，当真空度达到0.0lPa指标后，说明木材单板内部空气已经相当少,则停止抽真空,打开储液罐控制阀,使胶液通过大气压力注入真空罐内的木材单板条内，为使胶液浸溃均匀，可重复真空-加压2次，以提高胶液在木材单板内均匀分布，使木材单板条完全浸溃，单板条浸溃胶液之后再抽真空3min，将木材单板条上的多余胶液抽出，打开真空罐门，取出单板条，进行陈放；先将浸胶的单板条再进行太阳能初期干燥，含水率达到20%时，然后再进行网带式干燥，使单板条终含水率达到12.5-14%为止；
分层铺装:按照压缩后木材的厚度、宽度、长度、密度，计量所用木片重量，在铺装的模具内，将浸胶的宽度为5.5mm木材单板条小料，按照木材纤维方向铺装在心层，宽度在IOmm的大片单板条铺装在上下表层，以提高板材强度与木材天然纹理美感；板材幅面根据市场需求制定，以1220x2440x20mm通用板材规格制造；
冷压机预压:将铺装好板坯毛料放入冷压机进行预压，压制板坯高度以可以自由轻松地将预压板材放入热压机为宜。用15kg/cm2的压力预压板坯12-15min，保持预压模具固定，然后陈化，等待热压；
接触式传导加热结合微波高频热压定型:事先购置好热油或高温过热蒸汽传导式加热压机，改造为附带高频微波辅助加热，准备到工作状态，将预压板坯放入多层热压机中，然后闭合压机，开启高频微波加热装置，使板坯温度快速升温至150°C，当温度达到时，缓慢施压，压力在12kg/cm2，当板坯厚度达到预定厚度时，关闭热源，停止加热，保持温度与压力20min，之后，缓慢泄压，以不使压制的板材鼓泡开裂为准。将泄压板材放到水平货架上进行码垛平放，使板材缓慢降温陈化，到板材到达室温时，即可进行加工使用。实施例2:
树种选择:将泡桐或杨树原木按照压密板材规格截成旋切或刨切所需长度木段，然后用旋切机旋切厚度 2mm或用刨切机刨切厚度Imm的单板条，再用机械自动切刀切成宽5.5-500mm不等的单板条,单板条长在600-2440mm,码放备用。太阳能干燥:首先制作框架式结构棚屋，顶部及四周辅以透光的玻璃或塑料材料，使太阳光入射室内，棚室四周侧壁以窗式或门式结构，可以打开或关闭，以利调节通风或避雨防潮等功能。内部摆放可晾晒单板条的货架，每个货架高度在200cm，宽度在60cm宽，货架每层相隔60cm高，以便于采光，长度为300mm，根据实际需要确定，货架之间可以相隔200cm,便于搬运货物与采光。货架可采用铝合金制作；将单板条放置在货架上，利用太阳能进行干燥；
强制干燥:经太阳能干燥的单板条含水率达到18%左右时，采用网带式干燥机对单板条进行强制干燥，干燥桐木时温度在90°C，杨木按照干燥基准进行，当单板条含水率达到9 ±2.5%停止干燥；
树脂合成配比:合成低分子酚醛树脂、脲醛树脂，使树脂分子量处于合成初期的小分子阶段，以便于浸溃渗透，然后按照酚醛树脂:脲醛树脂质量比40:60的比例进行混合，调成浓度在40%，之后再加入 混合胶液重量的10%的异氰酸酯，调整胶液的PH值为11，准备待用。真空加压浸溃干燥:将调制好的混合胶液储液罐备用，单板条放入真空加压罐，关闭罐门，然后抽真空10-30min，当真空度达到0.0OlPa后，说明单板内空气很稀薄，可以达到单板浸胶要求，故停止抽真空，打开储液罐控制阀，使胶液通过大气压力注入真空罐内的木材单板条内，为使胶液浸溃均匀，可重复真空-加压4次，使木材单板条完全浸溃，单板条浸溃胶液之后再抽真空5-10min，将木材单板条上的多余胶液抽出，打开真空罐门，取出单板条，进行陈放；先将浸胶的单板条进行太阳能初期干燥，当含水率达到22%时，再进行网带式干燥，使单板条终含水率达到13-16%为止；
分层铺装:按照压缩后木材的厚度、宽度、长度、密度，计量所用木片重量，在铺装的模具内，将浸胶的宽度为5.5-15mm木材单板条小料，按照木材纤维方向铺装在心层，宽度在16-500mm的大片单板条铺装在上下表层，以提高板材强度与木材天然纹理美感。板材幅面根据市场需求制定，以1220x2440x30mm通用板材规格制造。冷压机预压:将铺装好板坯毛料放入冷压机进行预压，压制板坯高度以可以自由轻松地将预压板材放入热压机为宜；用25kg/cm2的压力预压板坯lOmin，保持预压模具固定，然后陈化，等待热压；
接触式传导加热结合微波高频热压定型:事先购置好热油或高温过热蒸汽传导式加热压机，改造为附带高频微波辅助加热，准备到工作状态，将预压板坯放入多层热压机中，然后闭合压机，开启高频微波加热装置，使板坯温度快速升温至160°C，当温度达到时，缓慢施压，压力在20kg/cm2，当板坯厚度达到预定厚度时，关闭热源，停止加热，保持温度与压力8min，之后，缓慢泄压，以不使压制的板材鼓泡开裂为准。将泄压板材放到水平货架上进行码垛平放，使板材缓慢降温陈化，到板材到达室温时，即可进行加工使用。
权利要求
1.一种用软质速生林木制造高密度板材的方法，它是对速生林木单板条先进行太阳能干燥、再进行强制干燥、然后经真空加压浸溃干燥、热压定型成规格的板材；其特征在于: 速生林木单板条宽度为5.l_500mm、厚度为0.1-3mm ； 太阳能干燥是在框架式结构棚屋内的晾晒单板条的货架上进行，棚屋顶及四周辅以透光材料、四周侧壁设有调节通风或避雨防潮功能的门或窗； 强制干燥是采用网带式干燥机对单板条进行强制干燥； 真空加压浸溃干燥:先将经强制干燥的单板条放入真空加压罐，然后抽真空，当木材内的空气基本被排除，停止抽真空，打开储液罐控制阀，使胶液通过大气压力注入真空罐内的单板条内；单板条浸溃胶液之后再抽真空将木材单板条上的多余胶液抽出，取出单板条，进行陈放，将浸胶液的单板条进行初期太阳能干燥，然后进行网带式干燥，使单板条最终含水率达到12.5-16%停止干燥； 热压定型:在模具内，将浸胶的木材单板条小料，按照木材纤维方向铺装在心层，大片单板条铺装在上下表层；再用冷压机预压:将铺装好板坯毛料放入冷压机进行预压，保持预压模具固定，使板坯能够初步压密定型预压板坯；将预压板坯放入多层热压机中，使板坯温度升温至146-200°C，缓慢施压，当板坯厚度达到预定厚度时，停止加热，之后，缓慢泄压，以不使压制的板材鼓泡开裂为准。
2.根据权利要求1所述的用软质速生林木制造高密度板材的方法，其特征在于:所述的单板条是先经旋切成厚度为0.1-3_或刨切成厚度为0.1-2_后再用机械自动切刀切成宽5.l-500mm的单板条,单板条长度为600-2440mm,单板条材质为泡桐木或杨木等人工林速生木材。
3.根据权利要求2所述的用软质速生林木制造高密度板材的方法，其特征在于:所述的经太阳能干燥的单板条含水率达到18-23% ;框架式结构棚屋顶及四周的透光材料为使太阳光可最大限度入 射室内的玻璃或塑料，晾晒单板条的货架高度为50— 200cm，宽度为40—60cm,货架设有多层凉晒板，每层凉晒板相隔50-60cm高，货架之间相隔40—200cm，货架长度为150-300cm ;货架采用木材、铝合金、或钢铁材料制作。
4.根据权利要求3所述的用软质速生林木制造高密度板材的方法，其特征在于:所述的强制干燥桐木单板条时温度控制50-90°C、单板条含水率达到9±2.5%时停止。
5.根据权利要求4所述的用软质速生林木制造高密度板材的方法，其特征在于:所述的真空加压浸溃干燥使用的树脂按各原料重量比为: 酚醛树脂:脲醛树脂=60-40:40-60，进行混合调成浓度在20-40%的混合胶液，之后再加入混合胶液重量的0.1-10%的异氰酸酯，混合胶液的PH值为8-11 ;混合胶液浸溃重复真空-加压2—4次至单板条完全浸溃；所述单板条小料宽度为5.1-1Omm,大片单板条宽度为10-500mm,单板条长度为600-2440mm。
6.根据权利要求5所述的用软质速生林木制造高密度板材的方法，其特征在于:所述的冷压机预压:将铺装好板坯毛料放入冷压机进行预压，压制板坯高度以可以自由轻松地将预压板材放入热压机为宜；用15-25kg/cm2的压力预压板坯10-15min，保持预压模具固定，然后陈放，等待热压。
7.根据权利要求6所述的用软质速生林木制造高密度板材的方法，其特征在于:所述的板坯热压温度为146-200°C，压力为12-20kg/cm2，当板坯厚度达到预定厚度时，关闭热源，停止加热， 保持温度与压力8-20min。
全文摘要
本发明公开了一种用软质速生林木制造高密度板材的方法，它是对速生林木单板条进行太阳能干燥、进行强制干燥、真空加压浸渍干燥、热压定型；太阳能干燥是在框架式结构棚屋内的晾晒单板条的货架上进行，棚屋顶及四周辅以透光材料、四周侧壁设有调节通风或避雨防潮功能的门或窗、不但干燥温和，减少板材龟裂，而且绿色环保，节约能源；本发明减少碎料损耗，用胶量减少，大幅减少因加工过细过小木材而增加能耗与劳动强度，同时保持木材本身特有天然纹理美观；通过木片浸胶，分层铺装，冷压、热压，定型，大大减少木材内部应力，增加木材密度，增强木材厚重感，使压密的泡桐木材、杨树木材或其它木材达到硬质阔叶木材的性能，减少木材变形。
文档编号B27K3/08GK103231427SQ201310166370
公开日2013年8月7日 申请日期2013年5月8日 优先权日2013年5月8日
发明者常德龙, 张云岭, 胡伟华, 黄文豪, 李福海 申请人:国家林业局泡桐研究开发中心