CN1025836C - 木材粘合法 - Google Patents

Abstract

将板层粘合的方法，包括步骤如下：(i)除形成粘合板制品相对两外表面的板层表面外，在板层的至少一个表面上形成通道，(ii)将板层叠放，板层间布置热固性粘结剂材料，(iii)在板层的相对两外表面上对板层横向加压，而同时将加热流体吹入通道，加热粘结剂材料，使之固化。通道最好在板层表面上均匀分布，使粘结剂材料的受热及固化均匀。在发明一实例中，通道从板层的一个边缘伸到与之相对的边缘。可用蒸汽或热空气作为加热流体。

Description

本发明涉及一种木材粘合的方法及其通过该方法制成的木材制品，这些木材例如碎料板，单板，层积材，详细说涉及厚度与其宽度及长度比较相当薄木材的粘合法。

木制品如胶合板，层积单板成材，或层积材等等，生产中用热固性粘结剂材料将板层粘合。对板层加热，使热固性粘结剂材料固化。由于粘结剂固化便将板层粘合，因此板层的加热步骤很重要。

板层粘合的传统方法，根据对板层加热的方式可分为两种主要类型。第一类采用同时用作压板的加热板。第二类使用高频加热器。在采用加热板的第一类粘合法中，将木板层互相叠放，互相间有热固性粘结剂材料。将叠垛的板层放在上下加热板之间，同时用预先升温的加热板加热，并压紧。这种粘合法的一个优点是不需要复杂的设备。而且费用低。然而，用这方法时，靠近叠垛中部的板层间的粘结剂材料，比外部叠层间的粘结剂材料需要较长的加热或固化时间。

在使用高频加热设备的第二类粘合方法中，将互相间有粘结剂材料的板层叠放，用高频加热设备加热，而同时将板层压紧。用这粘合方法时，板垛厚度中部附近的粘结剂材料的加热或固化，比其他部分中的粘结剂材料不需要长得多的时间。但是这粘合方法需要复杂的设备。并且使用这粘合方法的费用很高。

日本专利申请第45-106515号“制造复合板的粘合方法”（公报第49-43133号）中，申请者提出复合板的第三种粘合方法，专为单板粘合设计，以消除传统粘合方法中上述的缺点。在这粘合方法中，至 少首先将待粘合的单板之一整平，在板上产生裂缝。然后，用加压板将单板（其之间铺有粘结剂材料）压紧，同时从单板边缘向板上的裂缝中送入热空气。加压板不用作加热板用，不通过加热将单板间的粘胶材料固化。但用送入裂缝中的热空气将粘结剂材料固化。但是单板“整平”过程产生的裂纹很小，多数不互相接通。因此，从单板边缘送入的热空气，不能达到单板的内部或中部，因此可能需要很长的时间才使粘结剂材料固化。

更重要的是上述三种传统粘合方法有一个共同的不可避免的缺点。在前两粘合方法中，将（待粘合的）整块单板加热，使粘结剂材料固化。假如在第三方法中，将全部待粘合的单板平整，情况也是一样。当采用这些方法中之任一种时，由于将板层的水分和粘结剂材料含有的溶剂（大多数情况下是水）蒸发，或加热到非常高的温度，使板层软化。因此，当用加压板在板层上加压时，加压板倾向于将板层压扁，减小整个胶合板的厚度。

本发明的目的是提供一种木材料粘合的方法，利用该方法可避免传统粘合方法的缺点。

本发明的目的还在于提供一种通过上述本发明方法制成的木材制品。

在本发明中，在一个板层的至少一个表面上，形成热流体通道。通道最好在木材表面上平均分布。每一通道从板层的一个边缘伸到第二边缘。然后将板层互相叠放，其间涂布一种或多种热固性粘结剂材料。将板层压紧，同时将加热流体吹入通道，对热固性粘结剂加热，使之固化。本发明中使用的加热流体为热蒸汽或热气体，例如水蒸汽或热空气。

本发明的一个方面，是加热流体通道从板层的一个边缘伸到其相对边缘。

本发明的另一个方面，为第一组通道从板层的第一边缘伸到其相对边缘，而第二组通道与第一组通道倾斜相交。

图1为两块互相叠放、其间有粘结剂材料的板层的局部剖开的立体图。一块板层上设本发明的热流体通道，向其中送入加热流体，将粘结剂材料加热，使之固化;

图2为图1中用字母A表示的板层一部分的放大图;

图3为互相叠放，其间涂布粘结剂材料的板层的局部剖开的立体图，一些板层设有通道;

图4为图3中用字母B表示的板层一部分的放大图;

图5为互相叠放、其间涂布粘结剂材料的板层的局部剖开的立体图，全部板层都设有通道;

图6为图5中用字母C表示的板层一部分的放大图;

图7显示在上下加压和输送的机构之间的板层，板层纤维沿输送方向伸展，图示的机构将板层同时加压并输送;

图8显示板层在上下加压板之间，纤维沿输送方向伸展，板层由加压板加压，板层是间歇地输送;

图9为表面上有第一组通道在一个方向上伸展，第二组通道垂直于第一组通道伸展的板层的俯视图;

图10为表面上有第一组通道在一个方向上伸展，第二组通道与第一组通道倾斜相交的板层的俯视;

图11显示本发明粘合方法的一个可行方式;

图12显示可用于本发明粘合方法的热蒸汽吹送器。

现参照附图对本发明的粘合方法进行叙述，图中用相同标图号标示相应部件。

图1中有一个板层1a放在板层1b上，其间涂布热固性粘结剂材料。如图2所示，下板层1b的上表面上设若干加热流体通道2，沿板层1b 纤维方向伸展。虽未全体显示，其加热流体通道2从板层1b的一个边缘，伸向其相对边缘。在将板层1a放在板层1b上之前，先在板层1b上形成通道2。

在用例如加压板之类的加压元件（图中未示）将图1中的板层1a和1b压合时，将一种加热流体（图中未示），例如水蒸汽或热空气，从通道2的一端或两端，供入或吹入通道2。供入通道的加热流体，将板层1a与1b之间的热固性粘结剂材料加热并固化，使板层1a及1b粘合。毋需赘言，放在通道2上的粘结剂材料的部分，直接由加热流体加热，而与加热流体通道相邻的其他粘结剂部分，则间接受热。

为有适当的热传递通过板层界面，加热流体通道有相对于其强度是小的跨径。通道的跨径的大小必须足够作适当的热传递，而不供应无法承受的高压加热流体。跨径应很小以免降低板层的强度。通道的准确口径取决于板层的厚度、长度和宽度，需根据待粘合的具体木材的特性计算。

因此，在这粘合方法中，不需对加压元件加热。加压元件仅用作加压。

作为实施例，在厚度为30mm的板层的一个表面上，有加热流体通道形成，沿板层纤维的方向从一个边缘伸到另一边缘。各通道互相间隔6mm，垂直断面为方形，宽度与深度各为0.7mm。板层用板层之间的热固性粘接剂材料，与另一同厚度的板层粘合（如图1所示），同时用加热流体吹送器（下文将述及），将五个大气压的蒸汽送入通道。使用这方法粘接剂材料达到约100℃的温度，速度比前述用加热板的传统粘合法约大数十倍，比前述用高频加热设备的传统粘合方法大数倍。

在本粘合方法中，由于仅将一部分板层1a和一部分板层1b加热，即仅加热围绕通道2的部分，便不会使板层1a及1b软化，从而不致被压板的压力“压扁”。因此，整个板层1a和1b基本上不减小其厚度。

图3和4显示本发明的另一实施例。在图4中，将五个板层3a至3e互相叠放，其间涂布热固性粘结剂材料（未示）。板层3a至3e的安排，是使相邻板层中的纤维互相垂直。板层3b在上下表面上设通道22，沿纤维方向从板层3b的一个边缘伸到相对边缘。并且，板层3d在各上下表面上，设通道22，沿纤维方向从板层3d的一个边缘伸到相对边缘。

当用例如加压板之类的加压元件（图中未示），将图3中之板层3a至3e压合时，将例如水蒸汽、热空气或其他热流体之类的适当加热流体（图中未示），从通道22的一端或两端供应或吹入通道22。进入通道22的加热流体，对板层3a至3e之间的粘结剂材料加热并使之固化，使板层3a至3e粘合。

与图1及2的第一实施例相似，不需预先将加压元件加热。加压元件仅用作加压。与此相似，由于板层3a至3e仅部分加热，即仅围绕通道22的部分加热，使板层3a至3e不软化，因此不会被加压板的压力“压扁”。因此，整个板层3a至3e基本不减小厚度。

图5和6显示本发明第三实施例。在图5中，有五个板层5a至5e互相叠放，其间涂布热固性粘结剂材料（未示）。板层5a至5e的放置，是使全部板层5a至5e的纤维同方向放置。最上面的板层5a仅在下表面上设通道32。最下面的板层5e仅在上表面上设通道32。各中间板层（5b，5c及5d）在上下表面上都设通道32。每一板层（5a至5e）的通道32沿板层纤维方向，从板层一缘伸到另一边缘。与图3及4的各板层3b及3d的上下通道22不同，每一中间板层（5b，5c及5d）的上下通道32并不互相垂直。

当用例如加压板之类的加压元件（图中未示）将板层5a至5e压合时，有一种适当的加热流体（图中未示），例如蒸汽、热空气或其他热流体，向通道22供应或吹入。进入通道32的流体对板层5a至5e之间的粘结剂材料加热，使之固化。于是，板层5a至5e粘合，与第一和第 二实施例有相同的有利方式。

图1和2中的第一通道2有方形垂直截面。图3及4中的每一通道22有三角形垂直截面。图5及6中的每一通道32有半圆形垂直截面。这些形状仅作为可用于实施本发明的举例，并无用作限制的意图。本发明的通道可有任何其他的垂直截面，使通道有足够量的加热流体，对粘结剂材料加热，使之固化。

至于通道的方向，通道可沿板层纤维的方向形成（如前三个实施例），或沿其他的适当方向，包括与板层的纤维垂直。假如通道沿板层纤维的方向形成，这种通道可有相当大的垂直截面，和相当大的深度，因为这种通道切断的木材纤维很少，因此基本不影响板层的机械强度。与之相反，假使通道垂直于板层纤维形成，则最好形成相对浅的通道，有相当小的垂直截面，因为这种垂直通道在许多地方切断纤维。如果通道的截面或深度过大，则很大影响板层的机械强度。并且，假如通道垂直于板层的纤维形成，这种通道的垂直截面应有尽可能小的角度。

此外，假如通道垂直于板层纤维形成，这种通道最好形成蛇行，之字形或弯弯曲曲形。这种安排比直线形通道较少影响板层的机械强度。

并且，假如通道与板层纤维倾斜交叉形成，无论为直线形、弯弯曲曲形或之字形线，这种安排也比直线与板层纤维交叉，影响板层机械强度的程度较小。

如上所述，假使通道沿板层的纤维形成，这种通道可以有相对大的垂直面和相对大的深度。但是这种通道不适合与图7相似的粘合作业，即板层7互相叠放，全部或大部板层7的纤维方向，与板层7的输送及加压方向一致，在上下加压及输送机构4a及4b之间压合。这种通道不适合，因为在将板层在加压及输送机构之间通过时，难以将加热流体吹入板层的通道。与此相似，基于同一原因，与纤维方向相同 的通道不适用于图8所示粘合作业，图8中作业与图7作业相似，唯图8作业中的板层8，用上加压板6a，6c和下加压板6b，6d间歇压合，同时间歇输送。

图9显示本发明的一个不同的实施例。图9为板层9A俯视图。板层9A表面上设有两种通道，即沿板层9A纤维方向伸展的通道42，和与其纤维垂直的弯弯曲曲伸展的通道52。

图10显示本发明的另一不同实施方案。图10为板层9B的俯视。板层9B表面上设两种通道，即沿板层纤维9B方向伸展的通道92，和与通道62斜向交叉伸展的通道72。

母需赘言，通道之间的间距越小，则粘结剂材料的固化愈快。亦即通道数目越多，粘结剂材料固化越快。

在板层中，顺纤维方向的热传递比垂直方向上的热传递快。因此，在板层3b或3d上形成，并且上面放置纤维与通道22方向垂直的板层3a，3c或3e的图3和4中顺纤维方向的通道22，其间距大于图1及2中的在板层1b上顺纤维方向、并且上面放纤维与通道2方向一致的板层1a的通道2，也大于图5及6中通道32的间距，图5及6中的通道32在板层5a至5e中其方向与纤维方向一致。

在图11中，若干厚板层11a至11n互相叠放。薄板层10a放在最上层的厚板层11a和第二厚板层11b之间。同时有一个薄板层11b放在最下层厚板层11n和倒数第二厚板层11之间。厚板层11a至11n的放置，使其纤维都同方向伸展，而薄板层10a及10b的放置，使纤维垂直于厚板层11a至11n的纤维伸展。可将板层粘合，产生形状似“实心”的制品，或非由若干组分组成、而由单一材料制成的制品。薄板层10a及10b用于防止整个胶合板，在与厚板纤维垂直的方向上弯卷或扭曲。为将厚板层11b至11粘合，必须在至少一个与相邻板层11b至11表面接触的表面上设置通道（图中未示）。但是如图11所 示，在最上面的厚板层11a的下表面上，和薄板层10a的上表面上不设通道。然而，当将加热流体供入设在厚板层11b上表面上设置的通道82中时，可将最上面的厚板层11a和薄板层10粘合。这是因为供入通道82的加热流体，通过薄板层10a，将最上层的厚板层11a和薄板层10a之间的粘结剂材料加热。与此相似，在薄板层10b的下表面，和最下层厚板层11n的上表面上不设通道。然而，当将加热流体供入设在倒数第二层厚板层11下表面上设置的通道82时，可将薄板层10b及最下层厚板层11n粘合。因此，除了只是两个板层粘合（如图1中实施例）的情况处，本发明并不一定要求相邻板层至少在一个接触表面有通道。

当每一个与另一板层表面接触的板层表面上设有通道（如图6）时，通道位置最好不与相邻表面上的通道对正。这种安排有助于粘结剂材料的有效加热。

也可用传统粘合方法与本发明的粘合方法结合。例如在外板层上不设通道，仅在中间板层上设通道。在这种情况下，可用已预热加压板将外板层之间的粘结剂材料加热。

毋需赘言，不需要在待粘合的板层的最高或最低表面上形成通道。但是举例而言，假如将需要将粘合板层制成的制品和其他材料例如灰浆连结，可在板层的最高或最低表面上增设通道。

待粘合的板层上的通道可在任何适当时间制作。例如可在板层干燥前制作，或在即将板层粘合前制作。

关于形成通道的措施，可用有刀具的切削机械，有凸模的模压机，或两者的结合，或其他适当的措施。

用刀具切削有利于形成切除的通道。于是，这样形成的通道，使加热流的流通通畅而稳定。因此，可使粘结剂材料料的加热和固化均匀。然而刀具形成的通道会保存下来。因此，通道的垂直截面越大， 越影响制品的机械强度和美观。（但在通道中放入油灰可避免通道的不利影响）。

假使用模压机形成通道，则可避免上述缺点。即模压形成的通道，由于机器加压的板层部分至少部分地恢复原，使通道部分地“缩小”或“闭合”。但是重要的是使通道能保持直到粘合作业完成。因此，完成粘合的时间长短和板层含水量都是考虑的重点。

关于加热流体，水蒸汽，热空气或其组合等都可使用。加热流体可从通道的一端或两端供入或吹入。如从通道的两端吹入，最好交替从两侧吹入（即有通道端部的两侧）。

取得压力比大气压高很多的高热量水蒸汽很容易。这种水蒸汽对粘结剂材料的加热和硬化比热空气快。并且假如使用这种水蒸汽，通道可能比使用热空气其垂直截面和切除小。同时，试验表明，假如蒸汽凝结产生的一部分水分由板层吸收，对板层粘合的复合板的所有制品用途都不会有不利的影响。但是假如板层的叠放不准确，即假如边缘没有在垂直方向上对齐，则供入通道的蒸汽可能从通道的向外界暴露的部分“漏”出板层以外。这样便造成能量损失，并且由于蒸汽的高热量可能造成危害。为避免这点，可在粘合作业前，切除板层的不对正的端部，以保证板层边缘对齐。否则可用一个图12中的热蒸汽吹送器12，防止不齐的板层边缘处蒸汽泄漏。在图12中，放在上加压板6a和下加压板6d之间的板层8的边缘，在垂直方向上不齐。板层8的放置使纤维的方向与粘合作业前后的板层输送方向一致。板层8的通道顺板层纤维方向形成。蒸汽吹送器12有蒸汽管13和与之连接的吹送头12a。吹送头12a的大小可覆盖板层8的全部通道。吹送头12a有边缘锋利的壁12b，形成吹送器的出口，管13吹出的蒸汽从中通过。使用时将吹送器12移动，使壁12b的锋刃切入板层8，如虚线所示，然后将蒸汽吹入通道。由于吹送头12a完全覆盖吹入蒸汽的通道的端部，蒸 汽便不可能从板层中泄漏。板层8的不齐的边缘可在粘合作业后切齐。

至于用热空气作加热流体，则非常难以取得压力比大气压高很多的热空气。用热空气时加热速度不能期望高于蒸汽。然而热空气的加热速度，高于上述使用加热板兼作加压板的传统粘合方法提供的速度。并且，假如热空气从板层中泄漏，因热空气热量较低能量损失不及蒸汽泄漏造成的损失严重。因此，板层边缘在垂直方向上不齐较不重要。但是假使使用热空气，由于热空气将通道中多余的粘结剂材料吹跑的能力不及蒸汽，故必须防止过多的粘结剂材料堵塞通道。往没有通道的板层表面上涂布粘结剂材料，能防止多余的粘结剂材料堵塞通道。并且，将高压蒸汽或常用温度的加压空气吹入通道，它们的高压可清除通道中多余的粘胶材料。

假使图12中的蒸汽吹送器12可沿板层输送方向，又可沿相反方向移动，则吹送器12可用于图7中的粘合作业。并且，可将吹送器12修改用作热空气吹送器。

本发明的粘合方法不仅可用于粘合板层，还可用于粘合厚度（深度）与宽度尺寸相同，或厚度，宽度及长度相同的木材。

此外，本发明的粘合方法还可用于木材与其它材料的粘合。

Claims (6)

1、一种板层粘合法，包括下列各步骤：

(i)在待粘合的全部板层中至少一块的至少一个表面上形成通道，当将板层粘合时，该一个表面与另一该板层形成界面；

(ii)将该两板层面面相靠，其间布置热固性粘结剂材料；

(iii)通过该通道吹送加热流体，对粘结剂材料加热，使之固化，而同时按与该两板层界面垂直的方向，将该两板层压合，其特征是每一该通道从板层的第一边缘连续伸到其第二边缘。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该通道从板层的第一边缘，伸到该板层的相对第二边缘。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一组通道从板层的第一边缘，伸到板层的与第一边缘相对的第二边缘，而第二组通道以弯弯曲曲形式，从板层的第三边缘伸到与第三边缘相对的第四边缘。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一组通道从板层的第一边缘，伸到其相对的第二边缘，而第二组通道与第一组通道倾斜交叉。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，加热流体选自包括热蒸汽和热空气的一个组族。

6、一种粘合木材制品，通过下列各步骤来制备：

（ⅰ）在待粘合的全部板层中至少一块的至少一个表面上形成通道，当将板层粘合时，该一个表面与另一该板层形成界面;

（ⅱ）将该两板层面面相靠，其间布置热固性粘结剂材料;

（ⅲ）通过该通道吹送加热流体，对粘结剂材料加热，使之固化，而同时按与该两板层界面垂直的方向，将该两板层压合，其特征是每一该通道从板层的第一边缘连续伸到其第二边缘。

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