CN102407548A - 密实化速生材制造实木地板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用速生材作为原料生产实木地板的方法，属于实木地板制备技术领域。通过压缩密实化和高温热处理的方法使密实化的板材在厚度方向具有一定的密度梯度，提高速生材的表面密度及整体密度、力学性能和密实化木材的尺寸稳定性及防腐性，改变速生材不能直接作为实木地板的局面，扩大速生材在实木地板行业中的应用范围，提高其使用价值。此外，采用速生材生产实木地板，一方面可以替代珍贵木材，保护我国的天然林资源，满足人们不断增长的需求，另一方面可以在一定程度上缓解由于珍贵原料短缺而造成的实木地板发展的瓶颈，促使我国实木地板的发展。
Description
一、技术领域
本发明涉及利用改性速生材为原料生产实木地板的方法，属于实木地板制造技术领域。其主要特征为：采用经过特殊的密实化方法和高温热处理工艺制得的具有一定剖面密度梯度的密实化速生材板材制造实木地板，此方法不添加任何化学试剂，不会对环境造成任何污染。
二、背景技术
我国人口众多，森林资源短缺，覆盖率仅为16.55％。此外，从1998年起开始实施的天然林保护工程，大幅度削减一般生态保护区的采伐量，进一步增大我国木材供需矛盾，严重阻碍了我国木材加工业的发展。因此，如何研究和发展速生材是我国林业发展的当务之急。
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高在国内实木地板越来越受到人们的青睐。实木地板呈现出原木纹理和色彩图案，给人以自然、柔和、富有亲和力的质感，同时它冬暖夏凉、脚感舒适。常用的实木地板树种在国家标准《GB/T15036.1-2001》规定有：白桦、西南桦、水曲柳、大甘巴豆、马来甘巴豆、水青冈、小叶青、白栎、红栎、苦栎、柞木、榉树、柚木、苦楝、木荚豆、香二翅豆、香脂木豆等。但是随着世界范围内森林资源的保护，可利用的珍贵树种愈来愈少，利用密实化的速生木材替代珍贵木材生产实木地板是世界各国的共识，愈来愈多的科研工作人员投入到研究中，密实强化的日本柳杉成功的应用于实木地板使人们看到了速生材应用的前景。
据申请人了解：公开号为CN101486212B的中国专利公开了一种完全利用速生材杨木生产“压缩炭化杨木三层实木复合地板”的一项技术发明，用经特殊密实化工艺制得的杨木薄板作为面层，普通杨木芯板作芯层，杨木单板作底层制造的三层实木复合地板，其各项性能已能达到实木复合地板国家标准GB/T18103-2000的要求。但是压缩炭化杨木板厚度仅为2-4mm，不能用于制造实木地板。公开号为CN101733805B的中国专利公开了“压缩炭化杨木板的生产方法”，通过对杨木板材进行压缩密实化处理，提高板材的密度，并对压缩后的杨木板材在加压的条件下进行炭化处理，消除板材内部的压缩应力，防止板材回弹，提高其尺寸稳定性、密度和硬度。但是该技术发明的压缩炭化杨木在板材的厚度方向没有形成剖面密度梯度，虽然增强了成品杨木板的密度、硬感，但是降低了木材内部的弹性，从而削弱了实木地板舒适的脚感。公开号为C N101603623A的中国专利公开了一种表面强化实木型材、地板的制造工艺，该制造工艺包括如下步骤：(1)干燥原木型材使含水率在7-16％；(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量在6-9％。上述方案制作的板材表面强度较高，板材的芯层密度没有变化，因此整体密度较低仅为300-580kg/m3，要达到市场上流行的中高档实木地板的条件是：各项物理力学性能，如整体密度、表面硬度、弹性模量及静曲强度与中高档实木地板的基材相接近或略高。本发明对速生材的表面和芯层同时进行密实化处理，在消除板材内应力的同时，使其在厚度方向具有一定的剖面密度梯度，制得的速生材实木地板具有较高的整体密度、弹性模量、静曲强度和高的表面硬度，在满足实木地板力学性能要求的基础上，保持了地板良好的脚感。
三、发明内容
1.发明目的
本发明的目的是通过压缩密实化和高温热处理的方法使密实化的板材在厚度方向具有一定的密度梯度，提高速生材的表面密度及整体密度、力学性能和密实化木材的尺寸稳定性及防腐性，改变速生材不能直接作为实木地板的局面，扩大速生材在实木地板行业中的应用范围，提高其使用价值。此外，采用速生材生产实木地板，一方面可以替代珍贵木材，保护我国的天然林资源，满足人们不断增长的需求，另一方面可以在一定程度上缓解由于珍贵原料短缺而造成的实木地板发展的瓶颈，促使我国实木地板的发展。
2.技术方案
本发明的目的由以下技术方案实现：密实化速生材制造实木地板的方法，包括以下步骤：
①板材的准备：将速生材锯剖成板材，经干燥、刨削、并根据20％、25％、30％、35％、40％的密实化率，加工成含水率为18-30％的板材；
②密实化处理：将刨削后的速生材板材置于温度为110-120℃的热压机内并根据设定的厚度进行密实化处理，压力为1-3MPa，时间为65-70min；关闭热压机的热源，密实化板材在热压机中保持10-30min后从压机中取出；
③养生：将密实化的速生材放置在室内，养生24小时，消除压缩中形成的残余应力，提高密实化木材的尺寸稳定性，形成板材厚度方向内低外高的剖面密度梯度；
④高温热处理：将养生后的速生材板材置于温度为180-210℃的烘箱或干燥窑中进行高温热处理，处理时间1-3h，制成剖面密度梯度为两表面高、芯层低的板材；
⑤地板制造：高温热处理后的密实化速生材板材根据地板厚度进行表面砂光，四边开榫，表面油漆工序制成实木地板。
本发明的密实化处理适用于多种速生材，例如杨木、竹柳、泡桐都可以采用本发明所述的方法处理。
在上述技术方案中，考虑对速生材进行密实化处理使其不仅密度提高而且在厚度方向具有一定的密度梯度的原因为：第一，实际生产中，实木地板要求表面强度高，常用实木地板原料如橡木的密度为650kg/m3左右，柞木的密度为700kg/m3左右，速生材经密实化处理后表面的密度可达680-860kg/m3，达到和超过实木地板的密度要求；第二，芯层密实化程度低于表面可以使芯层木材具有弹性，改善实木地板的脚感，同时速生材芯层密实化可以提高芯层的性能，从而提高地板的整体密度和性能；第三，对速生材芯层进行低密实化率处理，使得板材在厚度方向具有一定的密度梯度，可减少密实化过程中木材的损耗，在满足地板的强度要求和脚感的条件下降低生产成本。
本发明的优点：改善了速生材板材密度小、硬度低、材质差以及不能直接用于制造实木地板等缺陷，通过对速生材板材进行密实化处理，提高板材的密度，对密实化处理后的速生材板材进行养生和高温热处理，消除板材的压缩残余应力，防止板材变形，提高其尺寸稳定性、密度和相关理化性能，在板材的厚度方向形成均匀的剖面密度梯度，所制得的密实化速生材板材可以直接用于实木地板，不仅可以扩大速生材的应用范围，而且可以代替优质珍贵木材，从而促使我国实木地板的有序发展。
四、附图说明
图1：为含水率19％、压缩率25％、热压温度112℃、压力2.8MPa的密实化处理条件和185℃、高温热处理3h制得的密实化速生材板材的剖面密度梯度示意图。从图1中可以看出，经过上述条件处理后的速生材板材的剖面密度呈现出两表面高、芯层低的趋势，而且表面平均密度比芯层平均密度提高了25.9％。
图2：为含水率23％、压缩率30％、热压温度115℃、压力2.5MPa的密实化处理条件和195℃、高温热处理2.5h制得的密实化速生材板材的剖面密度梯度示意图。从图2可以看出，经过上述条件处理后的速生材板材的剖面密度，表面平均密度比芯层平均密度提高了25.4％。
图3：为含水率28％、压缩率40％、热压温度118℃、压力2MPa的密实化处理条件和204℃、高温热处理2h制得的密实化速生材板材的剖面密度梯度的示意图。经过上述条件处理后的速生材板材同样呈现出两表面高、芯层低的剖面密度梯度，表面平均密度比芯层平均密度高18.6％。
五、具体实施方式
下面结合实施例和有关图对本发明的技术方案进行详细描述。
实施例一
①杨木板材的准备：将速生材杨木锯剖成板材，经干燥、刨削、根据密实化率25％加工成含水率为19％、厚度为24.0mm的杨木板材；
②密实化处理：将上述杨木板材置于温度为112℃的热压机内并根据设定的厚度18mm进行密实化处理，压力为2.8MPa，时间为70min，关闭热压机的热源后，密实化板材在热压机中保持15min后从压机中取出；
③养生：将密实化的杨木板材放置在室内，养生24小时，消除压缩中形成的残余应力，形成板材厚度方向内低外高的剖面密度梯度；
④高温热处理：将养生后的杨木板材置于温度为185℃的烘箱中进行高温热处理，处理时间3h，得到密实化率为25％的杨木板材；
⑤地板制造：将高温热处理处理后的杨木板材制成实木地板。
制得密实化杨木板材的性能指标如下：
实施例二
①竹柳板材的准备：将速生材竹柳锯剖成板材，经干燥、刨削、根据密实化率30％加工成含水率为23％、厚度为27.1mm的竹柳板材；
②密实化处理：将上述竹柳板材置于温度为115℃的热压机内并根据设定的厚度19mm进行密实化处理，压力为2.5MPa，时间为68min，关闭热压机的热源后，密实化板材在热压机中保持18min后从压机中取出；
③养生：将密实化的竹柳板材放置在室内，养生24小时，消除压缩中形成的残余应力，形成板材厚度方向内低外高的剖面密度梯度；
④高温热处理：将养生后的竹柳厚板置于温度为195℃的干燥窑中进行高温热处理，处理时间2.5h，得到密实化率为30％的竹柳板材；
⑤地板制造：将高温热处理处理后的竹柳板材制成实木地板。
制得密实化竹柳板材的性能指标如下：
实施例三
①泡桐板材的准备：将速生材泡桐锯剖成板材，经干燥、刨削、根据密实化率40％加工成含水率为28％、厚度为33.3mm的杨木板；
②表面密实化处理：将泡桐板置于温度为118℃的热压机内并根据设定的厚度20mm进行密实化处理，压力为2MPa，时间为66min，关闭热压机的热源后，密实化板材在热压机中保持22min后从压机中取出；
③养生：将密实化的泡桐板材放置在室内，养生24小时，消除压缩中形成的残余应力，提高密实化木材的尺寸稳定性，形成板材厚度方向内低外高的剖面密度梯度。
④高温热处理：将养生后的泡桐厚板置于温度为204℃的干燥窑中进行高温热处理，处理时间2h，得到密实化率为40％的泡桐板材。
⑤地板制造：将高温热处理处理后的泡桐板材制成泡桐实木地板。
制得密实化泡桐板材的性能指标如下：
实施例四
①竹柳板材的准备：将竹柳锯剖成板材，经干燥、刨削、根据密实化率25％加工成含水率为18％、厚度为20mm的竹柳板材；
②密实化处理：将上述竹柳板材置于温度为112℃的热压机内并根据设定的厚度15mm进行密实化处理，压力为1.5MPa，时间为65min，关闭热压机的热源后，密实化板材在热压机中保持12min后从压机中取出；
③养生：将密实化的竹柳板材放置在室内，养生24小时，消除压缩中形成的残余应力，形成板材厚度方向内低外高的剖面密度梯度。
④高温热处理：将养生后的竹柳板材置于温度为205℃的烘箱中进行高温热处理，处理时间1.5h，得到密实化率为25％的竹柳板材。
⑤地板压制：将高温热处理后的竹柳板材根据地板厚度进行表面砂光，四边开榫，表面油漆工序制成竹柳实木地板，存放一段时间后，测定其性能。
制得密实化竹柳实木地板的性能指标如下：
实施例五
①杨木板材的准备：将速生材杨木锯剖成板材，经干燥、刨削、根据密实化率35％加工成含水率为25％、厚度为28mm的杨木板材；
②密实化处理：将上述杨木板材置于温度为116℃的热压机内并根据设定的厚度18mm进行密实化处理缩，压力为2.2MPa，时间为69min，关闭热压机的热源后，密实化杨木板材在热压机中保持20min后从压机中取出；
③养生：将密实化的杨木板材放置在室内，养生24小时，消除压缩中形成的残余应力，保证板材厚度方向内低外高的剖面密度梯度；
④高温热处理：将养生后的杨木板材置于温度为198℃的干燥窑中进行高温热处理，处理时间2h，得到密实化率为35％的板材；
⑤地板压制：将高温热处理后的杨木板材根据地板厚度进行表面砂光，四边开榫，表面油漆工序制成杨木实木地板，存放一段时间后，测定其性能。
制得密实化杨木实木地板的性能指标如下：
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (2)
1.密实化速生材制造实木地板的方法，包括以下步骤：
①板材的准备：将速生材锯剖成板材，经干燥、刨削、并根据20％、25％、30％、35％、40％的密实化率，加工成含水率为18-30％的板材；
②密实化处理：将刨削后的速生材板材置于温度为110-120℃的热压机内并根据设定的厚度进行密实化处理，压力为1-3MPa，时间为65-70min；关闭热压机的热源，密实化板材在热压机中保持10-30min后从压机中取出；
③养生：将密实化的速生材放置在室内，养生24小时，消除压缩中形成的残余应力，提高密实化木材的尺寸稳定性，形成板材厚度方向内低外高的剖面密度梯度；
④高温热处理：将养生后的速生材板材置于温度为180-210℃的烘箱或干燥窑中进行高温热处理，处理时间1-3h，制成剖面密度梯度为两表面高、芯层低的板材；
⑤地板制造：高温热处理处理后的密实化速生材板材根据地板厚度进行表面砂光，四边开榫，表面油漆工序制成实木地板。
2.根据权利要求1所述的密实化处理方法适用于多种速生材，杨木、竹柳、泡桐。
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