CN101279452A - 人工速生材胶合板及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
人工速生材天然型胶合板，包括普通胶合板、单板层积材、细木工板、指接板和科技木。本发明使用由植物蛋白原料经化学改性得到的胶粘剂，在板材加工过程中的涂胶及组坯步骤涂胶后进行干燥脱水。所得胶合板胶合强度高，在板材加工过程和使用周期内无醛类、苯类等有害气体释放，废弃板材在自然环境下降解时不会产生环境污染。本发明从根本上杜绝了胶合板类产品由于选材和胶粘剂方面的原因对环境和人类健康产生的危害，真正实现了环境友好型人造板的生产，使人造板产品在生产和使用过程中具有与原木制品相同的自然属性。
Description
技术领域
本发明属于人造板制造技术领域，特别是采用人工速生材和完全降解型植物蛋白胶粘剂生产的胶合板及其生产方法。
背景技术
人造板是指对木材及其边角废料、木屑或其它植物茎叶等进行机械加工或化学处理，更新组合而成的板面材料。人造板具有质轻、有一定强度、弹性和强度比原材均匀，收缩性小，不易开裂和翘曲；可用小料拼接；容易加工成各种性状，满足多种用途等诸多优点。可以说，人造板工业的形成和发展标志着人类在有效利用森林资源方面取得了长足进步。近年来，我国人造板工业发展迅速。“十五”期间人造板生产规模年均增长22％，2006年的产量达到7428.56万立方米，成为世界上人造板生产和消费的第一大国。
然而，我国人造板工业在高速发展的同时，也存在着产品结构不合理，生产水平和产品质量总体偏低等现状。特别是，我国天然林资源短缺的矛盾在短时期内无法克服；在人造板生产中长期大量使用化学合成胶粘剂，严重影响了环境质量和人们身体健康。如果这些问题不能得到很好的解决，将严重阻碍我国人造板工业的健康发展。
近年来随着国家大力发展速生丰产人工用林和开展重点地区天然林保护工程，全国森林资源持续增长。截至2007年，我国人工林已占世界人工林面积的近1/3。合理利用人工林资源，将是解决我国木材供需矛盾的主要途径。
天然大分子物质如植物蛋白中含有大量活性化学基团，可以与木材纤维表面的亲水性基团进行化学反应。利用这一特性，对天然大分子进行化学修饰或改性，就能够制造出天然木材胶粘剂。在对植物蛋白进行化学改性方面，对改性大豆蛋白胶粘剂的研究较多，对于其他植物蛋白的改性研究比较少。
现有胶合板的生产工艺依次包括如下步骤：单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压和饰面。单板预处理步骤包括单板的干燥和修补，将原料单板进行分选、烘干，并按规格存放。在涂胶及组坯步骤，将单板双面涂胶，与未涂胶的单板进行叠加组坯操作。在预压步骤，将板坯在冷压机上一次预压成型。在热压步骤，将成型后的板坯在热压机上热压形成板基。饰面步骤包括板基砂光、施胶、覆面和热压等工序。最后经过裁边等工序成为成品板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以各种人工速生材为原料、采用完全降解型植物蛋白胶粘剂生产的的胶合板及其生产方法。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：人工速生材天然型胶合板，经单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压和饰面步骤制成，该胶合板为普通胶合板，在涂胶及组坯步骤，将长芯方向的单板进行双面施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，拼接成完整芯板-干胶板；再把短芯方向的单板横向拼接成完整芯板，对其双面施胶后与干胶板纵横叠加组坯；
在热压和饰面步骤之间增加养生步骤，在板基间放置隔条码垛堆放静置48h以上。
人工速生材天然型胶合板，经单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压步骤制成，该胶合板为单板层积材，在涂胶及组坯步骤，将单板进行双面施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％；干胶板经过淋水顺向叠加组坯。
人工速生材天然型胶合板，经单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压和饰面步骤制成，该胶合板为细木工板，在涂胶及组坯步骤，将芯条侧边双面施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，将烘干后的芯条二次施胶拼成完整芯板；芯板双面施胶与中板纵横叠加组坯；
在热压和饰面步骤之间增加养生步骤，在板基间放置隔条码垛堆放静置48h以上。
人工速生材天然型胶合板，经单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压步骤制成，该胶合板为指接板，在涂胶及组坯步骤，将板条的指接齿及侧边施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，将烘干后的板条二次施胶拼接成完整板坯。
人工速生材天然型胶合板，经单板预处理、涂胶、组坯和冷压步骤制成，该胶合板为科技木，在涂胶及组坯步骤，将染色的单板双面施胶，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，干胶板经淋水后组坯。
人工速生材天然型胶合板生产方法，依次包括单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压和饰面步骤，该胶合板为普通胶合板，在涂胶及组坯步骤，将长芯方向的单板进行双面施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，拼接成完整芯板-干胶板；再把短芯方向的单板横向拼接成完整芯板，对其双面施胶后与干胶板纵横叠加组坯；
在热压和饰面步骤之间增加养生步骤，在板基间放置隔条码垛堆放静置48h以上。
人工速生材天然型胶合板生产方法，依次包括单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压步骤，该胶合板为单板层基材，在涂胶及组坯步骤，将单板进行双面施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％；干胶板经过淋水顺向叠加组坯。
人工速生材天然型胶合板生产方法，依次包括单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压和饰面步骤，该胶合板为细木工板，在涂胶及组坯步骤，将芯条侧边双面施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，将烘干后的芯条二次施胶拼成完整芯板；芯板双面施胶与中板纵横叠加组坯；
在热压和饰面步骤之间增加养生步骤，在板基间放置隔条码垛堆放静置48h以上。
人工速生材天然型胶合板生产方法，依次包括单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压步骤制成，该胶合板为指接板，在涂胶及组坯步骤，将板条的指接齿及侧边施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，将烘干后的板条二次施胶拼接成完整板坯。
人工速生材天然型胶合板生产方法，依次包括单板预处理、涂胶、组坯和冷压步骤，该胶合板为科技木，在涂胶及组坯步骤，将染色的单板双面施胶，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，干胶板经淋水后组坯。
本发明的板基材料为人工速生材，如杨木、桐木、桉木、松木等。所使用的胶粘剂为完全降解型植物蛋白胶粘剂。
在单板预处理步骤，单板含水率为10～15％；涂胶及组坯步骤选用网带式烘干机进行干燥，单板施胶量为单面100～220g/m2，干胶板上淋水量为单面40～100g/m2；冷压工艺参数为：压强0.8～1.0Mpa、时间40～1440min；热压工艺参数为：压强0.8～1.2Mpa、温度105～125℃、时间90～240s/mm；饰面热压工艺参数为：压强0.8～1.2Mpa、温度110～125℃、时间120～600s。
本发明单板预处理步骤与现有技术相同，首先将原料单板进行分选，然后采用自然风干或隧道式机械烘干。对烘干后单板的表面缺陷进行人工修补，按规格存放。涂胶及组坯步骤与现有技术不同。在热压和饰面步骤之间增加了养生步骤，即完成热压工序后，板基自然放置不少于48h的过程。然后进行饰面处理。
本发明中，基材原料采用人工速生材，不会对天然林造成破坏；所使用的胶粘剂为植物蛋白原料采用化学改性方法生产的产品，具备完全降解特性；在板材加工过程和使用周期内无醛类、苯类等有害气体释放；废弃板材在自然环境下降解时不会产生环境污染。
本发明胶合板胶合强度达1.95MPa(GB/T9846-2004中规定的II类板标准为≥0.70MPa)，甲醛释放量仅0.1mg/L(GB/T9846-2004中规定的E0级标准为≤0.5mg/L)。
本发明中胶粘剂可按下述方法制备：
(1)、按下述重量份数取料：
谷朊粉 9
水 100
柠檬酸 0.77
磷酸氢二钠 2.21
三氯氧磷 0.5
四氯化碳 2.5
甘油 0.5
山梨酸钾 0.1。
制备过程为：将柠檬酸与磷酸氢二钠溶于20-30℃水中配制成pH6.0的缓冲溶液，在100r/min的转速下，边搅拌边加入谷朊粉，使之分散均匀成为乳状液。将三氯氧磷预先溶解于四氯化碳中配成20％(V/V)的溶液。在搅拌状态下，将三氯氧磷溶液缓慢滴加于反应体系中，10分钟滴加完毕。保持搅拌转速不变，保温反应60分钟。反应结束前5分钟，加入甘油和山梨酸钾。反应完毕后，即为成品。
(2)、按下述重量份数取料：
脱脂大豆粉 10
水 100
乙酸酐 1
聚丙烯酸钠 0.1
脱氢乙酸 0.25
钠基膨润土 5
制备过程为：取称量好的脱脂大豆粉缓慢加入预热至50℃的水中，进料时间控制在5～10分钟，在加入过程中采用150转/分的转速搅拌。当搅拌成为均一乳液后，将乙酸酐分5次加入反应体系中，10分钟加入完毕。将搅拌速度降至75r/min，保温反应90分钟。当反应进行至80分钟时，加入聚丙烯酸钠和脱氢乙酸。反应结束后，降温至20℃～30℃，加入钠基膨润土，继续搅拌5分钟即为成品。
(3)按下述重量份数取料：
脱脂菜籽粉 10
水 100
碳酸钠 11.5
碳酸氢钠 0.5
十二烷基硫酸钠 0.5
巯基乙醇 0.2
对羟基苯甲酸丁酯 0.2
辛醇 0.2
高岭土 5
制备过程为：将碳酸钠和碳酸氢钠分别配制成0.1mol/L浓度的水溶液，二者以4∶6的比例混合成为缓冲溶液。将缓冲溶液预热至55℃，边搅拌边加入脱脂菜籽粉，搅拌转速100r/min，5分钟内加料完毕。保持搅拌转速不变，依次加入十二烷基硫酸钠和巯基乙醇，保温反应60分钟。反应过程中加入辛醇，消除反应产生的泡沫。反应结束前5分钟，加入防腐剂对羟基苯甲酸丁酯。反应完毕后，边降温边加入高岭土，继续搅拌5分钟，即为成品。
(4)按下述重量份数取料：
脱脂花生粉 9
水 100
硼酸 0.38
氯化钾 0.46
氢氧化钠 0.1
脲 9
瓜儿豆胶 0.3
二甘醇 1
富马酸二甲酯 0.5
轻质碳酸钙 4。
制备过程为：将硼酸、氯化钾和氢氧化钾按比例配成pH9.0缓冲溶液。在20～30℃条件下，向缓冲溶液中缓慢加入脱脂花生粉，搅拌转速90r/min，5～10分钟加料完毕。保持搅拌转速不变，加入脲，保温反应60分钟。反应55分钟时，加入二甘醇、瓜儿豆胶、富马酸二甲酯和轻质碳酸钙，继续搅拌10分钟，即为成品。
具体实施方式
人工速生材天然型胶合板，包括一系列采用植物蛋白胶粘剂制造的人工速生材胶合板类产品：普通胶合板、单板层积材、细木工板、指接板、科技木。以下以最佳工艺条件为例，分别详述各产品的制作方法：
1.普通胶合板的制作方法，以7层胶合板为例：
(1)单板预处理步骤：将原料单板进行分选，采用网带式烘干机，将单板干燥至含水率12％左右。对烘干后单板的表面缺陷进行人工修补，并按规格存放。
(2)涂胶及组坯步骤：将长芯方向的单板按200g/m2(单面)的施胶量进行双面涂胶，在温度75℃的热风干燥条件下，将施胶板的含水率降至15％。把烘干后的施胶板进行斜磨、接长和拼接等操作，制成完整长芯板-干胶板。
再将短芯方向的单板进行横向拼接，形成完整短芯板。在八尺涂胶机上，按200g/m2(单面)的施胶量对短芯板进行双面涂胶。对于表背两层单面涂胶，施胶量为220g/m2。然后将未涂胶板与干胶板进行纵横叠加组坯。
(3)预压步骤：采用压强0.8Mpa、时间60min(分钟)的冷压工艺参数，将板坯一次预压成型。
(4)热压步骤：在热压机上采用压强0.9Mpa、温度110℃、时间180s/mm(秒/毫米)的工艺参数，将成型后的板坯热压成为成品板基。
(5)养生步骤：把从热压机上卸下的成品板基置于凉板架上强制降温。在冷却后的板基表面打上腻子，以板基间放置隔条的方式码垛堆放。成品板基自然放置时间不少于48h(小时)。
(6)饰面步骤：经过后期陈放的板基采用双面定厚砂光。对砂光后的板基进行双面施胶，施胶量为120g/m2(单面)，随后覆以0.35mm(毫米)厚的整张单板。在热压机上以压强1.2Mpa、温度125℃、时间300s(秒)的参数热压。最后再经过砂光、裁边等工序成为成品板。
2.单板层积材的制作方法，以21层产品为例：
(1)单板预处理步骤：将原料单板进行分选，采用网带式烘干机，将单板干燥至含水率12％左右。
(2)涂胶及组坯步骤：将单板按200g/m2(单面)的施胶量进行双面涂胶，在温度75℃的热风干燥条件下，将施胶板的含水率降至15％。把烘干后的施胶板进行斜磨和接长，制成干胶板。
再向干胶板表面淋水，淋水量为50g/m2(单面)。对于板坯表背两层单面涂胶，施胶量为220g/m2。然后进行顺向叠加组坯。
(3)预压步骤：采用压强1.0Mpa、时间120min的冷压工艺参数，将板坯一次预压成型。
(4)热压步骤：在热压机上采用压强1.0Mpa、温度115℃、时间90s/mm的工艺参数，将成型后的板坯热压成为成品板基。
(5)养生步骤：把从热压机上卸下的成品板基置于凉板架上强制降温，以板基间放置隔条的方式码垛堆放。成品板基自然放置时间不少于48h。
(6)后处理步骤：经过后期陈放的板基采用双面定厚砂光、裁边等工序成为成品板。
3.细木工板的制作方法：
(1)预处理步骤：芯条烘干至含水率12％；整理、加工成相同尺寸。
(2)涂胶及组坯步骤：将芯条侧边按150g/m2(单面)的施胶量进行涂胶，在温度75℃的热风干燥条件下，将芯条含水率降至15％。将烘干后的芯条采用同样的施胶量二次施胶，通过拼版机拼成完整芯板。
中板双面施胶，施胶量180g/m2(单面)，与芯板纵横叠加组坯。
(3)预压步骤：采用压强0.8Mpa、时间60min的冷压工艺参数，将板坯一次预压成型。
(4)热压步骤：在热压机上采用压强0.9Mpa、温度110℃、时间180s/mm的工艺参数，将成型后的板坯热压成为成品板基。
(5)养生步骤：把从热压机上卸下的成品板基置于凉板架上强制降温。在冷却后的板基表面打上腻子，以板基间放置隔条的方式码垛堆放。成品板基自然放置时间不少于48h。
(6)饰面步骤：经过后期陈放的板基采用双面定厚砂光。对砂光后的板基进行双面施胶，施胶量为140g/m2(单面)，随后覆以0.35mm厚的整张单板。在热压机上以压强1.0Mpa、温度120℃、时间300s的参数热压。最后再经过砂光、裁边等工序成为成品板。
4.指接板的制作方法：
(1)预处理步骤：原木剖分并干燥至含水率12％，经过平刨、压刨和多片锯加工成相同规格板条，在板条两端通过机械铣出指接齿。
(2)涂胶及组坯步骤：以手工涂刷形式将完全降解型植物蛋白胶粘剂施于指接处和板条侧边，施胶量120g/m2；在温度75℃的热风干燥条件下，将板条含水率降至15％。将烘干后的板条采用同样的施胶量二次施胶，在工作台上进行指接和拼接操作。
(3)预压步骤：采用压强1.0Mpa、时间240min的冷压工艺参数，将板坯一次预压成型。
(4)热压步骤：在热压机上采用压强0.9Mpa、温度110℃、时间180s/mm的工艺参数，将成型后的板坯热压成为板基。
(5)养生步骤：板基经过48h陈放和后期处理制成成品板。
(6)后期处理步骤：经过后期陈放的板基采用双面定厚砂光。再经过裁边等工序成为成品板。
5.科技木的制作方法：
(1)预处理步骤：原木旋切成单板后先采用双氧水进行漂白；水洗后将单板烘至含水率9％；拣选单板染色、水洗，再次烘干单板含水率至9％。
(2)涂胶及组坯步骤：将单板按200g/m2(单面)的施胶量进行双面涂胶，在温度75℃的热风干燥条件下，将施胶板的含水率降至15％。
向烘干后的施胶板表面淋水，淋水量为50g/m2(单面)。然后按设计纹理选择组坯方式。
(3)冷压步骤：采用压强1.0Mpa、时间24h的冷压工艺参数，将板坯冷压成型。
(4)后处理步骤：成型板坯用模具固定，进行时效处理5d(天)；随后经过锯方和刨切工序成为成品。
Claims (10)
1、人工速生材天然型胶合板，经单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压和饰面步骤制成，其特征在于，该胶合板为普通胶合板，在涂胶及组坯步骤，将长芯方向的单板进行双面施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，拼接成完整芯板-干胶板；再把短芯方向的单板横向拼接成完整芯板，对其双面施胶后与干胶板纵横叠加组坯；
在热压和饰面步骤之间增加养生步骤，在板基间放置隔条码垛堆放静置48h以上。
2、人工速生材天然型胶合板，经单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压和饰面步骤制成，其特征在于，该胶合板为单板层积材，在涂胶及组坯步骤，将单板进行双面施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％；干胶板经过淋水顺向叠加组坯。
3、人工速生材天然型胶合板，经单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压和饰面步骤制成，其特征在于，该胶合板为细木工板，在涂胶及组坯步骤，将芯条侧边双面施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，将烘干后的芯条二次施胶拼成完整芯板；芯板双面施胶与中板纵横叠加组坯；
在热压和饰面步骤之间增加养生步骤，在板基间放置隔条码垛堆放静置48h以上。
4、人工速生材天然型胶合板，经单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压步骤制成，其特征在于，该胶合板为指接板，在涂胶及组坯步骤，将板条的指接齿及侧边施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，将烘干后的板条二次施胶拼接成完整板坯。
5、人工速生材天然型胶合板，经单板预处理、涂胶、组坯和冷压步骤制成，其特征在于，该胶合板为科技木，在涂胶及组坯步骤，将染色的单板双面施胶，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，干胶板经淋水后组坯。
6、人工速生材天然型胶合板生产方法，依次包括单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压和饰面步骤，其特征在于，该胶合板为普通胶合板，在涂胶及组坯步骤，将长芯方向的单板进行双面施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，拼接成完整芯板-干胶板；再把短芯方向的单板横向拼接成完整芯板，对其双面施胶后与干胶板纵横叠加组坯；
在热压和饰面步骤之间增加养生步骤，在板基间放置隔条码垛堆放静置48h以上。
7、人工速生材天然型胶合板生产方法，依次包括单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压和饰面步骤，其特征在于，该胶合板为单板层积材，在涂胶及组坯步骤，将单板进行双面施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％；干胶板经过淋水顺向叠加组坯。
8、人工速生材天然型胶合板生产方法，依次包括单板预处理、涂胶及组坯、预压、热压和饰面步骤，其特征在于，该胶合板为细木工板，在涂胶及组坯步骤，将芯条侧边双面施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，将烘干后的芯条二次施胶拼成完整芯板；芯板双面施胶与中板纵横叠加组坯；
在热压和饰面步骤之间增加养生步骤，在板基间放置隔条码垛堆放静置48h以上。
9、人工速生材天然型胶合板生产方法，依次包括单板预处理、涂胶及组坯、预压和热压步骤，其特征在于，该胶合板为指接板，在涂胶及组坯步骤，将板条的指接齿及侧边施胶后，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，将烘干后的板条二次施胶拼接成完整板坯。
10、人工速生材天然型胶合板生产方法，依次包括单板预处理、涂胶、组坯和冷压步骤，其特征在于，该胶合板为科技木，在涂胶及组坯步骤，将染色的单板双面施胶，在55～100℃干燥使含水率降至13～17％，干胶板经淋水后组坯。
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