CN115609723A - 一种新型沙柳重组木单元制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种新型沙柳重组木单元制备方法，目前，大部分企业在重组木生产的木束制备环节，往往采用疏解机对沙柳进行疏解，且仅疏解一次后便将疏解后的木束铺装至模具中，热压制备重组木。此制备方法忽略了木束形态对重组木性能的影响，将不同粗细程度的木束铺装在一起热压制备成重组木，导致重组木内部的密度不同，从而易发生翘曲等现象，影响产品使用。

Description

一种新型沙柳重组木单元制备方法
技术领域
本发明涉及重组木力学性能研究领域，特别涉及一种重组木单元制备的新方法。
背景技术
近年我国木材处于供不应求的现状，如何加快利用速生林及木材加工剩余物来制备人造板，以满足人们对木材日益增长的需求愈来愈受到人们重视。重组木作为人造板的一种，保留了纤维原本的排列方向，产品性能优于其他户外木质材料。此外，重组木基本可以替代硬质木材，应用覆盖范围广。《林草产业发展规划(2021-2025年)》也提到“加快发展高性能木质重组材的发展”，如今，如何对重组木的制备工艺进行改进，使之借助其优秀的力学性能以应用于各种使用场景，成为了重要课题。重组木制备工艺与其他类型人造板制备最大的区别在于木束的获取——疏解工艺。重组木的原料大多为小径级速生材，但小径级速生材的疏解存在的疏解不均难题一直未能得到彻底地解决，而木束制备的均匀程度对重组木的性能有着重要的影响，因此原材料的木束单元形态对重组木的性能影响也有着重要意义。
现有技术的缺点
目前，大部分企业在重组木生产的木束制备环节，往往采用疏解机对沙柳进行疏解，且仅疏解一次后便将疏解后的木束铺装至模具中，热压制备重组木。此制备方法忽略了木束形态对重组木性能的影响，将不同粗细程度的木束铺装在一起热压制备成重组木，导致重组木内部的密度不同，从而易发生翘曲等现象，影响产品使用。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型沙柳重组木单元制备方法，优化沙柳木束的疏解工艺，使得获取的木束形态更加均匀；同时对木束单元进行分级，分析木束单元与重组木力学性能之间的联系，通过重组木制备的木束单元形态即可预测重组木的力学性能，降低实验成本与难度。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种新型沙柳重组木单元制备方法，包括以下步骤：
步骤一，单元材料的制备：对原有的木束疏解设备进行改进——在疏解辊的中心处插入螺纹状铁杆，且上下铁杆的螺纹方向相反。当设备启动时，疏解棍转动的同时受到螺纹状铁杆的牵引力而横向错位移动。疏解对辊的转动及错位横向移动模拟“搓”、“撕”、“揉”的力学效果，使沙柳分离成粗细均匀、形态良好的木束。
步骤二，对不同形态的木束进行等级分类，采用浸胶的方式施加胶黏剂，施胶量为10-12％。施胶后的沙柳木束需在温度为50℃的干燥箱中进行干燥2.5h。
步骤三，组坯，将沙柳木束逐根进行纵向铺装，要尽量减小根与根之间的空隙。
步骤四，将铺装好的木束放置热压机上，按照设置好的热压工艺热压制备重组材。
步骤五，将热压完成后的重组材进行陈化，按照规范进行裁剪，得到沙柳重组木单元。
进一步，在步骤一中，送入疏解机中进行疏解的沙柳，需为刚刚砍伐下的沙柳，以防含水率的损失。
进一步，在步骤一中，沙柳木束经过疏解机的一次疏解后，第二次疏解的疏解效果仍有显著提升，但第三次疏解后木束则会发生纵向断裂，不适合作为重组木制备的单元材料，因此为保证所获取的木束单元的形态良好，沙柳木束应由疏解机俩次疏解后得到。
进一步，在步骤二中，木束形态的选择——宽度应为3-5mm、 5-7mm、7-9mm三种等级。
进一步，在步骤四中，热压的工艺参数设置为温度为130℃～ 170℃，热压时间1.0min/mm～2.0min/mm，热压压力为4.5Mpa。
进一步，对重组木进行力学测试后发现，以宽度为5-7mm的单元材料制备成的重组木性能最优，是作为重组材的最佳单元材料。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明针对目前的疏解工艺进行优化，并提出一种新的木束单元获取方法，通过在疏解设备上加入疏解对辊横向移动的工作方法，模拟“搓”、“撕”、“揉”的力学效果，使刚刚砍伐下的沙柳在保持较高含水率的状态下更易分离成粗细均匀、形态良好的木束。
本发明通过分析不同形态的木束对重组木性能的影响，通过木束的形态即可判断重组木的力学性能，不需要进行大量的实验。比起传统的力学性能测试方法，更加地节约成本，评价更为方便。
附图说明
图1是本发明实施例提供的新型沙柳重组木单元制备方法流程图；
图2是疏解机对沙柳疏解的力学原理图；
图3是本发明实施例提供的新型沙柳重组木单元制备的疏解机改进图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案更加清楚，以下结合实例，对本发明进行详细阐述：
下面结合附图及具体实例对本发明的应用原理作进一步描述。
一种新型沙柳重组木单元制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，单元材料的制备：对原有的木束疏解设备进行改进——在疏解辊的中心处插入螺纹状铁杆，且上下铁杆的螺纹方向相反。当设备启动时，疏解棍转动的同时受到螺纹状铁杆的牵引力而横向错位移动。疏解对辊的转动及错位横向移动模拟“搓”、“撕”、“揉”的力学效果，使沙柳分离成粗细均匀、形态良好的木束。
步骤二，对不同形态的木束进行等级分类，采用浸胶的方式施加胶黏剂，施胶量为10-12％。施胶后的沙柳木束需在温度为50℃的干燥箱中进行干燥2.5h。
步骤三，组坯，将沙柳木束逐根进行纵向铺装，要尽量减小根与根之间的空隙。
步骤四，将铺装好的木束放置热压机上，按照设置好的热压工艺热压制备重组材。
步骤五，将热压完成后的重组材进行陈化，按照规范进行裁剪，得到沙柳重组木单元。
在步骤二中，木束形态的选择——宽度应为3-5mm、5-7mm、 7-9mm三种等级。
在步骤四中，热压的工艺参数设置为温度为130℃～170℃，热压时间1.0min/mm～2.0min/mm，热压压力为4.5Mpa。
如图2所示，对沙柳重组木单元制备的疏解机的木束获取原理进一步描述。
如图2，横向受力中，沙柳向右运行进入压辊的必要条件为摩擦力的水平力分力大于反向法力的水平力分力即Tcosα>Nsinα,T＝f0N,f0为沙柳和铸铁与钢的摩擦系数，取0.3-0.5，沙柳端部与压辊形成抓取角α，则f0FNcosα>FNsinα，f0>tanα,tan16.7°＝0.3，因此沙柳进入压辊的必要条件为沙柳的起始抓取角小于16.7°。当沙柳开始进去压辊中，随着抓取角α的不断变小，沙柳受到的向右的水平力不断增加，抓取能力随之增强。
传统疏解机采用疏解对辊碾压模拟“搓”与“揉”的方法对木束进行疏解，未能实现木束更好的分离，现在疏解辊的中心处插入螺纹状铁杆，且上下铁杆的螺纹方向相反。当设备启动时，疏解棍转动的同时受到螺纹状铁杆的牵引力而横向错位移动。疏解对辊的转动及错位横向移动模拟“搓”、“撕”、“揉”的力学效果，使沙柳分离成粗细均匀、形态良好的木束。
实例一沙柳经过俩次疏解后的形态统计情况
沙柳形态与质量
Figure BDA0003835040710000061
沙柳第一次疏解后的形态与质量
Figure BDA0003835040710000062
沙柳第二次疏解后的形态与质量
Figure BDA0003835040710000063
结合测试对实施例一的沙柳疏解试验做说明：
径级5-25mm的沙柳在疏解机的第一次疏解后，第二次疏解的疏解效果仍有显著提升，疏解后的木束更细，更适合作为重组木制备的原料。因此为保证所获取的木束单元的形态良好，沙柳木束应由疏解机俩次疏解后得到。
实施例二、不同形态木束制备重组木的力学性能研究。
第一步，对不同形态的木束进行分类：宽度3-5mm、5-7mm、 7-9mm，采用浸胶的方式施加胶黏剂，施胶量10-12％，施胶后的沙柳木束需在50℃的干燥箱中进行干燥2.5h。
第二步，组坯，将沙柳木束逐根进行纵向铺装，要尽量减小根与根之间的空隙。
第三步，将铺装好的木束放置热压机上，按照设置好的热压工艺热压制备重组材。
第四步，将热压好后的重组材陈化后进行裁剪，按照规范，测试其力学性能。
结合测试对实施例二的沙柳重组材的性能做说明
Figure BDA0003835040710000071
分析试验结果可发现，对木束形态进行分级制备重组木，宽度在 5-7mm之间的木束制备的重组木性能最优，宽度在3-5mm之间的木束制备的重组木性能其次，宽度在7-9mm之间的木束制备的重组木性能低于其他俩种形态木束制备的板材，在制备沙柳重组木时应优先选取宽度为5-7mm的木束为原料。
相较于通过力学测试结果来评价重组木的力学性能，本实验采取的通过沙柳重组木的木束单元原料形态对重组木的性能进行力学评价的方法不仅节省实验时间，而且能够节约成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种新型沙柳重组木单元制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，单元材料的制备：对原有的木束疏解设备进行改进——在疏解辊的中心处插入螺纹状铁杆，且上下铁杆的螺纹方向相反。当设备启动时，疏解棍转动的同时受到螺纹状铁杆的牵引力而横向错位移动。疏解对辊的转动及错位横向移动模拟“搓”、“撕”、“揉”的力学效果，使沙柳分离成粗细均匀、形态良好的木束。
步骤二，对不同形态的木束进行等级分类，采用浸胶的方式施加胶黏剂，施胶量为10-12％。施胶后的沙柳木束需在温度为50℃的干燥箱中进行干燥2.5h。
步骤三，组坯，将沙柳木束逐根进行纵向铺装，要尽量减小根与根之间的空隙。
步骤四，将铺装好的木束放置热压机上，按照设置好的热压工艺热压制备重组材。
步骤五，将热压完成后的重组材进行陈化，按照规范进行裁剪，得到沙柳重组木单元。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：送入疏解机中进行疏解的沙柳，需为刚刚砍伐下的沙柳，以防含水率的损失。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：热压的工艺参数设置为温度为130℃～170℃，热压时间1.0min/mm～2.0min/mm，热压压力为4.5Mpa。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：木束形态的选择——宽度应为3-5mm、5-7mm、7-9mm三种等级。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于：沙柳木束经过疏解机的一次疏解后，第二次疏解的疏解效果仍有显著提升，但第三次疏解后木束则会发生纵向断裂，不适合作为重组木制备的单元材料，因此为保证所获取的木束单元的形态良好，沙柳木束应由疏解机俩次疏解后得到。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于：对重组木进行力学测试后发现，以宽度为5-7mm的单元材料制备成的重组木性能最优，是作为重组材的最佳单元材料。
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