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Patent Searching and Data


Title:
WOOD SECTION AND PREPARATION METHOD THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/075960
Kind Code:
A1
Abstract:
A wood section and its preparation method are disclosed. Said preparation method involves following steps: wood making, drying, plane, hot-press, pre-carbonization, carbonization, cooling and water content control, wherein the steps relating to hot-press, pre-carbonization and carbonization are as follows: densifing both surfaces of the raw wooden material by compressing with two hot plates at 140~200℃, then, pre-carbonizing and carbonizing at 160~200℃ and 200~225℃ separately. Said wood section comprises two compressed and densified layers and one natural layer, wherein the fibers of the compressed and densified layers are connected with those of the natural layer. The compressed and densified layers include the first and the second layer locating at both sides of natural layer oppositely. The wood section can be used to manufacture floors, office furnitures, and so on.

Inventors:
TU DENGYUN (CN)
PAN CHENGFENG (CN)
NI YUEZHONG (CN)
ZHANG XIN (CN)
YU XUELI (CN)
Application Number:
PCT/CN2010/070515
Publication Date:
June 30, 2011
Filing Date:
February 04, 2010
Export Citation:
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Assignee:
ZHEJIANG SHIYOU TIMBER CO LTD (CN)
TU DENGYUN (CN)
PAN CHENGFENG (CN)
NI YUEZHONG (CN)
ZHANG XIN (CN)
YU XUELI (CN)
International Classes:
B27M1/08; B27M1/06; B27K1/00; B27M1/02
Foreign References:
CN101214675A2008-07-09
JP2000238015A2000-09-05
KR20030012322A2003-02-12
CN101570031A2009-11-04
CN201320793Y2009-10-07
CN101603623A2009-12-16
CN101214675A2008-07-09
CN101486212A2009-07-22
GB194191A1923-03-08
GB139421A1920-03-04
Other References:
See also references of EP 2517851A4
Attorney, Agent or Firm:
HUZHOU KING GUARD INTELLECTUAL PROPERTY LAW FIRM (CN)
湖州金卫知识产权代理事务所(普通合伙) (CN)
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Claims:
权利要求书

1、 一种木质型材的制备方法, 其特征在于: 它包括下列步骤:

(1 )制材步骤: 将气干密度小于或等于 700kg/m3的木材通过制 材得板材;

(2)干燥步骤: 对板材进行干燥, 使板材的含水率降低到 6~ 20%的步骤;

( 3) 刨光步骤: 对干燥过的板材进行刨光得素板材坯料;

(4)热压步骤: 用两块温度为 140~ 200°C的热压板对素板材坯 料的两个表层进行压缩密实;

( 5 )预炭化步骤: 使素板材坯料在 160 ~ 200°C的条件下进行预 炭化;

( 6 )炭化步骤: 使素板材坯料在 200 ~ 225°C的条件进行炭化;

( 7 )冷却步骤;

(8)含水率控制步骤。

2、 根据权利要求 1所述的一种木质型材的制备方法, 其特征在 于:所述热压步骤是:把素板材坯料放在热压机上,使热压板以 0.5 ~ 6匪 /s的速度闭合, 控制素板材坯料的压缩率为 10~ 30%, 并控制压 力为 6 ~ 20MPa, 然后控制热压板温度为 150 ~ 160°C并保温保压 30min ~ 120min; 所述预炭化步骤是上述保温保压结束后再将热压板 温度升温度到 170~ 180°C并保温保压 30min~ 120min;所述炭化步骤 是在预炭化步骤结束后将热压板温度升温到 200 ~ 225 °C条件下保温 保压 45min - 120 min。 3、 根据权利要求 1所述的一种木质型材的制备方法, 其特征在 于:所述热压步骤是:把素板材坯料放在热压机上,使热压板以 0. 5 ~ 6匪 /s的速度闭合, 控制素板材坯料的压缩率为 10 ~ 30%, 并控制压 力为 6 ~ 20MPa , 然后控制热压板温度为 170 ~ 200 °C并保温保压 lmin ~ 40min; 所述的预炭化步骤是保温保压结束后将热压板温度降 到 160 ~ 170 °C并保温保压 30min ~ 120min;所述炭化步骤是在预炭化 步骤结束后将热压板温度升到 200 ~ 225 °C条件下保温保压 45min ~ 120 min。

4、 根据权利要求 1所述的一种木质型材的制备方法, 其特征在 于: 所述步骤( 7 )冷却步骤是: 炭化步骤结束后在保压的状态下使 热压板的温度降到 120°C以下。

5、 根据权利要求 1所述的一种木质型材的制备方法, 其特征在 于: 所述步骤( 7 )冷却步骤是: 在炭化步骤结束后, 緩慢泄压打开 热压机,迅速取出素板材坯料并送进常温压机中,迅速闭合常温压机, 控制常温压机的压板压力在 0. 2 ~ 4MPa之间。

6、 根据权利要求 1所述的一种木质型材的制备方法, 其特征在 于: 所述步骤( 8 )恢复含水率步骤是: 将冷却后的素板材坯料放到 调温调湿房进行含水率恢复, 控制调温调湿房内温度为 39 ~ 80°C , 相对湿度为 75 ~ 95%进行调湿,使木材的含水率恢复到 4 ~ 12%。

7、根据权利 1 ~ 6所述的一种木质型材的制备方法所制得的木质 型材, 其特征在于: 它包括压缩密实层和与之纤维连接的自然层, 压 缩密实层为分别位于自然层两相对侧的第一压缩密实层与第二压缩 密实层, 该种木质型材的整体密度为 350 ~ 750kg/m3, 含水率为 4 ~ 12%, 其耐腐等级达 I I以上, 重量损失 24%。

8、 根据权利要求 7所述的木质型材, 其特征在于: 第一压缩密 实层与第二压缩密实层的厚度都在 0. 6 ~ 4mm之间, 且压缩密实层的 密度为自然层密度的 1. 3 ~ 3倍。

9、 根据权利要求 7所述的木质型材, 其特征在于: 该木质型材 的原料为杨木, 其整体密度为 380 ~ 550kg/m3, 含水率为 6 ~ 12%, 第 一压缩密实层与第二压缩密实层的厚度都在 0. 6 ~ 4mm之间。

10、 根据权利要求 7所述的木质型材, 其特征在于: 该木质型材 的原料为南方松, 其整体密度为 500 ~ 720kg/m3, 含水率为 4 ~ 11%, 第一压缩密实层与第二压缩密实层的厚度都在 0. 6 ~ 3mm之间。

11、 根据权利要求 7所述的木质型材, 其特征在于: 该木质型材 的原料为马尾松, 其整体密度为 480 ~ 680kg/m3, 含水率为 5 ~ 10%, 第一压缩密实层与第二压缩密实层的厚度都在 0. 6 ~ 2. 5mm之间。

12、 根据权利要求 7所述的木质型材, 其特征在于: 该木质型材 的原料为杉木, 其整体密度为 350 ~ 550kg/m3, 含水率为 5 ~ 10%, 第 一压缩密实层与第二压缩密实层的厚度都在 0. 6 ~ 2. 5mm之间。

Description:
说 明 书

一种木质型材及其制备方法 技术领域

本发明涉及一种木质型材及其制备方法,特别 涉及软木素材型材 及其制备方法, 属于木材加工领域。

背景技术

随着天然林资源的枯竭和国家天然林保护工程 的实施,人工林木 材将成为今后緩解国内外木材市场供需矛盾的 主要材种。人工林木材 主要包括杉木、 马尾松、 落叶松、 杨木、 泡桐等树种, 它具有生长速 度快、 产量高、 釆伐周期短等特点, 由于其生长速度快、 材质较差、 密度及表面硬度低, 不耐腐不耐候、 易变形易开裂等缺陷限制了其应 用范围。

木材功能性改良方法是改善人工林木材理化性 能的有效途径,经 过处理后的木材密度、 表面硬度、 耐磨性、 防腐性和尺寸稳定性都大 幅度提高, 可广泛应用于实木地板、 实木家具行业及其他建筑装饰材 料。

有一种途径提高型材的力学性能是釆用压缩的 方法。

杨木、南方松、马尾松等是常见的速生树种, 但由于其材质疏松, 材质各向异性非常大, 所以对这些速生材进行功能性改良的研究很 多, 国内外都有很多值得借鉴的成功经验。

但是压缩木的回弹严重, 尤其是在有水条件下更为严重。 为了改进压缩木的缺点,常釆用蒸汽或树脂固 定压缩木回弹的方 法。 例如, 1996 年方桂珍等使用不同浓度的低分子量三聚氰胺 一曱 醛 (MF)树脂为固定木材压缩变形的交联剂浸渍大 杨,处理材 ASE为 47 % , MEE为 36 % , 经浓度为 1 0 %的交联剂处理的试件,压密后室温 下浸水可完全保持其固定变形; 17. 5 %和 25 %浓度的交联剂处理的 试件, 在沸水中也保可持其变形。 1 997 年方桂珍等研究了大青杨与 MF交联剂的作用机理。 1 998年方桂珍等又釆用不同浓度的 PF预聚体 处理大青杨木材, 并在加热过程中作横紋方向的压缩处理。 结果为: 经 10 %的 PF预聚体处理的试材, ASE达 60 %以上, MEE为 52 % , 在 室温或沸水中浸水均可完全保持其压缩变形。 1998年方桂珍等以 1 , 2 , 3 , 4_丁烷基四曱酸(BKA)为交联剂, NaH2P02 为催化剂处理大青 杨, 然后在 1 50 °C下恒温压缩。 方桂珍等人用低分子量 PF树脂处理 大青杨木材, 提高了木材的尺寸稳定性和力学强度。 2000 年方桂珍 等人做了木材浸渍低分子量低色度酚醛树脂的 研究以及低分子量酚 醛树脂改性大青杨木研究。

现有的表面压缩固化木材,是将干燥的木材锯 材的表面部分浸泡 在水中 5 ~ 6h预定的深度, 当渗入一定的量的水以后, 用微波辐射加 热, 然后将其接放置在热压装置上压缩、 压密, 再经干燥使压缩部分 固定。 但这一技术存在着, 表面浸泡水后, 表面水很大, 当在很短时 间内蒸发时,其表面由于水分的蒸发而快速收 缩,产生很大的内应力, 使表面容易产生开裂, 而且由于在压缩干燥固化过程中, 没有使木材 的表面内应力充分地平衡掉, 也没有使表面得到充分的塑性固化, 在 使用过程中很容易产生回弹现象。

上述方法釆用化学试剂处理,其必定有废气或 废水排放,噪声大, 污染环境, 而且所得型材的尺寸稳定性差, 易弯曲翘曲变形, 耐腐耐 候性不理想, 使用寿命短, 出材率不高等缺点。

中国专利文献 CN101603623A公开了 "表面强化实木型材、 地板 及其制造方法" 技术专利, 其制造方法包括(1 )干燥原木型材; (2) 将原木型材在 210~ 250°C的热压机中压缩; (3)将压缩后的原木型 材保温 20 ~ 60分钟; (4)控制原木型材的含水率在 6~9%之间。 上 述方案, 在干燥过程中, 容易产生皱缩, 在后续的压缩过程中容易产 生压裂爆裂, 木材损耗大, 出材率低, 约为 60~70%, 而且处理出来 的木材颜色深, 有烧焦味, 上述工艺获得的地板只能在北方等干燥气 候条件下能用, 而在南方使用则会产生较大的变形, 同时其耐腐等级 只能达到 III级, 防腐性能较差。

中国专利文献 CN101214675A公开了 "木材热压炭化强化方法" 技术专利, 其包括(1 )干燥: 根据木材密度, 将木材在干燥窑中把 含水率控制在 3~17%; (2) 刨光: 对木材进行了刨光处理; (3)热 压炭化: 将刨光的木材放入温度为 160~ 260°C的热压机中进行热压 炭化, 木材的压缩比控制在 5 ~ 50%, 保温 10 ~ 240分钟; 冷却: 将 炭化后的木材冷却至 80%以下; (4)成品: 将木材的放在自然条件或 调温调湿房内, 根据木材的用途把木材的含水率调到 5~10%。 上述 方案在压缩炭化过程中, 木材^ L容易被压裂, 出材率低, 约为 50 ~ 60%; 同时上述方案处理得到的木材耐腐性能差(通 常在 III级以下) 且不稳定、尺寸稳定性差, 同时也有些木材就会被炭化过度,材色深, 有烧焦味。

中国专利文献 CN101486212A公开了 "压缩炭化杨木三层实木复 合地板的生产方法"技术专利, 其公开的面层材料的制备: 将速生材 杨木锯剖成板材, 经干燥、 刨削、 根据压缩率 (压缩率 30%、 40%、 50%、 60%)和面板的厚度为 2 ~ 4mm加工成含水率为 20 ~ 40%的杨木 薄板,板在压机中被压缩到所需的压缩率,压 缩时的温度 70 ~ 110°C, 施加的压力根据薄板设计的压缩率而确定;压 缩后的板在一定的压力 条件下或在特制的夹具中进行炭化固定,炭化 过程在热压机中进行或 在特制的夹具中进行, 炭化温度为 190 ~ 220°C, 时间 1.5 ~ 5小时, 炭化装置设有排气孔; 炭化处理结束后, 在一定的压力条件下将杨木 薄板温度降至 40~ 60°C, 取出杨木薄板, 用宽带砂光机砂去颜色变 深的外层, 砂光后的杨木薄板厚度在 2 ~ 4mm。 现有技术的上述方案, 杨木的含水率大, 在纤维饱和点左右, 在 70~ 110°C的条件下进行干 燥后木材收缩率很大会导致木材的残余应力也 很大,然后在 190 ~ 220 条件下炭化时, 使得木材很容易开裂, 而且木材压缩率大, 形成了 整体压缩, 木材损耗率大, 炭化装置设有的排气孔, 会使得压缩出来 的木材表面出现凹凸不平的点, 经砂光后, 这些点所在的位置会使得 这一区域硬度降低, 而且后期又没有进行含水率调湿处理,会使得 木 材在使用过程中因吸湿而产生变形;这样的工 艺也不能利于产业化的 运作。

发明内容 本发明的目的是解决上述背景技术的不足,提 供一种木质型材的 制备方法, 通过物理木材功能性改良方法, 解决软木的材质软, 密度 小, 容易开裂变形等缺陷, 同时解决现有技术处理压缩木回弹大, 木 材损耗大, 浸渍树脂污染环境, 尺寸稳定性差, 耐腐耐候性差, 易变 形, 出材率低等的缺点, 同时也解决了生产过程复杂,能耗高的缺点; 该木质型材的制备方法工艺简单、无污染且通 过实施该木质型材的制 备方法所得木质型材的得材率高达 99%, 甚至达到 100%, 且所制得的 木质型材尺寸稳定性高、 防腐耐磨性强、 表面硬度高、 使用寿命长, 可达 70年以上。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得 以实现的:一种木 质型材的制备方法, 它包括下列步骤:

( 1 )制材步骤: 将气干密度小于或等于 700kg/m 3 的木材通过制 材得板材;

( 2 )干燥步骤: 对板材进行干燥, 使板材的含水率降低到 6 ~ 20%的步骤;

( 3 ) 刨光步骤: 对干燥过的板材进行刨光得素板材坯料;

( 4 )热压步骤: 用两块温度为 140 ~ 200°C的热压板对素板材坯 料的两个表层进行压缩密实;

( 5 )预炭化步骤: 使素板材坯料在 160 ~ 200°C的条件下进行预 炭化;

( 6 )炭化步骤: 使素板材坯料在 200 ~ 225 °C的条件进行炭化; ( 7 )冷却步骤; ( 8 )含水率控制步骤。

气干密度小于或等于 700kg/m 3 的木材一般称为软木,多数为速生 材。

所述的步骤(1)制材步骤, 由软木原材通过制材的方法, 制得所 需尺寸的板材, 如长为 600mm ~ 2000mm, 宽为 110mm ~ 200mm, 厚为 30mm ~ 60mm的地板板材,然后堆垛好,堆垛时板材之 的间距留 15 ~ 25mm空隙,然后进行干燥。

作为本发明的优选,所述的步骤(2)干燥步骤 优选是,釆用的是 高温高湿快速干燥方法,釆用高温高湿快速干 燥方法有利于防止软材 在干燥过程中产生皱缩, 防止板材霉变或蓝变, 以保证最终产品的质 量, 通过干燥步骤使板材的含水率降到 6 ~ 20%;

作为本发明的另一种优选,所述的步骤(2)干 步骤是,将木材在 室内晾干 5天以上后再经加热干燥,通过晾干除掉部分 分后可防止 在热压的过程中开裂, 达到节能作用。

设有干燥步骤是因为软木各种间差异性大,软 木本身的各向异性 也很大, 釆用高温高湿干燥方法, 在高温高湿条件下干燥木材可以使 木材在厚度方向上形成较小的木材含水率梯度 ,保护木材由于干燥剧 烈而产生表裂、 内裂、皱缩等干燥缺陷, 影响后继的热压质量。 同时, 在高温条件下, 有利于抑制菌虫的生长或杀死菌虫, 防止板材发生霉 变或蓝变。

作为本发明步骤(2)干燥步骤的优选, 对有树脂的板材将其干燥 至含水率为 10 ~ 16% , 对无树脂的木材干燥至 6 ~ 12%。 含水率过低, 如含水率为 3 ~ 5%时, 由于板材变脆, 在热压及炭化过程中, 板材很 容易被压裂, 出材率低; 含水率过高, 如含水率为 20 ~ 40%时, 板材 在热压及炭化过程中, 由于板材里的水分会形成过热水蒸汽, 含水率 高,板材里的过热水蒸汽分压力就很大, 又因所用热压及炭化的板材 通常是一些密度小、生长速度快的软材, 所以过热蒸汽分压力很容易 大于板材里的纤维间的横紋抗拉强度, 使得板材很容易发生爆裂炸 裂, 导致木材损耗大。 经实践证明, 釆用上述干燥方法处理板材, 可 以使得到的产品的得材率高达 99%以上。

所述的步骤(3)刨光步骤是用威力四面刨铣机 型号: U23EL)对干 燥后的板材两表面进行四面抛光, 选择两个相对的表层作为待压表 层, 且使得所述的待压表层上的抛光方向与板材的 纤维方向平行,得 厚度为 20mm ~ 27mm的素板材坯料; 然后将抛光后的素板材坯料依次 进行热压步骤、预炭化步骤、炭化步骤、冷却 后进行含水率控制步骤。

作为本发明的优选, 所述步骤(4 ) ~ ( 6 )热压、 预炭化、 炭化 步骤是: 把素板材坯料放在热压机上, 使热压板以 0. 5 ~ 6mm/ s的速 度闭合, 控制素板材坯料的压缩率为 10 ~ 30% , 并控制压力为 6 ~ 20MPa , 然后控制热压板温度为 150 ~ 160 °C并保温保压 30min ~ 120min;所述预炭化步骤是上述保温保压结束后 将热压板温度升温 度到 170 ~ 180°C并保温保压 30min ~ 120min;所述炭化步骤是在预炭 化步骤结束后将热压板温度升温到 200 ~ 225 °C条件下保温保压 45min - 120 min。 热压板温度在 150 ~ 160 °C并保温保压 30min ~ 120min 的过程为热压过程, 在这个过程中素板材坯料被压缩至所需 的厚度尺寸,使素板材坯料的两个相对的待压 表层仅有 1. 5 ~ 10mm得 到压缩, 并保温保压 30min ~ 120min, 优选 30min ~ 90min, 最为优选 是 45min ~ 90min,使素板材坯料的两个相对的待压表层都形 成 0. 6 ~ 4mm的压缩密实层, 即第一压缩密实层与第二压缩密实层, 且压缩密 实层的密度为自然层密度的 1. 3 ~ 3倍。

上述的热压过程中, 热压板闭合速度优选 0. 5 ~ 4mm/ s , 压缩率 优选 10 ~ 25% , 压力优选 9 ~ 16MPa。 之后进入预炭化阶段, 将热压板 的温度升温至 170 ~ 180°C后在保压状态下保温, 在预炭化过程中进 一步降低了素板材坯料的含水率,使素板材坯 料充分热透, 进一步使 得过热水蒸汽分压力小于素板材坯料里的纤维 间的横紋抗拉强度,防 止在后继的炭化步骤中出现炭化缺陷,如素板 材坯料产生内裂、表裂、 颜色不均勾、 变形等问题, 从而大大提高了得材率, 得材率几乎可达 画。

预炭化过程结束后, 将热压板快速升温至 2GG ~ 225 °C并保温保 压 45min ~ 120 min的过程为炭化过程。 炭化过程中素板材坯料产生 了一系列复杂的化学反应, 因此炭化后的素板材坯料具有优异的性 能, 具体描述如下:

1、 防潮性增强: 素板材坯料经炭化处理后, 其水吸附机理发生 了变化。 随着处理温度的升高, 吸湿性能强的半纤维素在处理过程中 降解, 使得素板材坯料的吸湿性下降, 水分子与素板材坯料分子之间 的氢键减少,从而降低了素板材坯料的吸湿性 和吸水性, 能让炭化后 上;

2、 尺寸稳定性提高: 素板材坯料在高温环境中进行热处理, 由 于炭化过程降低了素板材坯料组分中羟基的浓 度,减小素板材坯料的 吸湿性和内应力,使炭化后的素板材坯料与外 界水分的交换能力显著 下降,从而大大减小了炭化过的木质型材在使 用中因水分变化引起的 变形、 收缩和湿胀;

3、 耐腐和耐候性显著增强: 素板材坯料组分在炭化过程中发生 了复杂的化学反应, 改变了素板材坯料的某些成分, 减少了素板材坯 料腐朽菌的营养物质 ,从食物链这一环节上抑制菌类在素板材坯料 的生长。 因此, 炭化后的素板材坯料的耐腐性能和耐候性显著 提高, 具有防腐烂、 防白蚁、 防真菌的功效;

4、 环保、 安全: 炭化过程为纯物理技术, 在素板材坯料炭化过 程中只涉及到温度和水蒸汽, 不添加任何化学药剂, 所以炭化过程环 保和安全。 另外, 炭化过程使素板材坯料具有了稳定、 防腐和珍贵木 材的颜色, 使得软木可替代部分珍贵木材;

5、 颜色内外一致: 炭化木颜色内外一致, 根据树种和工艺不同, 炭化木的颜色为黄色至深棕色。 对于松木、 杉木、 杨木之类浅色的速 生木材,炭化后可以使这些廉价木材的颜色具 有类似热带珍贵木材的 颜色, 使木材看上去上档次, 并具有优良的稳定性。

经过实践证明釆用上述热压及炭化步骤, 得材率可达 99%, 甚至 达画。

作为本发明的另一种优选, 所述步骤(4 ) ~ ( 6 )热压、预炭化、 炭化步骤是: 把素板材坯料放在热压机上, 使热压板以 0. 5 - 6mm/ s 的速度闭合,控制素板材坯料的压缩率为 10 ~ 30%,并控制压力为 6 ~ 20MPa ,然后控制热压板温度为 170 ~ 200 °C并保温保压 lmin ~ 40min; 所述的预炭化步骤是保温保压结束后将热压板 温度降到 160 ~ 170 °C 并保温保压 30min ~ 120min; 所述炭化步骤是在预炭化步骤结束后将 热压板温度升到 200 ~ 225 °C条件下保温保压 45min ~ 120 min。

在热压板温度为 170 ~ 200°C时为热压过程, 在热压过程中由于 素板材坯料在短时间温度变化剧烈, 这有利于表层的软化,保证产品 的质量; 然后进入预炭化步骤, 即将热压板的温度降至 160 ~ 170 °C 并进行保温保压以充分释放该素板材坯料内部 的残余应力继而防止 该素板材坯料在后继的炭化过程中发生爆裂炸 裂现象;热压板温度在 200 ~ 225 °C之间的过程为炭化过程。 实践证明釆用上述热压、预炭化 步骤及炭化步骤,得材率也可达 99%,甚至 100%,而且产品质量过硬。

作为本发明的优选, 所述步骤( 7 )冷却步骤是: 炭化步骤结束 后在保压的状态下使热压板的温度降到 120°C以下。 冷却步骤的作用 是使得经热压及炭化步骤后的素板材坯料的温 度降至 120°C以下, 即 降至素板材坯料的可塑温度点以下,从而使得 经热压及炭化步骤后的 素板材坯料固定成形。

作为本发明的另一种优选, 所述步骤( 7 )冷却步骤是: 在炭化 步骤结束后,緩慢泄压打开热压机,迅速取出 素板材坯料并送进常温 压机中, 迅速闭合常温压机, 控制常温压机的压板压力在 0. 2 ~ 4MPa 之间。 作为本发明的优选, 所述步骤(8 )含水率控制步骤是: 将冷却 后的素板材坯料放到调温调湿房进行含水率控 制,控制调温调湿房内 温度为 39 ~ 80 °C , 相对湿度为 75 ~ 95%进行调湿,使木材的含水率恢 复到 4 ~ 12%。 含水率恢复步骤使制得的木质型材能适应各地 气候条 件的使用。

作为本发明方法的优选,它还包括一个在含水 率控制步骤后用压 辊涂装的步骤, 所述压辊涂装步骤是将 UV树脂在 0. 5 ~ 1. OMpa的压 力挤压渗透入压缩层 0. 05 ~ 0. 15mm后经 UV固化。 本发明将 UV树脂 压入第一压缩密实层或第二压缩密实层,能进 一步将涂料与该木质型 材表面的木纤维接触, 发生交联固化反应, 能达到漆膜硬度与柔韧性 二者兼顾, 增加了该木质型材的各种性能。

根据上述一种木质型材的制备方法所制得的木 质型材,它包括压 缩密实层和与之纤维连接的自然层,压缩密实 层为分别位于自然层两 相对侧的第一压缩密实层与第二压缩密实层, 该种木质型材的整体密 度为 350 ~ 750kg/m 3 , 含水率为 4 ~ 12% , 其耐腐等级达 I I 以上, 重 量损失 24%。 该木质型材无胶, 其中自然层为未经压缩的木材结构, 但可能在表面压缩的过程中对自然层的结构造 成影响,但上述影响相 对于压缩密实层被压缩的量可以忽略不计。 上述压缩密实层的密度, 即第一压缩密实层与第二压缩密实层的密度由 相应的表层到距相应 的表层厚度为 0. 6 ~ ½m逐渐减小到木材的自然密度, 在压缩密实层 与自然层之间自然纤维连接, 与现有的胶合板不同。 上述自然连接连 接牢固、 无污染, 制作工序简单。 上述第一压缩密实层或第二压缩密 实层的表面漆膜硬度可达 2 ~ 6H。

该木质型材的含水率为 4 ~ 12%。 含水率是指木材中所含水分的 重量与绝干后木材重量的百分比, 定义为木材含水率。 在大气条件下 的吸湿平衡含水率是指木材在一定的温度湿度 状态下,最后所达到的 吸湿稳定含水率或解吸稳定含水率, 叫做木材的平衡含水率。 一般, 木材在不同地方的平衡含水率不同, 例如, 广州地区年平均的平衡含 水率为 15. 1% , 北京地区却为 1 1. 4%。 木材干燥到 1 1%的木材用于北 京是合适的, 可用于广州将会吸湿膨胀, 产生变形。 所以说, 通常木 材的最终含水率要与使用地的平衡含水率接近 或相同,才能保证木制 品的使用稳定性。 本型材经过压缩炭化处理后, 不但提高了软材的表 面硬度, 并达到很好的固定作用, 而且也大大降低了其吸湿性, 从而 大大减小了使用地不同季节的温度和湿度变化 对其尺寸稳定性的影 响, 提高使用寿命, 在不同的气候条件下无需恢复含水率, 能够适应 于不同地域气候条件的使用。

本发明的上述木质型材, 按照 《GB 1941-91木材硬度试验方法》 测定型材表面硬度大于 1500N以上,是其自然层的 2. 0倍以上。同时, 材的含水率波动小,使尺寸稳定性大大提高。 现有的压缩木由于压缩 层需要被封死, 而釆用了大量的化学试剂, 本发明的上述木质型材不 含现有技术的上述化学试剂。 另外, 上述木质型材防腐性能优异, 按 照 《GB/T 1 3942. 1-1992 木材天然耐久性试验方法 木材天然耐腐性 实验室试验方法》标准, 对本发明优选树种样品进行实验, 其耐腐等 级达 11以上, 重量损失 24%。

上述木质型材的原料是速生材, 例如杨木、 杉木、 马尾松、 南方 松、 落叶松、 泡桐等, 它们未经处理时, 力学性能较差, 防腐防潮性 能不理想,稳定性差, 很容易受到菌虫的侵害, 容易开裂变形。

作为优选, 其耐腐等级达 I以上。

作为优选,第一压缩密实层与第二压缩密实层 的厚度都在 1 ~ 2mm 之间。

作为优选, 上述含水率为 6. 5 ~ 10% , 更为优选的是 7 ~ 9%。

作为本发明的优选,第一压缩密实层与第二压 缩密实层的厚度都 在 0. 6 ~ 4mm之间, 且压缩密实层的密度为自然层密度的 1. 3 ~ 3倍。

作为本发明的优选, 该木质型材的原料为杨木, 其整体密度为 380 ~ 550kg/m 3 , 含水率为 6 ~ 12% , 第一压缩密实层与第二压缩密实 层的厚度都在 0. 6 ~ 4mm之间。

作为本发明的优选, 该木质型材的原料为南方松, 其整体密度为 500 ~ 720kg/m 3 ,含水率为 4 ~ 11%,第一压缩密实层与第二压缩密实层 的厚度都在 0. 6 ~ 3mm之间。

作为本发明的优选, 该木质型材的原料为马尾^ 其整体密度为 480 ~ 680kg/m 3 , 含水率为 5 ~ 10% , 第一压缩密实层与第二压缩密实 层的厚度都在 0. 6 ~ 2. 5mm之间。

作为本发明的优选, 该木质型材的原料为杉木, 其整体密度为 350 ~ 550kg/m 3 , 含水率为 5 ~ 10% , 第一压缩密实层与第二压缩密实 层的厚度都在 0. 6 ~ 2. 5mm之间。 上述木质型材具有如下优点:

1、 厚度密度分布: 第一压缩密实层与第二压缩密实层的厚度都 在 0. 6 ~ 4mm之间, 且第一压缩密实层与第二压缩密实层的密度都 是 自然层密度的 1. 3 ~ 3倍;

2、 吸湿性: 与素材相比, 降低 45%以上;

3、 尺寸稳定性: 与素材相比提高 55%以上。

综上所述, 本发明具有以下有益效果:

1、 该木质型材可釆用速生材, 具有资源丰富, 价格低廉, 表面 经过热压及炭化步骤后 ,具备珍贵树种天然的优良的木材微环境特性 和物理力学性能,同时本发明釆用一次成型复 合式木材物理功能性改 良技术, 即热压及炭化技术直接得到型材, 省去了多个组坯胶合浸渍 等环节,在节省成本的同时增强了型材的力学 性能和保持木材的天然 特性;

2、 该木质型材的平衡含水率小且波动小, 尺寸稳定性高, 耐腐 耐候性强,压缩密实方向上的回弹小, 生产出来的产品无需再调整含 水率, 就可以直接应用于各种室外、 地热等各种不同的环境条件;

3、 该木质型材压缩密实层与自然层纤维连接, 它们之间不存在 胶合、 分开等技术问题, 而且热压后再经炭化, 对压缩密实层进行高 温固定处理,使其形成两个相对的表层硬中间 软这样一种有弹性的木 材新特性, 用做实木地板时具有独特的优势, 做成的实木地板, 木紋 显现, 脚感舒适, 无任何有害气体排放, 兼顾了视感、 触觉、 嗅觉的 统一, 特别适合于有老年人或小孩的家庭用地板, 这是现在普通实木 地板所不能比拟的;

4、 该木质型材的制造方法中, 通过在热压前设置干燥步骤, 可 防止木材发生霉变或蓝变、加强木材的表面美 观度, 同时还可以防止 在后续的热压及炭化过程中木材产生开裂或爆 裂 ,损伤机器或爆伤工 人, 提高产品的得材率和保证产品的质量;

5、 该木质型材的制造方法中, 釆用的方法简单, 利于实现产业 化运作。 本发明涉及的关键步骤主要是干燥步骤、 热压步骤、 炭化步 骤, 只要这每一步都保证设备完好, 工艺合适, 并保证工艺得到正确 的实施就能得到质量过硬的产品;

6、木材的制造方法中, 在通过压力涂装的方法将 UV固化树脂压 入压缩密实层的表层中, 形成永久的固化,从而永久封住压缩密实层 的紋孔,有效降低压缩密实层吸湿能力, 进一步强化了木材的尺寸稳 定性, 防止回弹;

7、釆用高温高压热压后进行炭化一次成型木 功能性改良方法, 本发明具有工艺简单,在进行热压后进行炭化 过程中不添加任何化学 药剂, 不排放废气和废水, 热利用效率高, 节能环保, 克服了木材的 固有缺陷, 解决了现有技术的回弹与环保二者不兼顾的难 题, 利于产 业化的实施;

8、 本发明制得的木质型材具有相对的第一压缩密 实层与第二压 缩密实层,使得该木质型材适用范围较单面压 缩的型材更为广泛, 除 可用于制作地板外,还可应用于家具和办公领 域, 如用于制作家用或 办公用桌椅等, 若将单面压缩的型材用于家具或办公领域, 则需要两 道型材制作工艺,之后将两块单面压缩的型材 拼合才能用于家具或办 显更为优势, 无需拼合直接可用于家具或办公领域。

附图说明

图 1是实施例 1热压及炭化技术后杨木的第一压缩密实层与 然 层的连接结构剖切电镜照片图;

图 2是实施例 1杨木素材的剖切电镜照片图;

图 3是实施例 1杨木素材在厚度方向上的密度分布图; 图 4是实施例 1由杨木素材经热压及炭化技术后得到的产品 厚 度方向上的密度分布图;

图 1和图 2分别显示了最终产品和杨木素材的剖切电镜 片图, 从两张图明显可以看出, 图 2素材细胞结构分布均匀, 图 1可以明显 的看到, 从压缩表面往里 2 ~ 3mm左右的第一压缩密实层的密实程度 非常明显(第二压缩密实层的密实程度与第一 压缩密实层类似), 再 往里就保持原木材均勾结构。

图 3和图 4分别是素材和最终产品的厚度方向上的密度 布图, 每个实验有 3个样品,可以发现经过对两个相对表面热压 的产品的 相应表面向内 2 ~ 3mm密度显著增强。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释, 其并不是对本发明的限 制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以 根据需要对本实施例做 出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的 权利要求范围内都受到 专利法的保护。

实施例 1 :一种杨木地板的制造方法,选取速生材杨木 为素材, 通过制材的方法锯制成具批量的同规格板材, 将其堆垛好后, 用叉车 把垛好的木材堆放到蒸汽加热顶风型干燥窑中 釆用高温高湿的方法 进行干燥, 使板材的含水率在 12 ~ 14 %左右。 用威力四面刨铣机(型 号: U23EL)对干燥后的板材表面进行抛光, 选择相对的两个抛光表面 作为待压实面,使得所述的待压实面的刨光方 向与板材的纤维方向平 行, 得厚度为 25mm的素板材坯料, 将该素板材坯料放入三层热压机 中, 控制热压板的闭合速度为 3mm/ s , 热压机压力为 20MPa , 将两块 热压板升温至 150 °C并闭合,压到素板材坯料厚度为 20mm,使两块热 压板紧贴素板材坯料的待压面后进行保温保压 50min; 之后将两块热 压板的温度升至 170 °C ,仍控制热压机压力为 20 MPa ,保温保压 8 Om i η , 最后将两块热压板的温度升至 210 °C保温保压 60min, 以完成热压、 预炭化及炭化步骤; 然后在热压机在并在保压的状态下, 通过自身的 冷却系统, 即通过导热油使两块热压板的温度降低于 120 °C以下, 使 素板材坯料的温度降至可塑温度点以下,从而 使得经炭化步骤后的素 板材坯料固定成形;之后将冷却后的素板材坯 料放到调温调湿房进行 含水率恢复,控制调温调湿房内温度为 65 °C , 相对湿度为 90%进行调 湿,使木材的含水率恢复到 6 ~ 12%。

然后取出, 在室内陈放一段时间, 再对其进行企口、 表面砂光、 表面涂饰等步骤即可得实木地板。图 1是本实施例热压及炭化技术后 杨木的第一压缩密实层与自然层的连接结构剖 切电镜照片图(第二压 缩密实层结构与第一压缩密实层结构类似), 通过与图 2对比, 可以 看出, 其纤维间隙空间几乎被全部压缩, 因此其硬度高、 能够满足各 种地板的强度要求, 克服了软材的缺陷。地板的自然层的纤维结构 松 散, 能起到较好的吸音、 防震作用, 脚感好, 继承了软材的优点。

所述的表面涂饰釆用高压辊涂装技术, 使低粘度 UV树脂在 IMpa 的压力下挤压渗透入压缩密实层 0. 15mm左右, 经 UV固化后,使压缩 密实层再次增强。这些树脂增强层还能起到隔 离压缩密实层与外界的 水份交换, 再次固化压缩密实层, 并提高木材稳定性。 第一压缩密实 层或第二压缩密实层的漆膜硬度为 2H ~ 6H。

由图 3与图 4对比,可看出上述实木地板被压缩的表面向 2. 5mm 厚部分硬度显著增强。

实施例 2 : —种南方松地板的制造方法, 选取速生材南方松作为 素材, 通过制材的方法锯制成具批量的同规格板材, 将其堆垛好后, 用叉车把垛好的木材堆放到蒸汽加热顶风型干 燥窑中釆用高温高湿 的方法进行干燥, 控使板材的含水率在 10 ~ 18 %左右。 用威力四面 刨铣机(型号: U23EL)对干燥后的板材表面进行抛光, 选择相对的两 个抛光的表面作为待压实面,使得所述的待压 实面的刨光方向与板材 的纤维方向平行, 得厚度为 30匪的素板材坯料, 将该素板材坯料放 入三层热压机中, 控制热压板的闭合速度为 4匪 /s , 控制热压机内的 压力为 15MPa将两块热压板的温度升至 180°C , 压到素板材坯料的厚 度为 24mm时保温保压 30min, 然后通过压机自身冷却系统, 即通过 导热油将两块热压板降温到 160°C并保温保压 45min,最后升温到 210 条件下保温保压 60min, 以完成热压、 预炭化及炭化步骤; 之后, 緩慢泄压,打开热压机,立即取出素板材坯料 ,立即送进常温压机里, 然后立即闭合该常温压机, 将常温压机的压板压至素板材坯料的表 面, 控制压力控制为 2.5MPa, 进行冷却, 使得经炭化步骤后的素板 材坯料的温度降至 120°C以下,即降至素板材坯料的可塑温度点以 下, 从而使得经炭化步骤后的素板材坯料固定成形 ;然后将冷却后的素板 材坯料放到调温调湿房进行含水率恢复, 控制调温调湿房内温度为 60°C, 相对湿度为 95%进行调湿,使木材的含水率恢复到 7~ 12%。

然后取出, 在室内陈放一段时间, 再对其进行企口、 表面砂光、 表面涂饰等步骤即可得实木地板。

木地板经过炭化处理, 其表面呈黄色, 颜色均勾一致, 其吸水能 力显著下降, 在使用时其平衡含水率稳定在 7 ~ 12%。 第一压缩密实 层或第二压缩密实层的漆膜硬度为 2H~ 6H。

实施例 3 ~ 5:与实施例 1的不同之处都列于下表之中:

项目 实施例 1 实施例 2 实施例 3 实施例 4 实施例 5 素材 杨木 南方松 杉木 马 泡桐 热压步骤中热压板温度 150'C 180'C 200'C 160'C 170'Ca 热压机内压力 20MPa 15MPa lOMPa 環 Pa 6MPa 热压板闭合速度 3 mm/ s 1.5 mm/ s 0.5mm/ s 2 mm/ s 6 mm/ s 热压步骤保温保压时间 50min 25min 40min 90min lmin 预炭化步骤中热压板温

170'C 160'C 160'C 180'C 160'C 度

预炭化步骤中保温保压

80min 45min 120min 90min 120min 时间

压缩距离 5 mm 6 mm 4 mm 3 mm 2 mm 第一压缩密实层厚度 2 mm 2.5mm 2 mm 1.2 mm 0.6mm 第二压缩密实层厚度 2.1mm 2.4mm 1.8 mm 1.1mm 0.7mm 炭化步骤中热压板温度 210'C 210'C 225'C 200'C 225'C 炭化步骤中保温保压时

60min 60min 120min 45min 90min 间

含水率 6-12% 4 ~ 12% 5 ~ 10% 5 ~ 10% 7 ~ 9%

UV涂装压力 IMPa IMPa 0.5MPa 0.7MPa 0.8MPa

UV树脂渗入压缩密实层

0.15mm 0.1mm 0.07mm 0.09mm 0.06mm 厚度

表面漆膜硬度 2H-6H 2H-6H 2H-4H 2H-4H 2H-4H

380 ~ 500 ~ 350 ~ 480 ~ 350 ~ 整体密度

550kg/m 3 720kg/m 3 550kg/m 3 680kg/m 3 550kg/m 3

350 ~ 450 ~ 320 ~ 400 ~ 300 ~ 素材密度

450kg/m 3 620kg/m 3 420kg/m 3 640kg/m 3 400kg/m 3

480 ~ 550 ~ 400 ~ 550 ~ 400 ~ 第一压缩密实层密度

1200kg/m 3 1350kg/m 3 1000kg/m 3 1300kg/m 3 1000kg/m 3 耐腐等级 大于 II 大于 II 大于 II 大于 II 大于 II 重量损失 <15 <10 <9 <17 <12 第二压缩密实层的密度与第一压缩密实层的密 度类似。

实施例 6: —种办公桌的桌面型材的制备方法, 选取速生材杨木 作为素材, 通过制材的方法锯制成具批量的同规格板材, 将其堆垛好 后, 在板材垛顶加重物, 用叉车把垛好的木材堆放到蒸汽加热顶风型 干燥窑中釆用高温高湿的方法进行干燥,最终 使板材的含水率在 15 ~ 20 %左右。 用威力四面刨铣机(型号: U23EL)对干燥后的板材表面进 行抛光, 选择相对的两个抛光的表面作为待压实面,使 得所述的待压 实面的刨光方向与板材的纤维方向平行, 得厚度为 50mm的素板材坯 料, 将该素板材坯料放入三层热压机中, 控制热压板的闭合速度为 3. 5mm/ s , 热压机压力为 12MPa , 将两块热压板升温至 160 °C并闭合, 压到素板材坯料厚度为 40mm,使两块热压板紧贴素板材坯料的被压面 后进行保温保压 45min , 之后将两块热压板的温度升至 180 °C , 仍控 制热压机压力为 12 MPa , 保温保压 90min, 最后将两块热压板的温度 升至 21 0 °C保温保压 80min , 以完成热压、 预炭化及炭化步骤; 然后 在热压机上, 通过自身的冷却系统, 即通过导热油使两块热压板的温 度降低于 100 °C以下, 使素板材坯料的温度降至可塑温度点以下, 从 而使得经炭化步骤后的素板材坯料固定成形; 之后将冷却后的素板材 坯料放到调温调湿房进行含水率恢复, 控制调温调湿房内温度为 65 °C , 相对湿度为 90%进行调湿,使木材的含水率恢复到 9 ~ 12%左右。

然后取出, 在室内陈放一段时间, 再对其进行表面砂光、 表面涂 饰等步骤即可得桌面型材。

所述的表面涂饰釆用高压辊涂装技术, 使低粘度 UV 树脂在 1. OMpa的压力下挤压渗透入压缩密实层 0. 12mm左右, 经 UV固化后, 使压缩密实层再次增强。这些树脂增强层还能 起到隔离压缩密实层与 外界的水份交换, 再次固化压缩密实层, 并提高木材稳定性。 第一压 缩密实层或第二压缩密实层的漆膜硬度为 2H~6H。