专利名称：一种薄锯板(杉木)层积材的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于风力发电叶片复合材料的一种薄锯板(杉木)层积 材的制造方法。
技术背景目前，用于风力发电的叶片 一般均采用玻璃纤维增强塑料(简称玻璃钢)复合材料制造。这种材料虽然制造工艺成熟，但也存在成本高(10-20万元/ 吨)的问题，且玻璃钢的废旧产品处理困难，既难以燃烧，又不易分解，国 外多采用堆积方式处理，占用了大量的土地。因此，必须开发出一种新的低 成本、可回收利用的环保叶片来替代目前大量^f吏用的玻璃钢叶片。我国是木材资源非常丰富的国家，杉木作为我国南方广泛生长的主要木 材品种之一，其来源广泛，木材蓄材量大，生长相对较快，同时具有良好的 防腐性能，其密度低，顺紋方向力学性能好，但杉木的横紋方向强度低，顺 紋方向的抗压强度也相对较低，可以考虑通过杉木的重组的方式来替换这种 造价较高的玻璃钢复合材料。专利申请200710178373.8"风电叶片复合材料的杉木边材径切板目测及 机械分级方法，，公开了一种杉木的毛坯板分级方法，通过该方法能够分级出 抗弯弹性模量大于12000 Mpa的杉木边材规格板。专利申请200710178853.4"杉木薄^反层积材的制造方法"公开了一种杉 木薄板层积材的制造方法，通过该方法的步骤能够制造出满足本专利研究要 求的重组杉木木方。发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种用于风电叶片复合材料的薄锯板 (杉木)层积材的制造方法，该方法快捷简便，能够在分级重组杉木边材径 切板木方的基础上制造出用于风电叶片的杉木薄锯板层积材。为了解决上述问题，本发明提供了 一种用于风电叶片复合材料的薄锯板(杉木)层积材的制造方法包括如下步骤1)对分级杉木边材径切规格板进行组坯，制成顺紋方向相互平行的集 成材木方，分级杉木边材径切规格板相互之间涂刷集成材胶；2 )将集成材木方沿径向方向锯切并加工成2 ~4mm厚度的杉木薄锯板；3) 杉木薄锯板加压浸渍环氧混合浸渍树脂；4) 将杉木薄锯板顺紋组坯，并通过热压机进行胶合。优选地，在所述步骤l)的组坯时，所述杉木边材径切板在长度方向上 按照斜接角度为2~6°进行组接。优选地，所述最佳斜接角度3.81。。优选地，所述胶粘剂的配比为合成乳胶:固化剂=100:15,所述百分比 为重量百分比，所述合成乳胶为LK - DN60的双组分合成乳胶。优选地，涂敷所述步骤1 )胶粘剂的涂胶量为120~220g/m2，陈化时间 为5 15分钟，压力为5 15kgcm2,冷压时间为60 ~ 120分钟。优选地，所述最佳涂胶量为170/m2，陈化时间为10分钟，压力为 10kg/cm2 ，冷压时间为90分钟。优选地，所述杉木薄锯板的厚度优选为3mm。优选地，所述树脂的配比为618环氧树脂30%， SK3环氧树脂30o/c)， 2124酚醛树脂40%，所述百分比为重量百分比；测定调制好的环氧混合浸 渍树脂的固含量，再加入稀释剂丙酮将环氧混合浸渍树脂的固含量调至 40%。优选地，将调制好的环氧混合浸渍树脂倒入浸渍罐中，加入杉木薄锯板， 加上重物使薄锯板完全浸入浸渍树脂中，加0.8MPa压力浸渍，60分钟后取 出沥干，待薄锯板表面的胶不再粘手为止，将浸渍好树脂的薄锯板送入烘箱干燥，打开烘箱鼓风机，烘箱温度设定为6(TC,时间为120分钟。优选地，在所述步骤4)中通过热压机进行热压时，热压机垫板的上、 下两层还涂有800 ~ 1000厘泊硅油，热压温度为100~140°C，压力为10~ 20Mpa，热压时间为60 ~ 120分钟。本发明不仅方法筒便，而且通过本发明的方法，能够大量生产出满足风 力发电叶片复合材料要求的杉木薄锯板层积材，按GB1935-91木材顺紋抗 压强度试验方法的要求加工并检测试件；再按NASA CR-174910、 UDR-TR-85-45顺紋抗拉强度试验方法的要求加工并检测试件，沿木紋方向 的平均拉伸强度> 130MPa，沿木紋方向的平均压缩强度〉80MPa，沿木紋 方向的扬氏模量〉18GPa,完全满足风力发电叶片的强度要求。因此本发明 使杉木大批量用于加工风力发电叶片成为可能。
图1为分级杉木集成材毛方的组坯图；图2为杉木薄锯板示意图；图3为杉木薄锯板层积材的组坯示意图。
具体实施方式
本发明具体按照如下步骤进行选材和处理首先按照专利申请200710178373.8进行杉木边材径切规格板的分级， 具体包括如下步骤步骤l:选择直径在30厘米以上，树干通直，外观无缺陷(包括腐朽、 弯曲等)的杉木新伐材原木若干；步骤2:对选材进行"米"字型下料；步骤3:锯解标准杉木边材径切毛坯板，在干燥窑里烘干至含水率低于 12%,剔除各种木材缺陷，津奮加工制成500mmx20mmx20mm (长x宽x厚) 的规格板条备用；6步骤4:通过目测，选择的毛坯板满足直紋理、材质均匀，年轮宽度 小于2mm且分布均匀，外观无任何生长缺陷和加工缺陷，径面形成的"山" 紋数量少于2个且与平面的夹角大于75。为合格。然后再按照专利申请200710178853.4的制作步骤进行制作，具体步骤为步骤5:对杉木4进行组坯，组坯时分级杉木边材径切规格板组坯过程 中要保证斜接缝的位置上下、左右错开，长度方向上按照斜接角度为2~6° 进行斜接，最佳斜接角度为3.81° (斜率1/15)。杉木边材径切规格板之间 涂刷集成材胶，胶粘剂选用双组分的合成乳胶(LK-DN60)做为集成材的胶 粘剂，配比为(重量百分比)合成乳胶70~90%,固化剂为10~30%, j尤选的配比为LK-DN60:固化剂=100: 15。涂胶量为120~220g/m2，陈 化时间为5~ 15分钟，压力为5~ 15kgcm2,冷压时间为60 ~ 120分钟；最 佳涂胶量是170g/m2 (单面)，陈化时间IO分钟，压力10kg/cm2，冷压时间 90分钟。制备出来的分级杉木集成材木方的结构如图l所示。按本发明的制作步骤进行制作，具体步骤为步骤6:将冷压好的杉木集成材木方放置24小时后，取出沿径向锯切 并加工成3mm厚的薄锯;^反备用，如图2所示。步骤7:按照配比(重量百分比)为618环氧树脂15~35%， SK3环 氧树脂15~35%,酚醛树脂25~45%调制浸渍树脂；优选配比为618环 氧树脂SK3环氧树脂2124酚醛树脂=30: 30: 40;测定调制好的环氧混 合浸渍树脂的固含量，再加入稀释剂丙酮将环氧混合浸渍树脂的固含量调至 40%。步骤8:将调制好的环氧混合浸渍树脂倒入浸渍罐中，加入杉木薄锯板， 加上重物使薄锯板完全浸入浸渍树脂中，加0.8MPa压力浸渍，60分钟后取 出沥干，待薄锯板表面的胶不再粘手为止，将浸渍好树脂的薄锯板送入烘箱 干燥，打开烘箱鼓风机，烘箱温度设定为60。C，时间为120分钟。步骤9:将低温干燥好的杉木浸渍薄锯板顺紋组坯，杉木薄锯板的压缩 率为55%,将组坯好的材津牛》文入热压4几热压，热压垫板的上、下两层涂800 ~1000厘泊硅油，热压温度为100~140°C，压力为10~20Mpa,热压时间为 60~120分钟；优选为热压垫板的上、下两层涂1000厘泊硅油，热压温度 为120°C,压力为15Mpa,时间为90分钟。制作出来的杉木薄锯^1层积材 如图3所示。步骤10:将加工好的杉木薄锯板层积材取出，放置24小时后，按 GB1935-91木材顺紋抗压强度试验方法的要求加工并检测试件；再按NASA CR-174910, UDR-TR-85-45顺紋抗拉强度试验方法的要求加工并检测试件， 沿木紋方向的平均拉伸强度〉130 MPa，沿木紋方向的平均压缩强度〉80 MPa，沿木紋方向的扬氏模量〉18GPa。通过上述步骤，就能够方便地大量生产出满足风力发电叶片复合材料要 求的杉木薄锯板层积材，从而完全满足将杉木大批量用于风力发电叶片的要求。此外，在上述步骤6中将薄锯板加工成2 4mm,其测试结果均能够达 到步骤10测试的强度要求。因此，也符合加工成风力发电叶片的材料的要 求。综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的 保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、 改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种薄锯板(杉木)层积材的制造方法，其特征在于，包括如下步骤1)对分级杉木边材径切规格板进行组坯，制成顺纹方向相互平行的集成材木方，分级杉木边材径切规格板相互之间涂刷集成材胶；2)将集成材木方沿径向方向锯切并加工成2～4mm厚度的杉木薄锯板；3)杉木薄锯板加压浸渍环氧混合浸渍树脂；4)将杉木薄锯板顺纹组坯，并通过热压机进行胶合。
2 )将集成材木方沿径向方向锯切并加工成2 ~ 4mm厚度的杉木薄锯板；3) 杉木薄锯板加压浸渍环氧混合浸渍树脂；4) 将杉木薄锯板顺紋组坯，并通过热压机进行胶合。2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1 )的组坯时， 所述杉木边材径切板在长度方向上按照斜接角度为2 ~ 6。进行组接。
3、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述最佳斜接角度3.81。。
4、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述胶粘剂的配比为合 成乳胶:固化剂=100:15,所述百分比为重量百分比，所述合成乳胶为LK-DN60的双组分合成乳胶。
5、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，涂敷所述步骤1 )胶粘剂 的涂月交量为120~220g/m2,陈化时间为5~15分4中，压力为5 ~ 15kgcm2, 冷压时间为60 ~ 120分钟。
6、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述最佳涂胶量为170/m2， 陈化时间为10分钟，压力为10kg/cm2,冷压时间为90分钟。
7、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述杉木薄锯板的厚度优 选为3mm。
8、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述树脂的配比为618 环氧树脂30%, SK3环氧树脂30。/。， 2124酚醛树脂40%，所述百分比为重 量百分比；测定调制好的环氧混合浸渍树脂的固含量，再加入稀释剂丙酮将 环氧混合浸渍树脂的固含量调至40%。
9、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，将调制好的环氧混合浸渍树脂倒入浸渍罐中，加入杉木薄锯板，加上重物使薄锯板完全浸入浸渍树脂中，加0.8MPa压力浸渍，60分钟后取出沥干，待薄锯板表面的胶不再粘手 为止，将浸渍好树脂的薄锯板送入烘箱干燥，打开烘箱鼓风机，烘箱温度设 定为60°C,时间为120分钟。
10、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，在所述步骤4)中通过热 压机进4于热压时，热压才几垫板的上、下两层还涂有800 ~ 1000厘泊硅油，热 压温度为100~ 140°C，压力为10~20Mpa,热压时间为60 ~ 120分钟。
全文摘要
本发明公开了一种用于风电叶片复合材料的薄锯板(杉木)层积材的制造方法，包括如下步骤1)对分级杉木边材径切规格板进行组坯，制成顺纹方向相互平行的集成材木方，分级杉木边材径切规格板相互之间涂刷集成材胶；2)将集成材木方沿径向方向锯切并加工成2～4mm厚度的杉木薄锯板；3)杉木薄锯板加压浸渍环氧混合浸渍树脂；4)将杉木薄锯板顺纹组坯，并通过热压机进行胶合。本发明不仅方法简便，而且通过本发明的方法，能够大量生产出满足风力发电叶片复合材料要求的杉木薄锯板层积材。
文档编号B27K3/08GK101259627SQ20081010485
公开日2008年9月10日 申请日期2008年4月24日 优先权日2008年4月24日
发明者任海青, 江泽慧, 玲 陈, 黄晓东 申请人:中国林业科学研究院木材工业研究所