CN101298153B - 一种木丝、木丝板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木丝、木丝板及其制备方法，该木丝板包括顺纤维方向疏解而成的木丝，并且木丝按照顺纤维的方向铺装。与现有的常规木丝板相比，采用本发明方法制备的木丝板利用通常废弃的单板边角废料作为原料，大大降低了木丝板的成本，制备的木丝板的使用性能满足“定向结构刨花板标准《LY/T1580-2000》”要求；按照顺纤维方向铺装而制备的木丝板在感官上和性能上与实木板相当，而且还克服了实木板的变形和耐候方面的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种木丝、木丝板及其制备方法，特别涉及一种用单板加工废料制备的木丝、木丝板及其制备方法。
背景技术
目前，我国各单板加工厂在单板加工过程中，通常选取材质好于加工材的高等级原木，而原木中材质最好的部分是边材部分，能加工成单板的原木旋切归园或者刨切归方而加工下来的边材碎单板占30％，也就是说有将近30％的材质很好的原木边材部分成为了废料而没有得到很好的利用，这些废料主要用于工厂的锅炉燃料，被当作廉价的燃料燃烧掉了，这样就对材质好的高等级原木造成了巨大的浪费。
另一方面，现有木丝板由于采用的原料木丝质量差而存在板材性能较差的问题。现有木丝板的原料木丝通常是从木材中刨切得到的，由于木段的长度较短，因而刨切得到的木丝长度也较短，多为50cm；采用刨切方式生产木丝，进刀的方向与木纤维方向成一定的角度，刨切所得的木纤维受内折损伤，长长的木丝又自然呈现扭曲，木丝刚性不足，采用这样内折损伤的木丝纤维制成的板材，其中的木丝呈现上下纵横交错、杂乱无章的网状结构，具有众多未贯通的网孔，在微观上不能形成框架结构，导致制成的木丝板的强度差。
例如，公开号为CN1150772A的中国专利申请中，公开了一种“刀组件和用于切削木丝毛的装置”，其中刀组件包括一切刀，该切刀具有切削表面、留隙表面和由切削表面与留隙表面的交界线限定的刀刃，还具有引导肋，该引导肋垂直于刀刃延伸并连接切削表面，引导肋的端部与刀刃重合，并且具有连接所述端部并升起的引导表面。该刀组件和具有该刀组件的装置的优点是，能够将木料质量较差的刨切加工成木丝毛纤维，并且能够控制纤维的宽度，因而制备的木丝毛纤维纤维宽度较窄。
又如，公开号为CN 1861350A的发明专利申请公开了一种“高强度木丝板生产方法”，木丝板生产工序依次为木单板生产、单板切丝、选胶施胶、滚筒中拌胶、铺装、压制成型、养护整形、检验入库。该方法采用有机胶与木丝压制而成，木丝围成网孔的平面图形呈三角形、四边形、多边形，制备的木丝板整体呈网状结构。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题提供一种木丝、木丝板及其制备方法，该木丝是利用原木旋切归圆或者刨切归方加工的的边材碎单板制备的，因此不但有效利用了单板废料，而且制备的木丝板的强度高，板材性能优于实木。
为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种木丝的制备方法，包括，将单板碎料沿纤维方向剪切成木丝。
其中，所述单板碎料为原木旋切归圆或者刨切归方而加工下来边材单板碎料。所剪切成的木丝的宽度为1-6mm。
其中，使单板碎料经过成对的疏解辊，通过两梳解辊表面上多个沿轴向相互平行的环形辊刀对其进行所述剪切。
特别是，所述成对的疏解辊为圆柱形，两疏解辊上下设置，其中上疏解辊和下疏解辊的中心轴线相互平行，下梳解辊位于上梳解辊的正下方。成对的梳解辊的一个梳解辊的环形辊刀的刀刃与另一个梳解辊的环形辊刀的刀刃设置成两两相互对应，并当所述成对梳解辊沿相反方向旋转时，所述两两相互对应的刀刃形成剪切作用，以便将所述经过成对梳解辊之间的单板碎料剪切成所述木丝。
特别是，所述梳解辊的宽度200-600mm，优选为260-500mm；所述的成对梳解辊沿相反方向旋转时的转速为200-700r/m，优选为400-600r/min。
其中，所述环形辊刀直径为50-160mm，优选为80-100mm；径向高度为0.5-4mm，选为2.5-3mm；轴向宽度为1-8mm，优选为3-6mm。
特别是，所述成对梳解辊的辊刀沿轴向彼此错开，并且形成彼此重叠，最大重叠尺寸h为0.1-3.0mm，具有最大重叠尺寸的位置处于成对梳解辊的轴线的共同平面上，优选为0.5-2.0mm；所述成对梳解辊中一个疏解辊的环形辊刀与另一个梳解辊上的与其形成剪切作用的环形辊刀之间的轴向间隙为0.01-0.08mm，优选为0.03-0.06mm。
本发明另一方面提供一种木丝，该木丝通过上述方法制备而成，即将单板碎料沿纤维方向剪切成丝状。
本发明另一方面提供一种木丝板，该木丝板包括通过上述方法制备的木丝和将所述木丝粘结成板材的胶粘剂。
本发明另一方面提供一种木丝板的制备方法，包括将单板碎料顺纤维方向剪切成木丝；将木丝按照顺纤维方向均匀铺装板坯；将板坯压制成木丝板。
其中，所述单板碎料为原木旋切归圆或者刨切归方而加工下来边材单板碎料。所述的木丝的宽度为1-6mm。
其中，使单板碎料经过成对的疏解辊，通过两梳解辊表面上多个沿轴向相互平行的环形辊刀对其进行所述顺纤维方向的剪切。
特别是，所述成对的疏解辊为圆柱形，疏解辊上下设置，其中上疏解辊和下疏解辊的中心轴线相互平行，下梳解辊位于上梳解辊的正下方。成对梳解辊的一个梳解辊的环形辊刀刀刃与另一个梳解辊的环形辊刀刀刃设置成两两相互对应，并当所述成对梳解辊沿相反方向旋转时，所述两两相互对应的刀刃形成剪切作用，以便将所述经过成对梳解辊之间的单板碎料剪切成木丝。
特别是，所述梳解辊的宽度200-600mm，优选为260-500mm；所述成对的梳解辊的转速为200-700r/m，优选为400-600r/min。
特别是，所述环形辊刀的直径为50-160mm，优选为80-100mm；径向高度为0.5-4mm，选为2.5-3mm；轴向宽度为1-8mm，优选为3-6mm。
特别是，所述成对梳解辊的辊刀沿轴向彼此错开，并且形成彼此重叠，并且最大重叠尺寸h为0.1-3.0mm，具有最大重叠尺寸的位置处于成对梳解辊的轴线的共同平面上，优选为0.5-2.0mm；所述成对梳解辊中一个疏解辊的环形辊刀与另一个梳解辊上的与其形成剪切作用的环形辊刀之间的轴向间隙为0.01-0.08mm，优选为0.03-0.06mm。
其中，所述板坯的压制过程包括：首先对板坯进行预压，然后将板坯热压成板。
特别是，沿板坯的厚度和宽度方向分别对板坯进行两次预压，两次预压之间对板坯进行施胶。
特别是，所述的预压压力为0.2-2.0Mpa，预压的时间为10-30秒/毫米板厚，可依次或同时对板坯沿厚度和宽度两个方向进行预压；控制热压压力为2.0-5.0MPa，热压的温度为105-180℃，热压的时间为50-180秒/毫米板厚。
特别是，第一次预压为在厚度方向进行限位预压，即保持铺装板坯的厚度不变，从宽度方向侧向施加压力；第二次预压为在厚度方向施加压力，使板坯进一步密实。
尤其是，控制第一次预压压力为0.2-1.0Mpa，第二次预压压力为1.0-2.0Mpa。
特别是，所述的施胶方法采用浸胶、喷胶、淋胶中的一种。施胶量为木丝纤维(绝干)重量的8-12％，优选为8-10％。施胶的胶粘剂选择为酚醛树脂胶粘剂、脲醛树脂胶粘剂、三聚氰氨改性脲醛树脂中的一种。
本发明的另一方面提供一种按照上述方法制备的木丝板。
本发明制备的木丝板具有如下优点：
1、本发明的采用通常废弃的单板边角废料作为原料，利用成对的带辊刀的疏解辊对单板废料进行剪切生产出木丝，采用该木丝制备的木丝板不但使用性能满足“定向结构刨花板标准《LY/T1580-2000》”要求，而且充分利用了单板废料，大大降低了木丝板的成本。
2、本发明采用沿着顺纤维方向铺装，制备的木丝板可以用于各种家具的板材、地板基板或直接用于地板，其在油漆后的感官与实木板相比没有区别，同时产品克服了实木板的变形和耐候方面的缺陷。
附图说明
图1为本发明木丝生产设备的结构示意图；
图2为制备本发明木丝的梳解辊的正视图；
图3为本发明梳解辊的侧视图；
图4为图2所示本发明梳解辊形成剪切作用的辊刀的局部放大图。
附图标记说明：1.进料装置；2.上梳解辊；3.出料装置；4.电机；5.下梳解辊；6a、6b、上梳解辊的相邻环形辊刀；7a、7b.下梳解辊的相邻环形辊刀；6a′、6a″环形辊刀6a的刀刃；6b′、6b″.环形辊刀6b的刀刃；7a′、7a″.环形辊刀7a的刀刃；7b′、7b″.环形辊刀7b的刀刃；8.机壳。
具体实施方式
实施例1
制备木丝的原料取自桦树旋切归圆或刨切归方加工后的单板碎料。桦木单板碎料的尺寸为：厚度0.2-3mm；宽度20-300mm；长度100mm以上；含水率：5-30％。
单板碎料还可以选择杨木单板碎料、柳木单板碎料、松木单板碎料、以及人造板单板加工企业生产的各种单板后的碎料。
下面参照附图详细说明制备本发明木丝纤维的工艺过程。
如图1所示，木丝生产设备包括机壳8、进料装置1、出料装置3、电机4和由电机4带动的上梳解辊2、下梳解辊5，上梳解辊2、下梳解辊5和电机4安置在机壳8内。
其中，成对梳解辊2、5为在垂直方向上下放置的两个沿相反方向同步转动的圆柱形梳解辊；两梳解辊的中心轴线相互平行，下梳解辊5位于上梳解辊2的正下方。
如图2、4所示，上梳解辊2具有多个沿轴向相互平行的环形辊刀6a、6b，下梳解辊5具有沿轴向相互平行的多个环形辊刀7a、7b。每个梳解辊的宽度为200-500mm，环形辊刀6a、6b、7a和7b的外径为50-160mm、辊刀的径向高度在0.5-4mm，辊刀的轴向宽度为1-8mm。
上梳解辊2的相邻环形辊刀6a、6b和下梳解辊5的相邻环形辊刀7a、7b沿轴向彼此错开，例如上梳解辊2的环形辊刀6a和6b分别与下梳解辊5的环形辊刀7a和7b沿轴向大致错开一个环形辊刀的宽度，使得上梳解辊2的环形辊刀6a插入下梳解辊5的两相邻环形辊刀7a和7b之间的间隙内，而下梳解辊5的环形辊刀7b插入上梳解辊2的两相邻环形辊刀6a和6b之间的间隙内，从而使辊刀6a、6b与辊刀7a、7b形成彼此重叠的部分，重叠部分的高度为h，具有最大重叠尺寸的位置处于成对梳解辊的轴线形成的平面上。
如图4所示，上梳解辊2的环形辊刀6a具有对称的两个环形刀刃6a′和6a″，环形辊刀6b具有对称的两个环形刀刃6b′和6b″；下梳解辊5的环形辊刀7a具有对称的两个环形刀刃7a′和7a″，环形辊刀7b具有对称的两个环形刀刃7b′和7b″。
当上下梳解辊2、5沿图3所示的箭头方向相对旋转时(梳解辊梳解单板边角废料时的辊刀转速为200-700r/min)，辊刀6a的刀刃6a′和辊刀7a的刀刃7a″之间形成剪切作用，辊刀6a的刀刃6a″与辊刀7b的刀刃7b′之间形成剪切作用，从而在下梳解辊5的相邻辊刀7a和7b之间通过剪切作用形成一条木丝。类似的，辊刀6a的刀刃6a″和辊刀7b的刀刃7b′之间形成剪切作用，辊刀6b的刀刃6b′与辊刀7b的刀刃7b″之间形成剪切作用，从而在上梳解辊2的相邻辊刀6a和6b之间通过剪切作用形成一条木丝。
梳解辊2和5上相邻的形成剪切作用的两辊刀之间的轴向间隙为0.01-0.08mm，即辊刀6a与7a、6a与7b、7b与6a、7b与6b之间的轴向间隙为0.01-0.08mm；辊刀6a、6b与7a、7b之间的最大重叠尺寸h为0.1-3.0mm。
进料装置1位于上下放置的成对梳解辊2、5的环形辊刀相互重叠形成剪切作用的位置，并靠近下梳解辊5，以利于单板碎料进入梳解辊，当梳解辊以200-700r/min的转速相向转动时，形成对单板碎料的剪切作用，制备成宽度相等的木丝。
当单板碎料按照顺纤维方向(即控制单板边角料的纤维纵向与梳解辊刀的轴向大致垂直)送入两梳解辊辊刀之间并使单板碎料通过梳解辊刀，从而实现对单板碎料顺纤维方向的梳解。
出料装置3位于上下放置的成对梳解辊2、5相接触形成剪切作用的位置，与进料装置1分列于梳解辊2、5的两侧，并靠近下梳解辊5的地方，以利于单板碎料经梳解辊的辊刀剪切后形成的木丝顺利出料。
安装梳解辊2、5时，保持形成剪切作用的上梳解辊2的环形辊刀6a和6b与下梳解辊5的环形辊刀7a、7b沿轴向相互错开，并且使相邻的上下辊刀形成彼此重叠，使得在启动电机4时，电机4带动成对梳解辊2、5沿相反方向同步转动，相邻上下环形辊刀6a和7a之间、6a和7b之间以及7b和6b之间形成剪切作用。由进料装置1向上下梳解辊2、5之间送入单板板碎时，通过上下梳解辊的环形辊刀6a、6b与7a、7b之间的剪切作用将其剪切成宽度一致的木丝。
本实施例中，梳解辊2和5上相邻的形成剪切作用的两辊刀之间的轴向间隙为0.04mm，如6a与7a之间、6a与7b之间以及7b与6b之间的轴向间隙为0.04mm，上下梳解辊2、5的辊刀之间的最大重叠尺寸h为1.4mm，辊刀的外径为80mm、辊刀的径向高度为2.5mm，辊刀轴向宽度为2.5mm，梳解辊的宽度为230mm，梳解辊的转速为450r/min。
按顺纤维方向将桦树单板碎料由进料装置1送入木丝制备设备，在同步相向转动的成对疏解辊2、5的辊刀的剪切作用下，疏解成宽度相等的木丝。进入出料装置，而由出料装置送出。
制备的桦木木丝纤维的尺寸：厚度0.2-3mm；宽度2.5mm；长度100mm以上；含水率：5-30％。
下面描述采用本发明木丝纤维制备木丝板的过程。该人造木丝板按照以下步骤制备：
1)木丝纤维的铺装和第一次预压
将制备的桦树木丝纤维长条，沿着顺纤维方向均匀铺装，然后保持铺装板坯的厚度不变，从宽度方向侧向施加压力，进行厚度方向的限位预压。
控制预压的压力0.6MPa，温度为25℃，时间为20s/mm(成板板厚)。
2)板坯施胶
将固含量为52％的脲醛树脂胶稀释50倍，然后将经过第一次预压后的板坯浸入胶槽，施胶量为木丝纤维(绝干)重量的8％。
3)第二次预压
对施胶后的板坯进行第二次预压，保持板坯的宽度不变，在厚度方向上进行预压。使施胶后的板坯在厚度上进一步密实，提高板坯的粘接初强度
控制预压的压力1.2MPa，温度为25℃，时间为20s/mm(成板板厚)。
4)热压制板
将板坯送入热压机中，热压制成10mm厚的成板。
热压的压力为4.0Mpa，热压的温度为145℃，热压的时间为60s/mm(成板板厚)。
按照国家林业行业定向结构刨花板标准《LY/T1580-2000》检测板材的理化性能，检测结果如下：
密度(g/cm3) 0.81
静曲强度(MPa) 22
弹性模量(MPa) 3500
内结合强度(Mpa) 0.35
24h吸水厚度膨胀率 15％
检测结果表明，本实施例制备的木丝板材性能超过结构用刨花板性能要求，符合人造板的使用要求。
实施例2
梳解辊上环形辊刀的轴向宽度为5mm，梳解后制备的桦木木丝纤维的宽度为5mm。除此之外，均与实施例一相同。
下面描述采用本发明木丝纤维制备木丝板的过程。
1)木丝纤维的铺装和第一次预压
将桦树木丝纤维长条，沿着顺纤维方向均匀铺装，然后保持铺装板坯的厚度不变，从宽度方向侧向施加压力，进行厚度方向的限位预压。
控制预压压力为0.4MPa，温度为35℃，时间为30s/mm(成板板厚)。
2)板坯施胶
将固含量为52％的脲醛树脂胶稀释40倍，然后将经过第一次预压后的板坯浸入胶槽，施胶量为木丝纤维(绝干)重量的9％。
3)第二次预压
对施胶后的板坯第二次预压，即在厚度方向上进行预压。
预压的压力范围1.5MPa，温度为35℃，时间为20s/mm(成板板厚)。
4)热压制板
将经过再次预压的板坯送入热压机中，热压制成12mm厚的成板。
控制热压压力为3.6Mpa，热压温度为105℃，热压时间为80s/mm(成板板厚)。
按照国家林业行业定向结构刨花板标准《LY/T1580-2000》检测板材的理化性能，检测结果如下：
密度(g/cm3) 0.79
静曲强度(MPa) 20
弹性模量(MPa) 3500
内结合强度(Mpa) 0.40
24h吸水厚度膨胀率 15％
检测结果表明，本实施例制备的木丝板材性能超过结构用刨花板性能要求，符合人造板的使用要求。
实施例3
梳解辊上环形辊刀的轴向宽度为1mm，梳解后制备的桦木木丝纤维的宽度为1mm。除此之外，均与实施例一相同。
下面描述采用本发明木丝纤维制备木丝板的过程。
1)木丝纤维铺装和第一次预压
将桦树木丝纤维长条，沿着顺纤维方向均匀铺装，然后保持铺装板坯的厚度不变，从宽度方向侧向施加压力，进行厚度方向的限位预压。
控制预压压力0.6MPa，温度为35℃，时间为10s/mm(成板板厚)。
2)板坯施胶
将固含量为52％的脲醛树脂胶稀释30倍，然后将经过第一次预压后的板坯浸入胶槽，施胶量为木丝纤维(绝干)重量的10％。
3)第二次预压
对施胶后的板坯进行第二次预压，即保持板坯的宽度不变，在厚度方向上进行预压。
控制预压压力1.5MPa，温度为35℃，时间为20s/mm(成板板厚)。
4)热压制板
将经过第二次预压的板坯，送入热压机中，热压制成16mm厚的成板。
控制热压压力为3.0Mpa，热压温度为180℃，热压时间为110s/mm(成板板厚)。
按照国家林业行业定向结构刨花板标准《LY/T1580-2000》检测板材的理化性能，检测结果如下：
密度(g/cm3) 0.80
静曲强度(MPa) 20
弹性模量(MPa) 3500
内结合强度(Mpa) 0.35
24h吸水厚度膨胀率 15％
检测结果表明，本实施例制备的木丝板材性能超过结构用刨花板性能要求，符合人造板的使用要求。
Claims (7)
1.一种木丝的制备方法，包括使单板碎料沿纤维方向经过成对梳解辊(2，5)之间，通过两梳解辊表面上多个沿轴向相互平行的环形辊刀(6a、6b、7a、7b)对其进行剪切，将单板碎料沿纤维方向剪切成木丝，其中
每个所述梳解辊(2，5)呈圆柱形，每个所述环形辊刀(6a、6b、7a、7b)的径向高度为0.5-4mm、轴向宽度为1-8mm，所述成对梳解辊上的环形辊刀沿轴向彼此错开，并且形成彼此重叠，最大重叠尺寸为0.1-3.0mm，具有最大重叠尺寸的位置处于成对梳解辊的轴线的共同平面上。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述最大重叠尺寸为0.5-2.0mm。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：所述成对梳解辊中的一个梳解辊的环形辊刀与另一个梳解辊上的与其形成剪切作用的环形辊刀之间的轴向间隙为0.01-0.08mm。
4.一种木丝板的制备方法，包括以下顺次进行的步骤：
1)使单板碎料沿纤维方向经过成对梳解辊(2，5)之间，通过两梳解辊表面上多个沿轴向相互平行的环形辊刀(6a、6b、7a、7b)对其进行剪切，将单板碎料沿顺纤维方向剪切成木丝；
2)将木丝按顺纤维方向铺装成板坯；
3)将板坯压制成木丝板；其中，
每个所述梳解辊(2，5)呈圆柱形，每个所述环形辊刀(6a、6b、7a、7b)的径向高度为0.5-4mm、轴向宽度为1-8mm，所述成对梳解辊上的环形辊刀沿轴向彼此错开，并且形成彼此重叠，最大重叠尺寸为0.1-3.0mm，具有最大重叠尺寸的位置处于成对梳解辊的轴线的共同平面上。
5.如权利要求4所述的方法，其特征是板坯压制的过程包括：首先对板坯进行预压，然后将板坯热压成板。
6.如权利要求5所述的方法，其特征是沿板坯的厚度和宽度方向分别对板坯进行两次所述预压，并在第一次预压和第二次预压之间对板坯进行施胶。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征是所述的预压压力为0.2-2.0Mpa，预压时间为10-30s/mm板厚；所述热压压力为2.0-5.0Mpa，热压温度为105-180℃，热压时间为50-180s/mm板厚。
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