專利名稱：中密度纖維板的彎曲和成型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中密度纖維板(MDF)的彎曲和成形。
木材用于構(gòu)建物品昂貴而相當(dāng)難加工，多年來，有時(shí)由于價(jià)格，有時(shí)由于可達(dá)到的性質(zhì)的原因，已使用各種人造復(fù)合材料來代替它。一種這類1970年早期就可買到的材料，已知稱為MDF，或稱為中密度纖維板。MDF基本上是與一種或數(shù)種合成樹脂復(fù)合的木質(zhì)纖維料，合成樹脂常為甲醛基的(通常為脲甲醛樹脂，有時(shí)采用蜜胺脲甲醛(該型MDF常稱為MUF或HMR，后者代表高防水性)，可買到的統(tǒng)稱為MDF的材料是指由Medite、Caberboard和Silverpan銷售的那些，一般對其細(xì)節(jié)尚不清楚?，F(xiàn)在MDF的主要用途是制造家具和廚房與浴室零件(砧板和架子等)。
MDF通常是制成薄板或各種厚度(典型地為3mm至25mm)和密度的板材，并可以貼上美觀的紙或木紋或塑料貼面涂層。它是一種剛性大、很堅(jiān)硬、實(shí)際上非柔性的材料，幾乎沒有塑性，并且除非它很薄，由于很薄就帶一點(diǎn)柔性，否則即使不是不可能，也是難于彎曲，或成形成經(jīng)常要求的復(fù)雜形狀的品種。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，用氨(用無水的，即干燥氣體形式)包圍MDF，該MDF可變?yōu)檩^塑性，而這種塑性化狀態(tài)可很容易壓縮或彎曲成幾乎任何要求的形狀。
因此，在一方面，本發(fā)明提供一種板形MDF的成形方法，其中該MDF用氨處理，將其包圍，使之變?yōu)檩^為塑性，如此得到的塑性化MDF然后按需要成形，然后允許氨氣逸失，該MDF轉(zhuǎn)變?yōu)槠湔５?、此后保持的較非塑性的形式。
該MDF可以是那些通常稱為MDF的任何材料，包括尤其稱為MUF的那種。
用本發(fā)明方法成形的MDF板，實(shí)質(zhì)上可以是任何合適的形狀、大小和厚度。如上指出，MDF的典型厚度范圍為3-25mm，本發(fā)明方法可成功地應(yīng)用于任何厚度。而且，也許是略為令人吃驚的，是這種MDF以前可能已經(jīng)有了壓痕表面，其截面具有成形的斷面，即使當(dāng)該板后來由本發(fā)明方法彎曲和成形時(shí)，這種斷面也會(huì)基本保持不變。
在本發(fā)明的方法中，該MDF可在室溫下(～15℃)用氨氣方便地處理，讓MDF用氨包圍，使其變得較為塑性。該氨與MDF反應(yīng)，在MDF中的水分的作用下，發(fā)生放熱反應(yīng)，反應(yīng)的熱量使MDF的溫度升高5～10℃。據(jù)信，氨的反應(yīng)能使纖維素分子形成木質(zhì)和由其形成的木質(zhì)纖維，而造成了纖維分子之間及纖維素分子和粘結(jié)劑(典型的是脲甲醛樹脂)之間的隙縫，這種不連續(xù)的隙縫使它們當(dāng)發(fā)生彎曲或壓迫時(shí)能按需要再定位。換言之，MDF的可變化學(xué)(和物理)性質(zhì)與升高溫度相結(jié)合，使該MDF變得比原有狀態(tài)更具塑性，即由施加外力使其形狀改變，當(dāng)外力除去時(shí)不會(huì)立即恢復(fù)原有形狀。當(dāng)然，一旦氨除去或逸失后，這些分子/纖維在其新位置上再結(jié)合，不會(huì)造成該MDF的變形。
氨，最好是干燥(無水)的氨氣，可在各種環(huán)境物理狀況下施加給該MDF。例如，它可在一密封的壓力室(它可以標(biāo)準(zhǔn)蒸壓釜的形式)內(nèi)施加，也可以一個(gè)簡單的塑料袋(當(dāng)然是一個(gè)能承受涉及的壓力和溫度的塑料袋)內(nèi)施加，壓力略高，最高可達(dá)0.4MPa(約4大氣壓)。然而，氨的壓力越高，MDF吸收的氨量可能就越多，氨與MDF及其中的水分的反應(yīng)越激烈，這種過量會(huì)引起局部過熱，導(dǎo)致MDF的溶脹和當(dāng)其膨脹時(shí)，在其中產(chǎn)生氣泡，使MDF變形，甚至導(dǎo)致表面不平和可能發(fā)生MDF的爆裂。因此，最好是施用的壓力較低，約為0.1MPa(1大氣壓)。
放置MDF的壓力室在加入氨氣之前抽空較為有利，這樣，所用的氨壓可保持較低，處理周期可以縮短(但如上所述，不用擔(dān)心MDF變形)。
MDF中吸收處理用的氨的速率一定程度上取決于MDF中的水份，濕度越大，吸氨率越高。因此，確保該MDF含有水份將縮短處理時(shí)間，但如其它地方觀察到的，吸收太快會(huì)引起表面缺陷和變形，因此，當(dāng)以此方式加速處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)小心對待。
按上法對MDF處理的時(shí)間，一定程度上還取決于MDF的密度、厚度和溫度。密度和厚度越大，所需處理時(shí)間越長，而處理溫度越高，所需時(shí)間越短。因此，例如對6mm厚的板，可在15℃用1小時(shí)成功地處理，而16mm的板需更長時(shí)間和更高溫度，需3小時(shí)和/或20℃。
一旦受氨氣包圍，該MDF就變得較為塑性，然后將這樣塑性化的MDF按要求成形。該成形可按任何方便的方式進(jìn)行，并可使該MDF具有任何合適的形式。典型地，一塊MDF板(或其一部分)可以在表面貼上或壓上圖案，這樣使其看起來象浮雕，同時(shí)一條MDF也可被夾住或繞一樣板彎成曲線形。
雖然該塑性化MDF板可以完全用手工彎曲和成形，但是一種合適的彎曲和成形方法涉及到使用一種夾具，即一種預(yù)成型表面或一套釘子點(diǎn)，圍繞它MDF可以在“固定”下就能彎曲和定位。夾具的結(jié)構(gòu)和使用的技術(shù)是大家熟知的，在此不需贅言。
假如彎曲或成形涉及到貼花或壓花操作，則這可以任何方便的方式進(jìn)行，例如在常規(guī)的壓機(jī)下或用轉(zhuǎn)動(dòng)的輥筒。這類成形方法是大家熟知的，這里不需多加評述。
使該MDF可達(dá)到的彎曲程度而不致?lián)p傷，相當(dāng)大程度上取決于MDF的厚度，理所當(dāng)然薄板比厚板更易彎曲。在用本發(fā)明的方法的試驗(yàn)中，有可能以下列方式可靠地將板材彎制成有用商品板材正常彎制極度彎制厚度(mm)外徑(mm)18.730015516230120121909065040一旦該塑性化MDF已按需要成形，就允許氨逸失，由此，MDF就轉(zhuǎn)化為其正常的其后保持的較非塑性形式。例如，一條夾在夾具上繞某樣板被彎制的MDF板，可簡單地留在原處幾小時(shí)，在此期間氨擴(kuò)散出該板并逸失，并當(dāng)移走樣板時(shí)，該板條就保持其新的形狀。然而，有可能需要加速這種“干燥”過程，這時(shí)可應(yīng)用固定、臺架和其它各種技術(shù)，包括應(yīng)用加熱(如用輻射熱，或甚至射頻感應(yīng)加熱，如用一微波爐)和/或真空技術(shù)，以及向此表面通空氣流(熱空氣起加熱作用，而濕空氣起化學(xué)萃取作用)。為了改進(jìn)干燥效果，如果可能，也可能需要松開任何夾具(或其它樣板設(shè)備)的接觸部分，否則那些部分將包留板表面的一處或多處。
用本發(fā)明方法處理的MDF板的表面，可能由于吸收濕氣會(huì)變得略為粗糙。一旦彎制成形的板已經(jīng)干燥，因而固定在所需形狀，這種粗糙可由簡單的拋光操作而消除。
雖然本發(fā)明方法的氨處理可能引起MDF板的少量溶脹，但這并不重要，不會(huì)引起成品板的任何明顯變形。
當(dāng)然本發(fā)明可擴(kuò)展到按本發(fā)明方法制得的成形制品。
下列給出實(shí)例，雖然只是說明性的，用以表示本發(fā)明方法實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。
實(shí)例1MDF的彎曲和成形步驟1該MDF的塑性化使用一特制的圓形截面蒸壓器，尺寸為4.2m×250mm內(nèi)徑，進(jìn)行塑性化的材料是一打條形MDF，每條尺寸150mm×18.7mm，長度是從1.5m至3.6mm。該MDF得自奧克蘭的NelsonPineIndustries，名為THINLINE(這是一種MUF材料)。
首先，將這些條板放入蒸壓器內(nèi)，將蒸壓器抽空至0.01MPa，并在室溫下穩(wěn)定之，使條板保持在該低壓下2分鐘，在4分鐘內(nèi)向其中通入氨氣(來自無水液氨鋼瓶)，始終基本保持溫度恒定，直至內(nèi)壓升至0.4MPa。
一當(dāng)全部氨通入后，在相同溫度和壓力使條板保持在氨氣氣氛中4.5小時(shí)。在此期間內(nèi)，氨的化學(xué)作用使MDF各組分之間的粘結(jié)力變微弱，因而使該MDF本身變?yōu)樗苄浴?br> 步驟2該MDF的彎制在預(yù)定時(shí)間末，蒸壓器內(nèi)剩余的游離氨被清除出去，使壓力與外界相等，打開蒸壓器使可以取出塑性化MDF。
將這些條板取出，放入各類合適的標(biāo)準(zhǔn)形式的彎制夾具中。用這種方法，例如可以使條板彎曲成外徑為800mm的半圓形。這樣彎制的條板然后在夾具的位置上夾緊，允許其“干燥”，即讓吸收的氨蒸發(fā)出去(向條板吹熱空氣可幫助這種蒸發(fā))。在頭半小時(shí)內(nèi)，每條板均夾在夾具上，而在這段時(shí)間末，放松夾具并從夾具上取下，使之自由放置再干燥4至5小時(shí)。
在這干燥階段末，每條板均已回復(fù)到其正常的物理性質(zhì)，但保留了新的形狀，并能阻止任何使之變形的一般嘗試。
實(shí)例2
使用與上述大多數(shù)相同的方式對另兩批MDF(這時(shí)使用非MUF材料，MEDITE，得自MediteLtd)彎制和成形，但與上述方法有如下重要差別a)所用的容器是大的重級塑料袋b)第1批料未用起始抽真空，另幾批用了抽真空至0.01MPa。
c)容器中氨壓不超過0.1MPa。
d)對于用預(yù)抽空的批料，處理時(shí)間為1小時(shí)，另一批為1.5小時(shí)。
e)在環(huán)境條件下進(jìn)行干燥24小時(shí)。
第3批料用基本相同方式處理，只是在排放氨氣后，將袋抽成0.01MPa的真空，以加速該“干燥”步驟，而事實(shí)上產(chǎn)品完全不再需要進(jìn)一步干燥。
按這些方法制得的成形MDF產(chǎn)品都非常令人滿意。
權(quán)利要求
1.一種使板形中密度纖維板(MDF)成形的方法，其特征在于用氨處理該MDF，使氨包圍該MDF，使之變得較為塑性，然后將這樣得到的塑性化MDF按需要成形，然后使該氨逸失，MDF回復(fù)至其正常的此后保持的較非塑性的形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，將其施用于已知為MUF(蜜胺脲甲醛)的MDF的形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于該MDF用干燥氣態(tài)氨處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于該氨處理是在環(huán)境溫度下進(jìn)行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于對MDF進(jìn)行氨處理是在一個(gè)密封室內(nèi)進(jìn)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于該氨處理是在0.1-0.4MPa壓力下進(jìn)行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于該氨塑性化的MDF受到減壓處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于該氨塑性化的MDF在此后用一種夾具成形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于一旦該氨塑性化的MDF已按要求成形，用加熱法使該氨逸失。
10.按照權(quán)利要求1的方法制備的成形MDF制品。
全文摘要
中密度纖維板(MDF)是一種常用的木材代用品。通常制成平板形式，它是一種堅(jiān)硬的非柔性材料，難于彎曲成經(jīng)常需要的復(fù)雜形狀?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，將MDF浸入干燥氨氣中，能使其變得較為塑性，在其塑性化狀態(tài)它容易壓縮或彎曲成幾乎任何要求的形狀。
文檔編號B27N3/00GK1100359SQ93117808
公開日1995年3月22日 申請日期1993年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月16日
發(fā)明者戴維·皮爾斯·羅斯·普拉特, 理查德·戈登·沃倫·普拉特 申請人:戴維·皮爾斯·羅斯·普拉特, 理查德·戈登·沃倫·普拉特