CN103692505A

CN103692505A - 一种炭化胶合板及其制作方法

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Publication number: CN103692505A
Application number: CN201310659938.XA
Authority: CN
Inventors: 林巧佳; 陈奶荣; 邓邵平; 侯伦灯; 何梅玲
Original assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Current assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: CN103692505B

Abstract

本发明公开了一种炭化胶合板及其制作方法，该炭化胶合板以单板、冷固化型胶黏剂为原料，采用连续式热压机将单板炭化、对炭化单板涂胶、冷压制成。经本发明方法制作的炭化胶合板，不容易变形，吸水率低，耐老化性能好，且炭化胶合板的长度能达2440mm，宽度能达1220mm，厚度能达到1000mm。可作为地板、公园的庭木、景观亭、景观栈道等，成本较普通炭化木低，性能较普通炭化木好，克服了普通炭化木生产时间长，幅面较小，工艺复杂的问题。

Description

一种炭化胶合板及其制作方法

技术领域

本发明具体涉及一种炭化胶合板及其制作方法。

背景技术

随着经济发展和人们生活水平的提高，原木制品在园林景观、室内装修、家具等方面的应用越来越广泛，但普通原木制品的耐候性及耐久性均较差，在室内或室外均易遭到微生物等的侵害而失去功能或缩短使用寿命。原木防腐处理可提高木制品的耐候性及耐久性，但化学试剂残留易危害使用者健康与污染环境。原木高温炭化处理是另一种提高木制品耐候性及耐久性的方法。该方法以水蒸气、惰性气体、空气、热油等为传热介质，在180-230 ℃的温度条件下，使木材组分发生变化，可达到改善被处理木材的色泽及提高防腐性能的效果。目前国外较成熟的木材热处理方法主要为芬兰的Thermowood、德国的Oil、荷兰的Plato process、法国的Retification和Le Bois Perdure 工艺，国内的木材热处理方法也与这些工艺类似；其热处理原材料主要来自日渐较少的大径级原木，有木材利用率低、成本高、力学性能下降的缺点。将原木等材料旋切成单板并炭化，再配合胶黏剂制作成木质复合材料可克服现有原木炭化木的不足。

许多学者对这方面作了研究，并取得一定成果，但也存在一些不足。朱一辛等以水蒸气作为保护气体，将杨木单板在170-210 ℃ 温度下炭化处理2.0-5.0 h后，再配合酚醛树脂制作成炭化胶合板[朱一辛等, 杨木单板炭化处理工艺试验, 林业科技开发. 2008, 22(4): 79-82]；顾炼百等将桦木、落叶松和樟子松在185 ℃及200 ℃分别处理3 h，再分别用白乳胶及聚氨酯胶粘接成炭化复合材[顾炼百等, 高温热处理木材胶合性能的研究, 林产工业. 2010, 37(2): 15-18]；Kol等将欧洲黑松在212 ℃下处理2 h，再配合脲醛树脂、三聚氰胺脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂和水性聚氨酯制作成炭化胶合木[Kol, S. et al. Shear strength of heat treated pine wood (Pinus nigra) with some structural adhesives, Technology. 2009,12(1):57-62]；这些研究虽制作出了炭化木质复合材料，但均对木材采用了高温长时间的热处理，有效率低，制作的炭化木质复合材性能较差。公开号CN 1908344 A、CN 101486212 A的发明专利提供了炭化三层复合底板的制作方法，该方法采用热压制成复合木地板，地板的厚度受限，且仅有面板采用炭化处理，芯板和底板的防腐问题依然未解决。实用新型专利CN 201377160 Y、CN 202706468 U、CN 202706469 U分别提供了一种炭化木三层复合地板，但这些地板仅有面板和底板采用炭化处理，而芯板为普通木质材料，这降低了复合地板的整体防腐和防潮性能。实用新型专利CN 202519948 U提供的“一种三层炭化木地板”由炭化处理过的面板、芯板、底板组成，有防腐性能好、吸湿性小的优点，但芯板原料来自规格板材或剩余边角料，需要长时间的干燥和高温炭化处理，有效率低，能耗高的缺点。公开号为CN 103317576 A的发明专利提供了“一种大幅面炭化板的制造方法”，其过程为先将速生材小料干燥至含水率为8-12%，再开榫、接长拼宽、热压密实化（140-220 ℃处理10-40 min）、炭化处理（160-230 ℃炭化2-5 h）；这种方法可生产出大幅面的炭化板，但采用先胶接后炭化的工艺，易导致胶黏剂热分解、板材力学性能下降；同时，速生材小料的干燥、长时间的热压密实化及炭化处理也有效率低，能耗高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于炭化复合木技术中的不足，提供一种炭化胶合板及其制作方法。本发明克服了热压导致的复合木厚度受限，以及普通炭化木生产时间长，在窑内炭化易变形，工艺复杂的问题。本发明所制作的炭化胶合板不易变形，吸水率低，耐老化性能好，且厚度能达到1000mm。可广泛应用于地板、公园的庭木等，具有显著的社会经济效益。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种炭化胶合板的制作方法，其特征在于：单板经炭化处理后，在其上下表面涂布冷固化型胶黏剂，交替叠置，冷压制成炭化胶合板。

所述的炭化处理为采用连续式热压机进行炭化，炭化温度为200-230 ℃，炭化时间为1.0-7.0 min。

所述的冷固化型胶黏剂为室温固化的改性大豆胶黏剂、水性聚氨酯树脂胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、或间苯二酚改性酚醛树脂胶黏剂的一种或多种；所述的改性大豆胶黏剂为以脱脂豆粉为主要原料，经生物酶酶解、接枝共聚、抽真空制成；所述的生物酶为纤维素酶或半纤维素复合酶中的一种或两种，酶解温度为40-60 ℃，酶解时间为20-60 min；所述的间苯二酚改性酚醛树脂胶黏剂为以间苯二酚为改性剂、碱为催化剂，经过加成、缩聚反应过程合成。

所述的冷压为在室温下采用压板机冷压40-80 min。

所述单板为针叶材、阔叶材的原木或竹材的原竹旋切出的单板中的一种或几种，厚度为0.8-3.0 mm。

所述单板为马尾松、巨尾桉、杨木的原木或毛竹的原竹旋切出的单板中的一种或几种，厚度为0.8-3.0 mm。

炭化胶合板的制作方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

（1）将原木或原竹旋切成单板，厚度为0.8-3.0 mm，并根据国家标准GB/T9846-2004《胶合板》或需方要求裁成一定的幅面尺寸；

（2）通过传送带将单板传送至连续式热压机中，在200-230 ℃下，炭化1.0-7.0 min，制作成炭化单板；

（3）取一部分数量的炭化单板，通过辊涂机或用手工在炭化单板双面涂布胶黏剂，涂胶量为250-350 g/m²，得到涂胶炭化单板；

（4）将炭化单板作为奇数层，涂胶炭化单板作为偶数层，按奇偶层纹理交错组坯至需要的厚度；

（5）组坯陈化10-40 min后，送入压板机中冷压40-80 min，制成炭化胶合板毛坯；

（6）出料，养生24h以上，再按规格锯成炭化胶合板。

根据上述制作方法得到的炭化胶合板为炭化单板经冷固化型胶黏剂粘接，叠置冷压制成；所述的炭化胶合板厚度能达到1000mm。

本发明的显著优点在于：

（1）采用连续式热压机使单板干燥与炭化处理同时完成，效率高，大大缩短了工艺时间，且炭化时间为1.0-7.0 min，炭化时间短，单板不易变形。

（2）经改性处理的冷固化型胶黏剂耐水、耐候性好，显著地提高了炭化胶合板的性能。

（3）采用室温冷压方法制作炭化胶合板，能耗低，产品性能好，炭化胶合板的长度能达2440mm，宽度能达1220mm，厚度能达1000mm。

（4）能用小径材制作出大尺寸的炭化胶合板，提高了木材利用率；能根据压板机的尺寸调整炭化胶合板的厚度及幅面，扩展了应用领域。

具体实施方式

本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。

实施例1

控制连续式热压机温度为230℃，热压板间隙为1.0 mm；将马尾松原木旋切成厚度为1.0 mm的单板，并裁成530mm×530mm的幅面；通过传送带将马尾松单板传送至连续式热压机中，在230℃下，炭化1.0 min；取1张炭化的马尾松单板，通过辊涂机在上下双面均匀涂布水性聚氨酯树脂胶黏剂（双面涂胶量为250 g/m²）；另取2张炭化的马尾松单板作为奇数层，涂胶的炭化马尾松单板作为偶数层，按奇偶层纹理交错组坯成3层胶合板；室温陈化10 min，送入压板机中冷压至规定的厚度2.7 mm，保压40 min；炭化马尾松胶合板毛坯出压板机后养生24 h以上，再锯除边角，即成所述的一种炭化胶合板，规格尺寸为500mm×500mm×2.7mm。

实施例2

在带有抽真空冷凝装置的反应釜中分别加入140份锅炉冷凝水、35份脱脂豆粉，控制搅拌器转速为120转/分钟，在20℃下保温搅拌60分钟；加入0.7份30wt%的盐酸，升温至40℃，加入0.75份半纤维素酶，反应60分钟；升温至80℃，加入4份3-异丙烯基-α,α-二甲基苄基异氰酸酯，接枝反应20分钟；加入8份聚乙烯醇1788，保温搅拌至无明显颗粒；用30wt%的盐酸调节pH=4.4，加入3.5份苯乙烯，搅拌5分钟；加入1.5份2wt%的过硫酸铵溶液，搅拌20分钟；接着滴加余下的苯乙烯（31.5份）与过硫酸铵溶液（4.5份），控制滴加时间为6小时；滴加完毕后，降温至40℃，开始抽真空至釜内压力为0.02MPa，搅拌1.5小时；释放釜内真空并降温至30℃，用固体氢氧化钙调节pH至7.0，搅拌8分钟；加入20份甲苯二异氰酸酯，反应15分钟，即得改性大豆胶黏剂。

控制连续式热压机温度为200℃，热压板间隙为2.9 mm；将杨木原木旋切成厚度为3.0 mm的单板，并裁成950mm×950mm的幅面；通过传送带将杨木单板传送至连续式热压机中，在200℃下，炭化7.0 min；取1张炭化的杨木单板，通过辊涂机在上下双面均匀涂布改性大豆胶黏剂（双面涂胶量为350 g/m²）；另取2张炭化的杨木单板作为奇数层，涂胶的炭化杨木单板作为偶数层，按奇偶层纹理交错组坯成3层胶合板；室温陈化30 min，送入压板机中冷压至规定的厚度8.2 mm，保压80 min；炭化杨木胶合板毛坯出压板机后养生24 h以上，再锯除边角，即成所述的一种炭化胶合板，规格尺寸为915mm×915mm×8.2mm。

实施例3

控制连续式热压机温度为220℃，热压板间隙为1.5 mm；将巨尾桉原木旋切成厚度为1.5 mm的单板，并裁成1040mm×530mm的幅面；通过传送带将巨尾桉单板传送至连续式热压机中，在220℃下，炭化3.0 min；取2张炭化的巨尾桉单板，通过辊涂机在上下双面均匀涂布环氧树脂胶黏剂（双面涂胶量为260 g/m²）；另取3张炭化的巨尾桉单板作为奇数层，涂胶的炭化巨尾桉单板作为偶数层，按奇偶层纹理交错组坯成5层胶合板；室温陈化20 min，送入压板机中冷压至规定的厚度6.8 mm，保压50 min；炭化巨尾桉胶合板毛坯出压板机后养生24 h以上，再锯除边角，即成所述的一种炭化胶合板，规格尺寸为1000mm×500mm×6.8mm。

实施例4

控制连续式热压机温度为210℃，热压板间隙为1.2 mm；将毛竹原竹旋切成厚度为1.2 mm的单板，并裁成835mm×430mm的幅面；通过传送带将毛竹单板传送至连续式热压机中，在210℃下，炭化4.0 min；取1张炭化的毛竹单板，通过辊涂机在上下双面均匀涂布间苯二酚改性酚醛树脂胶黏剂（双面涂胶量为270 g/m²）；另取2张炭化的毛竹单板作为奇数层，涂胶的炭化毛竹单板作为偶数层，按奇偶层纹理交错组坯成3层胶合板；室温陈化10 min，送入压板机中冷压至规定的厚度3.3 mm，保压60 min；炭化毛竹胶合板毛坯出压板机后养生24 h以上，再锯除边角，即成所述的一种炭化胶合板，规格尺寸为800mm×400mm×3.3mm。

实施例5

控制连续式热压机温度为200℃，热压板间隙为1.2 mm；将杨木与马尾松原木分别旋切成厚度为1.2 mm的单板，并裁成1260mm×950mm的幅面；通过传送带分别将杨木与马尾松单板传送至连续式热压机中，在200℃下，炭化5.0 min；取1张炭化的杨木单板，通过辊涂机在上下双面均匀涂布水性聚氨酯胶黏剂（双面涂胶量为260 g/m²）；另取2张炭化的马尾松单板作为奇数层，涂胶的炭化杨木单板作为偶数层，按奇偶层纹理交错组坯成3层胶合板；室温陈化35 min，送入压板机中冷压至规定的厚度3.2 mm，保压50 min；炭化胶合板毛坯出压板机后养生24 h以上，再锯除边角，即成所述的一种炭化胶合板，规格尺寸为1220mm×915mm×3.2mm。

实施例6

控制连续式热压机温度为210℃，热压板间隙为2.0 mm；将巨尾桉和杨木原木分别旋切成厚度为2.0 mm的单板，并裁成1040mm×530mm的幅面；通过传送带分别将巨尾桉和杨木单板传送至连续式热压机中，在210℃下，炭化6.0 min；取14张炭化的杨木单板，通过辊涂机在上下双面均匀涂布间苯二酚改性酚醛树脂胶黏剂（双面涂胶量为280 g/m²）；另取15张炭化的巨尾桉单板作为奇数层，涂胶的炭化杨木单板作为偶数层，按奇偶层纹理交错组坯成29层胶合板；室温陈化40 min，送入压板机中冷压至规定的厚度52 mm，保压80 min；炭化胶合板毛坯出压板机后养生24 h以上，再锯除边角，即成所述的一种炭化胶合板，规格尺寸为1000mm×500mm×52mm。

实施例7

将改性大豆胶黏剂和环氧树脂胶黏剂按重量比为1:1的比例混合；控制连续式热压机温度为230℃；将杨木原木和毛竹原竹分别旋切成厚度为2.4 mm和1.0 mm的单板，并裁成1260mm×68mm的幅面，备用。控制热压板间隙为2.4 mm，通过传送带将杨木单板传送至连续式热压机中，在230℃下，炭化2.0 min；再调节热压板间隙为1.0 mm，将毛竹单板传送至连续式热压机中，在230℃下，炭化1.0 min；取21张炭化的毛竹单板，通过辊涂机在上下双面均匀涂布改性大豆胶黏剂和环氧树脂胶黏剂混合物（双面涂胶量为300 g/m²）；另取20张炭化的杨木单板作为奇数层，涂胶的炭化毛竹单板作为偶数层，按奇偶层纹理交错组坯成41层胶合板；室温陈化25min，送入压板机中冷压至规定的厚度64 mm，保压70min；炭化胶合板毛坯出压板机后养生24h以上，再锯除边角，即成所述的一种炭化胶合板，规格尺寸为1220mm×64mm×64mm。

实施例8

将改性大豆胶黏剂和水性聚氨酯胶黏剂按重量比为1:1的比例混合；控制连续式热压机温度为220 ℃；将马尾松和杨木原木分别旋切成厚度为0.8 mm和3.0 mm的单板，并裁成1870mm×1260mm的幅面，备用。控制热压板间隙为0.8 mm，通过传送带将马尾松单板传送至连续式热压机中，在220 ℃下，炭化2.0 min；再调节热压板间隙为3.0 mm，将杨木单板传送至连续式热压机中，在220 ℃下，炭化5.0 min；取10张炭化的杨木单板，通过辊涂机在上下双面均匀涂布改性大豆胶黏剂和水性聚氨酯胶黏剂混合物（双面涂胶量为330 g/m²）；另取11张炭化的马尾松单板作为奇数层，涂胶的炭化杨木单板作为偶数层，按奇偶层纹理交错组坯成21层胶合板；室温陈化15 min，送入压板机中冷压至规定的厚度35 mm，保压60 min；炭化胶合板毛坯出压板机后养生24h以上，再锯除边角，即成所述的一种炭化胶合板，规格尺寸为1830mm×1220mm×35mm。

实施例9

控制连续式热压机温度为220℃；将马尾松和杨木原木分别旋切成厚度为1.6 mm和3.0 mm的单板，并裁成2500mm×1260mm的幅面，备用。控制热压板间隙为1.6 mm，通过传送带将马尾松单板传送至连续式热压机中，在220 ℃下，炭化2.0 min；再调节热压板间隙为3.0 mm，将杨木单板传送至连续式热压机中，在220 ℃下，炭化5.0 min；取246张炭化的杨木单板，通过辊涂机在上下双面均匀涂布改性大豆胶黏剂（双面涂胶量为350 g/m²）；另取247张炭化的马尾松单板作为奇数层，涂胶的炭化杨木单板作为偶数层，按奇偶层纹理交错组坯成493层胶合板；室温陈化15 min，送入压板机中冷压至规定的厚度1000 mm，保压80 min；炭化胶合板毛坯出压板机后养生24h以上，再锯除边角，即成所述的一种炭化胶合板，规格尺寸为2440mm×1220mm×1000mm。

本发明实施例1-9中制得的一种炭化胶合板颜色为浅褐色至深褐色；炭化木耐腐性试验测得重量损失率≤20%，达到炭化木标准SB/T 10508-2008的户外级要求（11%~24%）；甲醛释放量≤0.4 mg/L，达到GB/T 9846-2004中的E₀级（≤0.5 mg/L）；按户外胶合板要求检测，胶合强度≥0.8MPa，达到GB/T 9846-2004中I类胶合板的要求（户外用≥0.7 MPa）。

该炭化胶合板制作方法可根据不同的需求生产出各种规格的板材，特别是厚度可达1000mm，可加工成木地板、景观亭、景观栈道等，起到替代大径级原木炭化木，减少大径级原木消耗的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种炭化胶合板的制作方法，其特征在于：单板经炭化处理后，在其上下表面涂布冷固化型胶黏剂，交替叠置，冷压制成炭化胶合板。

2.根据权利要求1所述的炭化胶合板的制作方法，其特征在于：所述的炭化处理为采用连续式热压机进行炭化，炭化温度为200-230 ℃，炭化时间为1.0-7.0 min。

3.根据权利要求1所述的炭化胶合板的制作方法，其特征在于：所述的冷固化型胶黏剂为室温固化的改性大豆胶黏剂、水性聚氨酯树脂胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、或间苯二酚改性酚醛树脂胶黏剂的一种或多种；所述的改性大豆胶黏剂为以脱脂豆粉为主要原料，经生物酶酶解、接枝共聚、抽真空制成。

4.根据权利要求1所述的炭化胶合板的制作方法，其特征在于：所述的冷压为在室温下采用压板机冷压40-80 min。

5.根据权利要求1所述的炭化胶合板的制作方法，其特征在于：所述单板为针叶材、阔叶材的原木或竹材的原竹旋切出的单板中的一种或几种，厚度为0.8-3.0 mm。

6.根据权利要求5所述的炭化胶合板的制作方法，其特征在于：所述单板为马尾松、巨尾桉、杨木的原木或毛竹的原竹旋切出的单板中的一种或几种，厚度为0.8-3.0 mm。

7.根据权利要求1所述的炭化胶合板的制作方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

（6）出料，养生24h以上，再按规格锯成炭化胶合板。

8.一种根据权利要求1所述的炭化胶合板的制作方法得到的炭化胶合板，其特征在于：所述的炭化胶合板为炭化单板经冷固化型胶黏剂粘接，叠置冷压制成；所述的炭化胶合板厚度能达到1000mm。