CN105196397B - 一种重组木及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种重组木及其制备方法，该重组木以小径级原木和枝桠材为木质原料，将其木质原料截断、浸泡后并经碾压形成纵向不断裂、横向松散而交错相连的木束，然后通过扭转、压和搓将木束分离、干燥、施胶、组坯铺装、热压后制得，其主要性能为：厚度为15～25mm，密度为1.1～1.2g/cm3，内结合强度为4～5MPa，静曲强度为120～130MPa，吸水厚度膨胀率为4～5％，甲醛释放量为1.2～1.4mg/L。本发明具有如下的优点：通过简单高效的工艺，制得的重组木产品有较好的力学强度和尺寸稳定性，不仅适于规模化生产，而且经济效益高，提高了木材的利用效率和经济价值，为重组木的生产、使用和推广提供了便利。
Description
【技术领域】
本发明涉及人造板领域，具体涉及是一种重组木及其制备方法。
【背景技术】
随着社会经济的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，人们对家具等室内外装饰装修材料的需求也日益增长。但是，由于人类对自然资源无节制的利用与消耗，使木材资源日益匮乏。而刨花板、纤维板这些人造板的制造都是将木质纤维天然排列的顺序全都打乱，性能当然被破坏，然后费好大劲再将其重新排列胶合起来的。为充分合理利用木质原料的原有特性，人们设想在不打乱原来木质纤维排列方向、保留木材基本性能的条件下，设计和开发出一种类似天然木材的产品——重组木。重组木产品性能优良，与天然木材相比几乎不弯曲、不开裂、不扭曲、产品均质、刚性极佳、尺寸稳定性高、密度可按需要人为控制，尤其是它的规格尺寸和断面形状可根据用途确定。重组木的突出经济性是不存在天然木材加工的浪费和价值损失，木材的利用率高达80％。但是重组木在制造过程中，木质原料基本保留原有特性而呈现相互交联的木束，使得目前重组木的制造工艺复杂且技术要求较高，制得的重组木产品表面质量较差，力学性能和尺寸稳定性不尽人意，不利于重组木产品的制备和推广。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种重组木及其制备方法，解决目前重组木制造工艺复杂、技术要求较高，使得制得的重组木产品表面质量较差，力学性能和尺寸稳定性不尽人意的问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案，提供一种重组木，以小径级原木和枝桠材为木质原料，将其木质原料截断、浸泡后并经碾压形成纵向不断裂、横向松散而交错相连的木束，然后通过扭转、压和搓将木束分离、干燥、施胶、组坯铺装、热压后制得，其主要性能为：厚度为15～25mm，密度为1.1～1.2g/cm3，内结合强度为4～5MPa，静曲强度为120～130MPa，吸水厚度膨胀率为4～5％，甲醛释放量为1.2～1.4mg/L。
本发明基于上述所述的一种重组木，还提供该重组木的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)木质原料准备
将小径级原木和枝桠材以质量比1∶4～5称取混合后截断成1～2m长的木质原料；
(2)浸泡软化处理
将步骤(1)获得木质原料在40～50℃的水中浸泡3～4h，然后将水温升至90～95℃，升温速度为10～15℃/h，再保温4～5h；其效果是：降低木质原料的硬度、增加韧性，减少碾压扭转时产生的碎木束，并且降低后续碾压扭转工序的功率消耗，便于小径级原木和枝桠材达到相似尺寸规格的木束；小径级原木是通常是指径级小于50mm的原木，在木材加工中利用价值低，而枝桠材常常被作为废弃物(林业垃圾)。通过本发明的方法可以将小径级原木和枝桠材充分利用，极大地提高其附加值。
(3)扭转压搓分离
将经过浸泡后的木质原料进行扭转、压和搓相互作用结合的方式分离形成纵向不断裂、横向松散而交错相连的木束；其有益效果在于：扭转、压和搓的同时作用，可以有助于高效分离木束，且木束分离的更为均匀，为成品重组木的强度和尺寸稳定性提供了保障条件。
(4)干燥分等
将分离后的木束以95～105℃进行干燥20～35min，使得木束的含水率控制在6～12％范围内，然后根据尺寸大小对干燥后的木束进行分等，其中组成木束的纤维束宽度分为1～3mm的小规格尺寸和3～5mm的大规格尺寸。
(5)施胶
将干燥分等后的木束在脲醛树脂胶中浸泡10～20s，其中脲醛树脂胶中尿素与甲醛的摩尔比为1:1.4～1.7；其效果是：木束表面能够充分附着脲醛胶，提高胶合强度。
(6)层状结构铺装组坯
将分等施胶后的木束进行铺装组坯成三层木束层状结构的板坯，且相邻木束层的纤维方向相互垂直，这样可以提高重组木产品的力学强度和尺寸稳定性；其中上木束层和下木束层均为小规格尺寸，而中间层木束为大规格尺寸，板坯呈对称结构，并且该板坯的上木束层和下木束层内还设有质量百分比为20％的竹丝；其效果在于：1)三层对称结构的有益效果是：将木束分等，将小尺寸规格的木束放置在上木束层、下木束层可以提高面板的致密度和光洁度，而且因为上木束层、下木束层的木束尺寸规格小，提高了木束之间的胶合面积，提高上、下表层胶合强度，减小重组木在纤维方向的变形，提高其尺寸稳定性；2)增加竹丝的有益效果是：因为竹丝强度远高于木束强度，通过上木束层、下木束层添加竹丝可以提高重组木在木束纤维方向的强度，有助于重组木板坯力学性能的提高；
(7)阶段式热压
对铺装组坯后形成的板坯采用三阶段式热压实现固化，热压温度保持在130～140℃之间，初始热压压力设置为2～3MPa，在进行热压2～3min后将压力升至8～10Mpa，并保压2～3min；然后将压力降至5～6Mpa，热压1～2min后又将压力升至8～10Mpa，保持5～6min后即完成热压。其效果在于：通过阶段式热压工序，改变压力大小，第一热压阶段(即热压温度保持在130～140℃之间，初始热压压力设置为2～3MPa，进行热压2～3min)可以对板坯进行预压，有效排除存在于板坯中空气和水蒸汽，缓慢释放热应力；第二热压阶段(即从第一热压阶段将其热压压力升至8～10Mpa，并保压2～3min)可以进一步排除板坯中空气和释放热应力；第三热压阶段(即从第二热压阶段将其热压压力降至5～6Mpa，热压1～2min后又将压力升至8～10Mpa，保持5～6min后即完成热压)通过最终保压，实现板坯中残余热空气和残余应力的释放。
作为优选，经过上述步骤(1)～(7)后制备完成的重组木，其主要性能为厚度为15～25mm，密度在1.1～1.2g/cm3，内结合强度为4～5MPa，静曲强度为120～130MPa，吸水厚度膨胀率为4～5％，甲醛释放量为1.2～1.4mg/L。
作为优选，其中步骤(4)干燥分等中的木束干燥是使用网带式干燥机进行干燥。
作为优选，木束分离时扭转1次、压和搓的次数为3～5次，这样既可以保证得到网状的木束，也可以保证木束的质量。
与现有技术相比，本发明具有如下的优点：
通过简单高效的工艺，制得的重组木产品有较好的力学强度和尺寸稳定性，不仅适于规模化生产，而且经济效益高，提高了木材的利用效率和经济价值，为重组木的生产、使用和推广提供了便利。
【具体实施方式】
下面通过具体实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
根据产品的尺寸规格、工艺或设备性能的要求，在木束碾压前，将小径级原木和枝桠材以质量比1∶4～5称取混合后截断成1m长的木质原料。小径材和枝桠材直径小，生长缺陷少且不明显，只要截掉特大的结子部分即可。将截断后的短料在45～50℃的水中浸泡3h，然后将水温升至90～95℃，升温速度为10～15℃/h，再保温4h。
通过上述操作后降低了木质原料的硬度、增加韧性，减少碾压扭转时产生的碎木束，并且降低后续碾压扭转工序的功率消耗，便于小径级原木和枝桠材达到相似尺寸规格的木束；小径级原木是通常是指径级小于50mm的原木，在木材加工中利用价值低，而枝桠材常常被作为废弃物(林业垃圾)。通过本发明的方法可以将小径级原木和枝桠材充分利用，极大地提高其附加值。
热水浸泡后的短料输送到扭转机进行初步的分离，然后将扭转之后的木料输送到木束碾压机进行碾压。通过该道碾压工序可以对小径级原木和枝桠材进行预先碾压，为后道工序减小了功率消耗，提高了木束分离效果。
木料在碾压机上同时进行压和搓，即木料在碾压机中不仅受到上下压辊压力左右，还受到一个横向碾搓力的作用。碾压前调整木束碾压机两压辊之间初始距离为短料直径的1/5，每碾压完一次，调整后面两压辊间距为前次碾压出的木束厚度的1/5，连续碾压3次后将树皮撕去就得到了需要的以获得纵向不断裂、横向松散而交错相连的网状木束。
扭转、压和搓的同时作用，可以有助于高效木束分离，解决了前道碾压工序引起的应力集中问题，为成品重组木的尺寸稳定性提供了保障条件。
将木束输送到网带式干燥机干燥20～25min，干燥温度设为105℃，使得木束的含水率控制在6～12％范围内，然后根据尺寸大小对干燥后的木束进行分等(组成木束的纤维束宽度分别为1～3mm的小规格尺寸和3～5mm的大规格尺寸)。
将干燥分等后的木束在固体含量为30％的脲醛树脂胶中浸泡15～20s，其中脲醛树脂胶中尿素与甲醛的摩尔比为1:1.4～1.7；使得木束表面能够充分附着脲醛胶，提高胶合强度。
将分等施胶后的木束进行铺装组坯成三层木束层状结构的板坯，且相邻木束层的纤维方向相互垂直，这样可以提高重组木产品的力学强度和尺寸稳定性。
其中上木束层和下木束层均为小规格尺寸，而中间层木束为大规格尺寸，板坯呈对称结构，并且该板坯的上木束层和下木束层内还设有质量百分比为20％的竹丝，使重组木的强度得到增强。
其中三层对称结构的有益效果是：将木束分等，将小尺寸规格的木束放置在上木束层、下木束层可以提高面板的致密度和光洁度，而且因为上木束层、下木束层的木束尺寸规格小，提高了木束之间的胶合面积，提高上、下表层胶合强度，减小重组木在纤维方向的变形，提高其尺寸稳定性；增加竹丝的有益效果是：因为竹丝强度远高于木束强度，通过上木束层、下木束层添加竹丝可以提高重组木在木束纤维方向的强度，有助于重组木板坯力学性能的提高。
木束组坯铺装按照最终重组木产品厚度为15mm，密度在1.2g/cm3左右进行组坯铺装,。通过人工的方式将木束组坯铺装为三层相邻木束层的纤维方向相互垂直结构板坯。然后将铺装好的板坯输送到压机采用阶段式热压实现固化，热压温度保持在135℃～140℃之间，初始热压压力设置为2.0MPa，在进行热压3min后将压力升至8～9Mpa，并保压2min；然后将压力降至5Mpa，热压2min后又将压力升至8～9Mpa，保持5min后即完成热压。
通过阶段式热压工序，改变压力大小，第一热压阶段(即热压温度保持在135～140℃之间，初始热压压力设置为2.0MPa，进行热压3min)可以对板坯进行预压，有效排除存在于板坯中空气和水蒸汽，缓慢释放热应力；第二热压阶段(即从第一热压阶段将其热压压力升至8～9Mpa，并保压2min)可以进一步排除板坯中空气和释放热应力；第三热压阶段(即从第二热压阶段将其热压压力降至5Mpa，热压2min后又将压力升至8～9Mpa，保持5min后即完成热压)通过最终保压，实现板坯中残余热空气和残余应力的释放。
热压后即可得到重组木产品，其中所得重组木产品的物理力学性能为：厚度为15mm，密度为1.2g/cm3，内结合强度为4～5MPa，静曲强度为120～130MPa，吸水厚度膨胀率为4～5％，甲醛释放量为1.2～1.4mg/L。
实施例2：
在木束碾压前，将小径级原木和枝桠材以质量比1∶4～5称取混合后截断成2m长的木质原料。小径材和枝桠材直径小，生长缺陷少且不明显，只要截掉特大的结子部分即可。将截断后的短料在45～50℃的水中浸泡4h，然后将水温升至90～95℃，升温速度为10～15℃/h，再保温5h。
通过上述操作后降低了木质原料的硬度、增加韧性，减少碾压扭转时产生的碎木束，并且降低后续碾压扭转工序的功率消耗，便于小径级原木和枝桠材达到相似尺寸规格的木束；小径级原木是通常是指径级小于50mm的原木，在木材加工中利用价值低，而枝桠材常常被作为废弃物(林业垃圾)。通过本发明的方法可以将小径级原木和枝桠材充分利用，极大地提高其附加值。
热水浸泡后的短料输送到扭转机进行初步的分离，然后将扭转之后的木料输送到木束碾压机进行碾压。通过该道碾压工序可以对小径级原木和枝桠材进行预先碾压，为后道工序减小了功率消耗，提高了木束分离效果。
木料在碾压机上同时进行压和搓，即木料在碾压机中不仅受到上下压辊压力左右，还受到一个横向碾搓力的作用。碾压前调整木束碾压机两压辊之间初始距离为短料直径的1/5，每碾压完一次，调整后面两压辊间距为前次碾压出的木束厚度的1/5，连续碾压3次后将树皮撕去就得到了需要的以获得纵向不断裂、横向松散而交错相连的网状木束。
扭转、压和搓的同时作用，可以有助于高效木束分离，解决了前道碾压工序引起的应力集中问题，为成品重组木的尺寸稳定性提供了保障条件。
将木束输送到网带式干燥机干燥25～35min，干燥温度设为95℃，使得木束的含水率控制在6～12％范围内。
然后根据尺寸大小对干燥后的木束进行分等(组成木束的纤维束宽度分别为1～3mm的小规格尺寸和3～5mm的大规格尺寸)。
将干燥分等后的木束在固体含量为30％的脲醛树脂胶中浸泡10～15s，其中脲醛树脂胶中尿素与甲醛的摩尔比为1:1.4～1.7；使得木束表面能够充分附着脲醛胶，提高胶合强度。
将分等施胶后的木束进行铺装组坯成三层木束层状结构的板坯，且相邻木束层的纤维方向相互垂直，这样可以提高重组木产品的力学强度和尺寸稳定性。
其中上木束层和下木束层均为小规格尺寸，而中间层木束为大规格尺寸，板坯呈对称结构，并且该板坯的上木束层和下木束层内还设有质量百分比为20％的竹丝，使重组木的强度得到增强。
其中三层对称结构的有益效果是：将木束分等，将小尺寸规格的木束放置在上木束层、下木束层可以提高面板的致密度和光洁度，而且因为上木束层、下木束层的木束尺寸规格小，提高了木束之间的胶合面积，提高上、下表层胶合强度，减小重组木在纤维方向的变形，提高其尺寸稳定性；增加竹丝的有益效果是：因为竹丝强度远高于木束强度，通过上木束层、下木束层添加竹丝可以提高重组木在木束纤维方向的强度，有助于重组木板坯力学性能的提高。
木束组坯铺装按照最终重组木产品厚度为25mm，密度在1.1g/cm3左右进行组坯铺装,。通过人工的方式将木束组坯铺装为三层相邻木束层的纤维方向相互垂直结构板坯。然后将铺装好的板坯输送到压机采用阶段式热压实现固化，热压温度保持在130℃～135℃之间，初始热压压力设置为3.0MPa，在进行热压2min后将压力升至9～10Mpa，并保压3min；然后将压力降至6Mpa，热压1min后又将压力升至9～10Mpa，保持6min后即完成热压。
通过阶段式热压工序，改变压力大小，第一热压阶段(即热压温度保持在130～135℃之间，初始热压压力设置为3.0MPa，进行热压2min)可以对板坯进行预压，有效排除存在于板坯中空气和水蒸汽，缓慢释放热应力；第二热压阶段(即从第一热压阶段将其热压压力升至9～10Mpa，并保压3min)可以进一步排除板坯中空气和释放热应力；第三热压阶段(即从第二热压阶段将其热压压力降至6Mpa，热压1min后又将压力升至9～10Mpa，保持6min后即完成热压)通过最终保压，实现板坯中残余热空气和残余应力的释放。
热压后即可得到重组木产品，其中所得重组木产品的主要性能为：厚度为25mm，密度为1.1g/cm3，内结合强度为4～5MPa，静曲强度为120～130MPa，吸水厚度膨胀率为4～5％，甲醛释放量为1.2～1.4mg/L。
Claims (4)
1.一种重组木，以小径级原木和枝桠材为木质原料，其特征在于，将其木质原料截断、浸泡后并经扭转、碾压和搓形成纵向不断裂、横向松散而交错相连的木束，然后经过干燥、施胶、组坯铺装、热压后制得，其主要性能为：厚度为15～25mm，密度为1.1～1.2g/cm3，内结合强度为4～5MPa，静曲强度为120～130MPa，吸水厚度膨胀率为4～5％，甲醛释放量为1.2～1.4mg/L。
2.基于权利要求1中所述的一种重组木的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
(1)木质原料准备
将小径级原木和枝桠材以质量比1∶4～5称取混合后截断成1～2m长的木质原料；
(2)浸泡软化处理
将步骤(1)获得木质原料在40～50℃的水中浸泡3～4h，然后将水温升至90～95℃，升温速度为10～15℃/h，再保温4～5h；
(3)扭转压搓分离
将经过浸泡后的木质原料进行扭转、压和搓相互作用结合的方式分离形成纵向不断裂、横向松散而交错相连的木束；
(4)干燥分等
将分离后的木束以95～105℃进行干燥20～35min，使得木束的含水率控制在6～12％范围内，然后根据尺寸大小对干燥后的木束进行分等，其中组成木束的纤维束宽度分为1～3mm的小规格尺寸和3～5mm的大规格尺寸；
(5)施胶
将干燥分等后的木束在脲醛树脂胶中浸泡10～20s，其中脲醛树脂胶中尿素与甲醛的摩尔比为1:1.4～1.7；
(6)层状结构铺装组坯
将分等施胶后的木束进行铺装组坯成三层木束层状结构的板坯，且相邻木束层的纤维方向相互垂直，
其中上木束层和下木束层均为1～3mm的小规格尺寸，而中间层木束为3～5mm的大规格尺寸，板坯呈对称结构，并且该板坯的上木束层和下木束层内还设有质量百分比为20％的竹丝；
(7)阶段式热压
对铺装组坯后形成的板坯采用三阶段式热压实现固化，热压温度保持在130～140℃之间，初始热压压力设置为2～3MPa，在进行热压2～3min后将压力升至8～10Mpa，并保压2～3min；然后将压力降至5～6Mpa，热压1～2min后又将压力升至8～10Mpa，保持5～6min后即完成热压。
3.根据权利要求2中所述的制备方法，其特征在于，经过步骤(1)～(7)后制备完成的一种重组木，其物理力学性能为厚度为15～25mm，密度在1.1～1.2g/cm3，内结合强度为4～5MPa，静曲强度为120～130MPa，吸水厚度膨胀率为4～5％，甲醛释放量为1.2～1.4mg/L。
4.根据权利要求2中所述的制备方法，其特征在于，其中木束干燥是使用网带式干燥机进行干燥。
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Legal Events
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Application publication date: 20151230 Assignee: Siyang Decheng Wood Industry Co., Ltd. Assignor: Nanjing Forestry University Contract record no.: 2018330000102 Denomination of invention: Scrimber and preparation method thereof Granted publication date: 20170825 License type: Common License Record date: 20180906 |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20151230 Assignee: NANJING ZHAOZHE ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY CO., LTD. Assignor: Nanjing Forestry University Contract record no.: 2018320000224 Denomination of invention: Scrimber and preparation method thereof Granted publication date: 20170825 License type: Common License Record date: 20181024 |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210106 Address after: 225400 No.8 Hengfeng Road, agricultural products processing park, Taizhou City, Jiangsu Province Patentee after: TAIZHOU RAYARD WOOD INDUSTRY Co.,Ltd. Address before: Longpan road Xuanwu District of Nanjing city of Jiangsu Province, No. 159 210037 Patentee before: NANJING FORESTRY University |