低施膠量環(huán)保單板層積材的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是低施膠量環(huán)保單板層積材的制造方法，屬于人造板制造技術(shù)領(lǐng)域。其工藝是將木段旋切成2～5mm木質(zhì)單板，干燥調(diào)整含水率至2～6％，單板縱向接長后對其雙面進行低溫等離子體處理，通過超聲和氣旋協(xié)同作用，將膠黏劑霧化為直徑小于40μm顆粒噴于單板緊面，單面膠黏劑施加量為20～100g/m2，按木材纖維紋理方向順紋組坯，而后采用高頻熱壓制得低施膠量環(huán)保單板層積材。產(chǎn)品性能符合單板層積材國家標(biāo)準(zhǔn)要求，甲醛釋放量達(dá)到E0級要求，且膠黏劑用量較傳統(tǒng)涂膠方式用量下降30～70％，產(chǎn)品品質(zhì)顯著提升，生產(chǎn)成本明顯下降。此外這種方法生產(chǎn)工藝節(jié)能環(huán)保，生產(chǎn)設(shè)備操作簡便、效率高、可控性好，且可連續(xù)自動化作業(yè)。
【專利說明】
低施膠量環(huán)保單板層積材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種低施膠量環(huán)保單板層積材的制造方法。屬于人造板制造技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 單板層積材(LVL)是一種利用小徑級原木，經(jīng)旋切、干燥、涂膠、單板順紋組坯、膠 合而成的一種新型結(jié)構(gòu)用材料。LVL不僅保留了木材天然特性(如天然的紋理色澤、良好的 機械加工性能等），而且還具有實木鋸材不具備的結(jié)構(gòu)特點，木材的天然缺陷被隨機分散， 使LVL強度變異小，許用應(yīng)力高，尺寸穩(wěn)定性好，單板順紋膠合顯著提高了產(chǎn)品的縱向強度， 因而，LVL產(chǎn)品可用作建筑材料，如門、窗的框架材料，工字梁，墻壁的支撐。此外，LVL也可用 作家具制造用材，如桌、椅腿料，以及其他工業(yè)用材，如電線桿等。
[0003] 與普通膠合板相比，由于單板層積材所用單板厚度較普通膠合板所用單板厚，旋 切厚單板時不可避免地會在單板背面形成較多的裂隙，為保證施膠時能在單板表面形成均 勻連續(xù)的膠層，采用傳統(tǒng)輥筒涂膠法施膠時，通常LVL膠黏劑用量比普通膠合板所需用量 高，一般單面涂膠量為200~250g/m 2,同時，因為LVL的層數(shù)是普通膠合板的幾倍甚至幾十 倍，所以膠黏劑成本約占 LVL生產(chǎn)總成本的1/3以上，可見，膠黏劑用量大小對產(chǎn)品生產(chǎn)成本 和質(zhì)量有著顯著影響。
[0004] 目前，我國木材產(chǎn)業(yè)正面臨著原材料價格不斷上漲、勞動力成本不斷增加、產(chǎn)品環(huán) 保性能指標(biāo)要求不斷提高的嚴(yán)峻形勢，開發(fā)低成本高品質(zhì)單板層積材產(chǎn)品已成為保持我國 單板層積材產(chǎn)品在國際市場上的競爭力，促進我國單板層積材產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)可持續(xù) 發(fā)展的熱點研究課題。面對如此嚴(yán)峻的形勢，大幅度減少膠黏劑用量是降低單板層積材生 產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量(特別是產(chǎn)品的游離甲醛釋放量)行之有效的辦法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是采用常壓低溫等離子體對木質(zhì)單板表面進行改性處理，在木質(zhì)單 板表面構(gòu)建具有特殊的納米尺度刻痕的高反應(yīng)活性表面層，同時利用超聲與氣旋霧化協(xié)同 效應(yīng)，將膠液霧化成微細(xì)顆粒，均勻噴施于木質(zhì)單板表面，利用經(jīng)等離子體改性后單板表面 的高潤濕性使膠液自動快速流展，在單板表面形成均勻連續(xù)的薄膠層，實現(xiàn)微量施膠(膠 黏劑用量較傳統(tǒng)涂膠方式用量下降30~70% )方式下木材與膠黏劑之間的高效膠合目的， 制備獲得物理力學(xué)性能符合單板層積材國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，且游離甲醛釋放量達(dá)到Eo級要求 的低施膠量環(huán)保單板層積材。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案:低施膠量環(huán)保單板層積材的制造方法是按以下步驟完成 的：
[0007] -、木質(zhì)單板制備：
[0008] 木質(zhì)單板制備：先將原木截成木段，再經(jīng)軟化處理以提高木材塑性，而后剝?nèi)?皮，確定木段旋切回轉(zhuǎn)中心，經(jīng)旋切成木質(zhì)單板，最后經(jīng)干燥后待用；
[0009] 步驟一所述的木質(zhì)單板的厚度為2~5mm，由于木質(zhì)單板含水率過低干燥耗能大， 含水率過高進行表面等離子體處理時容易產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象，因此，經(jīng)干燥后，木質(zhì)單板的含水 率控制在2~6%;由于木質(zhì)單板較厚，為防止干燥過程中木材收縮導(dǎo)致單板翹曲變形，同時 保證干燥效率，先用輥筒干燥機或網(wǎng)帶式干燥機對木質(zhì)單板進行噴氣預(yù)干燥，而后用熱板 干燥機在一定壓力條件下將木質(zhì)單板干燥至目標(biāo)含水率范圍，熱板干燥壓力控制在0.1~ 0·3MPa;
[0010] 二、木質(zhì)單板接長：
[0011] 木質(zhì)單板縱向接長:將干燥后的單板經(jīng)縱橫齊邊處理后，在單板長度方向的兩端 銑出斜面，斜率為1:6至1:12,在單板一端的斜面上涂上脲醛樹脂膠黏劑，用量為100~ 120g/m 2,將兩張單板的斜面對接后放于單板接長機中加熱使斜面處的膠黏劑固化，加熱溫 度為100~120 °C，單板沿木材順紋方向縱向接長；
[0012] 三、木質(zhì)單板表面預(yù)處理：
[0013] 對木質(zhì)單板雙面進行常壓低溫等離子體改性處理，通過等離子體中的電子、離子、 原子、分子以及光子等高能量活性粒子對木質(zhì)單板表面的刻蝕作用以及自由基引發(fā)化學(xué)作 用，改變木質(zhì)單板表面微觀結(jié)構(gòu)，并在其表面引入大量極性基團，形成了具有特殊的納米尺 度刻痕的高反應(yīng)活性表面層，大幅度提高了膠黏劑在木質(zhì)單板表面的潤濕性，為實現(xiàn)木質(zhì) 單板在低施膠量情況下的高效膠合奠定基礎(chǔ)；
[0014] 步驟三所述的木質(zhì)單板表面常壓低溫等離子體改性處理方法是:將木質(zhì)單板置于 木質(zhì)薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置進料輸送帶上，根據(jù)被處理木質(zhì)單板的 厚度調(diào)整四對用鋼玉陶瓷覆蓋的差分激勵雙介質(zhì)阻擋放電電極間距，其范圍值為5~10mm， 開啟電源，調(diào)節(jié)處理功率至3~6KW，使電極之間的空氣通過介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生低溫等離子 體，使木質(zhì)單板以2~40m/min的速度懸空依次通過上下四對放電電極中間的間隙，在常壓 狀態(tài)下對木質(zhì)單板的兩個表面同時進行低溫等離子體改性處理，并且由于木質(zhì)單板依次通 過四對電極，相當(dāng)于同一個被處理位置依次疊加處理四次，強化了木質(zhì)單板的表面改性效 果；
[0015] 四、木質(zhì)單板表面微量施膠：
[0016] 通過超聲和氣旋協(xié)同作用，將膠液霧化為直徑小于40μηι的顆粒噴施于木質(zhì)單板的 緊面，即不存在超越裂縫的單板表面，木質(zhì)單板單面膠黏劑施加量控制在20~100g/m 2,視 不同膠黏劑種類而定，膠黏劑用量較常規(guī)用量減少30~70% ;
[0017] 步驟四所述的木質(zhì)單板表面微量施膠方法是:將膠黏劑通過膠栗以穩(wěn)定速度輸入 超聲氣旋霧化施膠系統(tǒng)，將經(jīng)過常壓低溫等離子體處理后的木質(zhì)單板以2~40m/min與常壓 低溫等離子體處理系統(tǒng)一致的速度勻速通過施膠系統(tǒng)，在其表面均勻噴施一層薄的膠層， 控制超聲氣旋霧化施膠系統(tǒng)工作頻率為42±3KHz，功率為1~5W，流量l-50mL/min，噴嘴與 木質(zhì)單板表面的距離為200-400mm，氣壓為0.01-0.1 MPa;
[0018] 超聲和氣旋的協(xié)同效應(yīng)能使膠黏劑霧化為細(xì)小顆粒，這種細(xì)小的膠黏劑顆粒能通 過木質(zhì)單板表面被等離子體刻蝕的納米尺度刻痕滲透到木材細(xì)胞壁，與細(xì)胞壁物質(zhì)緊密接 觸，形成納米力學(xué)嵌合或與細(xì)胞壁中聚合物成分產(chǎn)生化學(xué)連接，形成互相滲透的聚合物網(wǎng) 絡(luò)，從而可實現(xiàn)低施膠量情況下木材與膠黏劑之間的高效膠合；
[0019] 步驟四所述的木質(zhì)單板表面微量施膠所用膠黏劑為三聚氰胺改性脲醛樹脂膠、酚 醛樹脂膠和異氰酸酯膠中的一種，為保證膠黏劑順利被霧化為細(xì)小顆粒，其粘度應(yīng)小于 40s，優(yōu)選控制在20~30s;
[0020] 步驟三和步驟四均通過木質(zhì)薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置完成， 該裝置包括設(shè)備框架、木質(zhì)薄板傳輸組件、動力組件、低溫等離子體處理組件、超聲氣旋噴 膠組件和控制器組件，木質(zhì)單板通過傳輸組件(包括沿進料方向依次設(shè)置于設(shè)備框架上的 木質(zhì)薄板進料傳輸帶、木質(zhì)薄板進料感應(yīng)裝置、木質(zhì)薄板進料壓輥、木質(zhì)薄板出料壓輥、木 質(zhì)薄板出料感應(yīng)裝置和木質(zhì)薄板出料傳輸輥組)輸送進入低溫等離子體處理;低溫等離子 體處理組件(包含四對差分激勵雙介質(zhì)阻擋放電電極、低溫等離子發(fā)生器、低溫等離子體電 源以及冷卻排臭氧裝置）中低溫等離子體電源和低溫等離子體發(fā)生器與電極通過高絕緣線 纜可靠連接，在電極間隙間放電獲得寬幅均勻的低溫等離子體，木質(zhì)單板懸空通過電極間 隙，兩個表面同時進行低溫等離子體改性處理;經(jīng)低溫等離子體處理后的木質(zhì)單板在出料 壓輥的帶動下進入超聲氣旋噴膠區(qū)域，超聲氣旋噴膠組件(包括超聲氣旋協(xié)同作用噴嘴支 撐支架、超聲氣旋協(xié)同作用噴嘴、膠量控制閥、管路清洗閥、膠黏劑收集裝置和噴膠除味裝 置）中超聲氣旋協(xié)同作用噴嘴通過不銹鋼滑塊平行對稱地固定在噴嘴支撐支架上，不銹鋼 滑塊可調(diào)節(jié)噴嘴與木質(zhì)薄板表面的距離，從而調(diào)控每組噴嘴的膠液噴施面積，以實現(xiàn)調(diào)控 木質(zhì)單板表面施膠量的目的，噴嘴與木質(zhì)薄板表面距離的調(diào)節(jié)范圍為200-400mm，噴嘴通 過通氣管與進氣壓力裝置連接，調(diào)節(jié)進氣壓力裝置氣壓為0.01-0.1 MPa，使膠黏劑霧化，同 時控制噴嘴工作頻率42 ± 3KHz，功率為1~5W，產(chǎn)生超聲波使膠液顆粒進一步細(xì)化直徑小于 40M1的顆粒，調(diào)節(jié)流量范圍為l-50mL/min，再利用經(jīng)低溫等離子體處理后木質(zhì)單板表面的 高潤濕性使噴施于其表面的微細(xì)膠滴迅速流展，實現(xiàn)在低施膠量情況下能在單板表面形成 一層均勻的薄膠層，以利于膠合后的產(chǎn)品獲得良好的膠合強度;動力組件可調(diào)整傳輸速度， 保證單板在低溫等離子體處理區(qū)域和超聲氣旋施膠區(qū)域的運動速度的一致性；
[0021] 五、木質(zhì)單板組坯膠合：
[0022] 將施膠后的木質(zhì)單板按照木材纖維紋理方向順紋進行組坯，而后采用高頻熱壓制 得低施膠量環(huán)保單板層積材，該板材的物理力學(xué)性能符合單板層積材國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，且 游離甲醛釋放量達(dá)到Εο級要求；
[0023] 步驟五所述的木質(zhì)單板木質(zhì)單板板坯高頻熱壓工藝條件為:熱壓溫度為140~180 °C，熱壓壓力為1 · 4~1 · 8MPa，熱壓時間為0 · 05~0 · lmin/mm，工作頻率為5~14MHz，屏極電 流為2~3A，屏極電流與柵極電流比例為4:1~7:1。采用高頻熱壓，利用高頻電磁場的作用， 通過板坯內(nèi)部的介質(zhì)材料本身產(chǎn)生熱量，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，大幅度提高了板坯的傳熱效 率，縮短了熱壓時間，顯著提高了生產(chǎn)率。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點：（1)產(chǎn)品品質(zhì)好:采用本專利提供的一種低施膠量環(huán)保單板層積材 的制造方法制備獲得的單板層積材產(chǎn)品物理力學(xué)性能符合單板層積材國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，即 使所用膠黏劑為非Εο級三聚氰胺改性脲醛樹脂膠，因為所用膠黏劑量極少，產(chǎn)品的游離甲 醛釋放量也能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的Εο級要求。（2)產(chǎn)品生產(chǎn)成本低:木質(zhì)單板經(jīng)常壓低溫等 離子體改性處理后采用超聲氣旋協(xié)同霧化噴膠，可使產(chǎn)品在膠黏劑用量較常規(guī)膠黏劑用量 下降30~70%的情況下，性能仍可性能達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而可大幅度降低生產(chǎn) 成本。（3)生產(chǎn)工藝節(jié)能環(huán)保:本項發(fā)明提供的一種低施膠量環(huán)保單板層積材的制造方法， 干法處理工藝，省能源，無公害，符合當(dāng)前工業(yè)化生產(chǎn)節(jié)能減排的要求。（4)生產(chǎn)設(shè)備操作簡 便:可根據(jù)產(chǎn)品的要求通過調(diào)整處理工藝控制處理效果，且處理時間短、效率高、可控性好， 且可連續(xù)自動化作業(yè)。
【具體實施方式】
[0025] 實施例1
[0026] 將小徑速生楊木用圓鋸機截斷成一定長度木段，將木段放于蒸煮池中進行軟化處 理，增加木材塑性，以提高旋切單板質(zhì)量。為了保證單板層積材質(zhì)量，需用專用剝皮機將木 段樹皮去除。而后，采用機械定心機確定木段的回轉(zhuǎn)中心，再用上木機將木段放置于旋切機 上，旋切制成厚度為2mm的單板。
[0027] 將楊木單板先放于網(wǎng)帶式干燥機中進行噴氣預(yù)干燥，而后放于熱板式干燥機中在 0.2MPa壓力條件下進行干燥，干燥溫度不宜過高，控制在80°C以下，防止干燥過程中單板的 翹曲變形，以確保單板的平整度。經(jīng)干燥后將楊木單板的含水率控制在4%待用。
[0028] 將干燥后的楊木單板經(jīng)縱橫齊邊處理后，在單板長度方向的兩端銑出斜面，斜率 為1:6，在單板一端的斜面上涂上脲醛樹脂膠黏劑，用量為100g/m 2，將兩張單板的斜面對接 后放于單板接長機中加熱使斜面處的膠黏劑固化，加熱溫度為ll〇°C，單板沿木材順紋方向 縱向接長。
[0029] 將接長后的單板置于木質(zhì)薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置的進料 輸送帶上，在進料壓輥的帶動下進入低溫等離子體處理區(qū)域，調(diào)整上下四對放電電極間的 間距為6mm。開啟低溫等離子體電源，調(diào)節(jié)處理功率至4.5KW，當(dāng)電極間的電壓達(dá)到空氣放電 電壓時，在電極間形成介質(zhì)阻擋放電，產(chǎn)生低溫等離子體，楊木單板以2m/min的速度依次懸 空從四對電極間隙中連續(xù)通過，對單板上下兩表面同時進行低溫等離子體改性處理。木質(zhì) 單板依次通過四對電極，相當(dāng)于同一個被處理位置依次疊加處理四次，強化了木質(zhì)單板的 表面低溫等離子體改性效果。
[0030] 將粘度為級三聚氰胺改性脲醛樹脂膠以穩(wěn)定速度輸入木質(zhì)薄板低溫等離 子體改性和微量施膠一體化裝置的超聲氣旋霧化施膠系統(tǒng)。啟動進氣壓力裝置調(diào)整氣壓 0.1 MPa，使膠黏劑霧化，同時控制系統(tǒng)工作頻率為42 ± 3KHz，功率為3W，產(chǎn)生超聲波使膠液 進一步細(xì)化為直徑小于40μπι的顆粒，調(diào)節(jié)膠量控制閥調(diào)整噴霧流量為20mL/min，噴嘴與木 質(zhì)單板表面的間距為200mm，控制楊木單板以2m/min與常壓低溫等離子體處理系統(tǒng)一致的 速度勻速通過施膠系統(tǒng)，在楊木單板的緊面（即不存在超越裂縫的單板表面)均勻噴施一層 薄的膠層，木質(zhì)單板單面的施膠量為l〇〇g/m 2。將施膠后的木質(zhì)單板按木材纖維紋理方向順 紋組坯，而后在熱壓溫度為140°C，熱壓壓力為1.4MPa，熱壓時間為0.05min/mm，工作頻率為 6.78MHz，屏極電流為2A，屏極電流與柵極電流比例為4:1的條件下通過高頻熱壓制成單板 層積材。單板層積材的膠合性能和甲醛釋放量見下表。
[0031] 實施例2
[0032] 將小徑速生楊木按實施例1相同的步驟制成厚度為2mm，含水率為4%的單板。將干 燥后的楊木單板經(jīng)縱橫齊邊處理后，在單板長度方向的兩端銑出斜面，斜率為1:6，在單板 一端的斜面上涂上脲醛樹脂膠黏劑，用量為l〇〇g/m 2,將兩張單板的斜面對接后放于單板接 長機中加熱使斜面處的膠黏劑固化，加熱溫度為ll〇°C，單板沿木材順紋方向縱向接長。
[0033] 將接長后的單板置于木質(zhì)薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置的進料 輸送帶上，在進料壓輥的帶動下進入低溫等離子體處理區(qū)域，調(diào)整上下四對放電電極間的 間距為6mm。開啟低溫等離子體電源，調(diào)節(jié)處理功率至4.5KW，當(dāng)電極間的電壓達(dá)到空氣放電 電壓時，在電極間形成介質(zhì)阻擋放電，產(chǎn)生低溫等離子體，楊木單板以l〇m/min的速度依次 懸空從四對電極間隙中連續(xù)通過，對單板上下兩表面同時進行低溫等離子體改性處理。 [0034]將粘度為級三聚氰胺改性脲醛樹脂膠以穩(wěn)定速度輸入木質(zhì)薄板低溫等離 子體改性和微量施膠一體化裝置的超聲氣旋霧化施膠系統(tǒng)。啟動進氣壓力裝置調(diào)整氣壓 0.1 MPa，使膠黏劑霧化，同時控制系統(tǒng)工作頻率為42 ± 3KHz，功率為3W，產(chǎn)生超聲波使膠液 進一步細(xì)化為直徑小于40μπι的顆粒，調(diào)節(jié)膠量控制閥調(diào)整噴霧流量為20mL/min，噴嘴與木 質(zhì)單板表面的間距為200mm，控制楊木單板以10m/min與常壓低溫等離子體處理系統(tǒng)一致的 速度勻速通過施膠系統(tǒng)，在楊木單板的緊面（即不存在超越裂縫的單板表面)均勻噴施一層 薄的膠層，木質(zhì)單板單面的施膠量為80g/m 2。將施膠后的木質(zhì)單板按木材纖維紋理方向順 紋組坯，而后在熱壓溫度為140°C，熱壓壓力為1.4MPa，熱壓時間為0.05min/mm，工作頻率為 6.78MHz，屏極電流為2A，屏極電流與柵極電流比例為4:1的條件下通過高頻熱壓制成單板 層積材。單板層積材的膠合性能和甲醛釋放量見下表。
[0035] 對比例1
[0036] 將小徑速生楊木按實施例1相同的步驟制成厚度為2mm，含水率為4%的單板。將干 燥后的楊木單板經(jīng)縱橫齊邊處理后，在單板長度方向的兩端銑出斜面，斜率為1:6,在單板 一端的斜面上涂上脲醛樹脂膠黏劑，用量為l〇〇g/m 2,將兩張單板的斜面對接后放于單板接 長機中加熱使斜面處的膠黏劑固化，加熱溫度為ll〇°C，單板沿木材順紋方向縱向接長。 [0037]將接長后的單板按目前單板層積材生產(chǎn)工藝采用輥筒涂膠方式將E 1級三聚氰胺 改性脲醛樹脂膠涂于芯板兩表面，木質(zhì)單板單面的施膠量為200g/m2。將施膠后的木質(zhì)單板 按木材纖維紋理方向順紋組坯，而后在熱壓溫度為140 °C，熱壓壓力為1.4MPa，熱壓時間為 0.05min/mm，工作頻率為6.78MHz，屏極電流為2A，屏極電流與柵極電流比例為4:1的條件下 通過高頻熱壓制成單板層積材。單板層積材的膠合性能和甲醛釋放量見下表。
[0038] 對比例2
[0039] 將小徑速生楊木按實施例1相同的步驟制成厚度為2mm，含水率為4%的單板。將干 燥后的楊木單板經(jīng)縱橫齊邊處理后，在單板長度方向的兩端銑出斜面，斜率為1:6,在單板 一端的斜面上涂上脲醛樹脂膠黏劑，用量為l〇〇g/m 2,將兩張單板的斜面對接后放于單板接 長機中加熱使斜面處的膠黏劑固化，加熱溫度為ll〇°C，單板沿木材順紋方向縱向接長。
[0040] 將接長后的單板按目前單板層積材生產(chǎn)工藝采用輥筒涂膠方式將E1級三聚氰胺 改性脲醛樹脂膠涂于芯板兩表面，木質(zhì)單板單面的施膠量為180g/m 2。將施膠后的木質(zhì)單板 按木材纖維紋理方向順紋組坯，而后在熱壓溫度為140 °C，熱壓壓力為1.4MPa，熱壓時間為 0.05min/mm，工作頻率為6.78MHz，屏極電流為2A，屏極電流與柵極電流比例為4:1的條件下 通過高頻熱壓制成單板層積材。單板層積材的膠合性能和甲醛釋放量見下表。
[0041 ] 實施例3
[0042 ]將馬尾松原木按實施例1相同的步驟制成厚度為3mm，含水率為4 %的單板。將干燥 后的楊木單板經(jīng)縱橫齊邊處理后，在單板長度方向的兩端銑出斜面，斜率為1:10,在單板一 端的斜面上涂上脲醛樹脂膠黏劑，用量為120g/m 2,將兩張單板的斜面對接后放于單板接長 機中加熱使斜面處的膠黏劑固化，加熱溫度為110 °C，單板沿木材順紋方向縱向接長。
[0043]將接長后的單板置于木質(zhì)薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置的進料 輸送帶上，在進料壓輥的帶動下進入低溫等離子體處理區(qū)域，調(diào)整上下四對放電電極間的 間距為10mm。開啟低溫等離子體電源，調(diào)節(jié)處理功率至4.5KW，當(dāng)電極間的電壓達(dá)到空氣放 電電壓時，在電極間形成介質(zhì)阻擋放電，產(chǎn)生低溫等離子體，馬尾松單板以2m/min的速度依 次懸空從四對電極間隙中連續(xù)通過，對單板上下兩表面同時進行低溫等離子體改性處理。 [0044]將粘度為級三聚氰胺改性脲醛樹脂膠以穩(wěn)定速度輸入木質(zhì)薄板低溫等離 子體改性和微量施膠一體化裝置的超聲氣旋霧化施膠系統(tǒng)。啟動進氣壓力裝置調(diào)整氣壓 0.1 MPa，使膠黏劑霧化，同時控制系統(tǒng)工作頻率為42 ± 3KHz，功率為3W，產(chǎn)生超聲波使膠液 進一步細(xì)化為直徑小于40μπι的顆粒，調(diào)節(jié)膠量控制閥調(diào)整噴霧流量為20mL/min，噴嘴與木 質(zhì)單板表面的間距為200mm，控制馬尾松單板以2m/min與常壓低溫等離子體處理系統(tǒng)一致 的速度勻速通過施膠系統(tǒng)，在馬尾松單板的緊面(即不存在超越裂縫的單板表面)均勻噴施 一層薄的膠層，木質(zhì)單板單面的施膠量為l〇〇g/m 2。將施膠后的木質(zhì)單板按木材纖維紋理 方向順紋組坯，而后在熱壓溫度為140°C，熱壓壓力為1.6MPa，熱壓時間為0.1min/mm，工作 頻率為6.78MHz，屏極電流為2A，屏極電流與柵極電流比例為4:1的條件下通過高頻熱壓制 成單板層積材。單板層積材的膠合性能和甲醛釋放量見下表。
[0045] 對比例3
[0046] 將馬尾松原木按實施例1相同的步驟制成厚度為3mm，含水率為6%的單板。將干燥 后的楊木單板經(jīng)縱橫齊邊處理后，在單板長度方向的兩端銑出斜面，斜率為1:10,在單板一 端的斜面上涂上脲醛樹脂膠黏劑，用量為120g/m 2,將兩張單板的斜面對接后放于單板接長 機中加熱使斜面處的膠黏劑固化，加熱溫度為110 °C，單板沿木材順紋方向縱向接長。
[0047]將接長后的單板按目前單板層積材的生產(chǎn)工藝采用輥筒涂膠方式將EiS三聚氰 胺改性脲醛樹脂膠涂于芯板兩表面，木質(zhì)單板單面的施膠量為250g/m2。將施膠后的木質(zhì)單 板按木材纖維紋理方向順紋組坯，而后在熱壓溫度為140 °C，熱壓壓力為1.6MPa，熱壓時間 為0.1min/mm，工作頻率為6.78MHz，屏極電流為2A，屏極電流與柵極電流比例為4:1的條件 下通過高頻熱壓制成單板層積材。單板層積材的膠合性能和甲醛釋放量見下表。
[0048] 因為馬尾松木材含有豐富的樹脂道，旋切成單板后樹脂會析出覆蓋于單板表面， 這種油性樹脂的存在嚴(yán)重影響了木材界面的膠合性能。若不對單板表面進行必要的處理， 只有通過提高膠黏劑用量才能使產(chǎn)品性能勉強達(dá)標(biāo)。采用本專利技術(shù)，對馬尾松單板表面 進行低溫等離子體處理，可以破壞其表面油性樹脂的結(jié)構(gòu)，大大提高了膠黏劑在單板表面 的潤濕性，從而保證在較低施膠量(單面施膠量為l〇〇g/m 2)的情況下，馬尾松單板依然能實 現(xiàn)高強度的膠合。
[0049] 實施例4
[0050] 將小徑速生楊木按實施例1相同的步驟制成厚度為3_，含水率為6%的單板。將干 燥后的楊木單板經(jīng)縱橫齊邊處理后，在單板長度方向的兩端銑出斜面，斜率為1:10，在單板 一端的斜面上涂上脲醛樹脂膠黏劑，用量為120g/m 2,將兩張單板的斜面對接后放于單板接 長機中加熱使斜面處的膠黏劑固化，加熱溫度為ll〇°C，單板沿木材順紋方向縱向接長。
[0051] 將接長后的單板置于木質(zhì)薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置的進料 輸送帶上，在進料壓輥的帶動下進入低溫等離子體處理區(qū)域，調(diào)整上下四對放電電極間的 間距為10mm。開啟低溫等離子體電源，調(diào)節(jié)處理功率至4.5KW，當(dāng)電極間的電壓達(dá)到空氣放 電電壓時，在電極間形成介質(zhì)阻擋放電，產(chǎn)生低溫等離子體，楊木單板以lOm/min的速度依 次懸空從四對電極間隙中連續(xù)通過，對單板上下兩表面同時進行低溫等離子體改性處理。 [0052]將粘度為30s的酚醛樹脂膠以穩(wěn)定速度輸入木質(zhì)薄板低溫等離子體改性和微量施 膠一體化裝置的超聲氣旋霧化施膠系統(tǒng)。啟動進氣壓力裝置調(diào)整氣壓O.IMPa，使膠黏劑霧 化，同時控制系統(tǒng)工作頻率為42 ± 3KHz，功率為3W，產(chǎn)生超聲波使膠液進一步細(xì)化為直徑小 于40μπι的顆粒，調(diào)節(jié)膠量控制閥調(diào)整噴霧流量為20mL/min，噴嘴與木質(zhì)單板表面的間距為 200mm，控制楊木單板以10m/min與常壓低溫等離子體處理系統(tǒng)一致的速度勾速通過施膠系 統(tǒng)，在楊木單板的緊面（即不存在超越裂縫的單板表面)均勻噴施一層薄的膠層，木質(zhì)單板 單面的施膠量為90g/m 2。將施膠后的木質(zhì)單板按木材纖維紋理方向順紋組坯，而后在熱壓 溫度為180°C，熱壓壓力為1.8MPa，熱壓時間為0. lmin/mm，工作頻率為6.78MHz，屏極電流為 2A，屏極電流與柵極電流比例為4:1的條件下通過高頻熱壓制成單板層積材。單板層積材的 膠合性能和甲醛釋放量見下表。
[0053] 對比例4
[0054]將小徑速生楊木按實施例1相同的步驟制成厚度為3mm，含水率為6%的單板。將干 燥后的楊木單板經(jīng)縱橫齊邊處理后，在單板長度方向的兩端銑出斜面，斜率為1:10，在單板 一端的斜面上涂上脲醛樹脂膠黏劑，用量為120g/m 2,將兩張單板的斜面對接后放于單板接 長機中加熱使斜面處的膠黏劑固化，加熱溫度為ll〇°C，單板沿木材順紋方向縱向接長。
[0055] 將接長后的單板按目前單板層積材的生產(chǎn)工藝采用輥筒涂膠方式將酚醛樹脂膠 涂于芯板兩表面，木質(zhì)單板單面的施膠量為200g/m 2。將施膠后的木質(zhì)單板按木材纖維紋理 方向順紋組坯，而后在熱壓溫度為180°C，熱壓壓力為1.8MPa，熱壓時間為O.lmin/mm，工作 頻率為6.78MHz，屏極電流為2A，屏極電流與柵極電流比例為4:1的條件下通過高頻熱壓制 成單板層積材。單板層積材的膠合性能和甲醛釋放量見下表。
[0056] 對比例5
[0057]將小徑速生楊木按實施例1相同的步驟制成厚度為3mm，含水率為6%的單板。將干 燥后的楊木單板經(jīng)縱橫齊邊處理后，在單板長度方向的兩端銑出斜面，斜率為1:10，在單板 一端的斜面上涂上脲醛樹脂膠黏劑，用量為120g/m 2,將兩張單板的斜面對接后放于單板接 長機中加熱使斜面處的膠黏劑固化，加熱溫度為ll〇°C，單板沿木材順紋方向縱向接長。
[0058]將接長后的單板按目前單板層積材的生產(chǎn)工藝采用輥筒涂膠方式將酚醛樹脂膠 涂于芯板兩表面，木質(zhì)單板單面的施膠量為180g/m2。將施膠后的木質(zhì)單板按木材纖維紋理 方向順紋組坯，而后在熱壓溫度為180°C，熱壓壓力為1.8MPa，熱壓時間為O.lmin/mm，工作 頻率為6.78MHz，屏極電流為2A，屏極電流與柵極電流比例為4:1的條件下通過高頻熱壓制 成單板層積材。單板層積材的膠合性能和甲醛釋放量見下表。
[0059] 實施例5
[0060] 將小徑速生楊木按實施例1相同的步驟制成厚度為3mm，含水率為6%的單板。將干 燥后的楊木單板經(jīng)縱橫齊邊處理后，在單板長度方向的兩端銑出斜面，斜率為1:10，在單板 一端的斜面上涂上脲醛樹脂膠黏劑，用量為120g/m 2,將兩張單板的斜面對接后放于單板接 長機中加熱使斜面處的膠黏劑固化，加熱溫度為ll〇°C，單板沿木材順紋方向縱向接長。
[0061] 將接長后的單板置于木質(zhì)薄板低溫等離子體改性和微量施膠一體化裝置的進料 輸送帶上，在進料壓輥的帶動下進入低溫等離子體處理區(qū)域，調(diào)整上下四對放電電極間的 間距為10mm。開啟低溫等離子體電源，調(diào)節(jié)處理功率至4.5KW，當(dāng)電極間的電壓達(dá)到空氣放 電電壓時，在電極間形成介質(zhì)阻擋放電，產(chǎn)生低溫等離子體，楊木單板以30m/min的速度依 次懸空從四對電極間隙中連續(xù)通過，對單板上下兩表面同時進行低溫等離子體改性處理。
[0062]將粘度為30s的異氰酸脂以穩(wěn)定速度輸入木質(zhì)薄板低溫等離子體改性和微量施膠 一體化裝置的超聲氣旋霧化施膠系統(tǒng)。啟動進氣壓力裝置調(diào)整氣壓O.IMPa，使膠黏劑霧化， 同時控制系統(tǒng)工作頻率為42±3KHz，功率為3W，產(chǎn)生超聲波使膠液進一步細(xì)化為直徑小于 40μπι的顆粒，調(diào)節(jié)膠量控制閥調(diào)整噴霧流量為20mL/min，噴嘴與木質(zhì)單板表面的間距為 200mm，控制楊木單板以30m/min與常壓低溫等離子體處理系統(tǒng)一致的速度勾速通過施膠系 統(tǒng)，在楊木單板的緊面（即不存在超越裂縫的單板表面)均勻噴施一層薄的膠層，木質(zhì)單板 單面的施膠量為20g/m 2。將施膠后的木質(zhì)單板按木材纖維紋理方向順紋組坯，而后在熱壓 溫度為180°C，熱壓壓力為1.8MPa，熱壓時間為0. lmin/mm，工作頻率為6.78MHz，屏極電流為 2A，屏極電流與柵極電流比例為4:1的條件下通過高頻熱壓制成單板層積材。單板層積材的 膠合性能和甲醛釋放量見下表。
[0063]單板層積材物理力學(xué)性能測定結(jié)果見下表：
[0064]
[0065] 注：
[0066]①膠種:MUF為EiS三聚氰胺改性脲醛樹脂膠，PF為酚醛樹脂膠，MDI為異氰酸脂樹 脂；
[0067]②浸漬剝離按國家標(biāo)準(zhǔn)《單板層積材》GB/T 20241-2006測定，MUF單板層積材按非 結(jié)構(gòu)單板層積材要求測定，PF單板層積材和MDI單板層積材按結(jié)構(gòu)單板層積材要求測定，根 據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20241-2006的要求，非結(jié)構(gòu)單板層積材的浸漬剝離要求試件同一膠層的 任一邊膠線剝離長度不超過該邊膠線長度的1/3,結(jié)構(gòu)單板層積材的浸漬剝離要求試件4個 側(cè)面剝離總長度不超過膠層總長度的5%，且任一膠層剝離長度(小于3_的剝離長度不計） 不超過該膠層四邊之和的1/4;
[0068]③結(jié)構(gòu)單板層積材的水平剪切強度按國家標(biāo)準(zhǔn)《單板層積材》GB/T 20241-2006測 定，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20241-2006的要求。
【主權(quán)項】
1. 低施膠量環(huán)保單板層積材的制造方法，其特征在于:所述的低施膠量環(huán)保單板層積 材是按以下步驟制備的： 步驟一:木質(zhì)單板制備：先將原木截成木段，再經(jīng)軟化處理以提高木材塑性，而后剝?nèi)?樹皮，確定木段旋切回轉(zhuǎn)中心，經(jīng)旋切成木質(zhì)單板，最后經(jīng)干燥后待用； 步驟二:木質(zhì)單板縱向接長:將干燥后的單板經(jīng)縱橫齊邊處理后，在單板長度方向的兩 端銑出斜面，斜率為1:6至1:12,在單板一端的斜面上涂上脲醛樹脂膠黏劑，將兩張單板的 斜面對接后放于單板接長機中加熱使斜面處的膠黏劑固化，單板沿木材順紋方向縱向接 長； 步驟三:木質(zhì)單板表面預(yù)處理:對木質(zhì)單板雙面進行常壓低溫等離子體改性處理，通過 等離子體中的電子、離子、原子、分子以及光子等高能量活性粒子對木質(zhì)單板表面的刻蝕作 用以及自由基引發(fā)化學(xué)作用，改變木質(zhì)單板表面微觀結(jié)構(gòu)，并在其表面引入大量極性基團， 形成了具有特殊的納米尺度刻痕的高反應(yīng)活性表面層，大幅度提高了膠黏劑在木質(zhì)單板表 面的潤濕性，為實現(xiàn)木質(zhì)單板在低施膠量情況下的高效膠合奠定基礎(chǔ)； 步驟四：木質(zhì)單板表面微量施膠:通過超聲和氣旋協(xié)同作用，將膠黏劑霧化為直徑小于 40μπι的顆粒噴施于木質(zhì)單板的緊面，即不存在超越裂縫的單板表面，木質(zhì)單板單面膠黏劑 施加量控制在20~100g/m 2; 步驟五:木質(zhì)單板組坯膠合:將施膠后的木質(zhì)單板按照木材纖維紋理方向順紋進行組 坯，而后采用高頻熱壓制得低施膠量環(huán)保單板層積材，該板材的物理力學(xué)性能符合單板層 積材國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，且游離甲醛釋放量達(dá)到E〇級要求。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低施膠量環(huán)保單板層積材的制備方法，其特征在于:步驟一所 述的木質(zhì)單板的厚度為2~5mm，經(jīng)噴氣預(yù)干燥和熱板干燥后，木質(zhì)單板的含水率控制在2~ 6 %，熱板干燥壓力控制在0 · 1~0 · 3MPa。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低施膠量環(huán)保單板層積材的制備方法，其特征在于:步驟二所 述的木質(zhì)單板縱向接長時，脲醛樹脂膠黏劑用量為100~120g/m 2，加熱溫度為100~120 °C。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低施膠量環(huán)保單板層積材的制備方法，其特征在于:步驟三所 述的木質(zhì)單板表面常壓低溫等離子體改性處理方法是:將木質(zhì)單板置于木質(zhì)薄板低溫等離 子體改性和微量施膠一體化裝置進料輸送帶上，根據(jù)被處理木質(zhì)單板的厚度調(diào)整四對用鋼 玉陶瓷覆蓋的差分激勵雙介質(zhì)阻擋放電電極間距，其范圍值為5~10mm，開啟電源，調(diào)節(jié)處 理功率至3~6KW，使電極之間的空氣通過介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生低溫等離子體，使木質(zhì)單板以2 ~4 0 m / m i η的速度懸空依次通過上下四對放電電極中間的間隙，在常壓狀態(tài)下對木質(zhì)單板 的兩個表面同時進行低溫等離子體改性處理。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低施膠量環(huán)保單板層積材的制備方法，其特征在于:步驟四所 述的木質(zhì)單板表面微量施膠方法是:將膠黏劑通過膠栗以穩(wěn)定速度輸入超聲氣旋霧化施膠 系統(tǒng)，將經(jīng)過常壓低溫等離子體處理后的木質(zhì)單板以2~40m/min與常壓低溫等離子體處理 系統(tǒng)一致的速度勻速通過施膠系統(tǒng)，在其表面均勻噴施一層薄的膠層。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低施膠量環(huán)保單板層積材的制備方法，其特征在于:控制超聲 氣旋霧化施膠系統(tǒng)工作頻率為42±3kHz，功率為1~5W，流量l-50mL/min，噴嘴與木質(zhì)單板 表面的距離為200~400mm，氣壓為0.01-0.1 MPa。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低施膠量環(huán)保單板層積材的制備方法，其特征在于:步驟五所 述的木質(zhì)單板板坯高頻熱壓工藝條件為：熱壓溫度為140~180°C，熱壓壓力為1.4~ 1.8MPa，熱壓時間為0.05~0.1min/mm，工作頻率為5~14MHz，屏極電流為2~3A，屏極電流 與柵極電流比例為4:1~7:1。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低施膠量環(huán)保單板層積材的制備方法，其特征在于:步驟四所 述的木質(zhì)單板表面微量施膠所用膠黏劑為三聚氰胺改性脲醛樹脂膠、酚醛樹脂膠和異氰酸 酯膠中的一種，為保證膠黏劑順利被霧化為細(xì)小顆粒，其粘度應(yīng)小于40s。
【文檔編號】B27D1/08GK105856345SQ201610206058
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】周曉燕, 陳敏智, 曹倚中, 梅長彤, 阮氏鳳, 陳衛(wèi)民, 王翔, 史書凱, 蔣帥南, 萬京林, 卞杰
【申請人】南京林業(yè)大學(xué)