CN105252605A - 一种细木工板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及细木工板技术领域，尤其是一种室外用细木工板及其制备方法。所述细木工板包括芯板、上层中板、下层中板、上层表板和下层表板，所述上层中板的第一表面与所述芯板的第一表面通过粘接层固定连接，所述下层中板的第一表面与所述芯板的第二表面通过粘接层固定连接，所述上层表板的第一表面与所述上层中板的第二表面通过粘接层固定连接，所述下层表板的第一表面与所述下层中板的第二表面通过粘接层固定连接。本发明的细木工板无毒，环境友好，不仅解决了普通细木工板材的游离甲醛污染问题。同时通过在芯板上设置引导通道，将热塑性树脂引入板材内部，利用热塑性树脂熔融流展特性，冷却固定于引导通道中粘接形成的细木工板。
Description
本发明要求2015年10月16日提交的名称为“一种细木工板及其制备方法”的中国专利申请号201510673410.7的优先权。并将其全部内容作为引用纳入到本发明中。
技术领域
本发明涉及细木工板技术领域，尤其是一种室外用细木工板。
背景技术
细木工板是我国一种重要的人造板产品，然而目前市场上的细木工板使用的粘接材料大多是含甲醛成分的粘接剂，产品在生产过程和消费过程中均会释放大量的游离甲醛危害生产者和消费者的身心健康。同时，我国的细木工板产品绝大多数是在室内环境下使用的装饰装修材料。
因此，提供一种能够用于室外环境的环保型细木工板材，对于丰富我国细木工板产品种类和产品升级换代均具有重要意义。
发明内容
本发明之一提供了一种细木工板，其包括芯板、上层中板、下层中板、上层表板和下层表板，所述上层中板的第一表面与所述芯板的第一表面通过粘接层固定连接，所述下层中板的第一表面与所述芯板的第二表面通过粘接层固定连接，所述上层表板的第一表面与所述上层中板的第二表面通过粘接层固定连接，所述下层表板的第一表面与所述下层中板的第二表面通过粘接层固定连接。
在本发明中，所述上层中板的第一表面、所述上层中板的第二表面、所述芯板的第一表面、所述芯板的第二表面、所述下层中板的第一表面和所述下层中板的第二表面均是指所述板材中的面积最大的相对的两个表面，并且，一般来讲，它们的面积相等。所述上层表板的第一表面和所述下层表板的第一表面是指表板中的面积最大的那个表面。
在一个具体实施例中，以所述芯板为对称轴的相对称的上层中板和下层中板的厚度相等。
在一个具体实施例中，以所述芯板为对称轴的相对称的上层表板和下层表板的厚度相等。
本发明对上层中板、下层中板、上层表板和下层表板的材质没有特别的要求，均可以是针叶木材和/或阔叶木材经旋切或刨切形成的薄板，所述薄板厚度为0.1-5.0毫米。
在一个具体实施例中，在所述上层中板和所述下层中板上具有贯穿孔，优选所述贯穿孔的直径为0.1-3.0毫米，且所述贯穿孔为均匀分布的分布密度为1-10个/cm2；特别优选所述贯穿孔的直径为1.0-2.0毫米，且所述贯穿孔为均匀分布的分布密度为1-5个/cm2。在本发明中，通过在上层中板和下层中板上设置贯穿孔，将渗透性能不佳的热塑性树脂粘接剂引入到板材内部，利用例如热塑性树脂熔融流展的特性，冷却固定于所述贯穿孔中粘接形成的细木工板。通过设置于上层中板和下层中板的贯穿孔连接各个粘接层，辅以粘接剂在板材中渗透形成的微小胶钉，共同组成热塑性树脂的空间网架胶黏体系，胶黏体系的刚性大大增加，从而使粘结剂的胶合性能大大提升，并能够适用于室外环境。其中，所述贯穿孔，是通过钻或针刺获得的可以均匀分布的孔洞。并且，不同形状的贯穿孔的对胶合强度有不同的影响，贯穿孔的形状可以为圆形、多边形和不规则形状，多边形可以是正多边形，正多边形例如可以是正三角形、正方形、正五边形以及正六边形等。
在一个具体实施例中，所述芯板的第一表面和所述芯板的第二表面上设置有粘接剂引导通道，优选所述引导通道包括至少一个横向引导槽和/或至少一个纵向引导槽。本发明通过在芯板上设置引导通道，将渗透性能不佳的粘接剂，例如热塑性树脂引入到板材内部，利用例如热塑性树脂熔融流展的特性，冷却固定于引导通道中通过粘接形成的细木工板。通过设置于芯板的引导通道连接各个胶层，辅以粘接剂在板材中渗透形成的微小胶钉，共同组成热塑性树脂的空间网架胶黏体系，胶黏体系的刚性大大增加，从而使细木工板的胶合性能大大提升，同时细木工板的耐水性也有了很大程度的提高，本发明的细木工板耐候性极佳，能够适用于室外环境。
在一个具体实施例中，所述引导槽的深度大于等于所述芯板厚度的1/5，且小于等于所述芯板厚度的1/3，所述芯板的第一表面上的引导槽的位置与所述芯板的第二表面上的引导槽的位置错开。
在一个具体实施例中，所述引导槽的间距不大于25mm，所述引导槽的宽度在0.5-6mm的范围内；优选所述引导槽的间距不大于25mm，且不小于10mm，所述引导槽的宽度在0.5-3mm的范围内。之所以限定引导槽的间距和宽度，是因为引导槽的间距过大和/或其宽度过窄，达不到适用于室外环境使用胶合强度，而引导槽的间距过密和/或其宽度过宽，会影响其所在板体的整体刚性。
在一个具体实施例中，构成所述粘接层的粘接剂选自高密度聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯中的至少一种。优选构成所述粘接层的粘接剂为粉末状或膜状。使用该粘接剂，具有安全、无毒和环境友好的优点，解决了游离甲醛污染问题。
在一个具体实施例中，所述上层中板为多层上层中板，所述下层中板为多层下层中板，且所述上层中板和所述下层中板的数量相等，以及以芯板为对称轴的相对称的单层的上层中板和单层的下层中板的厚度相等。
在本发明中，对芯板的材质没有特别的要求，可以是针叶木材和/或阔叶木材。另外，从实用性和经济性两个方面的综合考虑，在一个具体实施例中，所述芯板为实木条块被异氰酸酯基粘接剂粘合制得；优选所述芯板为拼接板；特别优选所述芯板为实木拼接板。例如，所述芯板可以是将干燥后的实体木材锯解成一定规格的实木条，实木条四周涂装异氰酸酯基粘接剂，通过平接或者指接的方式，拼接成规格幅面的芯板。
本发明之二提供了一种制备细木工板的方法，包括如下步骤：
步骤A：制备所述芯板、上层中板、下层中板、上层表板和下层表板；
步骤B：将所述上层中板、芯板和下层中板依次叠放组坯，每层之间铺设所述粘接剂，进行热压，然后冷却，在所述上层中板为多层上层中板，所述下层中板为多层下层中板的情况下，重复本步骤，制得复合芯板；
步骤C：将所述上层表板、复合芯板和下层表板依次叠放组坯，每层之间铺设所述粘接剂，进行热压，然后冷压，从而制得所述细木工板。
在一个具体实施例中，在所述步骤B和步骤C中的粘接剂的单层用量为80-500g/平方米，优选所述粘接剂的单层用量为150-400g/平方米，且以芯板为对称轴的相对称的粘接层的粘接剂的用量相等。并且最好是以芯板为对称轴的相对称的粘接层的粘接剂的种类相同。
在一个具体实施例中，在所述步骤B中，所述热压的板面压力为0.1-2兆帕，优选所述热压的板面压力为0.3-1.1兆帕，所述热压的时间以芯板厚度计为1-20分钟/毫米，优选所述热压的时间以芯板厚度计为3-10分钟/毫米，所述热压的温度为70-220℃，优选所述热压的温度为100-200℃，特别优选所述热压的温度为140-200℃；
在所述步骤C中，所述热压的板面压力为0.1-2兆帕，优选所述热压的板面压力为0.3-1.1兆帕，所述热压的时间以所述上层中板、下层中板、上层表板和下层表板的厚度之和计，为0.5-20分钟/毫米，优选所述热压的时间以所述上层中板、下层中板、上层表板和下层表板的厚度之和计，为3-10分钟/毫米，所述热压的温度为70-220℃，优选所述热压的温度为100-200℃，特别优选所述热压的温度为140-200℃，所述冷压的压力不低于热压的压力，所述冷压的时间为所述芯板的内部温度下降到低于或等于50℃所用的时间。
附图说明
图1为本发明的细木工板各层的展开的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做以下详细说明。
如图1所示，本发明的室外用细木工板，包含了芯板1、上层中板2、下层中板3、上层表板4和下层表板5结构。
所述各层之间有粘接材料，为热塑性树脂。所述热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯，优选为粉末状或膜状。
芯板1为木质芯条拼板，采用异氰酸酯基粘接剂进行粘合，芯板1表面设有一定间距的引导槽6。所述引导槽6，垂直于芯板1长度方向。
上层中板2和下层中板3，是针叶木材或阔叶木材，经旋切或刨切形成的薄板，表面设置有贯穿孔7。所述薄板厚度为0.1-5mm。所述贯穿孔，是通过钻或针刺获得的均匀分布的孔洞。
上层表板4和下层表板5，是针叶木材或阔叶木材，经旋切或刨切形成的薄板。所述厚度为0.1-5毫米。
本发明的细木工板的制备方法主要包括五个方面内容：一是芯板加工及单板制备；二是芯板引导槽加工；三是芯板贯穿孔加工；四是单板的加工，五是组坯胶合。
在发明的优选的具体实施例中，所述芯板制备，是将干燥后的实体木材锯解成一定规格的实木条，实木条四周涂装异氰酸酯基粘接剂，通过平接或者指接的方式，拼接成规格幅面的芯板1，再通过定厚砂光制得芯板1。优选的芯板1含水率为2-16％，特别优选芯板1含水率为8-12％。
所述单板制备，包括上层中板2、下层中板3、上层表板4和下层表板5制备，是将针叶木材或阔叶木材经旋切或刨切得到一定厚度的木质单板，单板经过干燥后得到备用，优选的单板含水率为2-16％，特别优选单板含水率为8-12％。
芯板1的引导槽6的加工，是利用圆锯垂直于芯板1长度方向进行双面开槽，两面槽口应错开，同一面上相邻槽口间距不大于25毫米，槽口宽度为0.5-3毫米，深度不大于芯板1厚度的1/3。
贯穿孔7的加工，是利用针刺机或者多排钻在上层中板2、下层中板3进行开孔加工，孔洞要求分布均匀，贯穿整个单板。所述贯穿孔，孔洞直径为0.1-3毫米，分布密度为1-10个/cm2。
所述组坯胶合，分为第一次组坯胶合和第二次组坯胶合：
第一次组坯胶合：将下层中板3、芯板1和上层中板2依次叠放组坯，每层之间铺设热塑性树脂，上层中板2和下层中板3分别与芯板1的纹理方向垂直进行热压胶合，优选的板面压力为0.1-2兆帕，热压时间以芯板厚度计为1-20分钟/毫米，热压温度为70-220℃，热压后堆垛自然冷却，制得复合芯板。
第二次组坯胶合：将复合芯板双面砂光，将下层表板5、复合芯板和上层表板4依次叠放组坯，上层表板4和上层中板2的纹理方向垂直，下层表板5和下层中板3的纹理方向垂直，每层之间铺设热塑性树脂，先进行热压然后迅速冷压。优选的板面热压压力为0.1-2兆帕，热压时间以上层中板2、下层中板3、上层表板4和下层表板5的厚度之和计，为0.5-20分钟/毫米，热压温度为70-220℃，冷压的压力不低于热压的压力，冷压的时间为所述芯板的内部温度下降到低于或等于50℃所用的时间。
实施例1
细木工板各层的展开的示意图如图1所示。
本发明利用高密度聚乙烯为粘接材料，制备室外用细木工板。芯板1厚15毫米，树种为杨木；上层中板2和下层中板3厚1.5毫米，树种为杨木；上层表板4和下层表板5厚1毫米，树种为桦木。采用以下步骤：
1.干燥后的杨木锯解成一定规格的实木条，实木条四周涂装异氰酸酯基粘接剂，通过平接或者指接的方式，拼接成规格幅面的芯板1，再通过定厚砂光至15毫米，制得芯板1。
2.旋切1.5毫米厚杨木单板作为上层中板2和下层中板3；刨切1毫米厚桦木单板作为上层表板4和下层表板5。
3.利用圆锯垂直于芯板1长度方向进行双面开槽为引导槽6。
4.利用针刺机在上层中板2和下层中板3加工贯穿孔7。
5.将下层中板3、芯板1和上层中板2依次叠放组坯，每层之间铺设高密度聚乙烯薄膜，上层中板2和下层中板3与芯板1的纹理方向垂直进行热压胶合，热压后堆垛自然冷却，制得复合芯板。
6.第一次组坯胶合：将复合芯板双面砂光，将上层表板4、复合芯板和下层表板5依次叠放组坯，上层表板4、下层表板5分别与上层中板2和下层中板3的纹理方向垂直，每层之间铺设高密度聚乙烯薄膜先进行热压然后迅速冷压。
其中，芯板1双面开槽6，两面槽口应错开，同一面上相邻槽口间距25毫米，槽口宽度为3毫米，深度为3毫米。
贯穿孔7加工，孔洞直径为2毫米，分布密度1个/cm2。
复合芯板制备，高密度聚乙烯用量为单层200克/平方米，板面压力为0.3兆帕，热压时间以芯板1的厚度计，为2分钟/毫米，共3分钟，热压温度为160℃。
7.第二次组坯胶合：将复合芯板双面砂光，即将复合芯板中的上层中板的第二表面以及下层中板的第二表面砂光；然后将下层表板5、复合芯板和上层表板4依次叠放组坯，上层表板4和上层中板2的纹理方向垂直，下层表板5和下层中板3的纹理方向垂直，每层之间铺设热塑性树脂，先进行热压然后迅速冷压。高密度聚乙烯用量为单层150克/平方米，热压压力为1兆帕，热压时间以上层中板2、下层中板3、上层表板4和下层表板5的厚度之和计，为1分钟/毫米，共5分钟，热压温度为160℃，冷压压力1.1兆帕，冷压时间5分钟。
实施例2
本发明利用高密度聚乙烯为粘接材料，制备室外用细木工板。
其中，芯板1双面开槽，同一面上相邻槽口间距20毫米，槽口宽度为2毫米，深度为5毫米。
上层中板2和下层中板3的贯穿孔6加工，孔洞直径为1毫米，分布密度5个/cm2。
第一次组坯胶合，即复合芯板制备，高密度聚乙烯用量为单层400克/平方米，板面压力为1.0兆帕，热压时间为2分钟/毫米，计3分钟，热压温度为160℃。
第二次组坯胶合：高密度聚乙烯用量为单层150克/平方米，热压压力为1兆帕，热压时间为1.2分钟/毫米，计6分钟，热压温度为160℃，冷压压力1.1兆帕，冷压时间5分钟。
其他同实施例1。
实施例3
本发明利用聚丙烯为粘接材料，制备室外用细木工板。第一次组坯胶合，即复合芯板制备，聚丙烯用量为单层200克/平方米，板面压力为0.5兆帕，热压时间3分钟，热压温度为200℃。
第二次组坯胶合：聚丙烯用量为单层150克/平方米，热压压力为1兆帕，热压时间5分钟，热压温度为200℃，冷压压力1.1兆帕，冷压时间8分钟。
其他同实施例1。
实施例4
本发明利用聚氯乙烯为粘接材料，制备室外用细木工板。木质原料、制备步骤与实施例1相同。
第一次组坯胶合，即复合芯板制备，聚氯乙烯用量为单层200克/平方米，板面压力为0.3兆帕，热压时间3分钟，热压温度为140℃。
第二次组坯胶合：，聚氯乙烯用量为单层150克/平方米，热压压力为1.2兆帕，热压时间5分钟，热压温度为140℃，冷压压力1.2兆帕，冷压时间5分钟。
其他同实施例1。
实施例5
本发明利用高密度聚乙烯为粘接材料，制备室外用细木工板。木质原料、制备步骤与实施例1相同。
第一次组坯胶合，即复合芯板制备，聚氯乙烯用量为单层500克/平方米，板面压力为0.3兆帕，热压时间3分钟，热压温度为140℃。
第二次组坯胶合，聚氯乙烯用量为单层400克/平方米，热压压力为1.2兆帕，热压时间5分钟，热压温度为140℃，冷压压力1.2兆帕，冷压时间5分钟。
其他同实施例1。
实施例6
本发明利用高密度聚乙烯为粘接材料，制备室外用细木工板。木质原料、制备步骤与实施例1相同。
第一次组坯胶合，即复合芯板制备，聚氯乙烯用量为单层400克/平方米，板面压力为0.3兆帕，热压时间3分钟，热压温度为140℃。
第二次组坯胶合，聚氯乙烯用量为单层300克/平方米，热压压力为1.2兆帕，热压时间5分钟，热压温度为140℃，冷压压力1.2兆帕，冷压时间5分钟。
其他同实施例1。
实施例7
本发明利用高密度聚乙烯为粘接材料，制备室外用细木工板。木质原料、制备步骤与实施例1相同。
第一次组坯胶合，即复合芯板制备，聚氯乙烯用量为单层100克/平方米，板面压力为0.3兆帕，热压时间3分钟，热压温度为140℃。
第二次组坯胶合，聚氯乙烯用量为单层80克/平方米，热压压力为1.2兆帕，热压时间5分钟，热压温度为140℃，冷压压力1.2兆帕，冷压时间5分钟。
其他同实施例1。
结果
室外用细木板板胶合强度测试，采用I类胶合强度测试。其方法是将试件全部浸入沸水中煮4h，然后将试件分开平放在(63±3℃)的空气对流干燥箱中干燥20h，再全部浸入沸水中煮4h，取出后在室温下冷却10min。
然后利用拉力试验机，载荷度数精确到5N，按照I类胶合板的国家标准GB/T9846-2004对实施例1-7制备的细木工板进行胶合强度测试。
测定的各个实施例的产品的胶合强度见表1。
由表1可以看出，热塑性树脂种类对于细木工板胶合性能均有不同程度影响，但按照本发明的权利要求范围，以上热塑性树脂制备的细木工板胶合强度均大于0.7兆帕，因此，该胶合强度综合体现了产品的耐候性和耐水性，达到了室外用细木工板的胶合性能要求(详见国家标准GB/T9846-2004)。
表1
同时，引导槽6和贯穿孔7的加工尺寸及分布对于板材胶合性能也有影响，在热塑性树脂用量充足的前提下，增加引导槽6的深度，减少引导槽间距，增加贯穿孔7的总面积，可以在一定程度上提高胶合强度。但是，也要忌过度增加热塑性树脂通道，导致单板及芯板1的本体刚性下降，对于整体板材强度产生负面影响。
提高粘接层用量可以一定程度上提高胶合强度，但粘接材料用量过大直接导致产品成本上升，且强度过剩，因此粘接层用量应根据产品需要，慎重选择，一般粘接剂的单层用量为150-400g/平方米，且以芯板1为对称轴的相对称的粘接层的粘接剂的用量相等。并且最好是以芯板1为对称轴的相对称的粘接层的粘接剂的种类相同。
鉴于工艺各参数的变化万千，此处不宜一一列举，仅代表性的列举，各参数的取值范围均已在技术方案中给出。以上所述仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (11)
1.一种细木工板，其包括芯板、上层中板、下层中板、上层表板和下层表板，所述上层中板的第一表面与所述芯板的第一表面通过粘接层固定连接，所述下层中板的第一表面与所述芯板的第二表面通过粘接层固定连接，所述上层表板的第一表面与所述上层中板的第二表面通过粘接层固定连接，所述下层表板的第一表面与所述下层中板的第二表面通过粘接层固定连接。
2.根据权利要求1所述的细木工板，其特征在于，在所述上层中板和所述下层中板上具有贯穿孔，优选所述贯穿孔的直径为0.1-3.0毫米，且所述贯穿孔为均匀分布的分布密度为1-10个/cm2；特别优选所述贯穿孔的直径为1.0-2.0毫米，且所述贯穿孔为均匀分布的分布密度为1-5个/cm2。
3.根据权利要求1或2所述的细木工板，其特征在于，所述芯板的第一表面和所述芯板的第二表面上设置有粘接剂引导通道，优选所述引导通道包括至少一个横向引导槽和/或至少一个纵向引导槽。
4.根据权利要求3所述的细木工板，其特征在于，所述引导槽的深度大于等于所述芯板厚度的1/5，且小于等于所述芯板厚度的1/3，所述芯板的第一表面上的引导槽的位置与所述芯板的第二表面上的引导槽的位置错开。
5.根据权利要求3或4所述的细木工板，其特征在于，所述引导槽的间距不大于25mm，所述引导槽的宽度在0.5-6mm的范围内；优选所述引导槽的间距不大于25mm，且不小于10mm，优选引导槽的宽度在0.5-3mm的范围内。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的细木工板，其特征在于，构成所述粘接层的粘接剂选自高密度聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯中的至少一种。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的细木工板，其特征在于，所述上层中板为多层上层中板，所述下层中板为多层下层中板，且所述上层中板和所述下层中板的数量相等，以及以芯板为对称轴的相对称的单层的上层中板和单层的下层中板的厚度相等。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的细木工板，其特征在于，所述芯板为实木条块被异氰酸酯基粘接剂粘合制得；优选所述芯板为拼接板；特别优选所述芯板为实木拼接板。
9.一种制备如权利要求1-8中任意一项细木工板的方法，包括如下步骤：
步骤A：制备所述芯板、上层中板、下层中板、上层表板和下层表板；
步骤B：将所述上层中板、芯板和下层中板依次叠放组坯，每层之间铺设所述粘接剂，进行热压，然后冷却，在所述上层中板为多层上层中板，以及所述下层中板为多层下层中板的情况下，重复本步骤，制得复合芯板；
步骤C：将所述上层表板、复合芯板和下层表板依次叠放组坯，每层之间铺设所述粘接剂，进行热压，然后冷压，从而制得所述细木工板。
10.根据权利要求9所述的细木工板，其特征在于，在所述步骤B和步骤C中的粘接剂的单层用量为80-500g/平方米，优选所述粘接剂的单层用量为150-400g/平方米，且以所述芯板为对称轴的相对称的粘接层的粘接剂的用量相等。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述热压的板面压力为0.1-2兆帕，优选所述热压的板面压力为0.3-1.1兆帕，所述热压的时间以芯板厚度计为1-20分钟/毫米，优选所述热压的时间以芯板厚度计为3-10分钟/毫米，所述热压的温度为70-220℃，优选所述热压的温度为100-200℃，特别优选所述热压的温度为140-200℃；
在所述步骤C中，所述热压的板面压力为0.1-2兆帕，优选所述热压的板面压力为0.3-1.1兆帕，所述热压的时间以所述上层中板、下层中板、上层表板和下层表板的厚度之和计，为0.5-20分钟/毫米，优选所述热压的时间以所述上层中板、下层中板、上层表板和下层表板的厚度之和计，为3-10分钟/毫米，所述热压的温度为70-220℃，优选所述热压的温度为100-200℃，特别优选所述热压的温度为140-200℃，所述冷压的压力不低于热压的压力，所述冷压的时间为所述芯板的内部温度下降到低于或等于50℃所用的时间。
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