專利名稱：工字型木質單板層積材制造方法
技術領域：
本發明涉及一種工字型木質單板層積材制造方法，屬于人造板制造技術領域。
背景技術：
隨著世界森林資源的減少，大徑級原木日益緊缺。我國更是森林資源缺乏的國家， 森林覆蓋率僅為18. 21%，人均森林蓄積量為9. 42m3，是世界平均水平的1/8，為世界上最低的國家之一。1998年中國發生特大洪災后，政府決定禁伐天然林，在長江和黃河中上游等重點國有林區實施禁伐，并逐年調減全國木材產量。然而，隨著中國住宅和基礎設施建設步伐的加快，對木材的需求量不斷攀升。據統計，目前我國每年木材缺口量高達1億多立方米。如何做到既保護和培育好森林資源，改善生態環境，又能滿足生產建設和人民生活對木材日益增長的需求是一個迫切需要解決的問題。大力發展和使用人工速生林是緩解中國木材資源不足的一條有效途徑。然而，由于人工速生林木材生長速度快，存在著生長應力大、材質松軟、木材強度低和尺寸穩定性差等不足，給其應用帶來了困難，特別是承載要求較高的場合，如建筑、包裝等行業。為了提高人工速生林木材的利用價值，可通過將原木加工成一定尺寸的單元后， 施加膠粘劑重新組合成具有一定承載能力的結構材。單板層積材(LVL)是目前常見的一種以木質單板為原料的結構材。它是將木質單板沿順紋方向平行組坯層積膠合而成的。根據物理力學性能的不同，可分為結構用單板層積材和非結構用單板層積材。目前，生產上利用人工速生林木材制造的單板層積材由于原料本身材質較差，多數達不到結構用單板層積材質量標準的要求，只能用于家具制造和室內裝修等非承重載場合，產品附加值較低。針對這一技術問題，科研人員對利用人工速生林木材制造單板層積材的增強技術進行了研究，目前主要從兩方面著手，一是強化木材本身，通過將單板密實化或將單板浸漬樹脂，使單板本身強度得到提高；二是添加增強材料，如在單板中夾入玻璃纖維布或碳纖維布等。采取這些措施能使單板層積材的強度有所提高，但同時也帶來了生產成本大幅度提高，生產工藝復雜化等問題。

發明內容
本發明提出的是一種工字型木質單板層積材制造方法，其目的在于針對人工速生林木材存在的缺陷，利用木材的各向異性(即木材順紋方向的強度遠大于橫紋方向的強度)，不外加增強材料，制造性能達到我國結構用單板層積材標準要求的工字型木質單板層積材，可用于房屋建筑和重型機電包裝等領域。本發明的技術解決方案該方法的工藝步驟依次分為，(1)木質單板準備將旋切獲得的木質單板(包括整幅單板、窄長單板和碎單板) 經干燥調整含水率至5 15%。(2)芯條制備將干燥后的單板表面涂上酚醛樹脂膠或脲醛樹酯膠，單面涂膠量為150 230g/m2。涂膠后的單板按順紋方向平行層積組坯，經冷壓后獲得芯條板坯，冷壓壓力控制在1. 0 1. 2MPa，時間為10 30min。而后，將板坯鋸切成寬度為10 45mm的芯條，芯條的寬度根據單板層積材厚度要求確定。(3)表面單板制備將干燥后的整幅單板或由窄長單板拼接而成的整幅單板(即幅面尺寸達到人造板產品國家標準規定的要求)表面涂上酚醛樹脂膠，單面涂膠量為 150 230g/m2。(4)組坯工字型木質單板層積材的組坯方式是上表面和下表面為按順紋方向平行層積的偶數層整幅單板，且上下表面的單板層數相等，芯層為按順紋方向垂直層積的芯條(即將芯條豎立垂直于表面單板放置)。根據工字型單板層積材的厚度和表面單板的厚度確定表面單板的層數和芯條的寬度。工字型木質單板層積材厚度為20 60mm，表面單板厚度為3 5mm。( 熱壓將組好的板坯放入熱壓機中進行熱壓，熱壓溫度為150 180°C，熱壓壓力為1. 2 1. 4MPa，熱壓時間為15 3k/mm。(6)后期加工從熱壓機中取出壓制好的板材，自然冷卻，得到工字型木質單板層積材。本發明的優點(1)利用木材各向異性的特點，將單板按順紋方向平行和垂直正交層積，制成工字型單板層積材，充分發揮了木材順紋強度大于橫紋強度的優點，在不添加增強材料的前提下，大幅度提高速生木材單板層積材的強度，滿足我國結構用單板層積材標準的要求。( 工字型木質單板層積材的芯條可用窄長單板或碎單板制成，且熱壓壓力小，單板壓縮率低，因而，相對于按順紡方向平行層積而成的板材而言，原材料的利用率較高。( 由于芯條由單板按順紋方向垂直層積而成，因而，熱壓過程中表層水蒸汽向板坯內部滲透的通道增加，速度加快，從而使板坯芯層溫度上升較快，相比相同厚度的單板平行層積的板材而言，熱壓時間大幅度縮短，因而，生產效率大幅度提高，生產能耗顯著下降。


附圖是工字型木質單板層積材的結構示意圖。圖中的1是按順紋方向平行層積的整幅單板或由窄長單板拼接而成的整幅單板， 2是按順紋方向豎立垂直于表面單板放置的芯條。
具體實施例方式實施例1 速生楊木單板經干燥后含水率調整至5%。在單板表面涂上酚醛樹脂膠，單面涂膠量為150g/m2。涂膠后的單板按順紋方向平行層積組坯，經冷壓后獲得芯條板坯，冷壓壓力控制在l.OMPa，時間為lOmin。而后，將板坯鋸切成寬度為IOmm的芯條。表面選用厚度為 3mm的整幅單板，涂上酚醛樹脂膠，涂膠量150g/m2。而后組坯，上下表面各按順紋方向平行層積2層3mm厚的單板，芯條按順紋方向垂直層積。將組好的板坯放入熱壓機中進行熱壓， 熱壓溫度為150°C，熱壓壓力為1. 2MPa，熱壓時間為lk/mrn。從熱壓機中取出壓制好的板材，自然冷卻，得到厚度為20mm的工字型木質單板層積材。經檢測，其靜曲強度為32. 5MPa, 彈性模量為5045. 2MPa。實施例2:
速生楊木單板經干燥后含水率調整至10%。在單板表面涂上酚醛樹脂膠，單面涂膠量為190g/m2。涂膠后的單板按順紋方向平行層積組坯，經冷壓后獲得芯條板坯，冷壓壓力控制在1. IMPa,時間為20min。而后，將板坯鋸切成寬度為20mm的芯條。表面選用厚度為 4mm的整幅單板，涂上酚醛樹脂膠，涂膠量190g/m2。而后組坯，上下表面各按順紋方向平行層積2層4mm厚的單板，芯條按順紋方向垂直層積。將組好的板坯放入熱壓機中進行熱壓， 熱壓溫度為160°C，熱壓壓力為1. 3MPa，熱壓時間為2k/mm。從熱壓機中取出壓制好的板材，自然冷卻，得到厚度為32mm的工字型木質單板層積材。經檢測，其靜曲強度為48. 6MPa, 彈性模量為5587. IMPa。實施例3:速生楊木單板經干燥后含水率調整至15%。在單板表面涂上酚醛樹脂膠，單面涂膠量為230g/m2。涂膠后的單板按順紋方向平行層積組坯，經冷壓后獲得芯條板坯，冷壓壓力控制在1. 2MPa,時間為30min。而后，將板坯鋸切成寬度為45mm的芯條。表面選用厚度為 5mm的整幅單板，涂上酚醛樹脂膠，涂膠量230g/m2。而后組坯，上下表面各按順紋方向平行層積2層5mm厚的單板，芯條按順紋方向垂直層積。將組好的板坯放入熱壓機中進行熱壓， 熱壓溫度為180°C，熱壓壓力為1. 4MPa，熱壓時間為3k/mm。從熱壓機中取出壓制好的板材，自然冷卻，得到厚度為60mm的工字型木質單板層積材。經檢測，其靜曲強度為65. 8MPa, 彈性模量為6357. 4MPa。實施例4:速生楊木單板經干燥后含水率調整至10%。在單板表面涂上脲醛樹脂膠，單面涂膠量為230g/m2。涂膠后的單板按順紋方向平行層積組坯，經冷壓后獲得芯條板坯，冷壓壓力控制在1. IMPa,時間為30min。而后，將板坯鋸切成寬度為20mm的芯條。表面選用厚度為 4mm的整幅單板，涂上酚醛樹脂膠，涂膠量190g/m2。而后組坯，上下表面各按順紋方向平行層積2層4mm厚的單板，芯條按順紋方向垂直層積。將組好的板坯放入熱壓機中進行熱壓， 熱壓溫度為160°C，熱壓壓力為1. 3MPa，熱壓時間為2k/mm。從熱壓機中取出壓制好的板材，自然冷卻，得到厚度為32mm的工字型木質單板層積材。經檢測，其靜曲強度為45. 3MPa, 彈性模量為5M5. 3MPa。實施例5 速生楊木單板經干燥后含水率調整至10%。在單板表面涂上酚醛樹脂膠，單面涂膠量為190g/m2。涂膠后的單板按順紋方向平行層積組坯，經冷壓后獲得芯條板坯，冷壓壓力控制在1. IMPa,時間為20min。而后，將板坯鋸切成寬度為20mm的芯條。表面選用厚度為 3mm的整幅單板，涂上酚醛樹脂膠，涂膠量190g/m2。而后組坯，上下表面各按順紋方向平行層積4層3mm厚的單板，芯條按順紋方向垂直層積。將組好的板坯放入熱壓機中進行熱壓， 熱壓溫度為170°C，熱壓壓力為1. 3MPa，熱壓時間為2k/mm。從熱壓機中取出壓制好的板材，自然冷卻，得到厚度為40mm的工字型木質單板層積材。經檢測，其靜曲強度為57. 3MPa, 彈性模量為6037. 8MPa。
權利要求
1.工字型木質單板層積材制造方法，其特征是該方法的工藝步驟依次分為，(1)木質單板準備將旋切獲得的木質單板經干燥調整含水率至5 15%；(2)芯條制備將干燥后的單板表面涂上酚醛樹脂膠或脲醛樹酯膠，單面涂膠量為 150 230g/m2，涂膠后的單板按順紋方向平行層積組坯，經冷壓后獲得芯條板坯，冷壓壓力控制在1. 0 1. 2MPa，時間為10 30min，而后將板坯鋸切成寬度為10 45mm的芯條；(3)表面單板制備將干燥后的整幅單板或由窄長單板拼接而成的整幅單板表面涂上酚醛樹脂膠，單面涂膠量為150 230g/m2 ；(4)組坯工字型木質單板層積材的組坯方式是上表面和下表面為按順紋方向平行層積的偶數層整幅單板，且上下表面的單板層數相等，芯層為按順紋方向垂直層積的芯條，根據工字型單板層積材的厚度和表面單板的厚度確定表面單板的層數和芯條的寬度，工字型木質單板層積材厚度為20 60mm，表面單板厚度為3 5mm ；(5)熱壓將組好的板坯放入熱壓機中進行熱壓，熱壓溫度為150 180°C，熱壓壓力為 1. 2 1. 4MPa，熱壓時間為15 35s/mm ；(6)后期加工從熱壓機中取出壓制好的板材，自然冷卻，得到工字型木質單板層積材。 全文摘要
本發明是工字型木質單板層積材制造方法，其工藝是將木質單板含水率調至5～15％，表面涂酚醛樹脂膠或脲醛樹酯膠，按順紋方向平行層積組坯，經冷壓后獲得芯條板坯，將其鋸成寬度10～45mm的芯條。將偶數層整幅單板表面涂上酚醛樹脂膠按順紋方向平行組坯作層積材表面單板，將芯條豎立垂直于表面單板放置作層積材芯層，將組好的板坯經熱壓后獲得工字型單板層積材，熱壓溫度150～180℃，熱壓壓力1.2～1.4MPa，熱壓時間15～35s/mm。該方法充分利用了的木材各向異性，不外加增強材料，可大幅度提高速生木材單板層積材的強度，產品滿足我國結構用單板層積材標準的要求，且原材料利用率高，生產周期短，生產能耗低。
文檔編號B27D1/04GK102371605SQ20111029444
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月8日 優先權日2011年10月8日
發明者周定國, 周曉燕, 梅長彤, 潘明珠, 鄭大鵬 申請人:南京林業大學