CN105216089B - 利用废旧室外用热处理木材与常规木材制备厚型刨花板的方法及厚型刨花板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用废旧室外用热处理木材与常规木材制备厚型刨花板的方法，以该方法制备的厚型刨花板，吸湿性小、尺寸稳定，综合力学性能较好。该方法是分别把废旧室外用热处理木材及常规木材粉碎成刨花，并将两种刨花干燥至含水率2‑4%，然后施胶搅拌；铺装成板坯，热压成型即可；铺装时，把废旧室外用热处理木材刨花铺装在板坯的芯层，把常规木材刨花铺装在表层；施胶时胶粘剂为脲醛树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂或者异氰酸酯胶粘剂；热压时热压压力为2.5‑3.5Mpa，热压时间为0.2‑0.5 min/mm，若胶粘剂为脲醛树脂胶粘剂时，热压温度110‑160℃；若胶粘剂为酚醛树脂胶粘剂或异氰酸酯胶粘剂，热压温度150‑200℃。

Description

利用废旧室外用热处理木材与常规木材制备厚型刨花板的方 法及厚型刨花板

技术领域

本发明涉及一种厚型刨花板，具体地说，是一种利用废旧热处理木材制备的厚型刨花板。

背景技术

木材热处理技术(炭化木技术)是二十年前出现的木材加工领域的新兴技术之一，其步骤一般包括从室温逐渐升高到140℃的干燥过程、从140℃逐渐升高到250℃的升温过程、保温过程、降温过程。由于半纤维素等木材组分在热处理过程中发生不同程度的热解等化学反应，引起热处理木材的一些物理、化学性质较素材发生了永久的改变。其中，经过热处理的木材材色加深、并与某些名贵硬阔叶材材色接近，平衡含水率降低、由湿度不同而导致的干缩和湿胀减小，耐久性提高。加之木材热处理工艺过程中不需要添加任何化学试剂，较其他木材化学改性方法而言，不存在随时间推移，药剂流失所带来的环境影响及改性效果降低的问题。正因如此，热处理木材自问世以来，以其良好的尺寸稳定性、生物耐久性，以及安全、环保等一系列突出的优点，正日益广泛的应用于室外外建筑装饰装修领域。

国际热处理木材协会（International ThermoWood Association）所发布的热处理材技术手册中，根据热处理工艺对木材材性的改良程度，将热处理材分为ThermoS、ThermoD两类。其中，ThermoS类热处理材的处理温度一般不高于200℃，主要侧重改善产品的尺寸稳定性，该类产品主要应用于室内装饰装修领域。而对于主要应用于室外园林景观领域的ThermoD类热处理材，由于其使用时受到微生物侵袭可能性大，故对产品自身的耐腐性能要求较高，所以室外用热处理材的热处理工艺条件较为剧烈，即通过更加显著的对糖类物质的热降解，降低微生物寄生、侵袭危害的可能性。而随之而来的是，室外用热处理材的热处理工艺对木材力学性能的不利影响也要显著大于室内用热处理材。

热处理木材已投入商业应用近二十年，市场面临大量的第一代产品报废及如何回收利用的问题。以往在常温环境下测试所得到的研究结论是热处理木材表面润湿性差，不利于胶合和涂饰。因此木材专业人员一般不考虑对热处理木材的胶合，故通过对废旧热处理木材胶合再利用未被人公开。

厚型刨花板一般是指厚度在30mm以上的刨花板，由于厚度较厚，在板坯热压过程中为了使芯层充分受热，以利于压缩和胶合，一般需要较高的热压温度和压力，以及较长的热压时间；或者采用喷蒸或高频等非常规的加热方式。

发明内容

本发明提供了一种利用废旧室外用热处理木材（处理温度一般在200-250℃，最高温阶段保持时间0.5-8小时，下同）与常规木材（未经过热处理等改性方法处理，下同）制备厚型刨花板的方法，以该方法制备的厚型刨花板，吸湿性小、尺寸稳定，综合力学性能较好。

本发明所述的利用废旧室外用热处理木材与常规木材制备厚型刨花板的方法，分别把废旧室外用热处理木材及常规木材粉碎成刨花，并将两种刨花干燥至含水率2-4%，然后施胶搅拌；铺装成板坯，热压成型即可；铺装时，把废旧室外用热处理木材刨花铺装在板坯的芯层，把常规木材刨花铺装在表层；施胶时胶粘剂为脲醛树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂或者异氰酸酯胶粘剂；热压时热压压力为2.5-3.5Mpa，热压时间为0.2-0.5 min/mm，若胶粘剂为脲醛树脂胶粘剂时，热压温度110-160℃；若胶粘剂为酚醛树脂胶粘剂或异氰酸酯胶粘剂，热压温度150-200℃。

上述的利用废旧室外用热处理木材与常规木材制备厚型刨花板的方法，从常规木材刨花中分选出粒径尺寸0.1-0.2cm的细刨花和粒径尺寸0.5-1.0cm的粗刨花，从废旧室外用热处理木材刨花中分选出粒径尺寸0.2-0.5cm的刨花；铺装时，把常规木材粗刨花和常规木材细刨花铺装在板坯的表层，把热处理木材刨花铺装在板坯的芯层，把常规木材粗刨花铺装在表层与芯层之间形成中间层。常规木材细刨花（颗粒）填充在表层常规木材粗刨花之间的空隙内，外表面致密性更好。

上述的利用废旧室外用热处理木材与常规木材制备厚型刨花板的方法，上下表层与中间层的厚度和均为3-5mm。

上述的利用废旧室外用热处理木材与常规木材制备厚型刨花板的方法，若胶粘剂为酚醛树脂胶粘剂时，其固含量在35-45%之间，施胶量为6-9%；若胶粘剂为脲醛树脂胶粘剂，其固含量在55-65%之间，施胶量为6-10%；若胶粘剂为异氰酸酯胶粘剂，施胶量为3-5%。

本发明同时提供了一种吸湿性小、尺寸稳定，综合力学性能较好的厚型刨花板，其是按照上述的方法制备的。

本发明的有益效果：本发明改变了传统认为热处理木材不易胶合再利用的观点，采用粉碎、涂胶、铺装、热压等步骤得到了厚型刨花板。申请人通过在人造板常用胶粘剂（如脲醛树脂、酚醛树脂）的固化温度区间，即110-150℃高温状态下对热处理木材的表面自由能（可以间接表征表界面润湿性能）的测试，得到了与传统常温状态下测试材料表面润湿性不一致的结果，即热处理木材的润湿性要优于未处理材。出现上述结果的原因是：随着木材化学成分纤维素、半纤维素、木素含量在热处理结束后发生改变，其中软化温度较高的半纤维素含量下降，而软化温度较低的木素含量上升，因此热处理木材在高温下将比常规未处理材较早的出现表面微软化（半软化）状态，更易吸附气相或液相分子，即表面自由能增加。基于该新发现，本发明以资源的循环、高效可持续利用为切入点，针对热处理木材已投入商业应用近二十年，市场将逐步面临大量的第一代产品报废及如何回收利用的问题这样一个应用背景，将废旧热处理木材制品打碎制成刨花，并通过施胶热压等常规人造板生产工序，制备刨花板，从而可以充分发挥热处理木材刨花的吸湿性小、尺寸稳定，耐久性好的特点，降低刨花板的吸水厚度膨胀变形以及提高板材的耐久性。

一般而言，表层原料的力学性能对于刨花板的综合力学性能有较大的影响。而处理温度一般在200-250℃，最高温阶段保持时间0.5-8小时的室外用热处理木材，由于其热处理温度的升高，虽然可以使吸湿性进一步降低、耐腐性显著提高，但木材力学性能的下降也会越来越明显，所以以其刨花作为刨花板的表层或全部材料是不合适的。但是，如上述分析所述，该类刨花高温状态下更容易软化，表面自由能大。因此，针对此类废旧热处理木材的回收利用问题，本发明采用多层复合结构，将室外用热处理材刨花放在厚型刨花板的芯层，而在表层布置常规木材刨花，制备厚型刨花板，这样安排的好处是：

1.可以充分发挥室外用热处理木材刨花在较低温度下即可软化、胶合的优点，从而可以克服厚型刨花板热压时为了使芯层充分受热，以利于压缩和胶合，从而需要较高的热压温度和压力，以及较长的热压时间这个工艺难点；另外室外用热处理木材刨花放置在芯层，容易软化，因此其热压时产生的内应力较小，故板材的吸水厚度膨胀率亦会有效降低，从而可以提高厚型刨花板的尺寸稳定性。

2.表层使用常规木材刨花，既可以解决现阶段废旧室外用热处理木材制品还不是很多的原料来源问题，同时可以利用常规刨花的力学性能远优于室外用热处理刨花的优点。虽然表层使用的是易吸湿、耐腐性不佳的常规木材刨花，但由于是在表层布置，其在热压时较内层所经历的热压条件较芯层更剧烈，密实程度也相应更高，因此更易受到胶粘剂热压固化时对其上述性能的改良作用。

本发明采用处理温度一般在200-250℃的室外用热处理木材与常规木材配合压制厚型刨花板，而不采用处理温度在140-200℃的室内用热处理木材，是因为室外用热处理木材较室内用热处理材而言，更容易在较低温度下发生软化，故放在芯层可以降低厚型刨花板的热压工艺难题。同时，虽然室外用热处理木材强度低，但由于在芯层布置，可以降低其对刨花板的强度影响。

具体实施方式

选用未经过改性处理的杨木作为常规木材备用。

从市场回收废旧室外用热处理杨木木材制品，或利用室外用热处理杨木木材制品的加工剩余物。室外用热处理杨木木材的制备过程包括但不限于类似发明专利ZL2007100689245所述的内容。

以废旧室外用热处理杨木和未经过改性处理的常规杨木为原料制备厚型刨花板的工艺过程：粉碎、干燥、施胶、铺装、热压、和后处理（裁边、砂光）工序等。

具体地说，将常规杨木经过机械粉碎的方式制备成粒径为0.5-1.0cm的粗刨花，同时为了提高板材产品的表面质量，从粉碎常规杨木产生的碎料中取尺寸在0.1-0.2cm粒径的颗粒作为板坯外层（上下表层）铺装时填充在常规杨木粗刨花之间空隙（表面细化处理）所用的细刨花。将室外用热处理杨木经过机械粉碎的方式制备成粒径为0.2-0.5cm的刨花。经过气流通道式干燥机使常规杨木粗刨花、常规杨木细刨花、热处理杨木刨花含水率降至2-4%。然后应用拌胶机施胶，胶粘剂可选酚醛树脂胶粘剂、脲醛树脂胶粘剂以及异氰酸酯胶粘剂，具体可根据板材的最终用途和使用环境的湿度高低确定。若选酚醛树脂胶粘剂时，其固含量控制在35-45%之间，施胶量为6-9%；选脲醛树脂胶粘剂，其固含量控制在55-65%之间，施胶量为6-10%；选异氰酸酯胶粘剂，施胶量为3-5%。再用气流式铺装机按上下表层由常规杨木粗刨花和常规杨木细刨花共同组成、芯层为热处理杨木刨花、上下表层与芯层之间的中间层为常规杨木粗刨花的方式把上述施胶后的原料铺装成板坯。其中，为了达到提高板材产品的综合力学性能的目的，常规杨木刨花的投放量应保证在热压完成后产品的上下表层和中间层的厚度和均为3-5mm。热压阶段的热压温度根据胶种不同分别是：脲醛树脂胶粘剂时选用110-160℃、酚醛树脂胶粘剂或异氰酸酯胶粘剂时选用150-200℃，热压压力为2.5-3.5Mpa，热压时间为0.2-0.5 min/mm。此后经过冷却、裁边和砂光等后处理工序最终制得厚型刨花板。

本例的具体工艺参数为：该厚型刨花板是以常规杨木为表层、中间层刨花原料，以室外用热处理杨木为芯层刨花原料，制备得到的35mm厚（其中芯层的厚度约为25mm，上表层和中间层厚度和约5mm、下表层和中间层厚度和约5mm）多层结构的厚型刨花板。热处理杨木的处理温度为210℃，处理时间3小时；选用脲醛树脂胶粘剂，固含量为60%，热处理木材刨花和常规木材刨花分开施胶，施胶量分别为6%、7%；热压温度150℃，热压压力3.2Mpa，热压时间15min。根据“GB/T17657-2013 人造板及饰面人造板理化性能试验方法”对压制的厚型刨花板的性能进行测试，结果如下：密度为0.486g/cm³，含水率为2.8%，静曲强度为10.2MPa，弯曲模量为1640MPa，板面握螺钉力为1270N，内结合强度为0.37MPa，24h吸水厚度膨胀率为3.3%。

Claims (4)

1.利用废旧室外用热处理木材与常规木材制备厚型刨花板的方法，所述废旧室外用热处理木材热处理温度在200-250℃，并在最高温阶段保持0.5-8小时，其特征是：分别把废旧室外用热处理木材及常规木材粉碎成刨花，从常规木材刨花中分选出粒径尺寸0.1-0.2cm的细刨花和粒径尺寸0.5-1.0cm的粗刨花，从废旧室外用热处理木材刨花中分选出粒径尺寸0.2-0.5cm的刨花；并将分选出的常规木材细刨花、常规木材粗刨花、热处理木材刨花三种刨花干燥至含水率2-4%，然后施胶搅拌；铺装成板坯，热压成型即可；

铺装时，把常规木材粗刨花和常规木材细刨花铺装在板坯的表层，把热处理木材刨花铺装在板坯的芯层，把常规木材粗刨花铺装在表层与芯层之间形成中间层；常规木材细刨花填充在表层常规木材粗刨花之间的空隙内，外表面致密性更好；施胶时胶粘剂为脲醛树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂或者异氰酸酯胶粘剂；热压时热压压力为2.5-3.5MPa，热压时间为0.2-0.5 min/mm，若胶粘剂为脲醛树脂胶粘剂时，热压温度为110-160℃；若胶粘剂为酚醛树脂胶粘剂或异氰酸酯胶粘剂，热压温度为150-200℃。

2.如权利要求1所述的利用废旧室外用热处理木材与常规木材制备厚型刨花板的方法，其特征是：上表层与位于上表层与芯层之间的中间层的厚度和为3-5mm，下表层与位于下表层与芯层之间的中间层的厚度和为3-5mm。

3.如权利要求1所述的利用废旧室外用热处理木材与常规木材制备厚型刨花板的方法，其特征是：若胶粘剂为酚醛树脂胶粘剂时，其固含量在35-45%之间，施胶量为6-9%；若胶粘剂为脲醛树脂胶粘剂，其固含量在55-65%之间，施胶量为6-10%；若胶粘剂为异氰酸酯胶粘剂，施胶量为3-5%。

4.一种按照权利要求1-3任一所述的方法制备的厚型刨花板。