CN115476412A - 一种人造锯材及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于板材技术领域，具体涉及一种人造锯材及其制备方法和应用。本发明提供的人造锯材的制备方法，包括以下步骤：将若干木材加工废料进行斜接，得到拼接板；所述木材加工废料包括胶合板裁边料或制备胶合板过程中产生的边角料；在所述拼接板表面淋胶后进行组坯，得到板坯；所述淋胶用设备为移动式淋胶机，所述移动式淋胶机包括支撑台和设置于支撑台正上方的移动轴；所述移动轴上设置有若干淋胶头；相邻淋胶头间距为25～35mm；所述移动轴的移动速率为10～20m/min；所述淋胶的施胶量为200～400g/m2；将所述板坯进行热压，得到人造锯材。本发明以胶合板废料为原料制人造锯材，使废料资源化提高了木材利用率。

Description

一种人造锯材及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于板材技术领域，具体涉及一种人造锯材及其制备方法和应用。
背景技术
胶合板是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木，再用胶粘剂胶合而成的三层或多层的板状材料，通常用奇数层单板，并使相邻层单板的纤维方向互相垂直胶合而成。胶合板是家具常用材料之一，亦可供飞机、船舶、火车、汽车、建筑和包装箱等作用板材。胶合板是人造板中的一个重要板种。
在胶合板的生产过程中会产生大量的裁边料和边角料的废料，这些废料造成木材资源大量浪费，同时废料的存放需要占用大量空间，污染环境。如何将这些废料资源化提高木材利用率是亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种人造锯材及其制备方法和应用，本发明以木材加工废料为原料制备人造锯材，将木材加工废料资源化提高了木材利用率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种人造锯材的制备方法，包括以下步骤：
将若干木材加工废料进行斜接，得到拼接板；所述木材加工废料包括胶合板裁边料或制备胶合板过程中产生的边角料；
在所述拼接板表面淋胶后进行组坯，得到板坯；所述淋胶用设备为移动式淋胶机，所述移动式淋胶机包括支撑台1和设置于支撑台1正上方的移动轴1；所述移动轴1上设置有若干淋胶头2-1；相邻淋胶头间距为25～35mm；所述移动轴2的移动速率为10～20m/min；所述淋胶的施胶量为200～400g/m2；
将所述板坯进行热压，得到人造锯材。
优选的，两块木材加工废料斜接形成的夹角为40～50°。
优选的，所述木材加工废料的宽度为10～45cm，所述木材加工废料的含水率为6～12％。
优选的，所述淋胶用胶黏剂为苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂或三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂。
优选的，所述热压前还包括：将所述板坯进行蒸汽预热。
优选的，所述蒸汽预热的时间为3～10s，所述蒸汽预热后板坯芯层温度为90～150℃。
优选的，所述热压的温度为100～160℃，所述热压的压力为1.2～1.5MPa，所述热压的保温保压时间为120～180s。
优选的，所述淋胶用设备还包括输送单元和启动装置4；
所述输送单元包括由输送管与淋胶头(2-1)连接的供胶机(2-2)和轨道(3)；所述移动轴(2)通过支撑杆固定于供胶机(2-2)侧面，所述供胶机(2-2)置于轨道(3)表面；所述轨道(3)两端设置有第一停止装置(3-1)和第二停止装置(3-2)。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的人造锯材，所述人造锯材的密度为400～600kg/m3；所述人造锯材的长度为3m～4.5m，优选为4m；所述人造锯材的厚度为25～45mm，优选为30～40mm。
本发明还提供了上述技术方案所述人造锯材作为建材的应用。
本发明提供了一种人造锯材的制备方法，包括以下步骤：将若干木材加工废料进行斜接，得到拼接板；所述木材加工废料包括包括胶合板裁边料或制备胶合板过程中产生的边角料；在所述拼接板表面淋胶后进行组坯，得到板坯；所述淋胶用设备为移动式淋胶机，所述移动式淋胶机包括支撑台1和设置于支撑台1正上方的移动轴2；所述移动轴2上设置有若干淋胶头2-1；相邻淋胶头间距为25～35mm；所述移动轴2的移动速率为10～20m/min；所述淋胶的施胶量为200～400g/m2；将所述板坯进行热压，得到人造锯材。本发明以胶合板裁边料或制备胶合板过程中产生的边角料为原料制备得到人造锯材，使废料资源化的同时大大提高了木材的利用率。按照本发明提供的制备方法制备得到的人造锯材的密度、长度和厚度均满足建材的要求，同时按照本发明提供的制备方法制备得到的人造锯材具有较高的弹性模量，能够作为建材使用。
附图说明
图1为实施例中使用的移动式淋胶机的结构示意图，其中1为支撑台，2为移动轴，2-1为淋胶头，2-2为供胶机，3为轨道，3-1为第一停止装置，3-2为第二停止装置，4为启动装置。
具体实施方式
本发明提供了一种人造锯材的制备方法，包括以下步骤：
将若干木材加工废料进行斜接，得到拼接板；所述木材加工废料包括胶合板裁边料或制备胶合板过程中产生的边角料；
在所述拼接板表面淋胶后进行组坯，得到板坯；所述淋胶用设备为移动式淋胶机，所述移动式淋胶机包括支撑台1和设置于支撑台1正上方的移动轴2；所述移动轴2上设置有若干淋胶头2-1；相邻淋胶头间距为25～35mm；所述移动轴2的移动速率为10～20m/min；所述淋胶的施胶量为200～400g/m2；
将所述板坯进行热压，得到人造锯材。
本发明将若干木材加工废料进行斜接，得到拼接板。在本发明中，所述木材加工废料包括胶合板裁边料或制备胶合板过程中产生的边角料，优选为胶合板裁边料。在本发明中，所述木材加工废料的宽度优选为10～45cm，更优选为15～30cm；所述木材加工废料的含水率优选为6～12％，更优选为8～10％。本发明对所述木材加工废料的长度无特殊要求。在本发明中，所述小径级木材或边角料优选为旋切板。
在本发明中，两块木材加工废料斜接形成的夹角优选为40～50°，更优选为45°。在本发明中，所述斜接优选为顺纹斜接。本发明采用顺纹斜接能够提高人造锯材的力学性能。
得到拼接板后，本发明在所述拼接板表面淋胶后进行组坯，得到板坯。在本发明中，所述淋胶用设备为移动式淋胶机，所述移动式淋胶机包括支撑台1和设置于支撑台1正上方的移动轴2。在本发明中，所述支撑台用于支撑所述板坯。本发明优选将板坯平铺与支撑台1表面后进行淋胶。在本发明中，所述支撑台1的宽度优选大于板坯的宽度。本发明对所述支撑台1的宽度和板坯的宽度差无特殊要求只要能够使板坯平铺与支撑台表面即可。在本发明中，所述支撑台1的长度优选大于板坯的长度。本发明对所述支撑台1的长度和板坯的长度差无特殊要求只要能够使板坯平铺与支撑台表面即可。在本发明中，所述移动轴2上设置有若干淋胶头2-1；相邻淋胶头间距为25～35mm，优选为30mm。本发明对所述淋胶头的数量无特殊限定，所有淋胶头的直径与淋胶头间间距之和为板坯的宽度即可。在本发明中，所述移动轴2的移动速率为10～20m/min，优选为15～20m/min。在本发明中，所述移动轴2的移动长度优选与板坯的长度一致。在本发明中，所述淋胶的施胶量优选为200～400g/m2，更优选为250～350g/m2。
作为本发明的一个实施例，所述移动式淋胶机还包括输送单元和启动装置4；所述输送单元包括由输送管与淋胶头2-1连接的供胶机2-2和轨道3；所述移动轴2通过支撑杆固定于供胶机2-2侧面，所述供胶机2-2置于轨道3表面；所述轨道3两端设置有第一停止装置3-1和第二停止装置3-2。
在本发明中，启动装置4、轨道3、第一停止装置3-1和第二停止装置3-2优选通过电信号连接。在本发明中，供胶机2-2在轨道表面移动带动移动轴2移动，从而使淋胶头2-1移动，在板坯表面移动淋胶；当淋胶机2-2触碰第一停止装置3-1或第二停止装置3-2时会停止移动同时停止淋胶。本发明在启动装置4、轨道3、第一停止装置3-1和第二停止装置3-2共同作用下能够实现自动淋胶。
本发明采用移动式淋胶机能够实现移动的淋胶头对固定不动的的拼接板进行淋胶，得到胶层，避免常规涂胶机导致单板撕裂情况的出现。
在本发明中，所述淋胶用胶黏剂为苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂(PUF树脂)或三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂，更优选为苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂。在本发明中，所述苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂的制备方法优选包括以下步骤：
将苯酚、部分甲醛、部分尿素和氢氧化钠溶液第一混合，得到第一溶液；
将所述第一溶液和剩余甲醛第二混合，得到第二溶液；
将所述第二溶液和剩余尿素第三混合，得到所述苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂。
本发明将苯酚、部分甲醛、部分尿素和氢氧化钠溶液第一混合，得到第一溶液。在本发明中，所述甲醛优选由甲醛水溶液提供，所述甲醛水溶液的质量浓度优选为35～39％，更优选为37％。在本发明中，所述部分甲醛优选由部分甲醛水溶液提供；所述部分甲醛水溶液占全部甲醛水溶液的质量比优选为65～75％，更优选为70％。在在本发明中，所述部分尿素占全部尿素的质量比优选为80～85％，更优选为83～84％。本发明中，所述氢氧化钠溶液的质量浓度优选为30～50％，更优选为35～40％。在本发明中，所述苯酚和部分甲醛水溶液的质量比优选为90～100:100，更优选为94～98:100。在本发明中，所述苯酚和部分尿素的质量比优选为94:13～17，更优选为94:15。在本发明中，所述苯酚和氢氧化钠溶液的质量比优选为94:3～7，更优选为94:5。
在本发明中，所述第一混合优选在搅拌的条件下进行；所述搅拌的转速优选为60～80r/min，更优选为65～70r/min。在本发明中，所述第一混合优选包括依次进行低温混合和高温混合；所述低温混合的温度优选为室温，所述室温的温度优选为20～35℃，更优选为25～30℃；所述低温混合的时间优选为8～12min，更优选为10min。在本发明中，所述高温混合的温度优选为90～95℃，更优选为92～94℃；所述高温混合的时间优选为25～35min，更优选为30min。
得到第一溶液后，本发明将所述第一溶液和剩余甲醛第二混合，得到第二溶液。在本发明中，所述剩余甲醛由剩余甲醛水溶液提供。在本发明中，所述第二混合优选在搅拌的条件下进行；所述搅拌的转速优选为60～80r/min，更优选为65～70r/min。在本发明中，所述第二混合的温度优选为90～95℃，更优选为92～94℃；所述第二混合的时间优选为30～60min，更优选为40～50min。
得到第二溶液后，本发明将所述第二溶液和剩余尿素第三混合，得到所述苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂。在本发明中，所述第三混合优选在搅拌的条件下进行；所述搅拌的转速优选为60～80r/min，更优选为65～70r/min。在本发明中，所述第三混合的温度优选为90～95℃，更优选为92～94℃；所述第三混合的时间优选为18～25min，更优选为20～22min。
在本发明中，所述第三混合后优选还包括：将第三混合后产物进行冷却。在本发明中，所述冷却后温度优选为室温，所述室温的温度优选为20～35℃，更优选为25～30℃。本发明对所述冷却的方式无特殊要求，只要能够达到冷却温度即可。
在本发明中，所述三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂(MUF树脂)的制备方法优选包括以下步骤：
调节甲醛水溶液的pH值为9～9.5后与部分尿素和部分三聚氰胺第四混合，得到第三溶液；
调节所述第三溶液的pH值为4.5～7.5后保温，得到第四溶液；
调节所述第四溶液的pH值为8.5～9.5后和剩余三聚氰胺第五混合，得到第五溶液；
调节所述第五溶液的pH值为8.5～9.5后和剩余尿素第六混合，得到所述三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂。
本发明调节甲醛水溶液的pH值为9～9.5后与部分尿素和部分三聚氰胺第四混合，得到第三溶液。在本发明中，所述甲醛水溶液的质量浓度优选为35～39％，更优选为37％。在本发明中，所述部分尿素占全部尿素的质量百分比优选为45～55％，更优选为50％。在本发明中，所述部分三聚氰胺占全部三聚氰胺的质量百分比优选为45～55％，更优选为50％。在本发明中，所述甲醛水溶液和部分尿素的质量比优选为100:20～30，更优选为100:25。在本发明中，所述甲醛水溶液和部分三聚氰胺的质量比优选为100:8～12，更优选为100:10。本发明对所述调节甲醛水溶液的pH值用pH值调节剂无特殊要求，只要能够达到所需的pH值即可。
在本发明中，所述第四混合优选在搅拌的条件下进行；所述搅拌的转速优选为60～80r/min，更优选为65～70r/min。在本发明中，所述第四混合优选包括依次进行低温混合和高温混合；所述低温混合的温度优选为室温，所述室温的温度优选为20～35℃，更优选为25～30℃；所述低温混合的时间优选为10～30min，更优选为15～25min。在本发明中，所述高温混合的温度优选为90～95℃，更优选为92～94℃；所述高温混合的时间优选为20～60min，更优选为30～50min。
得到第三溶液后，本发明调节所述第三溶液的pH值为4.5～7.5后保温，得到第四溶液。在本发明中，所述保温的温度优选为90～95℃，更优选为92～94℃；所述保温的时间优选为30～120min，更优选为50～100min。
得到第四溶液后，本发明调节所述第四溶液的pH值为8.5～9.5后和剩余三聚氰胺第五混合，得到第五溶液。本发明对所述调节第五溶液的pH值用pH值调节剂无特殊要求，只要能够达到所需的pH值即可。在本发明中，所述第五混合的温度优选为85～90℃，更优选为86～88℃；所述第五混合的时间优选为30～60min，更优选为40～50min。
得到第五溶液后，本发明调节所述第五溶液的pH值为8.5～9.5后和剩余尿素第六混合，得到所述三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂。本发明对所述调节第五溶液的pH值用pH值调节剂无特殊要求，只要能够达到所需的pH值即可。在本发明中，所述第六混合的温度优选为60～65℃，更优选为62～64℃；所述第六混合的时间优选为20～50min，更优选为30～40min。
在本发明中，所述第六混合后优选还包括：将所述第六混合后产物进行冷却。在本发明中，所述冷却后温度优选为室温，所述室温的温度优选为20～35℃，更优选为25～30℃。本发明对所述冷却的方式无特殊要求，只要能够达到冷却温度即可。
在本发明中，所述苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂或三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂具有良好防水性能，并且胶合强度较高；使用苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂或三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂作为黏结剂能够提高人造锯材的耐候性和耐水性。
在本发明中，所述组坯为将淋胶后的拼接板层叠。本发明对所述拼接板的层数无特殊要求，根据板坯所需厚度进行设定即可。本发明对所述板坯的厚度无特殊限定，根据需要进行设定即可。
得到板坯后，本发明将所述板坯进行热压，得到人造锯材。在本发明中，所述热压前优选还包括：将所述板坯进行蒸汽预热。在本发明中，所述蒸汽预热的时间优选为3～10s，更优选为5～8s；所述蒸汽预热后板坯芯层温度优选为90～150℃，更优选为100～130℃。本发明在热压前进行蒸汽预热能够匹配生产线速率，提高生产效率。
在本发明中，所述热压的温度优选为100～160℃，更优选为110～150℃；所述热压的压力优选为1.2～1.5MPa，更优选为1.3～1.4MPa；所述热压的保温保压时间优选为120～180s，更优选为150～160s。在本发明中，当胶黏剂为苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂时，所述热压的保温保压时间优选为150～180s，更优选为160～170s；当胶黏剂为三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂时，所述热压的保温保压时间优选为120～150s，更优选为130～140s。
在本发明中，所述热压用设备优选包括单层热压机或连续平压热压机，更优选为单层热压机。在本发明中，所述单层热压机采用厚度规控制人造锯材的厚度；所述连续平压热压机采用位置控制人造锯材的厚度。
在本发明中，所述热压后优选还包括：将热压后板材依次进行冷却和砂光。在本发明中，所述冷却后板面温度优选为25～35℃，更优选为28～30℃。本发明对所述冷却的方式无特殊要求，只要能够达到所需的温度即可。本发明对所述砂光无特殊限定，采用本领域常规的方式即可。
按照本发明的制备方法能够实现人造锯材连续化和自动化生产。本发明的生产方法和工艺流程简单，生产效率高，能够充分利用胶合板生产过程的产生的不连续小幅面单板，提高了木材的利用率。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的人造锯材，所述人造锯材的密度为400～600kg/m3，优选为450～550kg/m3，更优选为500kg/m3；所述人造锯材的长度为3m～4.5m，优选为3.5～4m；所述人造锯材的厚度为25～45mm，优选为30～40mm，更优选为34～36mm。
本发明提供的人造锯材的密度、长度和厚度均满足建材的要求，同时本发明提供的人造锯材具有较高的弹性模量，能够作为建材使用。
本发明还提供了上述技术方案所述人造锯材作为建材的应用。本发明提供的人造锯材具有良好的力学性能，能够作为建材使用。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
以质量份数计，将94份苯酚、5份质量浓度为35％的NaOH水溶液、100份质量浓度为37％的甲醛水溶液和15份尿素在转速为65r/min，温度为25℃的条件下搅拌10min后升温至95℃；在95℃下保温反应30min；将保温反应后溶液和42份质量浓度为37％的甲醛水溶液混合在95℃下保温(伴转速为65r/min的搅拌)50min后和3份尿素混合(伴随转速为65r/min的搅拌)20min；自然冷却至25℃，得到苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂；以苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂作为黏结剂；
将含水率为9％，宽度为30cm的胶合板的边角料进行45°顺纹斜接，得到宽度为30cm、长度为4.5m的拼接板；
将得到的拼接板平铺于支撑台1后，开启启动装置4利用如图1所示移动式淋胶机(设置有9个淋胶头2-1，相邻淋胶头间距为30mm，移动轴2的移动速率为10m/min)在拼接板的表面按照300g/m2的施胶量进行淋胶后平铺另一块拼接板，重复淋胶和平铺的步骤17次进行组坯，得到厚度约为40mm的板坯；
利用蒸汽对板坯进行蒸汽预热8s，时板坯芯层温度达到120℃；利用单层热压机在温度为130℃、压力为1.3MPa的条件热压160s，得到宽度为30cm、长度为4.5m、厚度为34mm的人造锯材。
实施例2
以质量份数计，将100份质量浓度为37％的甲醛水溶液的pH值调节至9.3后和25份尿素、10份三聚氰胺在转速为75r/min温度为25℃的条件下搅拌25min后升温到93℃；在93℃条件下保温50min；将保温后溶液的pH值调节至7后93℃保温100min；调节溶液pH值为9后于90℃下和10份三聚氰胺混合50min；调节溶液pH值为8.5后于65℃下和25份尿素混合40min；自然冷却至25℃，得到三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂；以三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂作为黏结剂；
将含水率为9％，宽度为15cm的胶合板的边角料进行45°顺纹斜接，得到宽度为15cm、长度为3m的拼接板；
将得到的拼接板平铺于支撑台1后，开启启动装置4利用如图1所示移动式淋胶机(设置有4个淋胶头2-1，相邻淋胶头间距为30mm，移动轴2移动速率为75m/min)在拼接板的表面按照280g/m2的施胶量进行淋胶后平铺另一块拼接板，重复淋胶和平铺的步骤17次进行组坯，得到厚度约为40mm的板坯；
利用蒸汽对板坯进行蒸汽预热8s，时板坯芯层温度达到120℃；利用单层热压机在温度为140℃、压力为1.4MPa的条件热压130s，得到宽度为15cm、长度为3m、厚度为36mm的人造锯材。
实施例中使用的移动式淋胶机的结构示意图如图1所示，其中1为支撑台，2为移动轴，2-1为淋胶头，2-2为供胶机，3为轨道，3-1为第一停止装置，3-2为第二停止装置，4为启动装置。
按照GB/T 20241-2021《单板层积材》检测实施例1～2制备得到的人造锯材的力学性能，其结果列于表1中。
表1实施例1～2制备得到的人造锯材的力学性能
实施例 弹性模量(MPa) 抗弯强度 抗拉强度 抗压强度
实施例1 9800 42 5.6 4.9
实施例2 8700 35 5.3 4.5
由表1可知，本发明提供的人造锯材具有较高的力学性能能够用于建材。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种人造锯材的制备方法，包括以下步骤：
将若干木材加工废料进行斜接，得到拼接板；所述木材加工废料包括胶合板裁边料或制备胶合板过程中产生的边角料；
在所述拼接板表面淋胶后进行组坯，得到板坯；所述淋胶用设备为移动式淋胶机，所述移动式淋胶机包括支撑台(1)和设置于支撑台(1)正上方的移动轴(2)；所述移动轴(2)上设置有若干淋胶头(2-1)；相邻淋胶头间距为25～35mm；所述移动轴(2)的移动速率为10～20m/min；所述淋胶的施胶量为200～400g/m2；
将所述板坯进行热压，得到人造锯材。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，两块木材加工废料斜接形成的夹角为40～50°。
3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述木材加工废料的宽度为10～45cm，所述木材加工废料的含水率为6～12％。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述淋胶用胶黏剂为苯酚-尿素-甲醛共缩聚树脂或三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述热压前还包括：将所述板坯进行蒸汽预热。
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述蒸汽预热的时间为3～10s，所述蒸汽预热后板坯芯层温度为90～150℃。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述热压的温度为100～160℃，所述热压的压力为1.2～1.5MPa，所述热压的保温保压时间为120～180s。
8.根据权利要求1或7所述制备方法，其特征在于，所述淋胶用设备还包括输送单元和启动装置(4)；
所述输送单元包括由输送管与淋胶头(2-1)连接的供胶机(2-2)和轨道(3)；所述移动轴(2)通过支撑杆固定于供胶机(2-2)侧面，所述供胶机(2-2)置于轨道(3)表面；所述轨道(3)两端设置有第一停止装置(3-1)和第二停止装置(3-2)。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的人造锯材，其特征在于，所述人造锯材的密度为400～600kg/m3，所述人造锯材的长度为3m～4.5m，所述人造锯材的厚度为25～45mm。
10.权利要求9所述人造锯材作为建材的应用。
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