CN105082269B - 木基复合材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木基复合材料及其制造方法。制造方法包括（1）单板注胶处理；（2）薄木浸胶处理；（3）注胶单板和浸胶薄木陈化；（4）组坯：将三氧化二铝耐磨纸、陈化后的注胶单板和陈化后的浸胶薄木进行组坯，三氧化二铝耐磨纸设于最上层和最下层，得到板坯；（5）热压成型；（6）表面和边部修饰处理，得到木基复合材料。由本发明的制造方法制得的木基复合材料具有强度高、尺寸稳定性和耐候耐水性好的特点，且具有优异的表面耐磨性能和天然木材装饰效果。

Description

木基复合材料及其制造方法

技术领域

本发明属于木材工业中的人造板制造技术领域，涉及木基复合材料及其制造方法，具体涉及胶合板中的一种高强度片状木基复合材料及其制造方法。

背景技术

木材是四大建筑材料中唯一的可再生天然高分子生物复合材料，其具有绿色、环保、易加工等特点。但长期以来，绝大部分木材的使用仅仅局限在家具制造、室内外装修及建筑工程（如模板）等领域，而在对强度和尺寸稳定性要求比较高的领域，木材的利用受到了极大限制。如绝大多数的电器外壳（如电脑机箱、冰箱外壳、电视机外壳、手机外壳、空调外壳等）都基本是以金属或塑料为原材料制作。塑料和金属都是不可再生材料，这些材料的大量使用将给环境带来十分不利的影响。因此，以资源丰富的可再生木材为原材料，通过改性或复合处理，研制出具有高强度和高尺寸稳定性的片状木基复合材料，用以部分替代金属和塑料用于电器外壳的制造，对于减少不可再生石油和矿物资源的消耗，保护人类赖以生存的自然环境具有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，特别是针对天然木材强度较低、尺寸稳定性和耐候耐水性较差的缺陷，提供一种强度高、尺寸稳定性和耐候耐水性好、且具有优异表面耐磨性能和天然木材装饰效果的木基复合材料及其制造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种木基复合材料的制造方法，包括以下步骤：

（1）单板注胶处理：将速生材单板先进行干燥，所得干燥单板采用水溶性环氧树脂进行高压注胶处理，使水溶性环氧树脂渗透到单板内部，得到注胶单板；

（2）薄木浸胶处理：将阔叶材薄木先进行干燥，所得干燥薄木置于水溶性环氧树脂中进行常压浸泡，使水溶性环氧树脂渗透到薄木内部，得到浸胶薄木；

（3）注胶单板和浸胶薄木陈化：将步骤（1）所得注胶单板和步骤（2）所得浸胶薄木进行开放陈化；

（4）组坯：将三氧化二铝耐磨纸、步骤（3）所得陈化后的注胶单板和陈化后的浸胶薄木进行组坯，其中，三氧化二铝耐磨纸设于最上层和最下层，得到板坯；

（5）热压成型：对步骤（4）所得板坯进行热压成型处理，得到成型板材；

（6）表面和边部修饰处理：对步骤（5）所得成型板材进行表面抛光和裁边处理，得到木基复合材料。

上述的木基复合材料的制造方法中，优选的，所述步骤（1）中，所述高压注胶处理的具体过程如下：将所述干燥单板置于高压注胶罐中，先抽真空至0.05MPa～0.08MPa，再吸入水溶性环氧树脂，当水溶性环氧树脂完全浸没单板后，向高压注胶罐中通入高压空气进行高压注胶，高压空气的压力为1.0MPa～2.5MPa，使水溶性环氧树脂注入到单板内部，得到注胶单板。

上述的木基复合材料的制造方法中，优选的，所述步骤（1）中，所述抽真空后维持真空度5min～8min，再吸入水溶性环氧树脂；所述高压注胶的时间（即达到设定压力后的保持时间）为5min～10min；所述步骤（2）中，所述干燥薄木的浸泡时间为10min～30min。

上述的木基复合材料的制造方法中，优选的，所述步骤（4）中，所述组坯的顺序由下至上依次为一层三氧化二铝耐磨纸、偶数层陈化后的注胶单板、一层陈化后的浸胶薄木和一层三氧化二铝耐磨纸。

上述的木基复合材料的制造方法中，优选的，所述步骤（5）中，所述热压成型处理的工艺参数为：热压温度70℃～110℃，热压压力1MPa～6MPa，每毫米厚度的板坯热压时间为1min～10min。

上述的木基复合材料的制造方法中，优选的，所述步骤（1）中，所述速生材单板干燥至含水率为10%～15%；所述步骤（2）中，所述阔叶材薄木干燥至含水率为10%～15%。

上述的木基复合材料的制造方法中，优选的，所述步骤（1）中，所述速生材单板包括速生杨木单板或速生松木单板；所述速生材单板为速生材旋切单板；所述速生材单板的厚度为2mm～3mm；所述步骤（2）中，所述阔叶材薄木为阔叶材刨切薄木或阔叶材旋切薄木；所述阔叶材薄木的厚度为0.1mm～0.6mm。

上述的木基复合材料的制造方法中，优选的，所述步骤（3）中，将所述注胶单板和浸胶薄木放置在空气流动的室内进行开放陈化，陈化时间为5min～10min，空气流速不小于1m/s。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的木基复合材料的制造方法制得的木基复合材料。

上述的木基复合材料中，所述木基复合材料的拉伸强度是速生材（即制造单板的速生材）拉伸强度的2倍以上，所述木基复合材料的拉伸强度大于150MPa，吸水厚度膨胀率小于0.2%，所述木基复合材料的表面耐磨性能超过10000转，所述木基复合材料达到强耐腐等级。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明以资源丰富的可再生木材为原材料，通过改性和复合处理，研制出具有高强度和高尺寸稳定性的片状木基复合材料，既克服了天然木材强度较低、尺寸稳定性和耐候耐水性较差的缺陷，又可以减少不可再生石油和矿物资源的消耗，对保护人类赖以生存的自然环境具有非常重要的现实意义。本发明制造的片状木基复合材料具有强度高、尺寸稳定性和耐候耐水性好的优点，并具有优异的表面耐磨性能和天然木材装饰效果，能用以部分替代金属和塑料用于电器外壳的制造。

附图说明

图1为本发明实施例中木基复合材料的板坯结构示意图。

图例说明：

1、三氧化二铝耐磨纸；2、陈化后的注胶单板；3、陈化后的浸胶薄木。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。

实施例1：

一种本发明的木基复合材料的制造方法，包括以下步骤：

（1）单板注胶处理：选取厚度为2.2mm的速生杨木单板（长度和宽度皆为500mm，旋切单板），采用大气干燥方法将其含水率干燥到15%。采用高压注胶罐对所得干燥单板进行注胶处理，具体注胶处理过程如下：将速生杨木单板放入高压注胶罐中，关闭高压注胶罐封闭门，抽真空至0.06MPa，并维持6min，再打开阀门，吸入水溶性环氧树脂，当树脂完全浸泡木材单板后，向高压注胶罐通入高压空气，高压空气的压力为2.0MPa，高压注胶处理时间为8min，把水溶性环氧树脂注入到单板内部，注胶处理结束后，卸除高压注胶罐内的压力，并打开封闭门，取出注胶单板。

（2）薄木浸胶处理：选取厚度为0.4mm的黑胡桃旋切薄木（长度和宽度皆为500mm），采用大气干燥方法将其含水率干燥到15%。将干燥后的薄木放置在放有水溶性环氧树脂的浸胶槽中浸泡25min，使树脂渗透到薄木内部，然后从浸胶槽中取出浸胶薄木。

（3）注胶单板和浸胶薄木陈化：将注胶单板和浸胶薄木放置在空气流动的室内开放陈化8min，使注胶单板和浸胶薄木的部分水分蒸发，空气的流速大于1m/s。

（4）组坯：如图1所示，由下至上依次将一层三氧化二铝耐磨纸1（长度和宽度皆为500mm）、两层陈化后的注胶单板2、一层陈化后的浸胶薄木3、一层三氧化二铝耐磨纸1（长度和宽度皆为500mm）进行组坯，得到板坯。

（5）热压成型：将板坯置于平板压机上进行热压成型处理，热压温度控制为85℃，热压压力为3.5MPa，总热压时间为15min，得到成型板材。

（6）表面和边部修饰处理：采用机械抛光机方式对热压后的成型板材进行表面抛光处理，再用裁切机进行裁边处理，将其裁切成长度为500mm，宽度为100mm的片状木基复合材料。

经测试，本实施例制造的木基复合材料的拉伸强度为186MPa，是速生杨木拉伸强度的2倍以上，表面耐磨性能达到12000转，吸水厚度膨胀率为0.12%，达到强耐腐等级，并具有天然木材的装饰效果。

实施例2：

一种本发明的木基复合材料的制造方法，包括以下步骤：

（1）单板注胶处理：选取厚度为2.5mm的速生松木单板（长度和宽度皆为400mm，旋切单板），采用网带式干燥机将其含水率干燥到12%。采用高压注胶罐对干燥单板进行注胶处理，具体注胶处理过程如下：将速生松木单板放入高压注胶罐中，关闭高压注胶罐封闭门，抽真空至0.07MPa，并维持7min，再打开阀门，吸入水溶性环氧树脂，当树脂完全浸泡木材单板后，向高压注胶罐通入高压空气，高压空气的压力2.2MPa，高压注胶处理时间为7min，把水溶性环氧树脂注入到单板内部，注胶处理结束后，卸除高压注胶罐内压力，并打开封闭门，取出注胶单板。

（2）薄木浸胶处理：选取厚度为0.5mm的樱桃木刨切薄木（长度和宽度皆为400mm），采用网带式干燥机将其含水率干燥到12%。将所得干燥薄木放置在放有水溶性环氧树脂的浸胶槽中浸泡22min，使树脂渗透到薄木内部，然后从浸胶槽中取出浸胶薄木。

（3）注胶单板和浸胶薄木陈化：将注胶单板和浸胶薄木放置在空气流动的室内开放陈化6min，使注胶单板和浸胶薄木中的部分水分蒸发，空气的流速大于1m/s。

（4）组坯：如图1所示，由下至上依次将一层三氧化二铝耐磨纸1（长度和宽度皆为400mm）、两层陈化后的注胶单板2、一层陈化后的浸胶薄木3、一层三氧化二铝耐磨纸1（长度和宽度皆为400mm）进行组坯，得到板坯。

（5）热压成型：将板坯置于模压机上进行热压成型处理，热压温度为75℃，热压压力为4.0MPa，总热压时间为18min，得到成型板材。

（6）表面和边部修饰处理：采用手工方式对热压后的成型板材进行表面抛光处理，再用裁切机进行裁边处理，将其裁切成长度为400mm，宽度为50mm的片状木基复合材料。

经测试，本实施例制造的木基复合材料的拉伸强度为203MPa，是速生松木拉伸强度的2倍以上，表面耐磨性能达到12000转，吸水厚度膨胀率为0.10%，达到强耐腐等级，并具有天然木材的装饰效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种木基复合材料的制造方法，包括以下步骤：

（1）单板注胶处理：将速生材单板先进行干燥，所得干燥单板采用水溶性环氧树脂进行高压注胶处理，使水溶性环氧树脂渗透到单板内部，得到注胶单板；

（2）薄木浸胶处理：将阔叶材薄木先进行干燥，所得干燥薄木置于水溶性环氧树脂中进行常压浸泡，使水溶性环氧树脂渗透到薄木内部，得到浸胶薄木；

（3）注胶单板和浸胶薄木陈化：将步骤（1）所得注胶单板和步骤（2）所得浸胶薄木进行开放陈化；

（4）组坯：将三氧化二铝耐磨纸、步骤（3）所得陈化后的注胶单板和陈化后的浸胶薄木进行组坯，其中，三氧化二铝耐磨纸设于最上层和最下层，得到板坯；

（5）热压成型：对步骤（4）所得板坯进行热压成型处理，得到成型板材；

（6）表面和边部修饰处理：对步骤（5）所得成型板材进行表面抛光和裁边处理，得到木基复合材料；

所述步骤（1）中，所述高压注胶处理的具体过程如下：将所述干燥单板置于高压注胶罐中，先抽真空至0.05MPa～0.08MPa，再吸入水溶性环氧树脂，当水溶性环氧树脂完全浸没单板后，向高压注胶罐中通入高压空气进行高压注胶，高压空气的压力为1.0MPa～2.5MPa，使水溶性环氧树脂注入到单板内部，得到注胶单板；

所述步骤（5）中，所述热压成型处理的工艺参数为：热压温度70℃～110℃，热压压力1MPa～6MPa，每毫米厚度的板坯热压时间为1min～10min；

所述步骤（1）中，所述速生材单板干燥至含水率为10%～15%；所述步骤（2）中，所述阔叶材薄木干燥至含水率为10%～15%；

所述步骤（1）中，所述抽真空后维持真空度5min～8min，再吸入水溶性环氧树脂；所述高压注胶的时间为5min～10min；所述步骤（2）中，所述干燥薄木的浸泡时间为10min～30min；

所述步骤（4）中，所述组坯的顺序由下至上依次为一层三氧化二铝耐磨纸、偶数层陈化后的注胶单板、一层陈化后的浸胶薄木和一层三氧化二铝耐磨纸；

所述步骤（1）中，所述速生材单板包括速生杨木单板或速生松木单板；所述速生材单板为速生材旋切单板；所述速生材单板的厚度为2mm～3mm；所述步骤（2）中，所述阔叶材薄木为阔叶材刨切薄木或阔叶材旋切薄木；所述阔叶材薄木的厚度为0.1mm～0.6mm；

所述木基复合材料的拉伸强度是速生材拉伸强度的2倍以上，所述木基复合材料的拉伸强度大于150MPa，吸水厚度膨胀率小于0.2%，所述木基复合材料的表面耐磨性能超过10000转，所述木基复合材料达到强耐腐等级；

所述木基复合材料用于电器外壳的制造。

2.根据权利要求1所述的木基复合材料的制造方法，其特征在于，所述步骤（3）中，将所述注胶单板和浸胶薄木放置在空气流动的室内进行开放陈化，陈化时间为5min～10min，空气流速不小于1m/s。

3.一种如权利要求1或2所述的木基复合材料的制造方法制得的木基复合材料。