CN101104282A - 炭化木指接集成材及其制造方法 - Google Patents

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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。

Description

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。
背景技术
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干缩湿胀影响、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℃，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/m2(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2440×1220mm规格板的时间为4-5min。
(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、不开裂、无树脂、纹理清晰、耐久性好的特点。
附图说明
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1，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1、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1-2m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℃，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/m2(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/m2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2440×1220mm规格板的时间为4-5min。
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11mm左右)，所用的胶粘剂根据客户要求分别为脲醛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℃，压力1.0MPa，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。

Claims (4)

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，干燥温度在160-230℃，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150～200g/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℃，压力0.8MPa，拼成规定的宽度，热压拼板机拼一张2440×1220mm规格板的时间为4-5min；
(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℃，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。
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