木质复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种适合生产轴承零件的木质复合材料及其生产方法。
【背景技术】
[0002]材料皮重代表了承受弯曲的轴承零件的一个重要的材料参数。由于皮重会引起轻微的翘曲，所以低密度且有足够高强度和刚度的材料比同样机械性能但高密度的材料更有优势。
[0003]当同时保持刚度和强度不变时，密度的降低关联的材料重量的减少常在人体工程学和物流当中带来许多好处。较轻的重量所关联的性能优势和成本节省于最基础的工作便得以见得(例如人工操作，设计以及运输和移动设备时的能量消耗)，并持续在每个阶段的操作中或后来的处理程序中，直至使用完毕(例如结构部分的组装)，甚至有可能持续至最后废弃。
[0004]在近些年中，人们不断致力于降低木质复合材料的密度。几乎所有轻型木架结构的一个基本的想法是多层三明治夹芯结构，其中强或硬的材料或固体木质物件能够在材料边缘区域吸收压力和拉力，而在中间层能主要传送剪切力和法向力。
[0005]因此，现在通过新的发展和改进，在市场上已经出现了几十年的纸基蜂窝板正在木材产业中经历着复兴。尽管这些材料是低密度的，但是它们的机械性能和耐水性不足，所以并不能用于轴承上。
[0006]材料性能的提高可以通过三明治夹芯结构和泡沫状芯体的轻量材料来实现。然而，由于在低密度中间层上有高剪切负荷，所以，在弯曲负荷时，低剪切强度会导致严重的变形。此外，力学性能对于作为轴承零件的使用也几乎是不够的。
[0007]目前，在生产由长纤维和粘合剂组成的木质复合材料时，绳股状的、微粒状的或者纤维的木料会与粘合剂嵌入，并随后通过压缩冲压工艺进行压缩，粘合剂被热处理的压板固化。此过程导致了材料显著的压缩，在冲压板的边缘区域尤为明显。因此，传统的面板材料，如硬质板、纤维板、定向刨花板等，以及特殊的木质材料如Q u e t s c h h ο I z、重组木、TimTek、Srimtec、SST等在整个面板厚度中存在或多或少不同密度剖面的情况。为了使得基本上不存在密度剖面，所有的材料应该经过强力压缩的加工，或是使用具有非常低密度的面板材料(例如，轻量木丝板，低密度纤维板等)。但是这些材料由于其强度值较低，所以不能用作轴承的材料。
[0008]正如前文所释，传统板材和例如Quetschhol z、重组木、TimTek、Srimtec、SST等的特殊木材的木构件均在生产中经过了强力压缩。除了密度的增加，此冲压加工也与木材的细胞结构的压缩(瘪泡)有关。如果吸收水分，木材强吸湿性和细胞壁的膨胀可以部分逆转这种变形。然而，这会引起压缩部分的膨胀，同样整个面板材料也会膨胀。
[0009]此外，由于边缘区的压缩，我们很难用这种方法将热量引入到材料的内部来用于固化面板材料。出于这个原因，这些方法一般依靠蒸汽的冲击，以保证足够的热量运输。然而，为了利用蒸汽冲击，长纤维和/或粘合剂必须有足够的(剩余的)水分。如果没有蒸汽冲击，面板生产的技术实施一定是困难的(特别是在低密度面板材料的情况下)。
[0010]尽管经历了大量的尝试，市场上也没有既结合了低的密度与刚度并适合于轴承元件，又避免了生产中压缩带来的缺点的木质复合材料。因此本发明就是为了制作符合上述特点的木质复合材料。
【发明内容】
[0011]木质复合材料，所述木质复合材料的密度为200-550kg/m3，优选300_550kg/m3，并根据标准EN 789在4点弯曲试验中测量的刚度为4，000-12 ,OOOMPa，优选5，000-12，OOOMPa，特别优选6，000-12, OOOMPa，所述木质复合材料包含长径比(长度的纤维和厚度比)大于30的长纤维和表征为泡沫结构的粘合剂;所述粘合剂主要是微细孔泡沫结构，优选的是80%的孔具有大小为600μπι的孔径；所使用的粘合剂在自由发泡时，可形成密度为30-300kg/m3的泡沫体，优选密度为80-200kg/m3 ；聚氨酯体系用作粘合剂。
[0012]使用本发明所述的木质复合材料，对下述产品尤其有利:由于这类产品用于外部的非保护目的，除重量之外，还要在接触水分时的尺寸稳定性以及强度和刚度的保留。上述的产品包括:
[0013]--模板产品，如模板主梁和部分物件，如法兰或筋板，
[0014]一一涂层的或无涂层的平板和部分物件，如中间层或顶层，
[0015]一一工作平面台和防护脚手架，
[0016]一一圆形或扁平形状的1-，2_或3-维的模板产品，用于创建或支承模板面，
[0017]--损耗模板(lost formwork)或仍保留在结构中的部分。
[0018]使用本发明所述的木质复合材料可以惠及一下产品的生产，包括:
[0019]一一由固体物质制成的木结构建筑梁，或具有空腔，或其中部件如法兰或筋板(优点:轻重量，性能均一且没有薄弱点，例如实木中的节点；也可生产横梁(I型梁或其它优化的类似金属梁横截面的梁))，
[0020]一一木结构板和用于家具的结构板(优点:在有关静电、膨胀、防潮性上，性能与胶合板相像，还有很轻的重量和经济生产能力)，
[0021]一一木材结构板的部分(顶层，中间层)，
[0022]—一主要垂直于纤维方向的中间层，所述中间层是从木块中生产的，以平行于纤维的方向，通过垂直于纤维方向切割(优点:重量轻，几乎没有厚度膨胀，经济生产(如波萨轻木端纹替代品))，
[0023]一一由特别轻的长纤维中间层构成的三明治夹芯板，具有由合适材料制成的承重顶层，如薄木板、胶合板甚至亚克力面板，具有垂直或平木纹的中间层，
[0024]一一“厚木面板” 一适于墙壁和天花板的均匀的平板材料，厚度为5厘米到大于20厘米(优点:重量、隔热、静电、耐湿性)，
[0025]—一有空腔的厚木面板(优点:见上文，重量更轻，节省材料)
[0026]—一固体材料制成的多个型材，或具有适于建筑组件、窗户、门和家具的空腔(优点:型材生产时可以没有材料损失、静电损失、重量损失)
[0027]一一用于车辆制造的板，梁和型材(优点:重量、静电、防潮)
[0028]一一用于车辆制造的木结构的圆形和扁平形的二维和三维成型模具的零件，室内装饰和家具(优点:可以生产几乎任何形状，静电，重量)。
实施例
[0029]木质复合材料，所述木质复合材料的密度为200-550kg/m 3，优选300-550kg/m3，并根据标准EN 789在4点弯曲试验中测量的刚度为4，000-12 ,OOOMPa，优选5，000-12，OOOMPa，特别优选6，000-12, OOOMPa，所述木质复合材料包含长径比(长度的纤维和厚度比)大于30的长纤维和表征为泡沫结构的粘合剂;所述粘合剂主要是微细孔泡沫结构，优选的是80%的孔具有大小为600μπι的孔径；所使用的粘合剂在自由发泡时，可形成密度为30-300kg/m3的泡沫体，优选密度为80-200kg/m3 ；聚氨酯体系用作粘合剂。
【主权项】
1.木质复合材料，所述木质复合材料的密度为200-550kg/m 3，优选300-550kg/m 3，并根据标准EN 789在4点弯曲试验中测量的刚度为4,000-12 ,OOOMPa，优选5,000-12 ,OOOMPa，特别优选6，000-12，000MPa，所述木质复合材料包含长径比(长度的纤维和厚度比)大于30的长纤维和表征为泡沫结构的粘合剂;所述粘合剂主要是微细孔泡沫结构，优选的是80%的孔具有大小为600μπι的孔径;所使用的粘合剂在自由发泡时，可形成密度为30-300kg/m3的泡沫体，优选密度为80-200kg/m3;聚氨酯体系用作粘合剂。
【专利摘要】本发明涉及一种木质复合材料，该木质复合材料有200-550kg/m3的密度和4000-12000MPa的刚度，所述刚度是根据标准EN789的4点弯曲实验测得的。所述木质复合材料包含长纤维和粘合剂，长纤维的瘦长系数大于30，而粘合剂有泡沫结构。
【IPC分类】C08L97/02, C08J9/00, C08L75/04
【公开号】CN105504848
【申请号】CN201510869389
【发明人】刘照萍
【申请人】重庆重通成飞新材料有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月2日