CN106863512B - 户外用木材重组材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种户外用木材重组材的制备方法，包括以下步骤：（一）、制备重组木的单元材料；（二）、形成方材；（三）、制备木材重组方材；（四）、将木材重组方材割成木材重组板材；（五）、将低温热油浸渍后的木材重组板材从油热池中取出，并直接放入平板硫化机中进行高温热压，最后经过砂光、油漆工序加工成木材重组材。本发明优点：1、具有力学强度损失较小、尺寸稳定性高、防霉、防腐性能好；2、生产工艺简单，生产成本低，成品质量容易控制；3、本发明所使用的原材料对宽度和厚度的要求较小，废旧木单板、加工剩余物，以及不规则木材单板均可使用，而且避免了木材单板条疏解工艺，减少能量的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种户外用木材重组材的制备方法，属于木材加工技术领域。
背景技术
重组木的设想由澳大利亚联邦科学与工业研究院于1973年首先提出，即是在不打乱木材纤维排列方向、保留木材基本特性的前提下，将小径级木材、枝丫材等低质材，直接通过碾压疏解成木束后再重新组合，制成具有天然木材纹理结构的材料；由于单元材料-木束存在形态偏大、尺寸不规则、密度不均匀等特点，在加工过程中容易出现施胶不均、铺装厚度不均匀等问题，生产出的重组木产品存在翘曲、变形、跳丝、表面粗糙等缺陷，因而难以实现规模化生产。目前，国内重组木相关发明主要是以木单板或单板条为原料，经过疏解、干燥、浸胶、热压等工艺制备成重组木，该方法最大缺点是木单板需要特制的木单板疏解机，而且疏解过程需要大量的能量消耗；另一方面，通过直接热压成型的重组材密度偏小，产品质量不稳定。
在户外环境下使用的木质产品，经常暴露在日光、雨雪等自然条件下，产品外面的保护膜，如涂料、防腐剂等失去了保护作用，进而造成了木质产品的变形、开裂、霉变、腐朽和虫蛀等，木质产品的使用周期严重缩短，为了延长木质产品在户外的使用周期，提高产品的尺寸变形、防霉防腐性能，相关的研究单位都进行了大量深入的研究，主要分为以下几类：① 添加防霉防腐剂；该方法主要是向木质产品中浸入防霉、防腐剂，这类防腐剂附着在木材基质表面，具有抑制真菌、白蚁进入的能力；但是，通常所使用的防霉、防腐剂具有一定的毒性，对人体和环境造成污染，目前，国际社会已经出台相关政策禁止一些毒性较大的防霉、防腐剂在木材上使用；② 木材化学改性；该类方法主要是通过化学改性减少木材基质中的游离羟基数量，抑制水分的进入，从而减少水分引起的变形、开裂，同时水分的减少也破坏了真菌的生存条件，但是通常，通过化学改性后产品的制造成本偏高，市场接受度较小；③ 木材热处理技术；该方法是以高温水蒸气等为介质对木材方材进行热处理，使木材中的半纤维素或部分木质素发生分解，从而减少木材中亲水基团的数量，改善木材防霉、防腐，以及变形、开裂的缺点。但是，经过此种方法热处理后木材强度损失较大，防霉效果不是太明显。最近，程大莉等人以植物油或导热油等热介质首先对木/竹质单元材料进行油热处理，然后进行脱油，涂胶/浸胶，再热压成方材制成户外使用材料，该方法的缺点是需要对单元材料进行脱油处理，而且脱油后的单元材料润湿性差，此外，该方法主要是将木/竹质单元材料直接放入热油池进行油热改性处理，热油没有压力的情况下很难渗透进材料内部，因而不能对材质内部达到热改性的目的，因此，该方法生产工艺复杂，生产成本较高，成品质量不容易控制。
发明内容
本发明提出的是一种户外用木材重组材的制备方法，其目的旨在克服现有技术的不足，提供一种具有力学强度损失小、尺寸稳定性高、防霉、防腐性能好，可操作性强，能广泛用于户外地板、家具、装饰用材的高性能户外用木材重组材。
本发明的技术解决方案：一种户外用木材重组材的制备方法，包括以下步骤：
（一）、以木材单板条为原料，经过干燥、浸胶、低温干燥制备重组木的单元材料；
（二）、将单元材料在模具中进行定向重组、冷压成型，形成方材；
（三）、将模具中冷压成型的方材经过连续热固化、冷却制备成木材重组方材；
（四）、将木材重组方材根据使用需要切割成一定厚度的木材重组板材，然后在低温油热池中浸渍处理一定时间；
（五）、将低温热油浸渍后的木材重组板材从油热池中取出，并直接放入平板硫化机中进行高温热压，最后经过砂光、油漆工序加工成户外用木材重组材。
本发明的优点：
1、具有力学强度损失较小、尺寸稳定性高、防霉、防腐性能好的特点，可广泛用于户外地板、家具、装饰用材等；
2、生产工艺简单，生产成本低，成品质量容易控制；
3、与现有技术相比，本发明所使用的原材料对宽度和厚度的要求较小，废旧木单板、加工剩余物，以及不规则木材单板均可使用，而且避免了木材单板条疏解工艺，减少能量的损耗。
具体实施方式
户外用木材重组材的制备方法包括以下步骤：
（一）、以木材单板条为原料，经过干燥、浸胶、低温干燥制备重组木的单元材料；
（二）、将单元材料在模具中进行定向重组、冷压成型，形成方材；
（三）、将模具中冷压成型的方材经过连续热固化、冷却制备成木材重组方材；
（四）、将木材重组方材根据使用需要切割成一定厚度的木材重组板材，然后在低温油热池中浸渍处理一定时间；
（五）、将低温热油浸渍后的木材重组板材从油热池中取出，并直接放入平板硫化机中进行高温热压，最后经过砂光、油漆工序加工成户外用木材重组材。
所述步骤（一）中木材单板条的长度为1.9m，宽度不超过160mm，厚度不超过3mm；即长度为1.9m、宽度小于160mm、厚度低于3mm的速生木单板均可使用。
所述步骤（一）中的经过干燥、浸胶、低温干燥制备重组木的单元材料是指：首先，将木材单板条在100℃左右干燥至含水率为8%～10%；然后采用固含量为25%～32%的酚醛树脂浸渍，浸胶时间为15分钟～20分钟；最后在温度为60℃～80℃的条件下烘干至含水率为12%～15%。
所述步骤（二）中所述的将单元材料在模具中进行定向重组、冷压成型是指将重组木的单元材料按顺纹方向横向铺入钢材制备的模具中，模具尺寸为1900mm(长)×160mm（宽）×200mm（高），然后在单位压力为60MPa～85MPa的条件下冷压成型，最后锁紧模具；与现有技术比，利用先将单元材料在模具中定向重组，再在高压下冷压成型，可提高板坯的密实度和压缩率。
所述步骤（三）中的将模具中冷压成型的方材经过连续热固化、冷却制备成木材重组方材是指将冷压好的重组方材模具放入连续式热固化道中，模具通过辊筒纵向传输进入热固化道中，热固化道长度为42m，共由4个温度区间构成，依次分别为中温区（100℃～120℃）、高温区（120℃～140℃）、中温区（100℃～120℃）和低温区（80℃～100℃），各个温度区间的长度依次分别为6m、21m、12m、3m，辊筒传输速度为0.15 m/Min～0.20 m/Min，完成热固化后的模具接着进入常温冷却阶段，冷却时间为1.5小时～2小时，最后冷却脱模得到木材重组方材；与现有技术相比，采用不同温度区间的连续热固化技术，可避免直接热压导致产品开裂、变形、表面鼓泡等缺点。
所述步骤（四）中的将木材重组方材根据使用需要切割成一定厚度的木材重组板材是指将木材重组方材切割成木材重组板材的厚度范围在0.5mm～25mm之间，厚度太薄以及偏厚不利于后期的油热改性处理；所述的在低温油热池中浸泡一定时间是指采用无机硅油（甲基硅油或改性硅油），而且在无机硅油中加入质量比为0.5%～2%的防霉剂,优选新科—FC木材防霉剂，将木材重组板材放入温度为110℃～130℃的热油中浸泡处理90分钟～120分钟，使木材重组板材完全被热油浸渍；此步骤的主要目的是一定的温度和时间条件下，使热油充分吸附进木材重组板材中，为下一步热油改性提供油热介质，此外，加入少量防霉剂是为了进一步提高重组木的防霉性能，选用无机硅油是为了避免在高温下热油挥发，导致环境污染。
所述步骤（五）中将低温热油浸渍处理后的木材重组板材从油热池中取出，并直接放入平板硫化机中进行高温热压是指将低温油热浸渍处理后的木材重组板材单层放入平板硫化机中进行高温热压，热压温度为160℃～190℃，热压单位压力为0.1 MPa/m2～0.6MPa/m2，热压时间为80分钟～120分钟，使热油在压力作用下充分渗透进入板材内部并在高温下进行油热改性处理；该步骤是使木材重组板材发生热降解的关键环节，充分浸渍后的木材重组板材表面吸附有大量的热油，在高温压力的作用下，热油分子会较好的渗透进重组木板材内部，使内部具有充分的热油介质，然后在高温的作用下重组木板材表面和内部均可发生热降解反应，导致亲水基团数量减少，并可根据板材的厚度选择适宜的热压工艺。通过将浸渍有热油的板材进行高温热压不仅改性效果良好，而且改性时间短，克服了当前油热处理存在的问题。
下面结合实施例对本发明作进一步说明，下面所述内容只是本发明在试验中的具体事例，其所述内容不构成对本发明保护范围的任何限制。
实施例1
制备户外用杨木重组材的方法，包括：
（一）、选取宽度不超过160mm，厚度不超过3mm，长度为1.9m杨木的单板条，首先将杨木单板条在100℃左右干燥至含水率为8～10%，然后采用固含量为25～32%的酚醛树脂浸渍，浸胶时间为15～20分钟，最后在温度为60～80℃的条件下烘干至含水率为12～15%，形成单元材料；
（二）、将前述的单元材料按顺纹方向横向铺入钢材制备的模具中，模具尺寸为1900mm(长)×160mm（宽）×200mm（高），然后在单位压力为60MPa的条件下冷压成型，最后锁紧模具；
（三）、将冷压好的杨木重组方材模具放入连续式热固化道中，模具通过辊筒纵向传输进入热固化道中，热固化道长度为42m，共由4个温度区间构成，依次分别为中温区（120℃）、高温区（140℃）、中温区（120℃）和低温区（80℃），各个温度区间的长度依次分别为6m、21m、12m、3m，辊筒传输速度为0.15m/Min，完成热固化后的模具接着进入常温冷却阶段，冷却时间为2小时，最后冷却脱模得到杨木重组材；
（四）、将杨木重组材根据割成厚度为2mm、5mm、15mm、25mm的板材，然后放入温度为125℃的热油中浸泡处理100分钟，使板材完全被热油浸渍；
（五）、将上述的板材从油热池中取出，并直接放入平板硫化机中进行高温热压，热压温度为160～190℃，热压单位压力为0.1～0.6 MPa/m2，热压时间为80～120分钟。
主要检测指标为防霉等级，尺寸稳定性，物理力学性质等，具体参数请见表1，产品防霉等级测试方法：EN24-06-2008木质产品防霉测试方法；尺寸稳定性及物理力学性质：GB/T 18103---2000实木复合地板检测方法。
实施例 2
制备户外用桉木重组材的方法,包括：
（一）、选取宽度不超过160mm，厚度不超过3mm，长度为1.9m的桉木单板条，首先将桉木单板条在100℃左右干燥至含水率为8～10%，然后采用固含量为30%的酚醛树脂浸渍，浸胶时间为20分钟，最后在温度为80℃的条件下烘干至含水率为12～15%，形成单元材料；
（二）、将前述的单元材料按顺纹方向横向铺入钢材制备的模具中，模具尺寸为1900mm(长)×160mm（宽）×200mm（高），然后在单位压力为140MPa的条件下冷压成型，最后锁紧模具；
（三）、将冷压好的桉木重组方材模具放入连续式热固化道中，模具通过辊筒纵向传输进入热固化道中，热固化道长度为42m，共由4个温度区间构成，依次分别为中温区（120℃）、高温区（140℃）、中温区（120℃）和低温区（80℃），各个温度区间的长度依次分别为6m、21m、12m、3m，辊筒传输速度为0.3m/Min，完成热固化后的模具接着进入常温冷却阶段，冷却时间为1.5小时，最后冷却脱模得到杨桉木重组材；
（四）、将桉木重组材根据割成厚度为3mm、8mm、12mm、20mm的板材，然后放入温度为120℃的热油中浸泡处理100分钟，使板材完全被热油浸渍；
（五）、将上述的板材从油热池中取出，并直接放入平板硫化机中进行高温热压，热压温度为160～190℃，热压单位压力为0.1～0.6 MPa/m2，热压时间为80～120分钟。
主要检测指标为防霉等级，尺寸稳定性，物理力学性质等，具体参数请见表2，产品防霉等级测试方法：EN24-06-2008木质产品防霉测试方法；尺寸稳定性及物理力学性质：GB/T 18103---2000实木复合地板检测方法。
实施例3
制备户外用杨木重组材的方法，由以下步骤组成：
（一）、选取宽度不超过160mm，厚度不超过3mm，长度为1.9m杨木的单板条，首先将杨木单板条在100℃左右干燥至含水率为5%，然后采用固含量为28%的酚醛树脂浸渍，浸胶时间为18分钟，最后在温度为70℃的条件下烘干至含水率为14%，形成单元材料；
（二）、将前述的单元材料按顺纹方向横向铺入钢材制备的模具中，模具尺寸为1900mm(长)×160mm（宽）×200mm（高），然后在单位压力为70MPa的条件下冷压成型，最后锁紧模具；
（三）、将冷压好的杨木重组方材模具放入连续式热固化道中，模具通过辊筒纵向传输进入热固化道中，热固化道长度为42m，共由4个温度区间构成，依次分别为中温区（120℃）、高温区（140℃）、中温区（120℃）和低温区（80℃），各个温度区间的长度依次分别为6m、21m、12m、3m，辊筒传输速度为0.15m/Min，完成热固化后的模具接着进入常温冷却阶段，冷却时间为2小时，最后冷却脱模得到杨木重组材；
（四）、将杨木重组材根据割成厚度为2mm、5mm、15mm、25mm的板材，然后放入温度为125℃的热油中浸泡处理100分钟，使板材完全被热油浸渍；
（五）、将上述的板材从油热池中取出，并直接放入平板硫化机中进行高温热压，热压温度为175℃，热压单位压力为0.3 MPa/m2，热压时间为100分钟。
主要检测指标为防霉等级，尺寸稳定性，物理力学性质等，具体参数请见表3，产品防霉等级测试方法：EN24-06-2008木质产品防霉测试方法；尺寸稳定性及物理力学性质：GB/T 18103---2000实木复合地板检测方法。
Claims (1)
1.户外用木材重组材的制备方法，其特征是该方法包括以下步骤：
（一）、以木材单板条为原料，经过干燥、浸胶、低温干燥制备重组木的单元材料；
（二）、将单元材料在模具中进行定向重组、冷压成型，形成方材；
（三）、将模具中冷压成型的方材经过连续热固化、冷却制备成木材重组方材；
（四）、将木材重组方材根据使用需要切割成一定厚度的木材重组板材，然后在低温油热池中浸渍处理一定时间；
（五）、将低温热油浸渍后的木材重组板材从油热池中取出，并直接放入平板硫化机中进行高温热压，最后经过砂光、油漆工序加工成户外用木材重组材；
所述步骤（一）中木材单板条的长度为1.9m，宽度不超过160mm，厚度不超过3mm；
所述的步骤（一）中经过干燥、浸胶、低温干燥制备重组木的单元材料：1)将木材单板条在100℃干燥至含水率为8%～10%；2)采用固含量为25%～32%的酚醛树脂浸渍，浸胶时间为15分钟～20分钟；3)在温度为60℃～80℃的条件下烘干至含水率为12%～15%；
所述的步骤（二）中将单元材料在模具中进行定向重组、冷压成型是指将重组木的单元材料按顺纹方向横向铺入钢材制备的模具中，模具尺寸为1900mm长×160mm宽×200mm高，然后在单位压力为60MPa～85MPa的条件下冷压成型，最后锁紧模具；
所述的步骤（三）将模具中冷压成型的方材经过连续热固化、冷却制备成木材重组方材:将冷压好的重组方材模具放入连续式热固化道中，模具通过辊筒纵向传输进入热固化道中，热固化道长度为42m，共由4个温度区间构成，依次分别为中温区100℃～120℃、高温区120℃～140℃、中温区100℃～120℃和低温区80℃～100℃，各个温度区间的长度依次分别为6m、21m、12m、3m，辊筒传输速度为0.15 m/Min～0.20 m/Min，完成热固化后的模具接着进入常温冷却阶段，冷却时间为1.5小时～2小时，最后冷却脱模得到木材重组方材；
所述的步骤（四）中的厚度在0.5mm～25mm之间；
低温油热池中浸泡一定时间是指:采用无机硅油，而且在无机硅油中加入质量比为0.5%～2%的木材防霉剂，将木材重组板材放入温度为110℃～130℃的热油中浸泡处理90分钟～120分钟；
所述的步骤（五） 中的高温热压的热压温度为160℃～190℃，热压单位压力为0.1MPa/m2～0.6 MPa/m2，热压时间为80分钟～120分钟。
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