CN105856345B - 低施胶量环保单板层积材的制造方法 - Google Patents

低施胶量环保单板层积材的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明是低施胶量环保单板层积材的制造方法，属于人造板制造技术领域。其工艺是将木段旋切成2～5mm木质单板，干燥调整含水率至2～6％，单板纵向接长后对其双面进行低温等离子体处理，通过超声和气旋协同作用，将胶黏剂雾化为直径小于40μm颗粒喷于单板紧面，单面胶黏剂施加量为20～100g/m2，按木材纤维纹理方向顺纹组坯，而后采用高频热压制得低施胶量环保单板层积材。产品性能符合单板层积材国家标准要求，甲醛释放量达到E0级要求，且胶黏剂用量较传统涂胶方式用量下降30～70％，产品品质显著提升，生产成本明显下降。此外这种方法生产工艺节能环保，生产设备操作简便、效率高、可控性好，且可连续自动化作业。

Description

低施胶量环保单板层积材的制造方法
技术领域
本发明涉及一种低施胶量环保单板层积材的制造方法。属于人造板制造技术领域。
背景技术
单板层积材(LVL)是一种利用小径级原木，经旋切、干燥、涂胶、单板顺纹组坯、胶合而成的一种新型结构用材料。LVL不仅保留了木材天然特性(如天然的纹理色泽、良好的机械加工性能等)，而且还具有实木锯材不具备的结构特点，木材的天然缺陷被随机分散，使LVL强度变异小，许用应力高，尺寸稳定性好，单板顺纹胶合显著提高了产品的纵向强度，因而，LVL产品可用作建筑材料，如门、窗的框架材料，工字梁，墙壁的支撑。此外，LVL也可用作家具制造用材，如桌、椅腿料，以及其他工业用材，如电线杆等。
与普通胶合板相比，由于单板层积材所用单板厚度较普通胶合板所用单板厚，旋切厚单板时不可避免地会在单板背面形成较多的裂隙，为保证施胶时能在单板表面形成均匀连续的胶层，采用传统辊筒涂胶法施胶时，通常LVL胶黏剂用量比普通胶合板所需用量高，一般单面涂胶量为200～250g/m2，同时，因为LVL的层数是普通胶合板的几倍甚至几十倍，所以胶黏剂成本约占LVL生产总成本的1/3以上，可见，胶黏剂用量大小对产品生产成本和质量有着显著影响。
目前，我国木材产业正面临着原材料价格不断上涨、劳动力成本不断增加、产品环保性能指标要求不断提高的严峻形势，开发低成本高品质单板层积材产品已成为保持我国单板层积材产品在国际市场上的竞争力，促进我国单板层积材产业转型升级，实现可持续发展的热点研究课题。面对如此严峻的形势，大幅度减少胶黏剂用量是降低单板层积材生产成本和提高产品质量(特别是产品的游离甲醛释放量)行之有效的办法。
发明内容
本发明的目的是采用常压低温等离子体对木质单板表面进行改性处理，在木质单板表面构建具有特殊的纳米尺度刻痕的高反应活性表面层，同时利用超声与气旋雾化协同效应，将胶液雾化成微细颗粒，均匀喷施于木质单板表面，利用经等离子体改性后单板表面的高润湿性使胶液自动快速流展，在单板表面 形成均匀连续的薄胶层，实现微量施胶(胶黏剂用量较传统涂胶方式用量下降30～70％)方式下木材与胶黏剂之间的高效胶合目的，制备获得物理力学性能符合单板层积材国家标准的要求，且游离甲醛释放量达到E0级要求的低施胶量环保单板层积材。
本发明的技术解决方案：低施胶量环保单板层积材的制造方法是按以下步骤完成的：
一、木质单板制备：
木质单板制备：先将原木截成木段，再经软化处理以提高木材塑性，而后剥去树皮，确定木段旋切回转中心，经旋切成木质单板，最后经干燥后待用；
步骤一所述的木质单板的厚度为2～5mm，由于木质单板含水率过低干燥耗能大，含水率过高进行表面等离子体处理时容易产生击穿现象，因此，经干燥后，木质单板的含水率控制在2～6％；由于木质单板较厚，为防止干燥过程中木材收缩导致单板翘曲变形，同时保证干燥效率，先用辊筒干燥机或网带式干燥机对木质单板进行喷气预干燥，而后用热板干燥机在一定压力条件下将木质单板干燥至目标含水率范围，热板干燥压力控制在0.1～0.3MPa；
二、木质单板接长：
木质单板纵向接长：将干燥后的单板经纵横齐边处理后，在单板长度方向的两端铣出斜面，斜率为1∶6至1∶12，在单板一端的斜面上涂上脲醛树脂胶黏剂，用量为100～120g/m2，将两张单板的斜面对接后放于单板接长机中加热使斜面处的胶黏剂固化，加热温度为100～120℃，单板沿木材顺纹方向纵向接长；
三、木质单板表面预处理：
对木质单板双面进行常压低温等离子体改性处理，通过等离子体中的电子、离子、原子、分子以及光子等高能量活性粒子对木质单板表面的刻蚀作用以及自由基引发化学作用，改变木质单板表面微观结构，并在其表面引入大量极性基团，形成了具有特殊的纳米尺度刻痕的高反应活性表面层，大幅度提高了胶黏剂在木质单板表面的润湿性，为实现木质单板在低施胶量情况下的高效胶合奠定基础；
步骤三所述的木质单板表面常压低温等离子体改性处理方法是：将木质单板置于木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置进料输送带上，根据被处理木质单板的厚度调整四对用钢玉陶瓷覆盖的差分激励双介质阻挡放电电极间距，其范围值为5～10mm，开启电源，调节处理功率至3～6KW，使电极之间的空气通过介质阻挡放电产生低温等离子体，使木质单板以2～40m/min的速度悬空依次通过上下四对放电电极中间的间隙，在常压状态下对木质单板的两个表面同时进行低温等离子体改性处理，并且由于木质单板依次通过四对电极， 相当于同一个被处理位置依次叠加处理四次，强化了木质单板的表面改性效果；
四、木质单板表面微量施胶：
通过超声和气旋协同作用，将胶液雾化为直径小于40μm的颗粒喷施于木质单板的紧面，即不存在超越裂缝的单板表面，木质单板单面胶黏剂施加量控制在20～100g/m2，视不同胶黏剂种类而定，胶黏剂用量较常规用量减少30～70％；
步骤四所述的木质单板表面微量施胶方法是：将胶黏剂通过胶泵以稳定速度输入超声气旋雾化施胶系统，将经过常压低温等离子体处理后的木质单板以2～40m/min与常压低温等离子体处理系统一致的速度匀速通过施胶系统，在其表面均匀喷施一层薄的胶层，控制超声气旋雾化施胶系统工作频率为42±3KHz，功率为1～5W，流量1-50mL/min，喷嘴与木质单板表面的距离为200-400mm，气压为0.01-0.1MPa；
超声和气旋的协同效应能使胶黏剂雾化为细小颗粒，这种细小的胶黏剂颗粒能通过木质单板表面被等离子体刻蚀的纳米尺度刻痕渗透到木材细胞壁，与细胞壁物质紧密接触，形成纳米力学嵌合或与细胞壁中聚合物成分产生化学连接，形成互相渗透的聚合物网络，从而可实现低施胶量情况下木材与胶黏剂之间的高效胶合；
步骤四所述的木质单板表面微量施胶所用胶黏剂为三聚氰胺改性脲醛树脂胶、酚醛树脂胶和异氰酸酯胶中的一种，为保证胶黏剂顺利被雾化为细小颗粒，其粘度应小于40s，优选控制在20～30s；
步骤三和步骤四均通过木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置完成，该装置包括设备框架、木质薄板传输组件、动力组件、低温等离子体处理组件、超声气旋喷胶组件和控制器组件，木质单板通过传输组件(包括沿进料方向依次设置于设备框架上的木质薄板进料传输带、木质薄板进料感应装置、木质薄板进料压辊、木质薄板出料压辊、木质薄板出料感应装置和木质薄板出料传输辊组)输送进入低温等离子体处理；低温等离子体处理组件(包含四对差分激励双介质阻挡放电电极、低温等离子发生器、低温等离子体电源以及冷却排臭氧装置)中低温等离子体电源和低温等离子体发生器与电极通过高绝缘线缆可靠连接，在电极间隙间放电获得宽幅均匀的低温等离子体，木质单板悬空通过电极间隙，两个表面同时进行低温等离子体改性处理；经低温等离子体处理后的木质单板在出料压辊的带动下进入超声气旋喷胶区域，超声气旋喷胶组件(包括超声气旋协同作用喷嘴支撑支架、超声气旋协同作用喷嘴、胶量控制阀、管路清洗阀、胶黏剂收集装置和喷胶除味装置)中超声气旋协同作用喷嘴通过不锈钢滑块平行对称地固定在喷嘴支撑支架上，不锈钢滑块可调节喷嘴与木质薄板表面的距离，从而调控每组喷嘴的胶液喷施面积，以实现调控木质单 板表面施胶量的目的，喷嘴与木质薄板表面距离的调节范围为200-400mm，喷嘴通过通气管与进气压力装置连接，调节进气压力装置气压为0.01-0.1MPa，使胶黏剂雾化，同时控制喷嘴工作频率42±3KHz，功率为1～5W，产生超声波使胶液颗粒进一步细化直径小于40μm的颗粒，调节流量范围为1-50mL/min，再利用经低温等离子体处理后木质单板表面的高润湿性使喷施于其表面的微细胶滴迅速流展，实现在低施胶量情况下能在单板表面形成一层均匀的薄胶层，以利于胶合后的产品获得良好的胶合强度；动力组件可调整传输速度，保证单板在低温等离子体处理区域和超声气旋施胶区域的运动速度的一致性；
五、木质单板组坯胶合：
将施胶后的木质单板按照木材纤维纹理方向顺纹进行组坯，而后采用高频热压制得低施胶量环保单板层积材，该板材的物理力学性能符合单板层积材国家标准的要求，且游离甲醛释放量达到E0级要求；
步骤五所述的木质单板木质单板板坯高频热压工艺条件为：热压温度为140～180℃，热压压力为1.4～1.8MPa，热压时间为0.05～0.1min/mm，工作频率为5～14MHz，屏极电流为2～3A，屏极电流与栅极电流比例为4∶1～7∶1。采用高频热压，利用高频电磁场的作用，通过板坯内部的介质材料本身产生热量，将电能转化为热能，大幅度提高了板坯的传热效率，缩短了热压时间，显著提高了生产率。
本发明的优点：(1)产品品质好：采用本专利提供的一种低施胶量环保单板层积材的制造方法制备获得的单板层积材产品物理力学性能符合单板层积材国家标准的要求，即使所用胶黏剂为非E0级三聚氰胺改性脲醛树脂胶，因为所用胶黏剂量极少，产品的游离甲醛释放量也能达到国家标准规定的E0级要求。(2)产品生产成本低：木质单板经常压低温等离子体改性处理后采用超声气旋协同雾化喷胶，可使产品在胶黏剂用量较常规胶黏剂用量下降30～70％的情况下，性能仍可性能达到国家相关标准的要求，从而可大幅度降低生产成本。(3)生产工艺节能环保：本项发明提供的一种低施胶量环保单板层积材的制造方法，干法处理工艺，省能源，无公害，符合当前工业化生产节能减排的要求。(4)生产设备操作简便：可根据产品的要求通过调整处理工艺控制处理效果，且处理时间短、效率高、可控性好，且可连续自动化作业。
具体实施方式
实施例1
将小径速生杨木用圆锯机截断成一定长度木段，将木段放于蒸煮池中进行软化处理，增加木材塑性，以提高旋切单板质量。为了保证单板层积材质量， 需用专用剥皮机将木段树皮去除。而后，采用机械定心机确定木段的回转中心，再用上木机将木段放置于旋切机上，旋切制成厚度为2mm的单板。
将杨木单板先放于网带式干燥机中进行喷气预干燥，而后放于热板式干燥机中在0.2MPa压力条件下进行干燥，干燥温度不宜过高，控制在80℃以下，防止干燥过程中单板的翘曲变形，以确保单板的平整度。经干燥后将杨木单板的含水率控制在4％待用。
将干燥后的杨木单板经纵横齐边处理后，在单板长度方向的两端铣出斜面，斜率为1∶6，在单板一端的斜面上涂上脲醛树脂胶黏剂，用量为100g/m2，将两张单板的斜面对接后放于单板接长机中加热使斜面处的胶黏剂固化，加热温度为110℃，单板沿木材顺纹方向纵向接长。
将接长后的单板置于木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置的进料输送带上，在进料压辊的带动下进入低温等离子体处理区域，调整上下四对放电电极间的间距为6mm。开启低温等离子体电源，调节处理功率至4.5KW，当电极间的电压达到空气放电电压时，在电极间形成介质阻挡放电，产生低温等离子体，杨木单板以2m/min的速度依次悬空从四对电极间隙中连续通过，对单板上下两表面同时进行低温等离子体改性处理。木质单板依次通过四对电极，相当于同一个被处理位置依次叠加处理四次，强化了木质单板的表面低温等离子体改性效果。
将粘度为20s的E1级三聚氰胺改性脲醛树脂胶以稳定速度输入木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置的超声气旋雾化施胶系统。启动进气压力装置调整气压0.1MPa，使胶黏剂雾化，同时控制系统工作频率为42±3KHz，功率为3W，产生超声波使胶液进一步细化为直径小于40μm的颗粒，调节胶量控制阀调整喷雾流量为20mL/min，喷嘴与木质单板表面的间距为200mm，控制杨木单板以2m/min与常压低温等离子体处理系统一致的速度匀速通过施胶系统，在杨木单板的紧面(即不存在超越裂缝的单板表面)均匀喷施一层薄的胶层，木质单板单面的施胶量为100g/m2。将施胶后的木质单板按木材纤维纹理方向顺纹组坯，而后在热压温度为140℃，热压压力为1.4MPa，热压时间为0.05min/mm，工作频率为6.78MHz，屏极电流为2A，屏极电流与栅极电流比例为4∶1的条件下通过高频热压制成单板层积材。单板层积材的胶合性能和甲醛释放量见下表。
实施例2
将小径速生杨木按实施例1相同的步骤制成厚度为2mm，含水率为4％的单板。将干燥后的杨木单板经纵横齐边处理后，在单板长度方向的两端铣出斜面， 斜率为1∶6，在单板一端的斜面上涂上脲醛树脂胶黏剂，用量为100g/m2，将两张单板的斜面对接后放于单板接长机中加热使斜面处的胶黏剂固化，加热温度为110℃，单板沿木材顺纹方向纵向接长。
将接长后的单板置于木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置的进料输送带上，在进料压辊的带动下进入低温等离子体处理区域，调整上下四对放电电极间的间距为6mm。开启低温等离子体电源，调节处理功率至4.5KW，当电极间的电压达到空气放电电压时，在电极间形成介质阻挡放电，产生低温等离子体，杨木单板以10m/min的速度依次悬空从四对电极间隙中连续通过，对单板上下两表面同时进行低温等离子体改性处理。
将粘度为20s的E1级三聚氰胺改性脲醛树脂胶以稳定速度输入木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置的超声气旋雾化施胶系统。启动进气压力装置调整气压0.1MPa，使胶黏剂雾化，同时控制系统工作频率为42±3KHz，功率为3W，产生超声波使胶液进一步细化为直径小于40μm的颗粒，调节胶量控制阀调整喷雾流量为20mL/min，喷嘴与木质单板表面的间距为200mm，控制杨木单板以10m/min与常压低温等离子体处理系统一致的速度匀速通过施胶系统，在杨木单板的紧面(即不存在超越裂缝的单板表面)均匀喷施一层薄的胶层，木质单板单面的施胶量为80g/m2。将施胶后的木质单板按木材纤维纹理方向顺纹组坯，而后在热压温度为140℃，热压压力为1.4MPa，热压时间为0.05min/mm，工作频率为6.78MHz，屏极电流为2A，屏极电流与栅极电流比例为4∶1的条件下通过高频热压制成单板层积材。单板层积材的胶合性能和甲醛释放量见下表。
对比例1
将小径速生杨木按实施例1相同的步骤制成厚度为2mm，含水率为4％的单板。将干燥后的杨木单板经纵横齐边处理后，在单板长度方向的两端铣出斜面，斜率为1∶6，在单板一端的斜面上涂上脲醛树脂胶黏剂，用量为100g/m2，将两张单板的斜面对接后放于单板接长机中加热使斜面处的胶黏剂固化，加热温度为110℃，单板沿木材顺纹方向纵向接长。
将接长后的单板按目前单板层积材生产工艺采用辊筒涂胶方式将E1级三聚氰胺改性脲醛树脂胶涂于芯板两表面，木质单板单面的施胶量为200g/m2。将施胶后的木质单板按木材纤维纹理方向顺纹组坯，而后在热压温度为140℃，热压压力为1.4MPa，热压时间为0.05min/mm，工作频率为6.78MHz，屏极电流为2A，屏极电流与栅极电流比例为4∶1的条件下通过高频热压制成单板层积材。单板层积材的胶合性能和甲醛释放量见下表。
对比例2
将小径速生杨木按实施例1相同的步骤制成厚度为2mm，含水率为4％的单板。将干燥后的杨木单板经纵横齐边处理后，在单板长度方向的两端铣出斜面，斜率为1∶6，在单板一端的斜面上涂上脲醛树脂胶黏剂，用量为100g/m2，将两张单板的斜面对接后放于单板接长机中加热使斜面处的胶黏剂固化，加热温度为110℃，单板沿木材顺纹方向纵向接长。
将接长后的单板按目前单板层积材生产工艺采用辊筒涂胶方式将E1级三聚氰胺改性脲醛树脂胶涂于芯板两表面，木质单板单面的施胶量为180g/m2。将施胶后的木质单板按木材纤维纹理方向顺纹组坯，而后在热压温度为140℃，热压压力为1.4MPa，热压时间为0.05min/mm，工作频率为6.78MHz，屏极电流为2A，屏极电流与栅极电流比例为4∶1的条件下通过高频热压制成单板层积材。单板层积材的胶合性能和甲醛释放量见下表。
实施例3
将马尾松原木按实施例1相同的步骤制成厚度为3mm，含水率为4％的单板。将干燥后的杨木单板经纵横齐边处理后，在单板长度方向的两端铣出斜面，斜率为1∶10，在单板一端的斜面上涂上脲醛树脂胶黏剂，用量为120g/m2，将两张单板的斜面对接后放于单板接长机中加热使斜面处的胶黏剂固化，加热温度为110℃，单板沿木材顺纹方向纵向接长。
将接长后的单板置于木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置的进料输送带上，在进料压辊的带动下进入低温等离子体处理区域，调整上下四对放电电极间的间距为10mm。开启低温等离子体电源，调节处理功率至4.5KW，当电极间的电压达到空气放电电压时，在电极间形成介质阻挡放电，产生低温等离子体，马尾松单板以2m/min的速度依次悬空从四对电极间隙中连续通过，对单板上下两表面同时进行低温等离子体改性处理。
将粘度为20s的E1级三聚氰胺改性脲醛树脂胶以稳定速度输入木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置的超声气旋雾化施胶系统。启动进气压力装置调整气压0.1MPa，使胶黏剂雾化，同时控制系统工作频率为42±3KHz，功率为3W，产生超声波使胶液进一步细化为直径小于40μm的颗粒，调节胶量控制阀调整喷雾流量为20mL/min，喷嘴与木质单板表面的间距为200mm，控制马尾松单板以2m/min与常压低温等离子体处理系统一致的速度匀速通过施胶系统，在马尾松单板的紧面(即不存在超越裂缝的单板表面)均匀喷施一层薄的胶层，木质单板单面的施胶量为100g/m2。将施胶后的木质单板按木材纤维纹理方向顺纹组坯，而后在热压温度为140℃，热压压力为1.6MPa，热压时间为0.1min/mm，工作频率为6.78MHz，屏极电流为2A，屏极电流与栅极电流比例为4∶1的条件下通过高频热压制成单板层积材。单板层积材的胶合性能和甲醛释放量见下表。
对比例3
将马尾松原木按实施例1相同的步骤制成厚度为3mm，含水率为6％的单板。将干燥后的杨木单板经纵横齐边处理后，在单板长度方向的两端铣出斜面，斜率为1∶10，在单板一端的斜面上涂上脲醛树脂胶黏剂，用量为120g/m2，将两张单板的斜面对接后放于单板接长机中加热使斜面处的胶黏剂固化，加热温度为110℃，单板沿木材顺纹方向纵向接长。
将接长后的单板按目前单板层积材的生产工艺采用辊筒涂胶方式将E1级三聚氰胺改性脲醛树脂胶涂于芯板两表面，木质单板单面的施胶量为250g/m2。将施胶后的木质单板按木材纤维纹理方向顺纹组坯，而后在热压温度为140℃，热压压力为1.6MPa，热压时间为0.1min/mm，工作频率为6.78MHz，屏极电流为2A，屏极电流与栅极电流比例为4∶1的条件下通过高频热压制成单板层积材。单板层积材的胶合性能和甲醛释放量见下表。
因为马尾松木材含有丰富的树脂道，旋切成单板后树脂会析出覆盖于单板表面，这种油性树脂的存在严重影响了木材界面的胶合性能。若不对单板表面进行必要的处理，只有通过提高胶黏剂用量才能使产品性能勉强达标。采用本专利技术，对马尾松单板表面进行低温等离子体处理，可以破坏其表面油性树脂的结构，大大提高了胶黏剂在单板表面的润湿性，从而保证在较低施胶量(单面施胶量为100g/m2)的情况下，马尾松单板依然能实现高强度的胶合。
实施例4
将小径速生杨木按实施例1相同的步骤制成厚度为3mm，含水率为6％的单板。将干燥后的杨木单板经纵横齐边处理后，在单板长度方向的两端铣出斜面，斜率为1∶10，在单板一端的斜面上涂上脲醛树脂胶黏剂，用量为120g/m2，将两张单板的斜面对接后放于单板接长机中加热使斜面处的胶黏剂固化，加热温度为110℃，单板沿木材顺纹方向纵向接长。
将接长后的单板置于木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置的进料输送带上，在进料压辊的带动下进入低温等离子体处理区域，调整上下四对放电电极间的间距为10mm。开启低温等离子体电源，调节处理功率至4.5KW，当电极间的电压达到空气放电电压时，在电极间形成介质阻挡放电，产生低温 等离子体，杨木单板以10m/min的速度依次悬空从四对电极间隙中连续通过，对单板上下两表面同时进行低温等离子体改性处理。
将粘度为30s的酚醛树脂胶以稳定速度输入木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置的超声气旋雾化施胶系统。启动进气压力装置调整气压0.1MPa，使胶黏剂雾化，同时控制系统工作频率为42±3KHz，功率为3W，产生超声波使胶液进一步细化为直径小于40μm的颗粒，调节胶量控制阀调整喷雾流量为20mL/min，喷嘴与木质单板表面的间距为200mm，控制杨木单板以10m/min与常压低温等离子体处理系统一致的速度匀速通过施胶系统，在杨木单板的紧面(即不存在超越裂缝的单板表面)均匀喷施一层薄的胶层，木质单板单面的施胶量为90g/m2。将施胶后的木质单板按木材纤维纹理方向顺纹组坯，而后在热压温度为180℃，热压压力为1.8MPa，热压时间为0.1min/mm，工作频率为6.78MHz，屏极电流为2A，屏极电流与栅极电流比例为4∶1的条件下通过高频热压制成单板层积材。单板层积材的胶合性能和甲醛释放量见下表。
对比例4
将小径速生杨木按实施例1相同的步骤制成厚度为3mm，含水率为6％的单板。将干燥后的杨木单板经纵横齐边处理后，在单板长度方向的两端铣出斜面，斜率为1∶10，在单板一端的斜面上涂上脲醛树脂胶黏剂，用量为120g/m2，将两张单板的斜面对接后放于单板接长机中加热使斜面处的胶黏剂固化，加热温度为110℃，单板沿木材顺纹方向纵向接长。
将接长后的单板按目前单板层积材的生产工艺采用辊筒涂胶方式将酚醛树脂胶涂于芯板两表面，木质单板单面的施胶量为200g/m2。将施胶后的木质单板按木材纤维纹理方向顺纹组坯，而后在热压温度为180℃，热压压力为1.8MPa，热压时间为0.1min/mm，工作频率为6.78MHz，屏极电流为2A，屏极电流与栅极电流比例为4∶1的条件下通过高频热压制成单板层积材。单板层积材的胶合性能和甲醛释放量见下表。
对比例5
将小径速生杨木按实施例1相同的步骤制成厚度为3mm，含水率为6％的单板。将干燥后的杨木单板经纵横齐边处理后，在单板长度方向的两端铣出斜面，斜率为1∶10，在单板一端的斜面上涂上脲醛树脂胶黏剂，用量为120g/m2，将两张单板的斜面对接后放于单板接长机中加热使斜面处的胶黏剂固化，加热温度为110℃，单板沿木材顺纹方向纵向接长。
将接长后的单板按目前单板层积材的生产工艺采用辊筒涂胶方式将酚醛树 脂胶涂于芯板两表面，木质单板单面的施胶量为180g/m2。将施胶后的木质单板按木材纤维纹理方向顺纹组坯，而后在热压温度为180℃，热压压力为1.8MPa，热压时间为0.1min/mm，工作频率为6.78MHz，屏极电流为2A，屏极电流与栅极电流比例为4∶1的条件下通过高频热压制成单板层积材。单板层积材的胶合性能和甲醛释放量见下表。
实施例5
将小径速生杨木按实施例1相同的步骤制成厚度为3mm，含水率为6％的单板。将干燥后的杨木单板经纵横齐边处理后，在单板长度方向的两端铣出斜面，斜率为1∶10，在单板一端的斜面上涂上脲醛树脂胶黏剂，用量为120g/m2，将两张单板的斜面对接后放于单板接长机中加热使斜面处的胶黏剂固化，加热温度为110℃，单板沿木材顺纹方向纵向接长。
将接长后的单板置于木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置的进料输送带上，在进料压辊的带动下进入低温等离子体处理区域，调整上下四对放电电极间的间距为10mm。开启低温等离子体电源，调节处理功率至4.5KW，当电极间的电压达到空气放电电压时，在电极间形成介质阻挡放电，产生低温等离子体，杨木单板以30m/min的速度依次悬空从四对电极间隙中连续通过，对单板上下两表面同时进行低温等离子体改性处理。
将粘度为30s的异氰酸脂以稳定速度输入木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置的超声气旋雾化施胶系统。启动进气压力装置调整气压0.1MPa，使胶黏剂雾化，同时控制系统工作频率为42±3KHz，功率为3W，产生超声波使胶液进一步细化为直径小于40μm的颗粒，调节胶量控制阀调整喷雾流量为20mL/min，喷嘴与木质单板表面的间距为200mm，控制杨木单板以30m/min与常压低温等离子体处理系统一致的速度匀速通过施胶系统，在杨木单板的紧面(即不存在超越裂缝的单板表面)均匀喷施一层薄的胶层，木质单板单面的施胶量为20g/m2。将施胶后的木质单板按木材纤维纹理方向顺纹组坯，而后在热压温度为180℃，热压压力为1.8MPa，热压时间为0.1min/mm，工作频率为6.78MHz，屏极电流为2A，屏极电流与栅极电流比例为4∶1的条件下通过高频热压制成单板层积材。单板层积材的胶合性能和甲醛释放量见下表。
单板层积材物理力学性能测定结果见下表：
注：
①胶种：MUF为E1级三聚氰胺改性脲醛树脂胶，PF为酚醛树脂胶，MDI为异氰酸脂树脂；
②浸渍剥离按国家标准《单板层积材》GB/T 20241-2006测定，MUF单板层积材按非结构单板层积材要求测定，PF单板层积材和MDI单板层积材按结构单板层积材要求测定，根据国家标准GB/T 20241-2006的要求，非结构单板层积材的浸渍剥离要求试件同一胶层的任一边胶线剥离长度不超过该边胶线长度的1/3，结构单板层积材的浸渍剥离要求试件4个侧面剥离总长度不超过胶层总长度的5％，且任一胶层剥离长度(小于3mm的剥离长度不计)不超过该胶层四边之和的1/4；
③结构单板层积材的水平剪切强度按国家标准《单板层积材》GB/T 20241-2006测定，根据国家标准GB/T 20241-2006的要求。

Claims (8)

1.低施胶量环保单板层积材的制造方法，其特征在于：所述的低施胶量环保单板层积材是按以下步骤制备的：
步骤一：木质单板制备：先将原木截成木段，再经软化处理以提高木材塑性，而后剥去树皮，确定木段旋切回转中心，经旋切成木质单板，最后经干燥后待用；
步骤二：木质单板纵向接长：将干燥后的单板经纵横齐边处理后，在单板长度方向的两端铣出斜面，斜率为1∶6至1∶12，在单板一端的斜面上涂上脲醛树脂胶黏剂，将两张单板的斜面对接后放于单板接长机中加热使斜面处的胶黏剂固化，单板沿木材顺纹方向纵向接长；
步骤三：木质单板表面预处理：将木质单板置于木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置进料输送带上，对木质单板双面进行常压低温等离子体改性处理，通过等离子体中的电子、离子、原子、分子以及光子高能量活性粒子对木质单板表面的刻蚀作用以及自由基引发化学作用，改变木质单板表面微观结构，并在其表面引入大量极性基团，形成了具有特殊的纳米尺度刻痕的高反应活性表面层，大幅度提高了胶黏剂在木质单板表面的润湿性，为实现木质单板在低施胶量情况下的高效胶合奠定基础；
步骤四：木质单板表面微量施胶：将胶黏剂通过胶泵以稳定速度输入木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置的超声气旋雾化施胶系统，通过超声和气旋协同作用，将胶黏剂雾化为直径小于40μm的颗粒喷施于木质单板的紧面，即不存在超越裂缝的单板表面，木质单板单面胶黏剂施加量控制在20～100g/m2；
步骤五：木质单板组坯胶合：将施胶后的木质单板按照木材纤维纹理方向顺纹进行组坯，而后采用高频热压制得低施胶量环保单板层积材，该单板层积材 的物理力学性能符合单板层积材国家标准的要求，且游离甲醛释放量达到E0级要求；其中，步骤三和步骤四均通过木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置完成，该装置包括设备框架、木质薄板传输组件、动力组件、低温等离子体处理组件、超声气旋喷胶组件和控制器组件；木质单板通过传输组件输送进入低温等离子体处理；经低温等离子体处理后的木质单板在传输组件的带动下进入超声气旋喷胶区域，超声气旋喷胶组件可调控每组喷嘴的胶液喷施面积，从而调控木质单板表面施胶量；采用低温等离子体改性处理在木质单板表面构建具有特殊的纳米尺度刻痕的高反应活性表面层，同时利用超声与气旋雾化协同效应，将胶液雾化成微细颗粒，均匀喷施于木质单板表面，胶液自动快速流展，在单板表面形成均匀连续的薄胶层，实现微量施胶。
2.根据权利要求1所述的低施胶量环保单板层积材的制造方法，其特征在于：步骤一所述的木质单板的厚度为2～5mm，经喷气预干燥和热板干燥后，木质单板的含水率控制在2～6％，热板干燥压力控制在0.1～0.3MPa。
3.根据权利要求1所述的低施胶量环保单板层积材的制造方法，其特征在于：步骤二所述的木质单板纵向接长时，脲醛树脂胶黏剂用量为100～120g/m2，加热温度为100～120℃。
4.根据权利要求1所述的低施胶量环保单板层积材的制造方法，其特征在于：步骤三所述的木质单板表面常压低温等离子体改性处理方法是：将木质单板置于木质薄板低温等离子体改性和微量施胶一体化装置进料输送带上，根据被处理木质单板的厚度调整四对用钢玉陶瓷覆盖的差分激励双介质阻挡放电电极间距，其范围值为5～10mm，开启电源，调节处理功率至3～6KW，使电极之间的空气通过介质阻挡放电产生低温等离子体，使木质单板以2～40m/min的速度悬空依次通过上下四对放电电极中间的间隙，在常压状态下对木质单板的两个表面同时进行低温等离子体改性处理。
5.根据权利要求1所述的低施胶量环保单板层积材的制造方法，其特征在于：步骤四所述的木质单板表面微量施胶方法是：将胶黏剂通过胶泵以稳定速度输入超声气旋雾化施胶系统，将经过常压低温等离子体处理后的木质单板以2～40m/min与常压低温等离子体处理系统一致的速度匀速通过施胶系统，在其表面均匀喷施一层薄的胶层。
6.根据权利要求4所述的低施胶量环保单板层积材的制造方法，其特征在于：控制超声气旋雾化施胶系统工作频率为42±3kHz，功率为1～5W，流量1-50mL/min，喷嘴与木质单板表面的距离为200～400mm，气压为0.01-0.1MPa。
7.根据权利要求1所述的低施胶量环保单板层积材的制造方法，其特征在于：步骤五所述的木质单板板坯高频热压工艺条件为：热压温度为140～180℃，热压压力为1.4～1.8MPa，热压时间为0.05～0.1min/mm，工作频率为5～14MHz，屏极电流为2～3A，屏极电流与栅极电流比例为4∶1～7∶1。
8.根据权利要求1所述的低施胶量环保单板层积材的制造方法，其特征在于：步骤四所述的木质单板表面微量施胶所用胶黏剂为三聚氰胺改性脲醛树脂胶、酚醛树脂胶和异氰酸酯胶中的一种，为保证胶黏剂顺利被雾化为细小颗粒，其粘度应小于40s。
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Assignor: Nanjing Forestry University

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Denomination of invention: Manufacturing method for low-adhesive-consumption environment-friendly laminated veneer lumber

Granted publication date: 20180504

License type: Common License

Record date: 20190321