CN102179851A

CN102179851A - 一种适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法

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Publication number: CN102179851A
Application number: CN2011100773167A
Authority: CN
Inventors: 徐长妍; 胡玉安; 朱典想; 张洋; 朱庆忠
Original assignee: Nanjing Forestry University
Current assignee: Nanjing Forestry University
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明针对在低温天气条件(环境温度低于5℃)下生产的速生杨科技木的开裂问题，提供一种适合于在低温天气条件下生产速生杨科技木锯材的方法(当然，本方法也能够在常温下应用)，以该方法生产的速生杨科技木锯材的浸渍剥离率、吸水厚度膨胀率、静曲强度、弹性模量等指标达到或超过标准LY/T 1655-2006《重组装饰材》的要求。本方法，包括杨木单板制备，单板染色，单板干燥，单板涂胶、组坯及冷压，对冷压后所得的单板层积木方进行装模，养护，拆模，制材步骤，单板涂胶所用的胶黏剂配方为：脲醛胶与聚醋酸乙烯酯质量比7～9∶1，并加入占胶黏剂总质量1～4％的固化剂；冷压时，压力1～2MPa，冷压时间为0.5～1.5小时；养护时，养护室温度35～45℃，相对湿度65～75％，养护时间90～100小时。

Description

一种适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法

技术领域

本发明涉及制作速生杨科技木锯材的方法，具体地说，是适合于在低温条件(0～5℃)下以改性脲醛胶制作速生杨科技木的方法。

背景技术

江苏省是南方型杨树的中心产区，蓄积量和年采伐量均居我国之首，近年来在苏北地区已形成新兴的杨木加工产业带。但是，随着经济发展和人类生活水平的提高，林木资源急剧减少，环境污染越来越严重。在世界环保大潮的冲击下，科技木应运而生。这是一种以廉价人工林或普通树种木材旋切或刨切单板为主要原材料，采用单板调色、层积、模压胶合成型等技术制造而成的一种具有天然珍贵树种木材的质感、花纹、颜色等特征或其它艺术图案的新型木质装饰材料。科技木的研究和产业化不仅可保护天然珍稀树种资料，而且可以极大地提升人工林或普通树种木材的附加值。

科技木源于欧洲，因其科技含量高，国内一般叫“科技木”或“人造薄木”，国外又叫“重组木”或“组合木”。1965年意大利和英国相继研究开发了以普通树种旋切单板为原料经过单板漂白、染色，按一定方式顺纹组坯湿粘冷压制成木方，在单板坯的侧面按一定角度刨切制得人造薄木。经过进一步的研究开发，意大利的Alpi、IPir公司于70年代初首先实现了科技木的工业化生产。1972年日本也投入了工业化生产。上世纪80年代，香港维德集团旗下的苏州维德木业是国内最早实现科技木生产产业化的企业，先后从德国、意大利、日本等国成套引进具有国际先进水平的生产线。但是，我国的科技木由于起步晚，在生产工艺、生产设备、研究深度和广度等方面与先进国家还存在较大差距。

将速生林木加工成高科技含量，高产品附加值，纹理可与天然珍贵树种相媲美，强度高，可加工性能好，缺陷少的高端科技木产品一直是科研人员和生产企业共同追求的目标。由于其广阔的应用前景和在木材深加工方面的产业链的延展性，科技木在我国得到政府的大力扶持，市场竞争日益剧烈。但是，由于生产技术门栏较高，涉及单板调色、纹理模拟、单板胶合、薄木刨切等多个技术领域，涉及染料化学、胶粘剂科学、计算机技术、木工机械等多个学科，目前国内的科技木市场良莠不齐，质量参差不齐，严重制约行业发展。有的企业企业规模小，产能低，技术创新能力差，成本高，新产品少且质量不稳定；有的企业经过技术改造，虽然提高了产量，降低了成本，具有了一定的创新能力，但要真正“实现规模化生产，形成科技木产业群，发挥资源综合效益，带动农村产业结构调整，安置剩余劳动力，增加农民收入，建成农副产品加工龙头企业，增加地方财政收入”的高端要求相距甚远。

科技木生产中存在的普遍问题包括：

1)染色周期长，能耗大。

2)产品存在色差，质量不稳定。

3)锯材出材率不高。

4)在寒冷天气条件(低于5℃)下，科技木易开裂。

5)薄木出材率低，刨切超薄薄木时易开裂。

发明内容

本发明针对在低温天气条件(环境温度低于5℃)下生产的速生杨科技木的开裂问题，提供一种适合于在低温天气条件下生产速生杨科技木锯材的方法(当然，本方法也能够在常温下应用)，以该方法生产的速生杨科技木锯材的浸渍剥离率、吸水厚度膨胀率、静曲强度、弹性模量等指标达到或超过标准LY/T 1655-2006《重组装饰材》的要求。

本发明的适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，包括杨木单板制备，单板染色，单板干燥，单板涂胶、组坯及冷压，对冷压后所得的单板层积木方进行装模，养护，拆模，制材步骤，单板涂胶所用的胶黏剂配方为：脲醛胶与聚醋酸乙烯酯质量比7～9∶1，并加入占胶黏剂总质量1～4％的固化剂；冷压时，压力1～2MPa，冷压时间为0.5～1.5小时；养护时，养护室温度35～45℃，相对湿度65～75％，养护时间90～100小时。

本发明的有益效果：本发明以改性脲醛胶为胶黏剂，并控制施胶(涂胶)工艺、冷压工艺、养护工艺，使得在低温环境条件下制作的速生杨科技木锯材，不会出现开裂问题，保证了速生杨科技木锯材的质量。当然，本方法也可在常温条件下应用，而且制得的速生杨科技木锯材质量更好。

上述适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，脲醛胶粘度为330～400mPa·s/25℃，固体含量55～65％左右；聚醋酸乙烯酯的粘度为10000mPa·s/25℃，固体含量25～35％。

上述适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，固化剂包括占胶黏剂总质量0.5～2％的氯化铵和0.5～2％的柠檬酸。

上述适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，单板涂胶时采用单面施胶，施胶量为130～160g/m²。

上述适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，拆模前，将养护后的单板层积木方在室温条件下放置10～12小时以上；拆模时，应同时均匀卸下单板层积木方各处的螺钉。

上述适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，制材时，对拆模后单板层积木方按半径切法截锯成板材。

上述适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，单板含水率为8～12％。

上述适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，单板染色时，将单板放进包括水、染料、渗透剂、乳化剂在内的温度为90～100℃的染液中，染色3～5小时。

上述适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，单板厚度为0.8～0.9mm。

具体实施方式

1、速生杨科技木(杨木科技木)锯材的制备

杨木科技木锯材的制备工艺总体流程为：杨木单板制备→漂白→染色→干燥→涂胶→组坯→冷压→装模→养护→拆模→制材。

1)产品设计

确定制造某种科技木的规格尺寸，并最终确定所需单板的幅面尺寸和厚度；确定该种产品所需的单板的色泽，制定染色工艺。本实验将120张杨木单板压制成科技木，其中一半染成淡红色，一半不染色(即淡黄色)，组坯时2张淡红2张淡黄相间叠加。

2)单板制备(制造与剪切)

杨木单板可以对杨木原木进行旋切而得到。并可以对杨木单板进行漂白处理，通过漂白处理可以消除材色的浓淡偏差、除去各种原因引起的污染变色，使材色变浅，染液更容易渗透。

本实验采用的杨木单板取自江苏恒辉高科木业有限公司，公称厚度0.85mm，长大约350mm，宽大约为220mm，密度0.33gcm³，含水率为10-12％。由于每张单板的尺寸基本相同，故无需进行单板剪切；由于每张单板的材色基本一致，也无需漂白。

3)单板调色(染色)

(1)染色原料

本实验用染色原料来自江苏恒辉高科木业有限公司。单板染色所需的原料包括：水、染料(红染料、蓝染料、黄染料)、渗透剂(脂肪酸聚氧乙烯醚)、乳化剂(壬基酚聚氧乙烯醚)。其中渗透剂可能使染料更快进入单板中，起加速染色、缩短染色周期的作用。乳化剂起匀染、乳化、润湿、扩散的作用。

(2)染色方法

将水放入到水浴锅中，打开水浴锅开关并加热使其温度达到90～100℃之间，然后把染色原料放入水浴锅中，搅拌均匀，将杨木单板放进水浴锅中，并在此状态下保持4小时。

4)单板干燥与整理

将染好色的单板取出晾干，然后在电热恒温鼓风干燥箱中干燥，使单板的含水率达到8～12％。将干燥后的单板进行必要的整理。

5)单板涂胶与组坯

(1)胶黏剂配方

本实验用改性脲醛胶作为胶黏剂：脲醛树脂胶(脲醛胶)的粘度大约为330～400mPa·s/25℃，固体含量60％左右；聚醋酸乙烯酯(乳白胶)的粘度为10000mPa·s/25℃，固体含量30％左右。脲醛胶和聚醋酸乙烯酯质量比为7～9∶1，并加入1～4％的固化剂(氯化铵为0.5～2％，柠檬酸为0.5～2％)。

(2)施胶、组坯冷压

单面施胶量为150g/m²。组坯时按杨木单板纤维方向相互平行的方向叠放。

6)冷压

将组坯形成的板坯整理齐整后放入压机，冷压压力分别为1MPa(记为A组)、1.5MPa(记为B组)、2.0MPa(记为C组)，冷压时间为1小时，然后经冷压后的单板层积木方装模固定。

7)养护

将装模后的木方送入温度为35～45℃、相对湿度为65～75％的养护室，养护90～100小时。

8)拆模

拆模前，单板层积木方必须在室温条件下放置10～12小时以上；拆模时，应同时均匀卸下木方各处的螺钉。

9)制材

将拆模后的单板层积木方按半径切法截锯成板材得到制作速生杨科技木锯材。

需要说明的是，在实施步骤5)单板涂胶与组坯、步骤6)冷压时，一半产品在0～5℃的低温环境下进行，一半产品在20～25℃的常温环境下进行。

将在0～5℃的低温环境下实施步骤5)单板涂胶与组坯和步骤6)冷压所得的速生杨科技木锯材记为低温，将在20～25℃的常温环境实施步骤5)单板涂胶与组坯和步骤6)冷压所得的速生杨科技木锯材记为常温。

2、性能测试

将成型的杨木科技木锯材，按照GB/T 17657-1999[9]《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》及LY/T 1655-2006《重组装饰材》的要求，锯成所需尺寸的试件，测试其密度、含水率、浸渍剥离、静曲强度、弹性模量、吸水厚度膨胀率等物理力学性能。

表1 试件尺寸和数量

1)密度和含水率的测定

表2 试样密度和含水率

2)浸渍剥离性能的测定

表3 试件浸渍剥离性能

可见，当压力取1、1.5和2MPa时，试件的剥离率分别为2.81％、2.54％和2.11％。都达到了标准要求(小于3％)。还发现，在本实验范围内，试件剥离率随压力的增大而减小。

3)静曲强度和弹性模量的测定

表4 试件静曲强度和弹性模量

可见，当压力取1、1.5和2MPa时，试件的静曲强度分别为84.3MPa、86.2MPa和92.3MPa，均达到标准要求(≥35MPa)。而且试件的静曲强度随着压力的增大而增大。

当压力取1、1.5和2MPa时，试件的弹性模量分别为8446MPa、8671MPa和9783MPa，达到标准要求(≥3200MPa)。而且试件的弹性模量随着压力的增大而增大。

4)吸水厚度膨胀率测定

杨木科技木板材的吸水厚度膨胀率测试结果见表5。

表5 试件吸水厚度膨胀率

可见，低温条件下，当压力分别取1、1.5和2MPa时，试件在24小时内的吸水厚度膨胀率分别为2.13％、2.30％、2.89％，至144小时，分别为4.65％、4.97％、5.31％。

3.结论

(1)采用改性胶黏剂，在低温(0～5℃)条件及1MPa、1.5MPa、2MPa压力条件下压制的科技木，其密度为0.63～0.75g/cm³、含水率为13.1～14.8％、浸渍剥离率为2.11～2.81％、静曲强度为67.17～94.86MPa、弹性模量为8446～9783MPa、24小时内的吸水厚度膨胀率低于3％。上述指标均达到LY/T 1655-2006《重组装饰材》的要求。本发明的方法在常温下使用，效果更好。

(2)在本实验范围内，试件的密度、静曲强度、弹性模量和吸水厚度膨胀率随压力的增大而增大，含水率和浸渍剥离率随压力的增大而减小。

Claims

1.一种适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，包括杨木单板制备，单板染色，单板干燥，单板涂胶、组坯及冷压，对冷压后的单板层积木方进行装模，养护，拆模，制材步骤，其特征是：单板涂胶所用的胶黏剂配方为：脲醛胶与聚醋酸乙烯酯质量比7～9∶1，并加入占胶黏剂总质量1～4％的固化剂；冷压时，压力1～2MPa，冷压时间为0.5～1.5小时；养护时，养护室温度35～45℃，相对湿度65～75％，养护时间90～100小时。

2.如权利要求1所述适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，其特征是：脲醛胶粘度为330～400mPa·s/25℃，固体含量55～65％左右；聚醋酸乙烯酯的粘度为10000mPa·s/25℃，固体含量25～35％。

3.如权利要求1所述任一适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，其特征是：胶黏剂配方为：固化剂包括占胶黏剂总质量0.5～2％的氯化铵和0.5～2％的柠檬酸。

4.如权利要求1～3所述任一适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，其特征是：单板涂胶时采用单面施胶，施胶量为130～160g/m²。

5.如权利要求1～3所述任一适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，其特征是：拆模前，将养护后的单板层积木方在室温条件下放置10～12小时以上。

6.如权利要求1～3所述任一适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，其特征是：制材时，对拆模后的单板层积木方按半径切法截锯成板材。

7.如权利要求1～3所述任一适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，其特征是：单板干燥后，含水率为8～12％。

8.如权利要求1～3所述任一适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，其特征是：单板染色时，将单板放进包括水、染料、渗透剂、乳化剂在内的温度为90～100℃的染液中，染色3～5小时。

9.如权利要求1～3所述任一适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，其特征是：单板厚度为0.8～0.9mm。

10.如权利要求1～3所述任一适于在低温条件下制作速生杨科技木锯材的方法，其特征是：它还包括对染色前的单板进行漂白的步骤。