CN101603623A

CN101603623A - 表面强化实木型材、地板及其制造方法

Info

Publication number: CN101603623A
Application number: CNA2009100992650A
Authority: CN
Inventors: 涂登云; 倪月中
Original assignee: ZHEJIANG SHIYOU WOOD INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG SHIYOU WOOD INDUSTRY Co Ltd; Zhejiang Shiyou Timber Co Ltd
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2029-05-29
Also published as: CN101603623B; EP2255937B1; EP2255937A1

Abstract

本发明涉及木材的加工处理的技术领域，具体涉及木材表面的强化方法及其型材、实木地板。本发明的表面强化实木型材的密度为300～580kg/m³，其强化表面厚1～5mm，强化表面的漆膜硬度为2H～5H，型材的整体含水率为6～9％。本发明的实木型材的强化表面的漆膜硬度更大，整体含水率稳定，适合更大范围的气候条件。

Description

表面强化实木型材、地板及其制造方法

技术领域

本发明涉及木材的加工处理的技术领域，具体涉及木材表面的强化方法及其型材、实木地板。

背景技术

硬木产品受到众多消费者的青睐，其中尤以硬木家具、硬木地板为甚。然而，硬木树生长缓慢，多年难以成材，又逢森林保护，各国禁伐，原料枯竭，硬木家具厂、硬木地板厂难为无米之炊，消费者企盼而不可及。在可利用天然林资源不断减少，木材供应越来越依赖于人工速生丰产林的形势下，通过密实化处理提高人工林木材的力学强度、改善其加工性能，使其能够代替质地坚硬的木材，已是一个目前研究热点。

CN1282654A公开了杨智良先生的“强化实木复合企口地板块生产方法”专利技术，用松木或速生林材制成芯板，芯板表层粘贴木纹装饰层、三氧化二铝耐磨层、三聚氰胺阻燃层，四周开企口成地板，该技术生产的是多层复合地板，没有施加较强的压力和较多的胶量，强化程度一般。CN1195611C公告了武汉荣德实业有限公司的“强化木地板基材的制备方法”专利技术，用木截头削片、刨片后的木屑为原料，经胶合压制成木地板基材。该技术对木材的废物进行利用，但用木屑作原料，不具有原木纤维的机械强度。上述两专利均存在着强化程度欠高，产品不甚符合当今消费者流行的喜实木的心理。

由于木材的性能，如硬度、耐磨性、抗弯强度、尺寸稳定性等主要取决于其表面，通过木材表面的密实化，即仅在木材表面一定深度使其密度增加，表面硬化，而木材内部密度并不增加或较少增加，既可提高木材的物理力学性能、节约成本，又减少了木材材积损失，是一种理想的人工林软质木材材性改良方法。

为了使得木材表面密度、硬度增加，还有现有技术采取如下的技术方案：将有机树脂等有机物、无机金属元素等渗入木材表层的一定厚度，实现木材表面密实的目的。由于酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺改性树脂、异氰酸酯等树脂可与木材能形成交联作用，可提高木材表面的硬度，但产品污染较大。

还有人将经过树脂浸渍的木材再进行一定程度的压缩处理，其密实化程度更高，树脂对压缩变形还有良好的固定作用。但仍然存在污染以及工艺复杂的缺点。

目前，通过热压木材使得木材压缩密实的方法非常流行，例如，公开号为CN101007415的中国专利公开了一种表面强化地板的制作工艺，它包括(1)原料初加工：用杉木等速生林中的间伐材，还有松木、杨木等，绝干密度小于600kg/m³的原木，加工成粗板料；(2)干燥：根据现有的干燥基准进行干燥，控制终含水率4％～10％，最佳5％～8％；(3)粗创：用四面刨床对粗板料进行四面粗刨；(4)加热：在烘干窑中加热至100～150℃，10～60分钟；(5)树脂浸渍：采用冷热法浸渍，即从烘干窑中出窑便趁热投进常温的树脂池内浸渍，浸渍2～25分钟，固含量20％～40％，选用热固性树脂，如酚醛或脉醛树脂；(6)热压：用普通多层热压机或连续热压机对板料进行热压，压缩比控制在5％～20％，温度控制100～190℃，热压200～2800秒，不同树种、不同树脂、不同温度值，热压时间有相应增减；(7)陈放：热压后降至常温，陈放4～48h，以消除内应力和稳定尺寸；(8)精加工：经刨削、锐削、砂削、油漆，最终成为消费产品。现有技术的上述方案制作的板材表面强度较高，但是沿木材横纹方向进行径向或弦向压缩时，要达到比较理想的表面密实化效果的前提条件是：表层木材温湿度高、软化充分，而中间部分木材温度低、没有被软化，同时控制较低的压缩比或压缩率。这是因为在较大压缩率下，即使中间木材没有软化，不被压缩的可能性也很小，特别是径向压缩时，早材细胞由于细胞壁薄而容易被压缩变形。因此，通过压缩达到木材表面密实，需采用高温、短时间热压的工艺方法。为了防止木材表面被压缩后的反弹，现有技术通常还要将热压后的木材浸泡在树脂中一段时间。还需要在热压前将木材的表面开槽后置入水中浸泡以提高木材的含水率。因此，其工艺较为复杂且不够环保。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面强化的实木型材。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种表面强化实木型材，它的密度为300～580Kg/m³，其强化表面厚1～5mm，强化表面的漆膜硬度为2H～5H，型材的整体含水率为6～9％。

本发明所述的实木型材不含有机树脂、无机金属元素等杂质，其属于“纯净”的实木型材，污染小。

本发明的表面强化实木型材的原木较软，例如松木、杉木、杨木、泡桐，通常的原木的密度为250～480Kg/m³，现有技术认为上述低密度木材不能硬度要求高的地板、门板、家具、木楼梯的制作原料。本发明上述型材与现有同密度的实木型材相比，其强化表面的漆膜硬度更大，整体含水率稳定，适合更大范围的气候条件。

作为优选，本发明采用密度更小的原木，即表面强化实木型材的密度更小为300～500Kg/m³。

本发明的另外一个目的是提供一种由上述表面强化的实木型材制作而成的实木地板。

本发明的另外一个目的是提供一种制造上述实木型材和实木地板的方法，该方法方便简单且环保，它解决了现有工艺过于复杂、污染较大的技术问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

表面强化实木型材的制造方法，包括以下步骤：

(1)干燥原木型材；

(2)将原木型材在210℃～250℃的热压机中压缩；

(3)将压缩后的原木型材保温20分钟～60分钟；

(4)控制原木型材的含水率在6～9％之间。

本发明可以处理的木材非常广泛，例如杉木、松木、杨木、水曲柳、泡桐、桦木、椴木等都可以采用本发明所述的方法处理。

本发明所述的原木型材的形状根据用途需要可以是多种多样的，例如地板、门板、家具、木楼梯等。

由于各种木材的含水率差别加大，需要对原木型材首先干燥处理，作为优选，控制干燥后原木型材的含水率在7～16％，更为优选的是7～13％。如果含水率过小，则原木型材在后续的过程中被压裂的可能性大大增加，压缩后的回弹率也大大增加。试验表明，如果木材的含水率过大，则木材内部的含水不均匀，被压缩后容易产生变形，同时内部开裂、表面开裂也比较严重；另外，压缩后由于木材内部水分的降低，还会使木材尺寸减小，不易得到要求尺寸的压缩木。

作为上述技术方案的优选，控制干燥后原木型材的含水率在8～10％，更为优选的是7～9％。作为另外一种优选，控制干燥后原木型材的含水率在12～14％，更为优选的是10～12％。

作为本发明的优选，在干燥原木型材后对原木型材的表面进行抛光。通常所述的对原木型材表面型材的抛光是采用刨子沿型材的纤维方向刨平型材，使热压板与型材的纤维方向保持一致。如果没有进行抛光步骤，则在热压时避免型材上的凸起导致型材的各部分压缩不一，这样不仅型材的被压缩面部分恢复后不够平整，并且，相关凸起的压缩可能会极大损伤型材的纹理，造成原木型材力学性能的下降。上述抛光能够使热压机迅速将型材加热以达到压缩的目的。

型材在热压机中的温度非常重要，所述热压机的温度即热压机压板的温度。实验表明，在热压时间保持一定的条件下，热压温度越高，型材的压缩恢复率越小。以日本柳杉为例，压缩7天，热压温度为60℃时的压缩恢复率为83％，热压温度为100℃时的压缩恢复率为58％。因此，控制本发明的热压温度能够得到合适的压缩恢复率。如果热压的温度过高，则对原木型材的力学性能影响较大，这是因为，木材在过高的温度下木纤维的降解十分严重。另一方面，过高的热压温度可能使得纤维与纤维之间的交联变得更加困难，这都极大地降低了型材的力学性能。作为上述方案的优选，热压机的温度保持在220℃～250℃之间。最为优选的方案是230℃～250℃之间。

作为本发明的优选，所述型材被压缩时，压缩率应控制在15％～25％之间，更为优选的是16％～20％。过大的压缩率导致压缩时间过长、型材过重，同时还严重影响型材的压缩恢复率与力学性能。过低的压缩率，不能满足表面力学性能的要求，同时由于较低的压缩率形成较薄的表面强化层对外界的阻隔作用较弱，在潮湿的环境中可能由于水分穿透表面层而造成型材内部膨胀。作为上述方案的优选，所述的压缩率控制在17～23％之间。

所述的型材被压缩后需要定型保温一段时间才能较好地控制压缩恢复率，同样，保温时间过长可能损伤型材的力学性能。所述的保温可在热压温度下保温，也可比热压温度低10℃～80℃，这些对本发明所得型材的性能影响较小。所述的保温时间优选20分钟～40分钟。

在210℃～220℃时，保温时间长50～60分钟时效果更好，尺寸称定性高，表面材色也不深。

作为本发明的进一步优选，所述的保温时间为20分钟～40分钟。作为本发明的另外一种优选，所述的保温时间为35～40分钟。

不仅热压的温度、热压的压缩率对所得型材的性能具有较大影响，在型材被压缩时压缩的速度也对型材的性能具有显著的影响。在本发明的技术方案中，热压机压合型材的速度在4mm/s～10mm/s时，所得型材的表面强度显著提高。更为优选的方案是热压机压合型材的速度在4mm/s～6mm/s，另外一种更为优选的方案是热压机压合型材的速度在8mm/s～9mm/s，最为优选的方案是热压机压合型材的速度在7mm/s～8mm/s。

得到本发明所述型材的另外一个重要条件是要控制型材的含水率。原木型材内部具有很多孔隙，这些孔隙使得原木型材具备一定吸水功能，当含水率合适时且通过外表的密封后，原木型材能够适应较大变化的湿度环境变化而不产生吸水或者脱水，本发明的原木型材在保温步骤过后调节原木型材的含水率为6～9％之间，可以保证型材在多种气候条件下长期使用而不变形。控制本发明保温步骤冷却后所得原木型材的含水率的方法较多，例如：在可调温调湿的平衡房内、干燥窑或是大气条件下。

作为本发明的优选，原木型材在保温步骤过后调节原木型材的含水率为6～7％之间。作为上述技术方案的另外一个优选，原木型材在保温步骤过后调节原木型材的含水率为7～8％之间。

作为本发明的优选，所述的控制木材的含水率是通过将冷却后的原木型材置于水分控制室中实现的，控制所述的水分控制室中的温度在40℃～65℃，相对湿度在75％～95％。放置时间以型材达到要求的含水率为准。过高的温度会使表层压缩部份回弹，不能使表面强化。过低的温度会使陈放时间过长，影响生产效率。

本发明采用高温，使木材在高温、被压缩的条件下进行干燥；另外，由于高温使木材半纤维素、木素降解中的亲水基团降解，大大降低木材的吸湿性。在这两重作用的条件下，使得木材表层压缩得到固定，从而消除了木材的表面压缩回弹。

本发明的原木型材经过含水率调控步骤后，就可根据需要进行下一步加工了。例如，将本发明的型材制作成实木地板，则需进行企口步骤，然后再进行表面砂光和表面涂饰步骤。利用本发明所述方法所得的型材制作的实木地板，其压缩恢复率低，漆膜硬度高，且能够使用于广泛的气候，可广泛应用于地采暖、潮湿、干燥的条件，产品安装无需要龙骨、钉钉，安装十分方便，大大减少了安装成本和对房屋的破坏。同时还应该注意到，由于采用了较为简单的工艺，其制作成本低且污染小。

具体实施方式

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1：一种木材表面强化方法，选取大青杨为原木，针对木材要制作的实木地板的大小对烘干后的木材进行合理切割，形成具一定批量的同规格木材锯材，便于后期的烘干和处理过程。切割后的大青杨木材成块状，将其木材堆垛好后，在木材垛顶加重物，用叉车把码的木材垛放到蒸汽加热顶风型干燥窑中烘干干燥，控制其水分在8％左右。用威力四面刨铣机(型号：U23 EL)对烘干后的块状原木表面进行抛光，选择一个抛光的表面作为待强化面，使得所述的抛光面与木材的纤维方向平行，将所得抛光的厚度为25mm原木放入三层热压机中，所述的热压机的热压板与待强化面相对，调整所述的热压板的温度为220℃，控制热压板的压合速度为4mm/s，压缩热压机中的原木至21mm，压合时热压机的压强约为25MPa，保压保温40分钟，结束后缓慢泄压，泄压速度0.01mm/s，所得原木置室内自然冷却。冷却后的原木放入水分控制室中放置4天后取出，所述水分控制室内的相对湿度为90％左右，温度为50℃。取出后，木材的含水率为6～7％左右。将水分调节完毕的木材陈放一段时间，再对其进行企口、表面砂光、表面涂饰等步骤即可得实木地板。本发明的木地板被压缩的表面向内2～3mm厚部分硬度显著增强，本发明所得木地板的含水率为6～7％，且能够在各种气候条件下保持稳定。所述木地板的产品密度为466kg/m³，漆膜硬度为2～3H。本实施例的实木地板的两侧开有企口，上面为强化面，强化层的厚度H＝2～3mm，实木地板的下表面没有进行强化，这样节省了木料，也防止下表面受潮而产生膨胀。实木地板的强化层的倒角处涂布有密封漆，并且所述的密封漆渗入强化层内，这样可以有效地防止倒角处吸水而膨胀。

实施例2：一种木材表面强化方法，选取泡桐为原木，针对木材要制作的实木地板的大小对烘干后的木材进行合理切割，形成具一定批量的同规格木材锯材，便于后期的烘干和处理过程。切割后的大青杨木材成块状，将其木材堆垛好后，在木材垛顶加重物，用叉车把码的木材垛放到蒸汽加热顶风型干燥窑中烘干干燥，控制其水分在7％左右。用威力四面刨铣机(型号：U23 EL)对烘干后的块状原木表面进行抛光，选择一个表面为待强化面，使得所述的待强化面与木材的纤维方向平行，将抛光所得的厚度为30mm原木放入三层热压机中，所述的热压机的热压板与待强化面相对，调整所述的热压板的温度为250℃，控制热压板的压合速度为10mm/s，压缩热压机中的原木至24mm，压合时热压机的压强约为20MPa，保压保温20分钟，结束后缓慢泄压，泄压速度0.01mm/s，所得原木置室内自然冷却。冷却后的原木放入水分控制室中放置6天后取出，所述水分控制室内的相对湿度为85％左右，温度为50℃。取出后，木材的含水率为7～8％。将水分调节完毕的木材陈放一段时间，再对其进行企口、表面砂光、表面涂饰等步骤即可得实木地板。本发明的木地板被压缩的表面向内3～4mm厚部分硬度显著增强，本发明所得木地板的含水率为7～8％，且能够在各种气候条件下保持稳定。所述木地板的产品密度为350kg/m³，漆膜硬度为2～3H。

实施例3：一种木材表面强化方法，选取椴木为原木，针对木材要制作的实木地板的大小对烘干后的木材进行合理切割，形成具一定批量的同规格木材锯材，便于后期的烘干和处理过程。切割后的椴木木材成块状，将其木材堆垛好后，在木材垛顶加重物，用叉车把码的木材垛放到蒸汽加热顶风型干燥窑中烘干干燥，控制其水分在12％左右。用威力四面刨铣机(型号：U23 EL)对烘干后的块状原木表面进行抛光，其中一表面将成为强化面，使得所述的抛光面与木材的纤维方向平行，将所得抛光的厚度为25mm原木放入三层热压机中，所述的热压机的热压板与所述的抛光面相对，调整所述的热压板的温度为210℃，控制热压板的压合速度为6mm/s，压缩热压机中的原木至21mm，压合时热压机的压强约为20MPa，保压保温60分钟，结束后缓慢泄压，泄压速度0.01mm/s，所得原木置室内自然冷却。冷却后的原木放入水分控制室中放置8天后取出，所述水分控制室内的相对湿度为85％左右，温度为55℃。取出后，木材的含水率为8～9％。将水分调节完毕的木材陈放一段时间，再对其进行企口、表面砂光、表面涂饰等步骤即可得实木地板。本发明的木地板被压缩的表面向内2.5～3mm厚部分硬度显著增强，本发明所得木地板的含水率为8～9％，且能够在各种气候条件下保持稳定。所述木地板的产品密度为422kg/m³，漆膜硬度为3～4H。

实施例4：一种木材表面强化方法，选取大青杨为原木，针对木材要制作的实木地板的大小对烘干后的木材进行合理切割，形成具一定批量的同规格木材锯材，便于后期的烘干和处理过程。切割后的大青杨木材成块状，将其木材堆垛好后，在木材垛顶加重物，用叉车把码的木材垛放到蒸汽加热顶风型干燥窑中烘干干燥，控制其水分在12％左右。用威力四面刨铣机(型号：U23 EL)对烘干后的块状原木表面进行抛光，其中一面将成为强化面，使得所述的抛光面与木材的纤维方向平行，将所得抛光的厚度为28mm原木放入三层热压机中，所述的热压机的热压板与所述的抛光面相对，调整所述的热压板的温度为230℃，控制热压板的压合速度为8mm/s，压缩热压机中的原木至23mm，压合时热压机的压强约为25MPa，保压保温35分钟，结束后缓慢泄压，泄压速度0.01mm/s，所得原木置室内自然冷却。冷却后的原木放入水分控制室中放置4天后取出，所述水分控制室内的相对湿度为95％左右，温度为55℃。取出后，木材的含水率为8～9％。将水分调节完毕的木材陈放一段时间，再对其进行企口、表面砂光、表面涂饰等步骤即可得实木地板。本发明的木地板被压缩的表面向内3～5mm厚部分硬度显著增强，本发明所得木地板的含水率为8～9％，且能够在各种气候条件下保持稳定。所述木地板的产品密度为477kg/m³，漆膜硬度为3～5H。

实施例5：一种木材表面强化方法，选取大青杨为原木，针对木材要制作的实木地板的大小对烘干后的木材进行合理切割，形成具一定批量的同规格木材锯材，便于后期的烘干和处理过程。切割后的大青杨木材成块状，将其木材堆垛好后，在木材垛顶加重物，用叉车把码的木材垛放到蒸汽加热顶风型干燥窑中烘干干燥，控制其水分在10％左右。用威力四面刨铣机(型号：U23 EL)对烘干后的块状原木表面进行抛光，此表面将成为强化层，使得所述的抛光面与木材的纤维方向平行，将所得抛光的厚度为27mm原木放入三层热压机中，所述的热压机的热压板与所述的抛光面相对，调整所述的热压板的温度为240℃，控制热压板的压合速度为6mm/s，压缩热压机中的原木至23mm，压合时热压机的压强约为25MPa，保压保温35分钟，结束后缓慢泄压，泄压速度0.01mm/s，所得原木置室内自然冷却。冷却后的原木放入水分控制室中放置5天后取出，所述水分控制室内的相对湿度为85％左右，温度为65℃。取出后，木材的含水率为6～7％。将水分调节完毕的木材陈放一段时间，再对其进行企口、表面砂光、表面涂饰等步骤即可得实木地板。本发明的木地板被压缩的表面向内约2～3mm厚部分硬度显著增强，本发明所得木地板能够在广泛的气候条件下保持稳定。所述木地板的产品密度为460kg/m³，漆膜硬度为2～3H。

实施例6：一种木材表面强化方法，选取大青杨为原木，针对木材要制作的实木地板的大小对烘干后的木材进行合理切割，形成具一定批量的同规格木材锯材，便于后期的烘干和处理过程。切割后的大青杨木材成块状，将其木材堆垛好后，在木材垛顶加重物，用叉车把码的木材垛放到蒸汽加热顶风型干燥窑中烘干干燥，控制其水分在9％左右。用威力四面刨铣机(型号：U23 EL)对烘干后的块状原木的表面，此表面将成为强化层，使得所述的抛光面与木材的纤维方向平行，将所得抛光的厚度为27mm原木放入三层热压机中，所述的热压机的热压板与所述的抛光面相对，调整所述的热压板的温度为225℃，控制热压板的压合速度为9mm/s，压缩热压机中的原木至22mm，压合时热压机的压强约为25MPa，保压保温45分钟，结束后缓慢泄压，泄压速度0.01mm/s，所得原木置室内自然冷却。冷却后的原木放入水分控制室中放置4天后取出，所述水分控制室内的相对湿度为95％左右，温度为65℃。取出后，木材的含水率为7～8％左右。

在本发明中，未压缩的木材含水率按照GB 1931-91木材含水率，进行测定。成品地板的含水率按照GB/T 17657-1999人造板及饰面人造板理化性能试验方法，4.3进行测定。成品地板漆膜硬度按照GB/T6739-1996涂膜硬度铅笔测法测定。未压缩木材的密度按照GB1933-91木材密度测定方法测定。压缩后地板的密度按照GB/T 17657-1999人造板及饰面人造板理化性能试验方法，4.2测定。地板漆膜表面耐磨性能按照GB/T 15036.2-2001实木地板检验和试验方法测定。

Claims

1、一种表面强化实木型材，它的密度为300～580Kg/m³，其强化表面厚1～5mm，强化表面的漆膜硬度为2H～5H，型材的整体含水率为6～9％。

2、根据权利要求1所述表面强化实木型材制得的实木地板。

3、一种如权利要求1所述表面强化实木型材的制造方法，包括以下步骤：

(1)干燥原木型材；

(2)将原木型材在210℃～250℃的热压机中压缩；

(3)将压缩后的原木型材保温20分钟～60分钟；

(4)控制原木型材的含水率在6～9％之间。

4、根据权利要求3所述的表面强化实木型材的制造方法，其特征在于：所述的干燥原木型材步骤中，控制干燥后原木型材的含水率在7～16％。

5、根据权利要求4所述的表面强化实木型材的制造方法，其特征在于：所述的干燥原木型材步骤中，控制干燥后原木型材的含水率在7～13％。

6、根据权利要求3所述的表面强化实木型材的制造方法，其特征在于：在干燥原木型材后对原木型材的表面进行抛光。

7、根据权利要求3所述的表面强化实木型材的制造方法，其特征在于：所述步骤(2)中热压机的温度保持在230℃～250℃之间。

8、根据权利要求3所述的表面强化实木型材的制造方法，其特征在于：所述步骤(2)中原木型材被压缩的比例为15％～25％之间。

9、根据权利要求3所述的表面强化实木型材的制造方法，其特征在于：所述的型材被压缩后被保温20分钟～40分钟。

10、根据权利要求3所述的表面强化实木型材的制造方法，其特征在于：所述步骤(2)中热压机压合型材的速度为4mm/s～10mm/s。