專利名稱：楊木結(jié)構(gòu)工程材及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型木材及其加工制造方法，尤其涉及一種以楊木為主材質(zhì)的新型木材及其制造方法。
背景技術(shù)：
楊樹(shù)是我國(guó)最主要的三大速生人工林樹(shù)種之一，其生長(zhǎng)速度快、分布面積廣、木材蓄積量大。目前，我國(guó)楊樹(shù)人工林面積已達(dá)800萬(wàn)公頃，超過(guò)世界其它國(guó)家楊樹(shù)人工林面積的總和，但速生楊樹(shù)木材(簡(jiǎn)稱楊木)存在著材質(zhì)松軟、強(qiáng)度與密度低、易變形、易腐朽等缺 點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)只能作為劣質(zhì)材使用，產(chǎn)品附加值低。因此，如何高效利用豐富的速生人工林楊樹(shù)木材資源是我國(guó)木材科技工作者必須面臨和解決的重大課題。為此，近年來(lái)，我國(guó)木材科技工作者在速生楊木材性、漂白染色、木材壓密、增重與增強(qiáng)、高溫炭化、尺寸穩(wěn)定化處理等方面開(kāi)展了大量研究，取得了一批具有推廣價(jià)值的技術(shù)成果，大幅提升了我國(guó)楊樹(shù)木材的加工利用水平。目前，我國(guó)人工林楊樹(shù)木材的應(yīng)用已經(jīng)由最初的農(nóng)村住宅建材、火柴、一次性木筷等性能要求和附加值低的產(chǎn)品擴(kuò)展到膠合板、細(xì)木工板、中密度纖維板、刨花板和實(shí)木拼板制造等領(lǐng)域，楊樹(shù)木材的應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)品附加值得到了拓展和提升。盡管如此，楊樹(shù)木材在實(shí)木高附加值領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是在高附加值結(jié)構(gòu)工程材制造領(lǐng)域的應(yīng)用仍然沒(méi)有取得突破性進(jìn)展，楊樹(shù)木材的高質(zhì)、高效利用難題仍然亟待破解。因此，運(yùn)用新的技術(shù)手段，開(kāi)發(fā)具有高密度和高強(qiáng)度的楊木結(jié)構(gòu)工程材，拓展楊樹(shù)木材的應(yīng)用領(lǐng)域以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)需求，具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有高密度、高強(qiáng)度和具有多變紋理結(jié)構(gòu)特征的楊木結(jié)構(gòu)工程材，還相應(yīng)提供一種操作簡(jiǎn)單、設(shè)備投入小、原料來(lái)源廣泛、成本低的該楊木結(jié)構(gòu)工程材的制造方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種楊木結(jié)構(gòu)工程材，其是以楊木為主要原料經(jīng)加工處理后制成，所述楊木結(jié)構(gòu)工程材的密度為O. 8g/cm3 I. 5g/cm3,抗彎彈性模量在35000MPa以上。作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的楊木結(jié)構(gòu)工程材的制造方法，包括以下步驟將楊樹(shù)原木旋切為單板，再對(duì)單板進(jìn)行水蒸汽熱處理、一次干燥和剪切處理，然后對(duì)剪切處理后的楊木單板條進(jìn)行浸膠、二次干燥和組坯，最后對(duì)板坯進(jìn)行冷壓定型、加熱固化、微波平衡和后處理，制得楊木結(jié)構(gòu)工程材。上述的制造方法中，優(yōu)選的尺寸控制參數(shù)如下所述楊樹(shù)原木的長(zhǎng)度優(yōu)選控制為O. 5m 3. Om,旋切時(shí)采用的設(shè)備為弦切機(jī)和剪板機(jī)，所述旋切后控制單板的厚度優(yōu)選為O. 5mm 3. Omm,單板寬度優(yōu)選為O. 5m I. Om ;所述剪切是指采用單板剪切機(jī)沿著一次干燥后單板的縱向順紋剪切，剪切后的單板條為寬度在IOmm 50mm ;所述單板條經(jīng)組坯、冷壓定型后得到的板還寬度為IOOmm 400mm,板還厚度為IOOmm 500mm,板還密度優(yōu)選為O. 8g/cm3 I. 5g/cm3。上述的制造方法中，所述水蒸汽熱處理包括將旋切后的單板送入高溫高壓處理罐內(nèi)，通過(guò)供給飽和水蒸汽對(duì)單板進(jìn)行熱處理，將處理罐內(nèi)水蒸氣的壓力控制在O. 3MPa O. 5MPa，熱處理時(shí)間控制為Ih 4h，直至單板顏色由灰白色變?yōu)榭Х壬?。上述的制造方法中，?yōu)選的干燥過(guò)程控制參數(shù)如下所述一次干燥采用的干燥方法為平板熱壓法、常規(guī)窯干法、網(wǎng)帶式干燥、大氣干燥法或微波干燥方法，所述二次干燥采用的干燥方法為常規(guī)窯干法、網(wǎng)帶式干燥法或微波干燥方法；所述一次干燥過(guò)程中，控制干燥介質(zhì)或被干燥單板的表面溫度不超過(guò)120°C，一次干燥后使得干燥對(duì)象的含水率保持在8% 15% ;所述二次干燥過(guò)程中，控制干燥介質(zhì)或被干燥單板條的表面溫度不超過(guò)65°C，所述二次干燥后使得干燥對(duì)象的含水率保持在10% 15%。上述的制造方法中，所述浸膠過(guò)程優(yōu)選采用的膠液為固體含量在20% 45%的酚醛樹(shù)脂膠溶液，且在常溫常壓下浸潰Imin 20min。 上述的制造方法中，所述加熱固化優(yōu)選是指將冷壓定型后的板坯連同模具一同送入鏈條隧道式加熱固化設(shè)備，加熱固化設(shè)備內(nèi)的溫度控制在120°c 160°C，固化處理時(shí)間為8h 16h,自然冷卻。上述的制造方法中，優(yōu)選的，所述微波平衡主要是指采用隧道式微波預(yù)處理裝置對(duì)加熱固化后的板方進(jìn)行熱處理，熱處理時(shí)間為5min 15min，微波平衡過(guò)程中板方表面的溫度控制在60°C 80°C。上述的制造方法中，所述后處理優(yōu)選包括密堆存放、裁邊和剖分操作，密堆存放時(shí)間為10 30天。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明克服了現(xiàn)有楊木存在的材質(zhì)松軟、強(qiáng)度與密度低、易變形、易腐朽的缺陷，本發(fā)明制造出的新型楊木結(jié)構(gòu)工程材具有密度高、強(qiáng)度和硬度大、裝飾效果好等特點(diǎn)，能被廣泛用于各種結(jié)構(gòu)工程材料的制作加工，大大拓展了楊木實(shí)木加工應(yīng)用領(lǐng)域，提高了楊木制品的附加值。由于拓展了楊木的應(yīng)用范圍，且楊木屬于常規(guī)的速生木材，這也相應(yīng)節(jié)約了其他昂貴的工程性結(jié)構(gòu)木材的用量，有利于降低結(jié)構(gòu)工程木材的消費(fèi)成本、節(jié)約資源和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。此外，本發(fā)明楊木結(jié)構(gòu)工程材的制造方法具有操作簡(jiǎn)單、設(shè)備投入小、原料來(lái)源廣泛、成本低等優(yōu)勢(shì)，有利于本發(fā)明楊木結(jié)構(gòu)工程材的工業(yè)化推廣及應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I :
一種本發(fā)明的楊木結(jié)構(gòu)工程材，其是以楊木為主要原料經(jīng)加工處理后制成，該楊木結(jié)構(gòu)工程材的密度為I. Og/cm3，抗彎彈性模量54392MPa。本實(shí)施例的楊木結(jié)構(gòu)工程材的制造方法包括如下步驟
(1)采用弦切機(jī)將長(zhǎng)度為I.Om的楊樹(shù)原木加工成厚度為2. O mm的弦切單板；
(2)將弦切單板疊放整齊，裝進(jìn)材車后直接送入高溫高壓處理罐內(nèi)，用鍋爐供給的飽和水蒸汽對(duì)弦切單板進(jìn)行炭化處理，將處理罐內(nèi)水蒸氣的壓力控制在O. 4MPa (O. 3MPa O.5MPa均可)，炭化處理2. 5h，直至單板炭化為咖啡色；
(3 )采用常規(guī)窯干方法將步驟(2 )后的弦切單板含水率干燥至10%，干燥窯溫度控制在80 0C ；
(4)采用單板剪切機(jī)沿著步驟(3)后的單板的縱向順紋剪切，將單板剪切成寬度為25mm的單板條；
(5)對(duì)單板條進(jìn)行浸膠處理，浸膠所采用的膠液為固體含量在30%的酚醛樹(shù)脂膠溶液，常溫常壓下浸潰，單板條在膠液中的浸潰時(shí)間為IOmin ；
(6 )采用常規(guī)窯干方法對(duì)步驟(5 )浸膠后的楊木單板條進(jìn)行干燥處理，將其含水率干燥 至10% ;干燥過(guò)程中，干燥介質(zhì)的溫度控制在60°C ；
(7)稱取步驟(6)干燥后的浸膠單板條(75.0kg)，將其沿同一方向放入帶有鎖緊裝置的模具中，用冷壓模壓機(jī)對(duì)其進(jìn)行冷壓定型，板坯目標(biāo)密度控制在1.0 g/cm3，壓縮到設(shè)定目標(biāo)密度后，用鋼板和銷釘鎖緊模具，防止板坯反彈回復(fù)；壓縮到目標(biāo)密度后，板坯的長(zhǎng)度等于單板條的長(zhǎng)度，板還寬度為250mm (IOOmm 400mm均可)，板還厚度為300mm (IOOmm 500mm 均可)；
(8)將步驟(7)后的楊木板坯連同模具一同送入隧道式加熱固化設(shè)備，加熱固化設(shè)備的溫度控制在140°C，固化處理時(shí)間為IOh ；
(9)加熱固化完成后，將楊木板坯連同模具置于室內(nèi)陳放，待板坯完全冷卻后，采用拆模機(jī)將模具與固化后的楊木板坯分離；
(10)將步驟(9)后的楊木板坯置于隧道式微波預(yù)處理裝置中，采用微波對(duì)板坯進(jìn)行加熱處理，處理時(shí)間為lOmin，加熱過(guò)程中板坯表面的溫度控制在70±2°C，減小板坯內(nèi)的熱、濕應(yīng)力，并降低板坯后期的游離甲醛釋放量；
(11)將步驟(10)后的成型板材密堆存放，存放時(shí)間控制在14天；
(12)對(duì)板材縱橫裁邊與剖分，得到本實(shí)施例的楊木結(jié)構(gòu)工程材。本實(shí)施例制造出的新型高強(qiáng)度楊木結(jié)構(gòu)工程材的規(guī)格為1. O m (長(zhǎng))X0.25m(寬)XO. 3 m (厚)。實(shí)施例2:
一種本發(fā)明的楊木結(jié)構(gòu)工程材，其是以楊木為主要原料經(jīng)加工處理后制成，該楊木結(jié)構(gòu)工程材的密度為I. 2g/cm3，抗彎彈性模量66457MPa。本實(shí)施例的楊木結(jié)構(gòu)工程材的制造方法包括如下步驟
(1)采用弦切機(jī)將長(zhǎng)度為I.5m的楊樹(shù)原木加工成厚度為2. 5mm的弦切單板；
(2)將弦切單板疊放整齊，裝進(jìn)材車后直接送入高溫高壓處理罐內(nèi)，用鍋爐供給的飽和水蒸汽對(duì)弦切楊木單板進(jìn)行炭化處理，將處理罐內(nèi)水蒸氣的壓力控制在O. 35MPa，炭化處理
3.O h，直至單板炭化為咖啡色；
(3 )采用常規(guī)窯干方法將步驟(2 )后的弦切單板含水率干燥至12%，干燥窯溫度控制在90 0C ；
(4)采用單板剪切機(jī)沿著步驟(3)后的單板的縱向順紋剪切，將單板剪切為寬度為30mm的單板條；
(5)對(duì)單板條進(jìn)行浸膠處理，浸膠所采用的膠液為固體含量在25%的酚醛樹(shù)脂膠溶液，常溫常壓下浸潰，單板條在膠液中的浸潰時(shí)間為12min ；(6 )采用隧道式微波干燥機(jī)對(duì)步驟(5 )浸膠后的楊木單板條進(jìn)行干燥處理，將其含水率干燥到12% ;干燥過(guò)程中，浸膠楊木單板條表面的溫度控制在55°C ；
(7)稱取步驟(6)干燥后的浸膠單板條(135.Okg)，將其沿同一方向放入帶有鎖緊裝置的模具中，用冷壓模壓機(jī)對(duì)其進(jìn)行冷壓定型，板坯目標(biāo)密度控制在I. 2g/cm3，壓縮到設(shè)定目標(biāo)密度后，用鋼板和銷釘鎖緊模具，防止板坯反彈回復(fù)；壓縮到目標(biāo)密度后，板坯的長(zhǎng)度等于單板條的長(zhǎng)度，板還寬度為250mm,板還厚度為300mm ；
(8)將步驟(7)后的楊木板坯連同模具一同送入隧道式加熱固化設(shè)備，加熱固化設(shè)備的溫度控制在130°C，固化處理時(shí)間為14h ；
(9)加熱固化完成后，將楊木板坯連同模具置于室內(nèi)陳放，待板坯完全冷卻后，采用拆模機(jī)將模具與固化后的楊木板坯分離；
(10)將步驟(9)后的楊木板坯置于隧道式微波預(yù)處理裝置中，采用微波對(duì)板坯進(jìn)行加熱處理，處理時(shí)間為8min，加熱過(guò)程中板坯表面的溫度控制在75±2°C ；
(11)將步驟(10)后的成型板材密堆存放，存放時(shí)間控制在12天；
(12)對(duì)板材縱橫裁邊與剖分，得到本實(shí)施例的楊木結(jié)構(gòu)工程材。本實(shí)施例制造出的新型高強(qiáng)度楊木結(jié)構(gòu)工程材的規(guī)格為1. 5 m (長(zhǎng))X0. 25m(寬)X0. 3m (厚)。采用以上實(shí)施例生產(chǎn)的高強(qiáng)度楊木結(jié)構(gòu)工程材可以廣泛用于高檔家具、地板、結(jié)構(gòu)工程材等的加工制造，極大地提高了楊木制品的附加值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例的描述只是為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，在不脫離本發(fā)明精神和保護(hù)范圍的前提下的各種等同變化，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種楊木結(jié)構(gòu)工程材，其是以楊木為主要原料經(jīng)加工處理后制成，其特征在于所述楊木結(jié)構(gòu)工程材的密度為O. 8g/cm3 I. 5g/cm3，抗彎彈性模量在35000MPa以上。
2.一種如權(quán)利要求I所述的楊木結(jié)構(gòu)工程材的制造方法，包括以下步驟將楊樹(shù)原木旋切為單板，再對(duì)單板進(jìn)行水蒸汽熱處理、一次干燥和剪切處理，然后對(duì)剪切處理后的楊木單板條進(jìn)行浸膠、二次干燥和組坯，最后對(duì)板坯進(jìn)行冷壓定型、加熱固化、微波平衡和后處理，制得楊木結(jié)構(gòu)工程材。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在于所述楊樹(shù)原木的長(zhǎng)度控制為O.5m .3.Om,旋切時(shí)采用的設(shè)備為弦切機(jī)和剪板機(jī)，所述旋切后控制單板的厚度為O. 5mm .3.Omm,單板寬度為O. 5m I. Om ;所述剪切是指采用單板剪切機(jī)沿著一次干燥后單板的縱向順紋剪切，剪切后的單板條為寬度在IOmm 50mm ;所述單板條經(jīng)組坯、冷壓定型后得到的板還寬度為100_ 400mm,板還厚度為100_ 500mm,板還密度為O. 8g/cm3 I. 5g/.3cm ο
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述水蒸汽熱處理操作包括將旋切后的單板送入高溫高壓處理罐內(nèi)，通過(guò)供給飽和水蒸汽對(duì)單板進(jìn)行熱處理，將處理罐內(nèi)水蒸氣的壓力控制在O. 3MPa O. 5MPa，熱處理時(shí)間控制為Ih 4h，直至單板顏色由灰白色變?yōu)榭Х壬?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在于所述一次干燥采用的干燥方法為平板熱壓法、常規(guī)窯干法、網(wǎng)帶式干燥、大氣干燥法或微波干燥方法，所述二次干燥采用的干燥方法為常規(guī)窯干法、網(wǎng)帶式干燥法或微波干燥方法；所述一次干燥過(guò)程中，控制干燥介質(zhì)或被干燥單板的表面溫度不超過(guò)120°C，一次干燥后使得干燥對(duì)象的含水率保持在8% 15% ;所述二次干燥過(guò)程中，控制干燥介質(zhì)或被干燥單板條的表面溫度不超過(guò)65°C，所述ニ次干燥后使得干燥對(duì)象的含水率保持在10% 15%。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在于所述浸膠過(guò)程中，采用的膠液為固體含量在20% 45%的酚醛樹(shù)脂膠溶液，且在常溫常壓下浸潰Imin 20min。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在于所述加熱固化是指將冷壓定型后的板坯連同模具一同送入鏈條隧道式加熱固化設(shè)備，加熱固化設(shè)備內(nèi)的溫度控制在120°C 160°C ,固化處理時(shí)間為8h 16h,自然冷卻。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在于所述微波平衡主要是指采用隧道式微波預(yù)處理裝置對(duì)加熱固化后的板方進(jìn)行熱處理，熱處理時(shí)間為5min 15min,微波平衡過(guò)程中板方表面的溫度控制在60°C 80°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造方法，其特征在于所述后處理包括密堆存放、裁邊和剖分操作，密堆存放時(shí)間為10 30天。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種楊木結(jié)構(gòu)工程材及其制造方法，該楊木結(jié)構(gòu)工程材是以楊木為主要原料經(jīng)加工處理后制成，其密度為0.8～1.5g/cm3，抗彎彈性模量在35000MPa以上。本發(fā)明的制造方法包括將楊樹(shù)原木旋切為單板，再對(duì)單板進(jìn)行水蒸汽熱處理、一次干燥和剪切處理，然后對(duì)剪切處理后的楊木單板條進(jìn)行浸膠、二次干燥和組坯，最后對(duì)板坯進(jìn)行冷壓定型、加熱固化、微波平衡和后處理，制得楊木結(jié)構(gòu)工程材。本發(fā)明的產(chǎn)品具有高密度、高強(qiáng)度和具有多變紋理結(jié)構(gòu)特征，本發(fā)明的制造方法具有操作簡(jiǎn)單、設(shè)備投入小、原料來(lái)源廣泛、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B27L5/00GK102837347SQ20121035674
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者李賢軍, 周先雁, 謝力生, 唐忠榮, 牟群英, 王純 申請(qǐng)人:中南林業(yè)科技大學(xué)