CN1017883B - 高粱秆层压板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种高粱秆层压板，它至少包含两层整体粘结的高粱秆层，高粱秆未经劈开并保留秆芯部分；以及它的制作方法。按照本发明层压高粱秆板具有可在大范围内变化的比重，良好的保温和吸音特性和提高了的机械强度，并可以用简单的生产方法进行生产。

Description

本发明涉及一种高梁秆层压板，特别涉及至少由两排高梁秆整体粘合而成的高梁秆层压板，其中高梁秆不必劈开并保留其秆芯部分，此外，还特别涉及它的制作方法，按照本发明制成的层压制品能够显示出由低到高的比重，并具有较好的性能，如良好的隔热和吸音性能及提高了的机械强度，所以，它可以在各种领域里得到广泛的应用。例如，它可以用作建筑材料，如隔热材料，吸音材料，用作固定件的建筑材料，家具材料或建筑结构材料，以及标示材料或手工艺品材料。

在现有技术领域中，需求一种层压材料，这种层压材料立足于便宜和丰富的原料，这种原料很容易得到。这种层压材料与现在市场上的胶合板相比具有相等或更高的强度。另外，还需求一种具有高吸音和隔热性能的层压材料。

本发明找到了达到上述目的方法并向几个国家提出了有关的专利申请。在中国的87104121号专利申请书中（公开号为CNGK87104121，公开日期为1987年12月30日），本发明人提出了一种改进的层压材料，它由两层以上的整体薄层构成，其中每一薄层包含许多压缩的正整段木质纤维秆，纤维秆互相平行地排列成一薄层，本发明人同时提出了这种层压材料的制作方法。木质纤维秆包括高梁秆，甘蔗秆和谷物秆都很适用，但是，高梁秆最适用。意外的是层压材料比用诸如碎料板或纤维板等通过模制切削纤维取得的通用材料具有更高的强度。这种以木质纤维秆为原材料的，层压材料可以以低价格稳定供应。这种原材料极为丰富，到处都是。进一步的优越性是：处理这种秆料并不存在问题。另外，由于组成秆料的纤维并未切断，层压材料具有与市场上的胶合板相等或更高的强度而可用作建筑结构材料。

采用现有技术的层压材料，作为一例，可以按图1A到1E连续表示方法进行生产。参考图1A，具有所需长度的高梁秆1包含表皮2，秆芯3和秆 节4。秆1用刀5（见图1B）沿纤维方向对半切开或开槽（未表示），然后送进一辊压机6以增进粘结强度。在这个步骤之前或后，把芯从秆内取走。如图1C中所示，秆1被辊压机6压平以形成主要由表皮2所组成的压缩秆。

此后，如图1D中所示，把许多压缩秆互相平行布置以组成一薄层8。压缩秆最好的布置是使相邻秆子的节不要互相靠近。许多压缩秆也最好在它们的两端用胶带7预先固定好，在端部涂一层热熔的粘结剂，或用机器把端部缝合在一起。在薄层8中使压缩秆的表皮一侧面向同一方向，这样可取得均匀的粘结强度，在排列压缩秆时使秆间不留空隙这样可使薄层8具有更大的密度。

薄层8的一或两面涂有树脂粘结剂，将涂有粘结剂的薄层8叠在一起，然后用热压法（未表示）将薄层粘合在一起。最终的层压材料9示于图1E中。

可以体会到：上述层压制品具有许多优点，但是，也有一些问题，即：它们的生产是在把高梁秆沿它们的纤维方向劈开之后，把表皮部分压平，并在辗压步骤之前或后，使高梁秆经过另一步骤而把芯部从秆内取走，因此，这种生产方法是相当复杂而麻烦的。另外，因为在层压制品的生产中只使用了表皮部分，这样就难以提供具有较高容重比并适用于隔热和吸音构件的低密度制品。而且，如果需要厚板时，就要把大量高梁秆薄层叠合起来构成一板，这意味着增加了作为原材料的高梁秆的使用数量和所得板材的重量。商业上使用的保温板是木纤维模制而成的，由于它们具有较高容重的隔热性质而被用作建筑结构工业中的垫层材料。但是更需要一种比这种材料更轻更高强度的材料制品。

因此，本发明的目的是提供一种具有重量轻强度高的高梁秆层压板及其制造方法，它可以容易、简单并高效地进行生产。

按照本发明所提供的高梁秆层压板至少包含两层整体粘合的高梁秆，每层高梁秆呈扁平薄层形，并具有不劈开的、带秆芯的高梁秆和所需的长度，使高梁秆以相同方向横向排列并互相接触，每层中的高梁秆垂直于它相邻的上层和下层中的高梁秆。每层中的高梁秆可以含有节或不含节。

每层中的高梁秆最好具有许多纵向延伸的裂缝或裂口，其裂缝应当在秆的表皮上形成。

当需要较薄的高梁秆板，而要保持低比重和高强度时，可以在各最外层高梁秆层（或排）中使用纵向劈成两半的高梁秆。在这种情况下，这些层的外表皮应作为高梁秆板的外表面。

本发明的高梁秆层压板还包括一层或几层粘合在板上的不同的材料，这种材料包括木板或其它板、编织的或非编织的薄层、金属箔、金属网、塑料膜和纸。

按照本发明，还提供了一种制作至少含有两层粘合的高梁秆的高梁秆层压板的方法，其步骤为：

把许多未劈开的带有秆芯部分的高梁秆在相同方向上横向排列，以扁平薄层形式排成一高梁秆层;

把至少两层由上一步骤中得到的高梁秆层交替叠合，使每层的高梁秆与相邻的上层和下层的高梁秆互相垂直;

对带有粘合剂的高梁秆叠合层加压。

在上述方法的加压步骤中，高梁秆层最好是在从常温到180℃温度下和在5到30kg/cm²的压力下进行冷压或热压。所施加的压力可以按照最终高梁秆的需要比重而变化。

在本发明的实施过程中，在形成高梁秆层以前，最好对高梁秆进行预辗压，其压力要足以在高梁秆的表皮部分上形成纵向裂缝。在相当高的压力作用下，可取得方秆形或板状高梁秆。另外，高梁秆最好在通过脱蜡处理而把蜡和脂肪成分从它的表皮层中脱除之后再使用。

在最佳实施例中，把高梁秆纵向劈开成两片，然后横向排列构成一高梁秆的薄层，它用在高梁秆板的最外层，这样比由圆秆形高梁秆形成的层要薄一些。

在另一最佳实施例中，本发明的生产方法还包括：在制成的高梁秆板的一面或两面上粘上一层或多层不同于高梁秆材料的材料层的步骤。

本发明的层压板是采用高梁秆作为原材料而制成的。其它木质纤维，如竹子，芦苇和玉米（谷类）秆不宜用作原材料，因为它们不具有秆芯部分或硬的表皮层。

本发明将参考附图作进一步的描述：

图1A～1E连续地说明了现有生产层压材料的方法;

图2为一流程图，它表示了按照本发明制作高 梁秆层压板的生产方法;

图3A～3D描述了在本发明的生产方法中最适用的高梁秆;

图4A～4C连续说明了本发明的制作高梁秆层压板的方法;

图5和图6表示了本发明的高梁秆层压板;

图7为一图表，它表示出按照本发明制成的高梁秆三合板的比重和导热率之间的关系。

按照本发明制作高梁秆层压板可按图2所示方法进行。首先，在去掉叶子等以后，高梁秆被切成需要的长度，所得圆秆形高梁秆不需要进一步处理便可应用于后面的组合步骤中，但是，最好经过一脱蜡处理步骤，以便从它的表皮层中去掉蜡和脂肪成分。除脱蜡步骤外，高梁秆最好进行预辗压，使它的表皮层上产生纵向裂缝或裂口。这些裂缝使粘合剂加速浸入秆芯部分，从而加强秆芯部分。发明人也发现，在高梁秆经过预辗压后，由于辗压后的高梁秆不再具有圆形表面，这就易于使高梁秆并排排列和在秆端扎上一胶带，并且，由于高梁秆面对面地接触，改进了高梁秆层与另一高梁秆层的粘结，从而提高了成品板的抗剥离强度和抗弯强度。

在自选的预处理后，圆秆状高梁秆被边靠边地排列成一高梁秆层，为了避免高梁秆在排列好的层中脱开，对每一组高梁秆可用一胶带固定住。

然后把两层或多层高梁秆交替叠合，要注意构成每层高梁秆的方向，并至少对每层的一个表面涂以粘结剂。于是对高梁秆的叠合层用常用方式施加压力，包括在从常温（约为15～35℃）到180℃的温度中，在5～30kg/cm²的压力下进行冷压或热压。在这个步骤和叠合步骤之前，对高梁秆层可以进行预压以便得到密实的高梁秆层。预辗压步骤、预压步骤和加压步骤可根据高梁秆层压板需要的厚度、比重、强度等灵活组合。

图3A～3D描述了高梁秆用在本发明实施中的四个步骤。这些高梁秆可以是长度不限的圆秆，但是，长度最好是30～200cm，除了用于图3D中的高梁秆外，这些高梁秆可以不劈开，并可保留它的秆芯部分。通常，图3A中所示的高梁秆可用于制作高梁秆层。如图中所描述的，高梁秆1包括表皮层2和秆芯部分3。数字4表示秆节，它可有可无。另外高梁秆可以在不同压力下辗压后再应用。当高梁秆在一相对较低的压力下辗压时，仍可保留它的圆形横截面，但是，如在图3B中所示，在秆1的表皮层2上则形成纵向延伸的裂缝。另外，高梁秆在相对较高的压力下进行辗压时，除产生裂缝（见图3C）外，秆的圆形横截面变成矩形横截面。裂缝促使施加的粘结剂漫入秆芯部分。作为一个特例，高梁秆可纵向劈开成两半部分（见图3D）。这些对开的部分可用在要求不增加高梁秆板的厚度，而使它的比重保持在较低水平的情况下。图3A～3D中所示的高梁秆，必要时可以用通常的方法进行脱蜡处理。

例如，采用图3A中的高梁秆来制作本发明所述的高梁秆板，可以按图4A～4C所描述的顺序进行生产。应该指出的是在这些图中有些高梁秆并未表出，以简化生成方法的说明。

如图4A中所示，把许多未劈开的高梁秆1互相平行地布置成一高梁秆层12。高梁秆1的布置最好使相邻秆上的节4彼此互不邻接。对这些高梁秆最好还用一胶带11两端预先固定好，在端部涂以热熔粘结剂或用机器把端部缝合在一起。

在形成高梁秆层以后，将两层或多层（图示例子为三排或三层）如图4B所示那样交替地叠合。在叠合前或正叠合时，层12的一面或两面涂以合成的粘合剂。最好采用树脂粘合剂，可从异氰酸盐粘合剂、热固性粘合剂，冷固性粘合剂，水乳胶粘合剂，热熔粘合剂一类粘合剂中选择，可单独涂在层12上或混合起来涂刷。异氰酸盐粘合剂的例子有聚异氰酸盐树脂和自乳化聚异氰酸盐树脂。异氰酸盐粘合剂可提高粘结强度。热固性粘合剂的例子有酚醛树脂，蜜胺树脂，尿素树脂和环氧树脂。冷固性粘合剂的例子有环氧树脂，聚氨基甲酸乙酯树脂，水乙烯基尿烷树脂，酚-乙烯基醋酸盐共聚物乳胶及其它缩合树脂。此外，水乳胶粘合剂的例子有聚醋酸乙烯脂树脂，乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂，苯代乙撑丁二烯共聚物树脂，甲基丙烯酸脂丁二烯共聚物树脂，丙烯酸酯共聚物树脂，丙烯酸脂-醋酸乙烯脂共聚物树脂，丙烯腈-丁二烯共聚物树脂和异戊间二烯共聚物树脂。这些粘合剂可以用常用方法涂刷，如喷涂，屏幕涂，滚涂和漫涂。

为了实现本发明的目的，天然存在的粘合剂如酪蛋白，大豆胶和木质素不应采用，因为它们不能保证高梁秆之间的坚固粘结或良好的抗水性和耐久性。

如上所述，高梁秆层最好以交替形式叠置，这样在相邻上下层中秆子的方向互相垂直（见图4B），并可提高制成的高梁秆板的机械强度，但是，相邻层中的秆子可以成其它角度交叉，或按需要任意角度交叉。此外，所有的高梁秆可以在相同方向排列成行。这样得到的高梁秆板有各向同性的性质，但是在特定的方向上将展示出非常高的抗弯强度。

然后对带粘结剂涂层的高梁秆叠合层进行加压，以便生产出高梁秆层压板，同时，最好采用热压使它整体结合。在这个加压步骤中的温度和压力最好根据所用的粘合剂分别在15°到180℃之间和5到30kg/cm²之间，可以根据所使用的粘合剂，叠合的层数，层压板所需比重及其它参数来决定。虽然图中并没有表示，在使用热压的加压步骤时，为了保证所需的比重和厚度，最好在叠合层的周围设置具有特定厚度的间隔层。例如，当使用的间隔层具有相当大的厚度时，所制成的高梁秆板将具有增大的厚度，但具有较低的比重。在图4C中描绘了这种最后制成的高梁秆板13的透视图。

从上述描述中可以体会到，根据本发明，由于所使用的高梁秆并未劈开或去掉秆芯，高梁秆层压板可以简单容易地制成，并具有较高的生产效率和较低的生产成本。另外，由于所使用的高梁秆保留了它的秆芯部分，高梁秆板的密度低，重量轻，并显示出高的隔热和吸音性能。还有，由于高梁秆并未劈开，高梁秆板显示出很高的机械强度，再有，由于秆芯部分的存在，每层高梁秆都是低密度的，因此用少量高梁秆可以生产出比较厚的高梁秆板。

图5描述了图4C所示高梁秆层压板的另一种形式。这种高梁秆板13比图4C中的具有较小的厚度。例如，这种高梁秆板13是对三层高梁秆层加压制成的，所使用的压力比生产图4C的高梁秆板所用的压力要高。在生产图4C和图5的高梁秆板时，如果需要的话，可对每一高梁秆层在组合步骤之前在合适的压力下进行另外的预压。

图6描述了具有较小厚度和较低比重的高梁秆层压板的例子。高梁秆板13包含了三层高梁秆，作为中间层的高梁秆层与图5中的中间高梁秆层相同，但是，为了减少板的厚度，两侧的最外层高梁秆是由纵向对半劈开的高梁秆制作的，这些最外层可以按中间的高梁秆层相似的方法制作，只是高梁秆是在劈成两半以后边靠边地布置成的。

在本申请的说明书中，本发明是专门用三层高梁秆板为例来进行说明的，但是应予以指出，对两层高梁秆板和四层高梁秆板或更多层的高梁秆板也可以获得相同的满意结果。在这些高梁秆板中，最外层的高梁秆都可以由纵向劈开的半片高梁秆构成，如图6所示那样。

另外，尽管图中没有表示，按照高梁秆板所需用途，可以在高梁秆板的一面或两面贴上不同类型的薄层，如木板，编织物或非编织物，金属箔等等，也可以把上述薄层插入高梁秆层之间。

还有，高梁秆的化学处理，如阻燃，防毒，防腐和染色等处理可以在适当阶段进行，以便提高高梁秆板的使用价值。

本发明将参考下述例子进行更为详细地说明：

例1

将具有直径约10～25mm的高梁秆脱蜡后割成长30cm的圆杆形高梁秆。然后，把高梁秆在80℃的热空气中干燥60分钟，除去其中的水分。

把干燥后的高梁秆边靠边地排列，如图4A所示，并将秆端用一胶带连接在一起，于是可以得到尺寸大约为10～25mm×300mm×300mm的高梁秆层。

在形成高梁秆层以后，如图4B所示，将三层高梁秆层交替地叠置。在叠置前，在每层高梁秆层的两面均喷涂一种粘结剂，它是将21g（固体含量）的自乳化聚氰酸盐树脂，用两倍的水稀释而成。

把高梁秆叠置层放入两块金属板（2mm×350mm×350mm）之间，在四周放置厚度为11mm的间隔层。然后，将叠置层在温度为150℃和压力为13kg/cm²下热压8分钟，就可以获得如图4C所示的高梁秆层压板。对它的厚度，比重，在20℃温度下的导热率，平面拉伸强度，纵向抗弯强度和纵向杨氏模数进行了测定，其结果示于表1中。

例2

除在叠置前对脱蜡后的高梁秆在辊间间隙为9mm的一对辊子中进行预压外，其余步骤和例1相同，其结果示于表1中。

例3

除在热压时间隔层的厚度增为21mm外，其 它程序同例2，其结果示于表1中。

例4

除在热压时所用间隔层的厚度增加到28mm外，其它程序同例2，其结果示于表1中。

例5

除高梁秆板的最外层由半片高梁秆排列而成外，其余步骤同例2，所得高梁秆层压板类似于图6中所示。其物理性能的测定结果示于表1中。

例6（检验）

为了比较，取商业上供应的一种保温板，其物理性能如例1中所述那样测定，其结果示于表1中。

上述结果表明，按照本发明，高梁秆层压板的比重根据不同的要求可以有大幅度的变化。高梁秆的预压确保了高梁秆的平面拉伸强度和抗弯强度的提高。本发明的高梁秆板显示出良好的保温性能，它相当于通用保温板的性能，但它的强度，不计重量的减轻，却显著地高于通用保温板。

将表1所涉及和其它的资料绘制成图7。相应于例2的三层层压板和相应于例5的三层层压板就是为此目的而生产的。图7中的曲线指出本发明的高梁秆层压板的导热率和比重变化很大，即只要控制生产条件便可得到具有要求的导热率和比重的高梁秆层压板。

表1

例    厚度    比重    导热率    平面拉伸    抗弯强度    杨氏模数

（mm）（kcal/m.hr.℃） 强度（kg/cm²）（kg/cm²） （x10⁴kg/cm²)

1    11.3    0.50    -    1.00    1.71    4.32

2    11.2    0.48    -    1.80    2.47    5.20

3    21.3    0.21    0.047    0.67    54    0.63

4    28.0    0.15    0.044    0.58    41    0.35

5    16.3    0.20    0.048    0.63    45    0.55

6    10.5    0.22    0.040    0.42    13    0.17

Claims (11)

1、一种高粱秆层压板，至少包含两层整体粘结的高粱秆层，每层所述高粱秆层呈平面薄板形，高粱秆按同一方向横向排列并互相接触，每层中的高粱秆与相邻的上下层的高粱秆互相垂直，其特征在于所述高粱秆为未劈开的、带有杆芯部分并具有预定长度。

2、按照权利要求1所述的高梁秆层压板，其特征是：每层中的高梁秆在它的表皮部分具有许多纵向延伸的裂缝。

3、按照权利要求1或2所述的高梁秆层压板，其特征是：构成高梁秆板的最外边的高梁秆层是由纵向对半劈开的高梁秆组成，它的表皮部分形成高梁秆板的外表面。

4、按照权利要求1所述的高梁秆层压板，其特征是：高梁秆经脱蜡处理。

5、按照权利要求1所述的高梁秆层压板，其特征是：它是用带有粘合剂的一些高梁秆层热压成型的。

6、按照权利要求1所述的高梁秆层压板，其特征是：还在它上面粘上一层或几层不同的材料。

7、一种生产高梁秆层压板的方法，它具有至少两层整体粘结的高梁秆层，其步骤为：

将所用高梁秆进行脱蜡处理，以除去秆表皮部分上的蜡和脂肪的成分;

把许多未劈开的、带秆芯部分的高梁秆在同一方向横向排列，以形成一高梁秆平面层;

把由上述步骤得到的至少两层高梁秆层交替叠置，并对每层高梁秆层的一个表面涂以合成粘合剂，使每层中的高梁秆与相邻的上下层中的高梁秆相互垂直;

在温度从常温到180℃、压力为5-30kg/cm²的条件下通过冷压或热压来压制带有上述粘合剂的高梁秆层。

8、按照权利要求7所述的方法，其特征是压力可随制成的高梁秆板所要求的比重而变化。

9、按照权利要求7所述的方法，其特征是：高梁秆在形成高梁秆层之前进行预辗压，其压力要足以使秆表皮部分产生纵向延伸的裂缝。

10、按照权利要求7所述的方法，其特征是：把高梁秆纵向劈成两半，然后横向排列而组成一高梁秆薄层，它比用圆秆形高梁秆组成的高梁秆层要薄，以便构成高梁秆板的最外层。

11、按照权利要求7所述的方法，其特征是：在制成的高梁秆板的一面或两面粘贴上一层或几层不同于高梁秆的材料层。

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