CN103586944B - 一种采用杨木或速生单板制造非对称结构车厢底板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是采用杨木或速生单板制造非对称结构车厢底板的方法，工艺步骤分1）面层板可直接采用优质薄杨木单板或速生材单板；2）中低密度的芯板；3）高密度耐腐底层面板的制作，将1张薄单板与2张酚醛树脂浸脂处理的薄单板热压而成具有高密度耐腐性能的底层面板；4）芯层板开出应力释放槽,以平衡密度梯度对胶合界面应力集中引起的变形,从而防止板材翘曲变形；5）将上述三层板进行涂胶后压制成板。优点：通过对复合界面应力集中的应力槽设计，实现了结构不对称而内部应力对称，降低了高档车厢底板对称结构用材产品生产成本，克服了底板耐腐性不足并且底板安装无需加钢制衬板，减轻了车厢底板的自重，实现车辆轻量化。

Description

一种采用杨木或速生单板制造非对称结构车厢底板的方法

技术领域

本发明涉及的是一种采用杨木或速生单板制造非对称结构车厢底板的方法，属于木材加工行业中的人造板制造技术领域。

背景技术

木基复合材料的发展要求产品在原料及功能上进行集成和复合，以满足产品在应用条件下多方位的性能要求和原材料匹配的经济性。这是目前国内外木质复合材料领域研究中关注的主要发展趋势之一。随着我国高档客车的迅速发展，对底层地板的要求也越来越高。一方面地板表面需要保持很好的表面性能，以便与高档地板革形成良好的二次胶合，满足二次装饰贴面的需要;另一方面，面对地面的一侧室外用板面则需要满足耐磨，耐雨水冲涮等运行中的室外恶劣湿热环境，同时，底板整体力学性能还需达到车厢底板的力学性能要求，这种结构和功能不对称的需求，使木基复合材料在结构上需要创新性的设计，本发明针对这种需求研究设计了一种新型非对称结构车厢底板的制造方法。

发明内容

本发明提出的是一种采用杨木或速生单板制造非对称结构车厢底板的方法，其目的是将杨木或速生材通过密度梯度分布设计和界面应力平衡技术制造的一种适用于高档客车或动车等车厢用的可进行二次贴地板革的断面结构不对称的木基复合材。用酚醛树脂处理后制成高耐磨，耐老化高密度底层，以低密度杨木单板压制成低密度面层材料，经过应力平衡设计制造出适用于高档客车，动车等车厢用可进行二次地板革贴面的高档非对称结构车厢底板。

本发明的技术解决方案：采用杨木或速生单板制造非对称结构车厢底板的方法，包括如下工艺步骤：

1）面层可直接采用优质薄杨木单板或速生材单板，厚度为0.5-1.0mm，面板无缺陷，或者表面为普通杨木单板的复合面层；

2）中低密度的芯板，由厚度为1.5mm-2mm厚的单板，具有密度渐变梯度的并且开有应力槽的芯层0.55±0.05g/cm³，0.65±0.05g/cm³，0.75±0.05g/cm³三种经湿热压缩密度化处理的杨木单板，每个密度的单板各取2-3层，涂酚醛树脂胶，按密度从低到高排布组坯，热压制成；结构见图1；亦可采用杨木与其它速生材单板如桉木单板\马尾松单板或其它密度比杨木大的速生材单板,按上述密度梯度组坏制成芯板.

3）高密度耐腐底层面板的制作，将1张薄单板与2张酚醛树脂浸脂处理的薄单板热压而成具有高密度耐腐性能的底层面板，未处理的薄单板一面砂光，与芯层板复合；见图2；

4）芯层板胶合界面开出应力槽，以利于与高密度底层面板的胶接及应力平衡，在芯层板密度高的那一个面上开出深度不超过一层单板厚度、宽度小于3mm的沟槽，该沟槽垂直纤维方向，沟槽数量为单板长度方向上5-15个/m；见图3；

5）将上述三层板进行涂胶，低压热压或者冷压压制，制成非对称结构的车厢底板。

本发明的优点：设计了不同功能和密度的三层表层、芯层、底层在满足板材整体密度要求和功能的设计的同时，通过对复合界面集中的应力面上应力槽的设计，在达到结构力学和功能要求的前提下，实现了结构不对称而内部应力对称，保持板材的尺寸稳定性，不翘曲变形，也解决了对称设计不利于二次贴面和成本过高的问题，此方法降低了高档车厢底板对称结构用材产品成本过高，克服了底板耐腐性不足并且减少了底板需要加钢制衬板的问题，减少了车厢底板的自重，为车辆轻量化提供了新的技术空间。

附图说明

图1是具有密度梯度的芯层板的结构形式示意图。

图2是浸渍单板组坯底层板的结构形式示意图。

图3是芯层板与底层板胶合界面上为减缓应力集中，消除变形的应力缓冲槽示意图。

图4是复合后板材的结构示意图。

图中的1是面层板、2是芯层板、3是底层面板、4是应力平衡槽。

具体实施方式

采用杨木或速生单板制造非对称结构车厢底板的方法，包括如下工艺步骤：

1）面层板直接采用优质薄杨木单板或速生材单板，厚度为0.5-1.0mm，面板无缺陷，或者表面为普通杨木单板的复合面层；

2）中低密度的芯层板，由厚度为1.5mm-2mm厚的单板，具有密度渐变梯度的并且开有应力槽的芯层0.55±0.05g/cm³，0.65±0.05g/cm³，0.75±0.05g/cm³三种经湿热压缩密度化处理的杨木单板，每个密度的各取2-3层，涂酚醛树脂胶，按密度从低到高排布组坯，热压制成；

3）高密度耐腐底层面板的制作，将1张薄单板与酚醛树脂浸脂处理的2张薄单板热压而成的具有高密度耐腐性能的底层面板，末处理的薄单板的那一面砂光，与芯层板复合；

4）芯层板进行胶合界面应力平衡处理，也就是开出应力平衡槽，以利于与高密度底层面板的胶接及应力平衡，在芯层板密度高的那一个面上开出深度不超过一层单板厚度、宽度小于3mm的沟槽，该沟槽垂直纤维方向，沟槽数量为单板长度方向上5-15个/m；根据板材纵横比调整沟槽数量,或开槽方向,也可开成斜槽；

5）将上述三层板进行涂胶，低压热压或者冷压压制，制成非对称结构的车厢底板。

所述的步骤1）中的面层板具有表面二次贴面性能的低密度木质单板。

所述的步骤2）中的芯层板是经湿热压缩密度化处理单板各取2张，涂酚醛树脂胶，按密度从低到高排布组坯，并经热压制成；所述的湿热压缩密度化处理是将单板在30℃，90%达到含水率平衡后，送入密闭蒸汽加压装置密实化，根据密度增长百分比设定热处理压力，即气干密度每增加一个百分点，压力增加为增加百分点的0.1倍左右，例如：需将单板由0.45提升到0.55则需压力为:密度增长22.22%，则热压压力为2.2-2.5MPa，温度为110-120℃，当密度增长百分比大于30%时，密实化后单板必须等热板冷却至60-90℃定型后出板，以防止单板内部水分蒸汽压过高爆板。

所述的步骤2）中芯层各层单板涂酚醛树脂胶是指固含量为46-52%，涂胶量120-150g/m²，所述的热压压力1.5-2.5MPa，温度:135-140℃，时间:1.0-1.2min/mm。

所述的步骤3）中高密度底层板的热压压力4.0-7.0MPa，温度:135-140℃，时间:1.0-1.2min/mm，末浸胶单板的涂胶量为110-130g/m²。

所述的步骤5）三层板进行涂胶，用热压合成工艺：面层\芯层\底层三层板进行涂胶，涂胶量120-150g/m²，低压1.1-1.5MPa，热压温度：温度:135-150℃。

所述的步骤5）也可用冷压合成工艺：面层、芯层、底层冷压压制工艺，间苯二酚－苯酚－甲苯树脂胶粘剂，涂胶量为110-150g/m²，压力0.8-1.2MPa，常温加压24h，陈放72小时。

所述的具有高密度耐腐的防护底层面板，是指经过低分子量,即平均分子量400-1000酚醛树脂强化细胞壁作用的浸渍处理，并且还需与单面涂有;平均分子量2000左右的常规酚醛树脂的杨木单板层压而成，未浸渍单板面进行二次胶合前砂光，以利于与芯板的应力槽面复合。

实施例1：普通表层的非对称结构

成品板材尺寸：1.22×2.44m

面层板材料:可以采用单层的杨木单板厚度0.5±0.1mm

芯层板的制备:将厚度为1.75mm，密度为0.5，0.6，0.7g/cm³的湿热处理后得到的杨木单板涂胶，单面施胶量150g/m²，组坯方式单板可两两相互交错布置，热压压力1.1MPa，时间1.1min/mm。

芯层板的应力平衡处理：将热压制出来的芯层板用重物压住，送调湿调质间，在25℃，湿度40%，80%,65%交变湿热条件下平衡7-10天后取出，在密度高的一面上开深度0.3-0.5mm，宽度3mm的沟槽，沟槽间隔距离5-10cm(根据实际压出的板的梯度重新调整)，沟槽垂直纤维方向，也可根据产品最终纵横向强度的配比改成斜切槽，以免过分降低纵向强度。试样开好沟槽后砂光以备用。

高密度底层面板：厚度为0.5mm杨木单板，经1%NaOH浸渍软化5分钟并水洗，再用分子量分布为400-1000的酚醛树脂浸渍加压，浸渍压力2.0-3.0MPa，时间30min。浸渍后的单板沥干，干燥到含水率率5-8%，然后将1层未处理的厚0.5-1.0mm薄单板，单面涂普通胶合板用酚醛树脂，分子量在2000左右，涂胶量180g/m²单面，置于3层交错排列的浸渍处理后的单板上组坯，采用高压高温制成一面光，一面毛的底层板，毛面的单板再经过粗砂砂光后，便于涂胶与芯层板复合，底层板整体密度控制在0.9-1.2g/cm³。

采用结构板用酚醛胶，将表层薄单板涂胶，底层板砂光面涂胶，按密度由小到大依次组坯，即表板，芯板(应力槽向下，对着高密度底层)，高密度底层组坯，热压压力1.1MPa，温度135-145℃，制成所需的梯度结构车厢底板，成品厚度控制在12-18±0.35mm。

车厢底板的物理力学性能如下:

尺寸:1220×2440×12-18mm

板的平均密度:0.65-0.85g/cm³

MOR//:≥80MPa

MOR┴:≥20MPa

MOE//:≥7000MPa

MOE┴:≥2500MPa。

实施例2：强化表层的非对称结构

在对表面硬度和强度要求更高的场合，可以采用加强的面层制作方法:

表层1层普通杨木单板+1层醛醛浸渍处理的单板+1层普通杨木单板，高压热胶合而成的薄层，厚度可根据产品厚度设计，通常均用0.5-1mm单板。

芯层板的制作 同实施例１

底层板的制作 同实施例１

复合工艺同 同实施例１。

实施例3：一次热压成型工艺

将本发明的结构板所需的酚醛浸渍处理好的单板，将表层杨木1.0mm单板1张，芯层不同密度的速生材2mm厚单板6张(也可与密实化处理的单板混合组坯)，需要与底层板界面胶合的那一面单板预先开出应力槽，槽深0.8mm, 间距8cm.然后将芯层所有需涂胶的胶合面涂好间苯二酚甲醛树脂后，与底层低分子酚醛树脂浸渍的0.8mm厚的3层杨木按照图4组坯,送入热压机进行有厚度规的高压快速热固化，压力2.0-3.0MPa, 温度130-150℃，时间0.8min/mm。

Claims (7)

1.采用杨木单板制造非对称结构车厢底板的方法，其特征是包括如下工艺步骤：

1）面层板直接采用优质薄杨木单板，厚度为0.5-1.0mm，面板无缺陷，或者表面为普通杨木单板的复合面层；

2）中低密度的芯层板，由厚度为1.5mm-2mm厚的单板，具有密度渐变梯度的芯层0.55±0.05g/cm³，0.65±0.05g/cm³，0.75±0.05g/cm³三种经湿热压缩密度化处理的杨木单板，每个密度的单板各取2-3层，涂酚醛树脂胶，按密度从低到高排布组坯，热压制成；

3）高密度耐腐底层面板的制作，将1张薄单板与2-3张酚醛树脂浸渍处理过的薄单板热压而成具有高密度耐腐性能的底层面板，薄单板未处理的一面砂光，与芯层板复合；

4）芯层板开出应力平衡槽，以利于与高密度底层面板的胶接及应力平衡，在芯层板密度高的面上开出深度不超过一层单板厚度、宽度小于3mm的沟槽，该沟槽垂直纤维方向，沟槽数量为单板长度方向5-15个/m；根据板材纵横向强度的配比调整沟槽数量,或开槽方向,或开成斜槽；

5）将上述三层板进行涂胶，热压或者冷压，制成非对称结构的车厢底板。

2.根据权利要求1所述的采用杨木单板制造非对称结构车厢底板的方法，其特征是所述的步骤1）中的面层板具有表面二次贴面性能的低密度木质单板。

3.根据权利要求1所述的采用杨木单板制造非对称结构车厢底板的方法，其特征是所述的步骤2）中的芯层板经湿热压缩密度化处理，每个密度的单板各取2层，涂酚醛树脂胶，按密度从低到高排布组坯，并经热压制成；所述的湿热压缩密度化处理是将单板在30℃，90%RH条件下使含水率平衡，然后送入密闭蒸汽加压装置下密实化，根据密度增长百分比设定热处理压力，即密度每增加一个百分点，压力增加百分点的0.1倍，温度为110-120℃，当密度增长百分比大于30%时，密实化后单板必须等热板冷却至60-90℃定型后出板，以防止单板内部水分蒸汽压过高爆板。

4.根据权利要求3所述的采用杨木单板制造非对称结构车厢底板的方法，其特征是所述的步骤2）中芯层各层单板所涂酚醛树脂胶是指固含量为46-52%，涂胶量120-150g/m²，所述的热压压力1.5-2.5MPa，温度为135-140℃，时间为1.0-1.2min/mm。

5.根据权利要求1所述的采用杨木单板制造非对称结构车厢底板的方法，其特征是所述的步骤3）中, 高密度底层板单板浸胶增重率30%以上，浸胶干燥后含水率5-8%，热压压力4.0-7.0MPa，温度为135-140℃，时间为1.0-1.2min/mm，所需的未浸胶1层单板的涂胶量为180g/m²。

6.根据权利要求1所述的采用杨木单板制造非对称结构车厢底板的方法，其特征是所述的步骤5）三层板进行涂胶，用热压合成工艺：面层\芯层\底层三层板进行涂胶，涂胶量120-150g/m²，低压1.1-1.5MPa，温度为135-150℃。

7.根据权利要求1所述的采用杨木单板制造非对称结构车厢底板的方法，其特征是所述的步骤5）用冷压合成工艺：面层、芯层、底层用冷压压制工艺压制，用间苯二酚－苯酚－甲醛树脂胶粘剂涂胶，涂胶量为110-150g/m²，压力0.8-1.2MPa，常温加压时间24h，陈放72小时。