CN108247810A - 一种以枝丫材为原料生产重组木的方法 - Google Patents

一种以枝丫材为原料生产重组木的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于重组木领域，尤其涉及一种以枝丫材为原料生产重组木的方法，该方法包括以下步骤：a)、将含水率≥50wt％的枝丫材放入第一辊压机中进行辊压，得到初步疏解枝丫材；所述第一辊压机的辊间隙为所述枝丫材直径的40～70％；b)、将所述初步疏解枝丫材放入第二辊压机中进行辊压，得到纤维束；所述第二辊压机的辊间隙为所述初步疏解枝丫材直径的20～35％；c)、将所述纤维束依次经过浸胶、压制和固化，得到重组木。本发明提供的方法不但实现了枝丫材的资源化利用，降低了重组木的生产成本，而且制备的重组木还表现出极为优异的力学性能。

Description

一种以枝丫材为原料生产重组木的方法
技术领域
本发明属于重组木领域，尤其涉及一种以枝丫材为原料生产重组木的方法。
背景技术
重组木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，采用木材单板经疏解、浸胶和压制后制成一种新型木质材料，其不但具有原木的天然木材纹理结构，而且具有比原木更高的强度，同时产品的尺寸规格也容易调整。
木材成本是重组木生产成本中比例最大的一部分，目前生产重组木的原材料均为大尺寸的木材单板，成本较高。而成本相对低廉的枝丫材由于疏解较为困难，难以制备成满足使用要求的重组木产品。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种以枝丫材为原料生产重组木的方法，本发明制备的重组木力学性能优异，实现了枝丫材的资源化利用。
本发明提供了一种以枝丫材为原料生产重组木的方法，包括以下步骤：
a)、将含水率≥50wt％的枝丫材放入第一辊压机中进行辊压，得到初步疏解枝丫材；所述第一辊压机的辊间隙为所述枝丫材直径的40～70％；
b)、将所述初步疏解枝丫材放入第二辊压机中进行辊压，得到纤维束；所述第二辊压机的辊间隙为所述初步疏解枝丫材直径的20～35％；
c)、将所述纤维束依次经过浸胶、压制和固化，得到重组木。
优选的，所述枝丫材的直径为1～5cm。
优选的，所述第一辊压机中辊的线速度为10～30r/min；所述第二辊压机中辊的线速度为10～30r/min。
优选的，步骤a)和步骤b)中，所述辊压的方式为差速辊压。
优选的，所述差速辊压的差速比大于1，且小于等于1.5。
优选的，步骤b)中，所述初步疏解枝丫材在入第二辊压机中重复辊压2～3次。
优选的，步骤c)中，所述浸胶前后均对所述纤维束进行干燥，控制纤维束含水率为10～15wt％。
优选的，步骤c)中，所述浸胶的胶液为固含量15～30wt％的酚醛树脂浸渍液；纤维束在浸胶后的持胶量为10～25wt％。
优选的，步骤c)中，所述压制的纤维束压缩比为1.2～2。
优选的，所述枝丫材为速生杨木枝丫材。
与现有技术相比，本发明提供了一种以枝丫材为原料生产重组木的方法。本发明提供的方法包括以下步骤：a)、将含水率≥50wt％的枝丫材放入第一辊压机中进行辊压，得到初步疏解枝丫材；所述第一辊压机的辊间隙为所述枝丫材直径的40～70％；b)、将所述初步疏解枝丫材放入第二辊压机中进行辊压，得到纤维束；所述第二辊压机的辊间隙为所述初步疏解枝丫材直径的20～35％；c)、将所述纤维束依次经过浸胶、压制和固化，得到重组木。本发明采用特定的疏解工艺对含水率≥50wt％的枝丫材进行处理，获得适用于制造重组木的纤维束，之后通过对所述纤维束进行浸胶、压制和固化，得到满足使用要求的重组木产品。本发明提供的方法不但实现了枝丫材的资源化利用，降低了重组木的生产成本，而且制备的重组木还表现出极为优异的力学性能。实验结果表明：本发明制备的重组木的内结合强度≥1.8MPa，剪切强度≥8.7MPa，静曲强度≥60MPa，弹性模量≥13900MPa，吸水厚度膨胀率≤4.5％。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种以枝丫材为原料生产重组木的方法，包括以下步骤：
a)、将含水率≥50wt％的枝丫材放入第一辊压机中进行辊压，得到初步疏解枝丫材；所述第一辊压机的辊间隙为所述枝丫材直径的50～70％；
b)、将所述初步疏解枝丫材放入第二辊压机中进行辊压，得到纤维束；所述第二辊压机的辊间隙为所述初步疏解枝丫材直径的25～35％；
c)、将所述纤维束依次经过浸胶、压制和固化，得到重组木。
在本发明中，首先提供符合要求的枝丫材，所述枝丫材的含水率≥50wt％，若枝丫材的含水率过低，可通过蒸煮的方式提高其含水率；所述枝丫材的直径优选为1～5cm。
获得符合要求的枝丫材后，将所述枝丫材放入第一辊压机中进行辊压。其中，所述第一辊压机包括平行设置的两个压辊，辊间隙为所述枝丫材直径的40～70％，优选为40～66.7％。在本发明提供的一个实施例中，第一辊压机内平行设置的两个压辊为圆柱形筒体，筒体表面无齿片或螺纹。在本发明中，所述第一辊压机中辊的线速度优选为10～30r/min，更优选为15～20r/min，最优选为16～18r/min。在本发明中，所述枝丫材在第一辊压机中进行辊压的方式优选为差速辊压，即两个压辊的线速度不同；所述差速辊压的差速比优选大于1且小于等于1.5，具体可为1.05、1.1、1.125、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4或1.45。在本发明中，所述差速比等于快辊的线速度与慢辊的线速度的比值。在本发明中，差速辊压过程中，慢辊的线速度具体可为16r/min。辊压后，得到初步疏解枝丫材，所述初步疏解枝丫材表面的树皮已被碾碎并剥离。
获得初步疏解枝丫材后，将所述初步疏解枝丫材放入第二辊压机中进行辊压。其中，所述第二辊压机包括平行设置的两个压辊，辊间隙为所述枝丫材直径的20～35％，优选为25～33.3％。在本发明提供的一个实施例中，第二辊压机内平行设置的两个压辊为圆柱形筒体，筒体表面无齿片或螺纹。在本发明中，所述第二辊压机中辊的线速度优选为10～30r/min，更优选为15～20r/min，最优选为16～18r/min。在本发明中，所述初步疏解枝丫材在第二辊压机中进行辊压的方式优选为差速辊压，即两个压辊的线速度不同；所述差速辊压的差速比优选大于1且小于等于1.5，具体可为1.05、1.1、1.125、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4或1.45。在本发明中，所述差速比等于快辊的线速度与慢辊的线速度的比值。在本发明中，差速辊压过程中，慢辊的线速度具体可为16r/min。在本发明中，所述初步疏解枝丫材优选在入第二辊压机中重复辊压2～3次。辊压完毕后，得到纤维束，所述纤维束为不断裂、松散的网状结构。
获得纤维束后，将所述纤维束捆扎成捆，进行浸胶。其中，所述浸胶使用的胶液优选为酚醛树脂浸渍液；所述胶液的固含量优选为15～30wt％，更优选为20～25wt％，具体可为21wt％；所述浸胶的方式优选为常压浸胶；所述浸胶的时间优选为20～60min，具体可为40min。浸胶结束后，沥液至无明显液体滴下。在本发明中，纤维束在浸胶后的持胶量优选为10～25wt％，更优选为15～20wt％，具体可为19.6wt％。在本发明中，优选在浸胶之前对所述纤维束进行干燥，以降低纤维束的含水率。所述干燥的温度优选为80～120℃；所述干燥后的纤维束的含水率优选为8～18wt％，更优选为10～15wt％。
沥液完毕后进入下道工序，即将浸胶后纤维束放入模具内进行压制。其中，所述压制的纤维束压缩比优选为1.2～2，具体可为1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2。在本发明中，优选在压制之前对浸胶后的纤维束进行干燥，以降低浸胶后纤维束的含水率。所述干燥的温度优选为45～50℃；所述干燥后的纤维束的含水率优选为8～18wt％，更优选为10～15wt％。
压制结束后，对压制后的单板进行固化。其中，所述固化的方式优选为热固化。在本发明中，所述热固化的具体过程可为：对压制后纤维束进行加热，待其中心温度达到设定温度后，保温一段时间，之后自然冷却。其中，所述设定温度优选为110～150℃，优选为130℃；纤维束中心保温的时间优选为10～60min，优选为30min。固化结束后，养护一段时间后开模，得到重组木。其中，所述养护的时间优选为3～15d，更优选为7～10d。在本发明提供的一个实施例中，所述重组木的密度为0.8～0.9g/cm3，具体可为0.81g/cm3、0.82g/cm3、0.83g/cm3、0.84g/cm3、0.85g/cm3、0.86g/cm3、0.87g/cm3、0.88g/cm3、0.89g/cm3或0.9g/cm3。
本发明采用特定的疏解工艺对含水率≥50wt％的枝丫材进行处理，获得适用于制造重组木的纤维束，之后通过对所述纤维束进行浸胶、压制和固化，得到满足使用要求的重组木产品。本发明提供的方法不但实现了枝丫材的资源化利用，降低了重组木的生产成本，而且制备的重组木还表现出极为优异的力学性能。本发明制备的重组木的内结合强度≥1.8MPa，剪切强度≥8.7MPa，静曲强度≥60MPa，弹性模量≥13900MPa，吸水厚度膨胀率≤4.5％。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
本发明下述实施例涉及的辊压机包括平行设置的两个压辊，平行设置的两个压辊为圆柱形筒体，筒体表面无齿片或螺纹。
实施例1～5
1)、剪枝：在人工速生林中修剪直径1～5cm枝条，去除树叶与杂枝，枝条含水率为50wt％。
2)、剥皮：根据枝丫材直径调节疏解机上下压辊间距，使上下压辊间距为枝丫材直径的二分之一至三分之二，设定下辊转速为16r/min，上辊转速为18r/min。将新鲜枝丫材顺序放入疏解机中碾压，将树皮碾碎、剥离。
3)、疏解：调整疏解机上下压辊间距至枝丫材直径的四分之一至三分之一，将剥皮后的枝丫材疏解2～3次，形成均匀的纤维束。
4)、干燥：采用网带式干燥机对疏解后的纤维束进行干燥，控制含水率在10±2wt％，并保证纤维束完整。
5)、浸胶：将纤维束捆扎成捆，浸入固含量为21wt％的酚醛树脂浸渍液(太尔公司生产的浸渍用酚醛树脂改进剂)中，上下浮动纤维束捆，排出捆中空气，常压浸渍40min，使酚醛树脂均匀分散到木纤维中。
6)、胶后干燥：采用网带式干燥机对疏解后的纤维束进行干燥，控制含水率在10±2wt％，并保证纤维束完整。
7)、压制成型：然后根据不同的设计密度，将称好的干燥枝丫材纤维束大小头相互交错放入模具内，尽量使密度均匀，加压成型，根据需要使纤维束压缩比控制在1.5～1.8。
8)、热固化：将压制好基材放入固化隧道中进行固化，通过热电偶控制基材芯层温度，使芯层温度达到130℃后保温30min，然后逐渐冷却，养护一周后开模，得到5种密度不同的重组木。
实施例6
参照GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》检测实施例1～5生产重组木的主要性能：如密度，24小时吸水厚度膨胀率，静曲强度，弹性模量，内结合强度及剪切强度(水平加载)，结果如表1所示：
表1 重组木的性能测试表
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
持胶量(wt％) 19.6 19.6 19.6 19.6 19.6
密度(g/cm3) 0.82 0.83 0.84 0.86 0.85
内结合强度(MPa) 2.59 3.00 3.41 2.36 2.70
剪切强度(MPa) 9.37 8.78 9.70 9.92 11.40
静曲强度(MPa) 70.18 60.95 60.84 81.42 96.95
弹性模量(MPa) 14795 13959 14307 15846 16631
吸水率(20℃) 23.6％ 25.1％ 24.3％ 25.5％ 24.0％
吸水厚度膨胀率(20℃) 4.1％ 3.9％ 2.8％ 3.7％ 3.1％
通过表1中的数据可以看出本发明制备的重组木具有较优异的力学性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种以枝丫材为原料生产重组木的方法，包括以下步骤：
a)、将含水率≥50wt％的枝丫材放入第一辊压机中进行辊压，得到初步疏解枝丫材；所述第一辊压机的辊间隙为所述枝丫材直径的40～70％；
b)、将所述初步疏解枝丫材放入第二辊压机中进行辊压，得到纤维束；所述第二辊压机的辊间隙为所述初步疏解枝丫材直径的20～35％；
c)、将所述纤维束依次经过浸胶、压制和固化，得到重组木。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述枝丫材的直径为1～5cm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一辊压机中辊的线速度为10～30r/min；所述第二辊压机中辊的线速度为10～30r/min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)和步骤b)中，所述辊压的方式为差速辊压。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述差速辊压的差速比大于1，且小于等于1.5。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)中，所述初步疏解枝丫材在入第二辊压机中重复辊压2～3次。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)中，所述浸胶前后均对所述纤维束进行干燥，控制纤维束含水率为10～15wt％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)中，所述浸胶的胶液为固含量15～30wt％的酚醛树脂浸渍液；纤维束在浸胶后的持胶量为10～25wt％。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)中，所述压制的纤维束压缩比为1.2～2。
10.根据权利要求1～9任一项所述的方法，其特征在于，所述枝丫材为速生杨木枝丫材。
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