CN104084997A - 连续成型复合结构材及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种连续成型复合结构材及其制造方法，其结构是以上下面层材料各2～4层纵向单板，或上下面层材料各１～4层纵向单板和１～２层横向单板；芯层为刨花板或锯材或胶合板锯边后的板条。优点：可将大规模生产的刨花板、锯材、加工剩余的胶合板板条，和各种针叶材、阔叶材单板，通过单台固定高频压机，制作成连续长的复合结构材，具有投资少，效率高，产品规格多，满足如汽车、火车、集装箱、轮船的底梁和底板等结构材的需要。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种连续成型复合结构材及其制造方法，以多层单板为表层，通过单台高频压机来生产连续长的复合结构材及其制造方法，属木材工业中的人造板制造技术领域。
背景技术
工程类结构用材，需要具有一定的力学性能、外观质量、抗冲击性和耐老化性能。通常的生产方式为多层的热压机来生产，生产的板材的长度有限，不能满足各种各样的工程需要；对于厚板来说，热压时间较长，生产效率低。且板材的毛边需锯掉，利用率降低。
连续成型的人造板具有幅面任意长，材料利用率高，这是因为横向没有锯边毛板损失，可以提高利用率约3%。连续成型的人造板通常是采用连续压机来生产，如高产量的纤维板、定向刨花板等的生产是采用连续压机。该连续压机通常采用热油或蒸汽来作为热源，传热速度不快，年产30万立方米的定向刨花板连续压机长达40m，设备的投资大约需要2500万欧元。
复合结构材采用高频热压技术，可以迅速加热胶层，缩短热压时间，提高生产效率。原材料是采用易于得到的刨花板、锯材等作为芯层材料。表层采用单板来增强，这样的复合结构材易于制作，设备投资少，生产的规格多，成本低，强度高。且可利用资源丰富的可持续国产木材资源来生产复合结构材，拓宽了复合板材的来源，具有深远的现实意义。
发明内容
本发明提出的是一种连续成型的复合结构材及其制造方法，其目的是克服现有技术所存在的上述缺陷，利用上下表层强度高的单板，表面几层的高弹性模量对底板的弹性模量的贡献最大，使得底板的弹性模量大幅度提高，芯层利用有较高抗剪切性能的刨花板、锯材拼板和胶合板锯边毛边等材料。该刨花板可以是普通刨花板（Particles Board）、华夫刨花板（Wafer Board）、定向刨花板（OSB）和长条刨片定向层积材（Oriented Strand Lumber,简称OSL）。
本发明的技术解决方案：连续成型复合结构材，其结构是以上下面层材料各2～4层纵向单板，纵向单板在长度方向采用斜接和宽度方向采用拼接，上下层纵向单板的纵向接头错开60mm以上；上下面层材料也可各采用１～4层纵向单板和１～２层横向单板，该横向单板放置在第二和第五层中的任意一层，单板的接头方式同上；面层材料向内为纵向纹理OSL，该刨花板纵向间采用斜接方式；或面层材料向内为纵向纹理锯材或胶合板锯边后的纵向纹理板条，该锯材或板条纵向间采用斜接或指接方式。
连续成型复合结构材的制造方法，包括如下工艺步骤：
a、木质单板分选和整理，木质单板干至含水率≤10%，单板需要在长度方向铣磨斜边，并将紧面和松面分开，并按两层单板间有一层方式涂胶，胶粘剂根据使用场合的不同，选用脲醛胶、三聚氰胺改性脲醛胶、或酚醛胶，双面涂胶量250～350g/m2，陈化或低温干燥；
b、刨花板、锯材和胶合板边材处理，将刨花板定厚砂光去除表面已固化的表层作为芯板，砂光残留小面积采用手动砂光机砂光，并将两刨花板间加工成斜面搭接形状，并在其中一斜接面涂胶，为防止斜面搭接错位，在搭接处钻小孔，打进木棍或竹棍使两斜面搭接不错位；锯材是经过干燥和刨光处理过，并在板材的端头加工成斜面或指接面，在斜面或指接面和侧面涂胶；胶合板在锯边时，在原锯片外再多加一锯片，两锯片间的距离在15～30mm，从边条中锯切的合格板条，经压刨和砂光机将表背面加工成同一厚度，在锯切之前已通过砂光机砂光除外的板条，将边条端面加工成斜面或指接面，并在斜面或指接面和侧面涂胶；
c、组坯，将木质单板、刨花板或锯材或板条组坯，将上下单板层和芯材分为三个连续组坯台，在进高频压机前汇合成一整体板坯；芯层为刨花板时，如没有宽度方向拼接，可以不用侧向加压装置；锯材和板条在指接组坯时需用气缸将其纵向挤紧，且其上下面层单板的横向距离正好和芯层侧向挤紧后的宽度相同或略小，当组坯好的连续板坯移动到固定的单台高频加热压机中，在正向最高压力为1.5～2.5MPa，锯材和板条需要最高侧向压力1.0～2.5MPa的条件下进行高频加热，保持4～12分钟，此时压机前端继续组坯，高频加热结束后，已固化板材和组坯好的板坯同时向前移动，确保已固化板材后段还有25～40mm在高频压板中，将高频加热固化好的复合材根据所需截断和后加工。
本发明的优点：可将大规模生产的刨花板、锯材、加工剩余的胶合板毛边材，和天然林及人工林的各种针叶材、阔叶材单板，通过单台高频加热压机，制作成连续长的复合结构材，具有投资少，生产效率高，产品规格多，满足如汽车、火车、集装箱、轮船的底梁和底板等结构材的需要。
附图说明
附图1是一种以长条刨片层积材（OSL）为芯层的复合结构板结构示意图。
附图2是一种以锯材为芯层的复合结构板结构示意图。
附图3是一种以板边条为芯层的复合结构板结构示意图。
图中的1是纵向纹理单板，该纵向纹理单板通过斜边纵向斜接；2是纵向纹理OSL，该纵向纹理OSL在纵向端面斜接；3是横向纹理木质单板，该横向纹理木质单板间通过拼接；4是纵向纹理锯材，该锯材在纵向端面通过指接接长；5是纵向纹理板条，该板条在纵向端面通过指接接长。
具体实施方式
连续成型复合结构材，其结构是以上下面层材料各2～4层纵向单板（1），纵向单板在长度方向采用斜接和宽度方向采用拼接，上下层纵向单板的纵向接头错开60mm以上；上下面层材料也可各采用１～4层纵向单板（1）和１～２层横向单板（3），该横向单板（3）放置在第二和第五层中的任意一层，单板的接头方式同上；面层材料向内为刨花板（2），该刨花板纵向间采用斜接方式；或面层材料向内为纵向纹理锯材（4）或胶合板锯边后的纵向纹理板条（5），该锯材或板条纵向间采用斜接或指接方式。
所述上下面层材料也可采用各１～4层纵向纹理单板（1）和１～２层横向纹理木质单板（3），该横向纹理木质单板（3）放置在第二和第五层中的任意一层。
所述芯层刨花板（2）包括普通刨花板(Particle Board)、华夫刨花板（Wafer Board）、定向刨花板（OSB）和长条刨片定向层积材（Oriented Strand Lumber,简称OSL）。
连续成型复合结构材的制造方法，包括如下工艺步骤：
a、木质单板分选和整理，木质单板干至含水率≤10%，单板需要纵向铣磨斜边，并将紧面和松面分开，并按所需双面涂胶，胶粘剂根据使用场合的不同，选用脲醛胶、三聚氰胺改性脲醛胶、或酚醛胶，双面涂胶量250～350g/m2，陈化或低温干燥；
b、刨花板、锯材和胶合板边材处理，将刨花板定厚砂光去除表面已固化的表层作为芯板，砂光残留小面积采用手动砂光机砂光，并将两刨花板间加工成斜面搭接形状，并在其中一斜接面涂胶，为防止斜面搭接错位，在搭接处钻小孔，打进木棍或竹棍使两斜面搭接不错位；锯材是经过干燥和刨光处理过，并在板材的端头加工成斜面或指接面，在斜面或指接面和侧面涂胶；胶合板在锯边时，在原锯片外再多加一锯片，两锯片间的距离在15～30mm，从边条中锯切的合格板条，经压刨和砂光机将表背面加工成同一厚度，在锯切之前已通过砂光机砂光除外的板条，将边条端面加工成斜面或指接面，并在斜面或指接面和侧面涂胶；
c、组坯，将木质单板、刨花板或锯材或板条组坯，将上下单板层和芯材分为三个连续组坯台，在进高频压机前汇合成一整体板坯；芯层为刨花板时，如没有宽度方向拼接，可以不用侧向加压装置；锯材和板条在指接组坯时需用气缸将其纵向挤紧，且其上下面层单板的横向距离正好和芯层侧向挤紧后的宽度相同或略小，当组坯好的连续板坯移动到固定的单台高频加热压机中，在正向最高压力为1.5～2.5MPa，锯材和板条需要最高侧向压力1.0～2.5MPa的条件下进行高频加热，保持4～12分钟，此时压机前端继续组坯，高频加热结束后，已固化板材和组坯好的板坯同时向前移动，确保已固化板材后段还有25～40mm在高频压板中，将高频加热固化好的复合材根据所需截断和后加工。
下面结合附图进一步描述本发明的技术解决方案：
对照附图1，以长条刨片层积材（OSL）为芯层的复合结构板，其结构是以芯层为长条刨片层积材（OSL）2，表层和底层各为三层纵向纹理木质单板1，芯层OSL为纵向纹理排列，在长度方向通过斜面接长，纵向纹理单板也通过斜面搭接来接长。
对照附图2，以锯材为芯层的复合结构板，其结构是以纵向纹理锯材4为芯层复合结构材，其表层和底层向内依次各为三层纵向纹理单板1，该纵向纹理单板通过斜面来接长，再向内为一层横向纹理木质单板3，该横向纹理单板间通过拼接组坯。
对照附图3，以板边条为芯层的复合结构板，其结构是以纵向纹理板条为芯层复合结构材，其表背层从外向内对称依次为二层纵向纹理单板1,接着为一层横向纹理单板3和一层纵向纹理单板1。
所述纵向纹理单板通过斜面来接长，横向纹理单板通过侧向拼接而成。单板与单板组坯时，可只在其中一层的接触面上涂布脲醛胶或酚醛胶等热固性胶粘剂，单板与刨花板、锯材和板条组坯时，也同样如此。
实施例1
以长条刨片层积材（OSL）为芯层的复合结构板，其结构如图1，
制造方法包括如下：
a、木质单板分选和整理，木质单板含水率≤9%，单板可根据需要纵向铣磨斜边，并将紧面和松面分开，并按所需双面涂胶，胶粘剂选用酚醛胶，并可添加一定量的防虫剂和10%左右的面粉。双面涂胶量320g/m2；
b、长条刨片层积材（OSL）处理，将长条刨片层积材（OSL）定厚砂光去除表面固化胶层作为芯板，砂光残留小面积采用手动砂光机砂光，并将两OSL纵向端头加工成斜面搭接形状，并在斜接面涂胶，为防止斜面搭接错位，可在搭接处钻小孔，打进小木棍或竹棍确保不错位；
c、组坯，将木质单板、OSL组坯，将上下单板层和OSL芯材分为三个组坯台，在上下正向最高压力为2.0MPa，保持8分钟高频加热，已固化板材和组坯好的板材同时向前移动，确保已固化板材后端还有35mm在高频压机中，高频固化的板材在流水线根据所需长度截断。
经常规后期加工后，即可得到成品复合结构板，该板厚度为25～45mm，其中厚度为30mm的复合结构材可作为集装箱底板用条木地板，其物理力学性能如下：
MOR∥： ≥ 130 MPa
MOR⊥： ≥ 10 MPa
MOE∥： ≥ 13500 MPa
MOE⊥： ≥ 1000 MPa
密度： 0.75～0.95g/cm3。
实施例2
以锯材为芯层的复合结构板的结构如图2，
其制造方法包括如下：
a、木质单板分选和整理，木质单板含水率≤10%，单板可根据需要纵向铣磨斜边，并将紧面和松面分开，并按所需双面涂胶，胶粘剂选用脲醛胶，涂胶量300g/m2，胶中添加15%的面粉和其它添加剂；
b、锯材处理，锯材经过干燥和刨光处理过，厚度为15～35mm，并将板材的端头加工成指接面，指接面和侧面涂脲醛胶；
c、组坯，将木质单板、锯材组坯，将上下单板层和锯材芯材分为三个组坯台，在进高频压机前组合在一起，锯材组坯时需用气缸将锯材纵向指接部分挤紧，且其上下面层的单板的侧向距离正好和芯层侧向挤紧后的宽度相同或略小，在正向（垂直板面）最高压力为1.8MPa，锯材侧向最高压力1.6MPa的条件下进行高频加热，保持6～9分钟，高频加热结束后，已固化板材和组坯好的板材同时向前移动，确保已固化板材后端还有30mm在压板中，高频固化后的板材根据需要截断。
经常规后期加工后，即可得到成品复合结构板，厚度为25～46mm可用于梁柱、楼梯扶手和家具的框架，其物理力学性能如下：
MOR∥： ≥ 105 MPa
MOR⊥： ≥ 25 MPa
MOE∥： ≥ 12000 MPa
MOE⊥： ≥ 2500 MPa
密度： 0.70～0.90g/cm3。
实施例3
以板边条为芯层的复合结构板的结构如图3，
其制造方法包括如下：
a、木质单板分选和整理，木质单板含水率≤10%，单板可根据需要纵向铣磨斜边，并将紧面和松面分开，并按所需双面涂胶，胶粘剂选用酚醛胶,涂胶量340g/m2，胶中添加15%的面粉；
b、胶合板毛边材处理，选用集装箱底板胶合板，该胶合板每年在中国的生产量约为100万m3，集装箱底板在锯边时，先在流水线上通过砂光机定厚砂光至28.5mm，在原锯片外再多加一锯片，两锯片间的距离约在20～30mm，这样就得到厚28.5mm，宽20～30mm的板条。将边条的厚度变作宽度侧立，并将边条端面加工成斜面或指接面。并在斜面（或指接面）和侧面涂胶；
c、组坯，将木质单板和板条组坯，将上下单板层和板条芯材分为三个组坯台，板条在指接组坯时需用气缸将其纵向指接部分挤紧，且其上下面层的单板的侧向距离正好和芯层侧向挤紧后的宽度相同或略小，在正向最高压力为2.2MPa，板条在最高侧向压力1.5MPa的条件下进行高频加热，保持8分钟，高频加热结束后，已固化板材和组坯好的板材同时向前移动，确保已固化板材后端还有30mm在高频压机的压板中，固化后板材根据所需长度截断。
经常规后期加工后，即可得到成品复合结构板，厚度为30～40mm，该复合结构板可以用于火车棚车底板，或汽车车厢的底梁等。其物理力学性能如下：
MOR∥： ≥ 95 MPa
MOR⊥： ≥ 30 MPa
MOE∥： ≥ 10500 MPa
MOE⊥： ≥ 3000 MPa
密度： 0.75～0.90g/cm3。
Claims (4)
1.连续成型复合结构材，其特征是以上下面层材料各2～4层纵向单板（1），纵向单板在长度方向采用斜接和宽度方向采用拼接，上下层纵向单板的纵向接头错开60mm以上；上下面层材料也可各采用１～4层纵向单板（1）和１～２层横向单板（3），该横向单板（3）放置在第二和第五层中的任意一层，单板的接头方式同上；面层材料向内为刨花板（2），该刨花板长度方向间采用斜接方式；或面层材料向内为纵向纹理锯材（4）或胶合板锯边后的纵向纹理板条（5），该锯材或板条长度方向间采用斜接或指接方式。
2.根据权利要求1所述的一种连续成型复合结构材，其特征是所述上下面层材料也可采用各１～4层纵向纹理单板（1）和１～２层横向纹理木质单板（3），该横向纹理木质单板（3）放置在第二和第五层中的任意一层。
3.根据权利要求1所述的一种连续成型复合结构材，其特征是所述芯层刨花板（2）包括普通刨花板(Particle Board)、华夫刨花板（Wafer Board）、定向刨花板（OSB）和长条刨片定向层积材（Oriented Strand Lumber,简称OSL）。
4.一种连续成型复合结构材的制造方法，其特征是该方法包括如下工艺步骤：
a、木质单板分选和整理，木质单板干至含水率≤10%，单板长度方向铣磨斜边，并将紧面和松面分开，双面涂胶，胶粘剂根据使用场合的不同，选用脲醛胶、三聚氰胺改性脲醛胶或酚醛胶，双面涂胶量250～350g/m2，陈化或低温干燥；
b、刨花板、锯材和胶合板边材处理，将刨花板定厚砂光去除表面已固化的表层作为芯板，砂光残留小面积采用手动砂光机砂光，并将两刨花板间加工成斜面搭接形状，并在其中一斜接面涂胶，为防止斜面搭接错位，在搭接处钻小孔，打进木棍或竹棍使两斜面搭接不错位；锯材是经过干燥和刨光处理过，并在板材的端头加工成斜面或指接面，在斜面或指接面和侧面涂胶；胶合板在锯边时，在原锯片外再多加一锯片，两锯片间的距离在15～30mm，从边条中锯切的合格板条，经压刨和砂光机将表背面加工成同一厚度，在锯切之前已通过砂光机砂光除外的板条，将边条端面加工成斜面或指接面，并在斜面或指接面和侧面涂胶；
c、组坯，将木质单板、刨花板或锯材或板条组坯，将上下单板层和芯材分为三个连续组坯台，在进高频压机前汇合成一整体板坯；芯层为刨花板时，如没有宽度方向拼接，可以不用侧向加压装置；锯材和板条在指接组坯时需用气缸将其纵向挤紧，且其上下面层单板的横向距离正好和芯层侧向挤紧后的宽度相同或略小，当组坯好的连续板坯移动到固定的单台高频加热压机中，在正向最高压力为1.5～2.5MPa，锯材和板条需要最高侧向压力1.0～2.5MPa的条件下进行高频加热，保持4～12分钟，此时压机前端继续组坯，高频加热结束后，已固化板材和组坯好的板坯同时向前移动，确保已固化板材后段还有25～40mm在高频压板中，将高频加热固化好的复合材根据所需截断和后加工。
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