專利名稱：復(fù)合木材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合木材及其制備方法。具體地說，本發(fā)明涉及一種復(fù)合木材及其制備方法，該木材具有木材的優(yōu)異性能例如加工性，具有合成樹脂的優(yōu)異性能例如防水性以及預(yù)定的機(jī)械強(qiáng)度。
相關(guān)技術(shù)的描述最近，環(huán)境問題引起社會的關(guān)注。特別是，日漸認(rèn)識到由于二氧化碳引起的全球變暖?？撤淠疽鸬纳謿某蔀閲?yán)重的問題。一般來說，砍伐的樹木要干燥和制材。然后，將制材的樹木根據(jù)多種用途加工成型。這樣就得到了木材。然而，大多數(shù)情況下，木材最終被焚燒，沒有被有效地利用。
另一方面，一般得到的聚烯烴基熱塑性樹脂例如聚乙烯或聚丙烯具有親油性以及比不上親水性木材、木漿、紙、鋸屑或類似物的可濕性。鑒于此，這些材料不能被成功地混合在一起。即使這些材料被強(qiáng)制混合，它們之間的粘合力也弱。因此，難以制造復(fù)合木材。
已經(jīng)有人提出了多種利用木材和熱塑性樹脂例如酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂制造復(fù)合材料例如纖維板、顆粒板、木塊或類似物的方法。然而，由于這些方法利用了熱塑性樹脂，因此費(fèi)用增加。
有人提出了一種方法，即將廢棄木材、薄木或木材廢料粉碎成木材粉，將木材粉與熔融的聚烯烴基廢棄塑料捏合，將捏合材料擠出并成型。以該方法，制成了一種產(chǎn)品并且能夠有效地利用資源。
參見，日本已審專利公開S59(1984)-1304；日本未審專利公開S58(1983)-217552；日本已審專利公開S59(1984)-2455；日本未審專利公開S59(1984)-217744；日本已審專利公開H3(1991)-64553；日本未審專利公開S61(1986)-155436；日本未審專利公開H10(1998)-71636。
根據(jù)上面利用木材粉的方法，木材粉必需干燥到預(yù)定的含水量例如10％或更低以確保復(fù)合木材的機(jī)械性能。因此，使制備方法復(fù)雜化。
如果木材粉的量增加，木材粉不能成功地與熔融樹脂捏合。實(shí)質(zhì)上，以體積計(jì)，木材粉的量與合成樹脂的量大約相同。
盡管使用木材粉來制備復(fù)合材料，但是實(shí)質(zhì)上復(fù)合材料具有類似于合成樹脂的性能。難以釘釘子、用鋸切、以及用水溶性粘合劑粘合。此外，適用于復(fù)合材料的產(chǎn)品的應(yīng)用是有限的。
發(fā)明概述鑒于上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合木材的制備方法，其中該復(fù)合木材具有木材的優(yōu)異性能例如加工性，具有合成樹脂的優(yōu)異性能例如防水性和預(yù)定的機(jī)械強(qiáng)度。
通過利用粘合劑樹脂將大量木片粘合在一起而制備的本發(fā)明復(fù)合木材中，其中大量木片的每一個具有在三個垂直方向?qū)嵸|(zhì)上保留了許多小空腔的三維構(gòu)型，大量木片的每一個中的整個三維構(gòu)型或大多數(shù)三維構(gòu)型都被粘合劑樹脂圍繞，其表面?zhèn)鹊男】涨蛔冃我灾滤?collapse)，粘合劑樹脂進(jìn)入大量木片的每一個的表面?zhèn)鹊男】涨唬@樣大量木片就粘合到粘合劑樹脂上。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，大量木片以強(qiáng)制受壓的狀態(tài)被粘合劑粘合在一起，其中大量木片中的每一個具有實(shí)質(zhì)上保留了大量小空腔的構(gòu)型。
由于大量木片被粘合劑樹脂圍繞并且彼此分離，因此熱絕緣效率高。此外，即使水進(jìn)入到露在外面的木片中，這些水就會保留在該木片中而不會進(jìn)入其它木片中。因此該復(fù)合木材整體上具有優(yōu)異的防水性。
大量木片中每一個的表面由于壓粘合劑樹脂而變形，這樣表面的小空腔塌陷。此外，粘合劑樹脂進(jìn)入表面上的這些小空腔中。因此，木片被牢固地粘合到粘合劑樹脂上。舉例說明，具有親水性的木片能夠牢固地粘合到具有親油性的粘合劑樹脂例如烯烴基樹脂。因此，即使復(fù)合木材外露在復(fù)合材料的表面上，該木片也不容易撕裂。因此，能夠確保利用復(fù)合木材的產(chǎn)品的質(zhì)量。
此外，由于大量木片通過粘合劑樹脂分散開并且粘合在一起，因此復(fù)合木材具有類似于木材的性能。能夠容易地用釘子釘該復(fù)合木材。由于復(fù)合木材不具有取向性，因此可以用鋸子在木材的任何位置任何方向切割該復(fù)合木材。此外，由于木片外露在復(fù)合木材的表面，因此可以用水可溶粘合劑對該木片進(jìn)行粘合。
木片的數(shù)量可以隨意設(shè)定。因此，如果木片數(shù)量多并且木片是在分散的同時用粘合劑樹脂進(jìn)行粘合，該復(fù)合木材具有高的機(jī)械強(qiáng)度例如拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。其結(jié)果是，除了上述熱絕緣性能和防水性之外，該復(fù)合木材具有類似于木材的性能、類似于合成樹脂的性能和高的力學(xué)強(qiáng)度。因此，該復(fù)合木材可以應(yīng)用于包括結(jié)構(gòu)材料在內(nèi)的任何應(yīng)用例如發(fā)泡材料、家具例如桿或壁的芯材，運(yùn)輸材料例如托板和戶外產(chǎn)品例如長凳。
舉例說明，如果天然木材被用作運(yùn)輸材料例如托板，為了防止對接受國森林的破壞，就需要進(jìn)行用于消滅有害昆蟲例如松樹樹皮甲蟲的熏蒸或熱處理。結(jié)果增加了費(fèi)用。根據(jù)本發(fā)明，由于提供了其中大量木片被分散在合成樹脂中的復(fù)合木材，因此就不要用于消滅有害昆蟲的熏蒸或熱處理。此外，即使利用該復(fù)合木材制造用于運(yùn)輸?shù)牟牧侠缤邪?，費(fèi)用也不會由于消滅有害昆蟲而增加。
每個木片的周圍都被粘合劑樹脂所包圍并且木片彼此分離。因此，即使在使用過程中，有害昆蟲例如松樹樹皮甲蟲侵蝕復(fù)合木材表面的木片，有害昆蟲也不能進(jìn)入到復(fù)合木材中。
如果木片被粉碎機(jī)粉碎，在木片的纖維方向末端形成小裂片。由于這種小裂片，木片甚至還能夠牢固地粘合到粘合劑樹脂上。
在木片表面部分形成大量小裂片并且粘合劑樹脂進(jìn)入到大量小裂縫之間。大量小裂縫在靠在一起的方向上變形，因此大量木片和粘合劑樹脂甚至還能夠牢固地粘合在一起。
木片是指具有其中在三個垂直方向上實(shí)質(zhì)上含有大量小空腔的三維構(gòu)型的木片。根據(jù)本發(fā)明，木片是指當(dāng)用粉碎機(jī)的梳齒(comb tooth)測試時為2mm或更大的木片。木粉是指當(dāng)用粉碎機(jī)或磨碎機(jī)的梳齒測試時為2mm或更小的木粉。此外，木材的薄切片是指具有平面構(gòu)型的切片，其中大量小空腔實(shí)質(zhì)上僅僅存在于三個垂直方向的兩個方向上。
木片與木粉的區(qū)別在于，基本上不存在小空腔，木片與其中三個垂直方向上基本上不存在小空腔的木材的薄切片的區(qū)別在于，木片具有三維構(gòu)型，其中在該三個垂直方向上實(shí)質(zhì)上具有大量小空腔。木片的小空腔主要是指細(xì)胞腔。該小空腔可以包括導(dǎo)管腔或毛細(xì)管腔。鑒于此，木片區(qū)別于木粉和木材的薄切片。
當(dāng)廢木材粉碎時，一般得到了具有不同大小的木片和木粉。因此，大量木片可能具有相同的大小。盡管如此，但是為了節(jié)約選擇步驟，優(yōu)選使用具有不同大小的大量木片。
當(dāng)用粉碎機(jī)的梳齒測試時具有2mm或更小的木粉，以及具有其中大量小空腔實(shí)質(zhì)上僅僅存在于三個垂直方向的兩個方向中的木材的薄切片可以分散在大量木片之間。
如上所述，能夠確保粘合劑樹脂和木片之間高的粘合強(qiáng)度。因此，木片的用量可以根據(jù)粘合劑樹脂的用量而自由選擇。實(shí)質(zhì)上，木片的體積用量優(yōu)選比粘合劑樹脂體積大1-5倍。
粘合劑樹脂可以是任何樹脂，舉例說明可以使用隨處可得的聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯和其它熱塑性樹脂。
木片可以由新木材制成。然而，為了有效地利用木材資源，優(yōu)選使用由廢木材制成的木片。
可以使用新樹脂作為熱塑性樹脂。然而，為了有效地利用資源，優(yōu)選使用由廢塑料制成的樹脂。
被使用過了的本發(fā)明復(fù)合木材可以按照常規(guī)方式處理。如果將使用過的復(fù)合木材加熱，由于利用了熱塑性樹脂，該熱塑性樹脂軟化熔融，然后該復(fù)合木材變?yōu)榈谝粻顟B(tài)，即木片和熱塑性樹脂被捏合。因此，本發(fā)明的復(fù)合木材具有由于的循環(huán)利用性能，在用作一種材料后能夠再次使用。
用過了的復(fù)合木材或其部分的粉碎片可以全部或部分用作大量木片和熱塑性樹脂。
根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合木材的制造方法，其中該復(fù)合木材中的大量木片全部分散，并且在三個垂直方向的至少一個方向上被用力壓的同時被粘合劑樹脂粘合在一起，其中該木片中的每一個具有其中在三個垂直方向上實(shí)質(zhì)上保留了許多小空腔的三維構(gòu)型，大量木片中的每一個被粘合劑樹脂圍繞，在大量木片中的每一個的整個三維構(gòu)型或大多數(shù)三維構(gòu)型的表面?zhèn)鹊男】涨蛔冃我灾滤?，并且粘合劑樹脂進(jìn)入到大量木片中每一個的表面?zhèn)鹊男】涨恢?，結(jié)果大量木片和粘合劑樹脂就被粘合在一起，所述制備方法包括下述步驟加熱木片以蒸發(fā)木片中的水分，熔融粘合劑樹脂并捏合熔融的粘合劑樹脂和大量木片；在三個垂直方向上或一個方向上強(qiáng)制擠壓木片和粘合劑樹脂的捏合材料，保持強(qiáng)制擠壓狀態(tài)的同時冷卻捏合的材料或重復(fù)這種強(qiáng)制擠壓并冷卻使粘合劑樹脂固化。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，大量木片與粘合劑樹脂捏合在一起，其中所述木片中的每一個具有其中實(shí)質(zhì)上存在大量小空腔的三維構(gòu)型。然后，將所得捏合的材料在三個方向、兩個方向或一個方向上強(qiáng)制擠壓并在該狀態(tài)下冷卻。這樣，粘合劑樹脂就固化了。
大量木片中的每一個在表面處的小空腔變形以致塌陷的狀態(tài)下被粘合劑樹脂圍繞。該粘合劑樹脂進(jìn)入到每個木片表面上的小空腔中。這樣，大量木片就被牢固地粘合到粘合劑樹脂上。結(jié)果，就制備了具有熱絕緣性能、防水性、類似于木材的性能、類似于合成樹脂的性能、包括高的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的高機(jī)械強(qiáng)度的復(fù)合木材。
在三個方向上強(qiáng)力擠壓的木片和粘合劑樹脂的捏合材料是指，在其一個表面敞開的情況下將捏合的材料加入到模具中，從敞開表面的方向用壓力板用力壓該模具。用力擠壓與常規(guī)模壓的區(qū)別在于所用壓力等于或大于閉合力。
在一個方向上用力壓捏合的材料是指，將捏合材料從捏合機(jī)中擠出為平板形(捏合材料可以從捏合機(jī)中轉(zhuǎn)移到擠出機(jī)中并且隨后擠出)，并用羅拉用力壓該平板形捏合材料的情形。在兩個方向上用力壓是指，用縱向羅拉和橫向羅拉擠壓時的情況(代替縱向羅拉，模頭部分可以位于橫向羅拉的相反側(cè)，并且捏合材料可以在橫向羅拉大壓力下用相反側(cè)提供的模頭部分?jǐn)D壓，以從橫向上得到大的壓力。
當(dāng)捏合材料是在三個方向上擠壓時，將模頭或壓力板用水冷卻，并將捏合材料在用力壓的狀態(tài)下冷卻。盡管這樣，當(dāng)捏合材料是在兩個方向或一個方向上擠壓時，就不能使用在三個方向上擠壓時所使用的方法。這樣，就研究了在兩個方向或一個方向上進(jìn)行擠壓的多種方法并重復(fù)試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過利用重復(fù)用力壓并冷卻的方法可以得到相同的結(jié)果。
木片中的水分可以在與熔融粘合劑捏合之前用其它熱源進(jìn)行蒸發(fā)。另外，木片可以通過熔融樹脂和大量木片捏合時來自粘合劑樹脂的熱來加熱，以蒸發(fā)木片中的水分。因此，并不需要單獨(dú)的木片干燥步驟，由此簡化了制備方法。
當(dāng)重新使用用過了的復(fù)合木材時，循環(huán)利用了的復(fù)合材料被分散成小片，結(jié)果保留了每個木片的三維構(gòu)型，例如每個木片具有25-35mm的邊長。然后，將該小片用合適的熱源加熱，使熱塑性樹脂熔融。如果需要，加入熱塑性樹脂，并可以將所得材料用作木片和熱塑性樹脂的捏合材料或其一部分。
當(dāng)用過了的復(fù)合木材被循環(huán)利用時，應(yīng)當(dāng)保持木片與熱塑性樹脂的適當(dāng)比。
附圖的簡要說明

圖1是利用本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式制備的復(fù)合木材制成的托板的簡略透視圖。
圖2是復(fù)合木材的部分截面圖。
圖3A-3F是復(fù)合木材的顯微鏡照片。
圖4是表示復(fù)合木粉的顯微鏡照片的參考圖。
圖5是概念性地表示第一個實(shí)施方式的制備方法的簡圖。
圖6是表示第一個實(shí)施方式的制備方法的程序圖。
圖7是概念性地表示第二個實(shí)施方式的制備方法的簡圖。
圖8是概念性地表示第三個實(shí)施方式的制備方法的簡圖。
優(yōu)選實(shí)施方式的描述下面，將在附圖表示的實(shí)施方式的基礎(chǔ)上詳細(xì)地描述本發(fā)明。圖1-6表示有關(guān)本發(fā)明的復(fù)合木材的優(yōu)選實(shí)施方式。優(yōu)選實(shí)施方式表示將本發(fā)明用于運(yùn)輸托板的實(shí)例。參考附圖，制備托板10以使多個板12排列，并橫垮在兩個方形木材11之間，以便于捏緊該方形木材并用釘子固定在方形木材11上。
該實(shí)施方式的復(fù)合木材被用作方形木材11和板12的材料。如圖2所示，制備的復(fù)合木材是這樣的，即大量木片20基本上全部分散并在三個垂直方向上用力壓的同時與粘合劑樹脂21粘合在一起。
木片20是由廢木材或薄切的木材制成的。當(dāng)用粉碎機(jī)的梳齒測試時，木片20的尺寸為2mm或更大，即使之具有其中在三個垂直方形上實(shí)質(zhì)上具有大量小空腔的三維構(gòu)型的尺寸。適當(dāng)量的尺寸為2mm或更小的木粉分散在木片20之間。木片可以等于或大于2mm，并且可以根據(jù)用于木片的材料、粉碎方法或復(fù)合木材的應(yīng)用而適當(dāng)?shù)剡x擇。另外，薄切木片可以取代木粉分散或與木粉一起分散。
由廢塑料(或新塑料)例如聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯制成的熱塑性樹脂用作粘合劑樹脂21。具有相近熔點(diǎn)的多種樹脂可以混合使用。鑒于由于熔點(diǎn)的差別和性能變化而引起樹脂老化，優(yōu)先使用單一熱塑性樹脂。
木片20的用量以體積計(jì)比粘合劑樹脂21的用量大1-5倍，例如4.5倍。木片20的用量要適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)復(fù)合木材的應(yīng)用而選擇。此時，其用量可能小于粘合劑樹脂的用量或者可能比粘合劑樹脂用量大5倍。舉例說明，當(dāng)主要是利用粘合劑樹脂的性能時，木片20的用量將等于或小于粘合劑樹脂21的用量。當(dāng)主要利用木片的性能時，木片20的用量將是粘合劑樹脂21用量的兩倍或更多。木片20的用量可以根據(jù)其應(yīng)用而適當(dāng)?shù)剡x擇。
如圖3A和3B所示，嵌入粘合劑樹脂21中的大量木片20，在其表面?zhèn)?，在其表面上的小空腔在塌陷方向變形的情況下，被粘合劑樹脂21包圍。此外，粘合劑樹脂進(jìn)入到表面上的小空腔中。進(jìn)入的粘合劑樹脂作用象錨，這樣木片20就牢固地粘合到粘合劑樹脂21中。
如圖3C、3D和3E所示，暴露于粘合劑樹脂21表面的大量木片20中每一個的大多數(shù)表面(樹脂一面的部分)在表面上的小空腔在塌陷方向變形的情況下被粘合劑樹脂21圍繞。此外，粘合劑樹脂進(jìn)入到大量木片20中每一個的表面?zhèn)?樹脂側(cè))的小空腔中，這樣木片20就被牢固地粘合到粘合劑樹脂21上。另一方面，小空腔在樹脂的相對面上外露于木片20中每一個的表面，這樣水溶性粘合劑能夠容易地進(jìn)入到小空腔中。
當(dāng)在木片20末端的纖維方向形成小裂片時，如圖3F所示，粘合劑樹脂進(jìn)入到大量小裂片之間，并且大量小裂片在相互靠近的方向上變形。這樣，木片20就更加牢固地粘合到粘合劑樹脂21上。
圖4表示用作參考的木粉的三維構(gòu)型。對于該木粉，幾乎不存在小空腔。
下面，參考圖5和6描述制備方法。為了制備該實(shí)施方式中的復(fù)合木材，將廢木或薄切木材粉碎成當(dāng)用粉碎機(jī)的梳齒測試時為2mm或更大的木片，并制備大量木片20與少量木粉22混合的材料。用粉碎機(jī)將廢塑料例如聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯制成的粘合劑樹脂粉碎成適當(dāng)大小的切片?？梢允褂脝我坏恼澈蟿渲蛘呖梢曰旌隙喾N粘合劑樹脂。
操作捏合機(jī)30的加熱器并使捏合機(jī)30內(nèi)部溫度增加到粘合劑樹脂的熔點(diǎn)例如100℃-300℃范圍內(nèi)。這樣，將粘合劑樹脂的粉碎片加入到捏合機(jī)30中，并在攪拌的同時熔融。粘合劑樹脂切片可以一次加入，或分幾次加入(圖6中的步驟S10)。
如果熔融粘合劑樹脂的過程中由于旋轉(zhuǎn)攪拌葉片而攪拌熔融樹脂產(chǎn)生了熱，那么加熱器的加熱溫度可以低于粘合劑樹脂的熔融溫度。
當(dāng)粘合劑樹脂全部熔融時，將制成的木片20和木粉22一次或幾次加入到捏合機(jī)中。然后，將混合物捏合以使熔融的粘合劑樹脂21確實(shí)覆蓋在木片20和木粉22表面(圖6中的步驟S11)。
如果大量木片20和木粉22一次加入，可能降低熔融樹脂的溫度。這樣，優(yōu)選預(yù)先將木片20和木粉22用加熱器或類似設(shè)備加熱到合適的溫度。
如果粘合劑樹脂在熔融狀態(tài)下被長時間加熱，樹脂的原始性能可能下降。因此，粘合劑樹脂優(yōu)選全部熔融，然后短時間捏合。根據(jù)本發(fā)明人的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)熔融和捏合所需要的時間優(yōu)選為5-30分鐘。
捏合時，木片20和木粉22被熔融樹脂產(chǎn)生的100℃-300℃的熱量所加熱，木片20和木粉22中所含有的水分被蒸發(fā)，并從捏合機(jī)30的開口擴(kuò)散出來。這樣，木片20和木粉22的水分被顯著降低。當(dāng)捏合機(jī)30是密封型時，捏合機(jī)30必需打開一段時間以使蒸汽擴(kuò)散出來。
由于木片20和木粉22被熔融樹脂產(chǎn)生的熱量加熱，因此木片20和木粉22中包含的有害昆蟲和它們的卵可充分死掉。
當(dāng)木片20、木粉22和熔融的粘合劑樹脂21被充分捏合時，在捏合機(jī)30的下面放置模塑拖斗31(molding drag)并將捏合機(jī)30中的捏合料倒入拖斗31中(圖6中的步驟S12)。
拖斗31通過軌道35移動到壓機(jī)32中。將拖斗31中的捏合材料從其上部用設(shè)置于壓機(jī)32中的頂蓋34用力壓并在擠壓狀態(tài)下冷卻和固化，其中頂蓋上的壓力大于常規(guī)模壓中夾緊樹脂時的壓力(圖6中的步驟S13)。當(dāng)進(jìn)行冷卻時，拖斗31和頂蓋34配有水冷卻夾套。因此，捏合材料優(yōu)選在用力壓的狀態(tài)下用水冷卻。
壓機(jī)32構(gòu)造成使頂蓋34通過多個液壓汽缸或氣壓汽缸向下移動，且每個汽缸提供19.6×10-5Pa(20kgf/cm2)的表面壓力。根據(jù)復(fù)合木材的應(yīng)用或材料，將表面壓力適當(dāng)?shù)剡x擇為大約58.8×10-5Pa(60kgF/cm2)。視需要，可以應(yīng)用大于58.8×10-5Pa(60kgf/cm2)的表面壓力。
當(dāng)經(jīng)過了預(yù)定時間并且捏合的材料被充分固化時，將頂蓋34向上移動，拖斗31移動到起模機(jī)33中，并利用真空抽吸取出拖斗31中預(yù)定大小的塊狀或板型復(fù)合木材40(圖6中的步驟S114)。拖斗31返回到粘合劑30。
將取出的塊狀或板型復(fù)合木材40用鋸子切割成預(yù)定厚度的板或預(yù)定大小的方形木材。通過用釘子釘這些板和方形木材，就制成了圖1表示的由復(fù)合木材制成的托板10。
當(dāng)由復(fù)合木材制成的使用過的托板10或其它產(chǎn)品被循環(huán)利用和重新使用時，將循環(huán)的托板10用粉碎機(jī)或磨碎機(jī)粉碎成用梳齒測試大約為30mm的切片。將粉碎的切片加入到捏合機(jī)30中，如果需要，也可以向其中加入木片和粘合劑樹脂，并將粘合劑樹脂通過捏合機(jī)30中的加熱器熔融。結(jié)果，就得到了用木片、木粉和粘合劑樹脂制成的捏合材料。這樣，如上所述，就制成了新的塊狀或板型復(fù)合木材。
根據(jù)該實(shí)施方式的復(fù)合木材，由于大量木片被粘合劑樹脂21包圍并且彼此分離，因此熱絕緣性能高。此外，即使水分進(jìn)入到露在復(fù)合木材表面的木片20中，該水分將保留在木片20上，不能進(jìn)入到內(nèi)部的木片20中。因此，復(fù)合木材整體上具有優(yōu)異的防水性。
根據(jù)本發(fā)明人對常溫水和沸水進(jìn)行的吸水性測試，天然木材對常溫水的平均吸水率為1.5-2.7％。另一方面，該實(shí)施方式中的復(fù)合木材對常溫水的平均吸水率等于或小于0.6％。該實(shí)施方式中的復(fù)合木材對沸水的平均吸水率等于或小于2.3％。與天然木材相比，該實(shí)施方式的復(fù)合木材幾乎不吸水，并且也沒有發(fā)生由于吸水而引起尺寸的變化。
根據(jù)本發(fā)明人對木材性能的研究，下面幾點(diǎn)是確證了的。也就是說，釘子能夠容易地進(jìn)入到復(fù)合木材中，并且該復(fù)合木材可以用刨子刨平。該復(fù)合木材的任何部分任何方向都能夠用鋸子切割。此外，該復(fù)合木材能夠用水溶性粘合劑粘合。
根據(jù)本發(fā)明人對復(fù)合木材的機(jī)械強(qiáng)度的研究，可以證實(shí)，該復(fù)合木材具有比木材更高的機(jī)械強(qiáng)度例如更高的拉伸強(qiáng)度和更高的彎曲強(qiáng)度。
圖7表示第二個實(shí)施方式。參考圖7，與圖5中相同的部分用相同的參考標(biāo)記表示。根據(jù)第二個實(shí)施方式，利用了雙軸加熱擠出機(jī)50(可以使用單軸擠壓和擠出機(jī))。當(dāng)粘合劑樹脂的切片被加入到雙軸加熱擠出機(jī)50的開口中時，粘合劑樹脂的切片被嵌入的加熱器加熱并向前輸送同時通過兩個螺桿捏合。鑒于此，粘合劑樹脂的溫度被進(jìn)一步提高。最后，全部熔融的粘合劑從出口輸出。
當(dāng)利用該實(shí)施方式的系統(tǒng)制造復(fù)合木材時，將木片和木粉一次或多次加入到捏合機(jī)30中。木片和木粉被捏合機(jī)30的加熱器加熱，以使其水分全部蒸發(fā)。另一方面，粘合劑樹脂的切片被加入到雙軸加熱擠出機(jī)50中，并且粘合劑樹脂被充分熔融。這樣，熔融的粘合劑樹脂被加入到捏合機(jī)30中并捏合以使之確實(shí)覆蓋了木片和木粉的表面。隨后，同第一個實(shí)施方式一樣，將捏合材料加入到拖斗31中，用位于壓機(jī)32中的頂蓋34從上面用力壓，然后冷卻。當(dāng)捏合材料固化時，將其取出。
圖8表示第三個實(shí)施方式。參考圖8，同圖5和7中相同的部分用相同的參考標(biāo)記表示。在捏合機(jī)30之前提供了雙軸加熱擠出機(jī)60(可以使用單軸加熱擠出機(jī))。模頭70安裝在雙軸加熱擠出機(jī)60的擠出開口。在模頭70前面沿著縱向提供了多個接受板71。在相鄰的接受板71之間提供了多對橫向羅拉80。在最后一個橫向羅拉80前面提供了切刀90。
當(dāng)利用該實(shí)施方式的系統(tǒng)制造復(fù)合木材時，將粘合劑樹脂的切片加入到捏合機(jī)30中并熔融。然后，將木片和木粉一次或幾次加入到捏合機(jī)中以使粘合劑樹脂、木片和木粉捏合。同時，木片和木粉被熔融的粘合劑樹脂產(chǎn)生的熱量加熱，以使其水分全部蒸發(fā)。
當(dāng)捏合材料全部捏合時，將所得捏合的材料從捏合機(jī)30加入到雙軸加熱擠出機(jī)60的開口。該捏合的材料在通過雙軸加熱擠出機(jī)60捏合的同時向前輸送，并從模頭79擠出為板型。該捏合材料在雙軸加熱擠出機(jī)60和模頭70中從其周圍接受了大量壓力。在表面?zhèn)龋罅磕酒袔讉€木片中的小空腔變形以致塌陷，結(jié)果粘合劑樹脂進(jìn)入到小空腔中。
當(dāng)捏合材料從模具70中擠出成板型時，該捏合材料被向前輸送到接受板71上。此時，冷卻空氣連續(xù)地吹向捏合材料，這樣捏合材料的溫度逐漸降低。向前輸送到接受板71上的板型捏合材料被多個橫向羅拉80在垂直方向上重復(fù)用力擠壓。這樣，表面?zhèn)鹊哪酒械男】涨蛔冃我灾滤?，并且粘合劑樹脂進(jìn)入到小空腔中。橫向羅拉80的壓力設(shè)定為與第一個實(shí)施方式中的相同。
當(dāng)板型捏合材料通過最后的橫向羅拉80時，捏合材料的溫度通過冷空氣的作用而降低到預(yù)定溫度。通過這種方法，板型捏合材料全部固化，最后用切刀90切割為預(yù)定長度。這樣，就制成了板型復(fù)合木材。最后的橫向羅拉80可以包括一加熱器，以使板型復(fù)合木材的表面變得光滑。
由于該實(shí)施方式的復(fù)合木材從模頭70中擠出，然后在垂直方向上擠壓的同時向前輸送，因此大量木片被粘合劑樹脂粘合在一起，同時排列在輸送方向上。因此，可以證實(shí)，該復(fù)合木材具有高的相對于輸送方向彎曲的能力。
本發(fā)明并不限于上述制備方法，并且可以采用其它方法。舉例說明，可以使用對應(yīng)于產(chǎn)品形狀的模具，并且產(chǎn)品可以模塑。另外，可以從三個方向，即垂直、橫向和高度方向的兩個方向上進(jìn)行擠壓。
復(fù)合木材的用途并不限于托板。該復(fù)合木材可以用作其它產(chǎn)品例如結(jié)構(gòu)材料例如層合板，結(jié)構(gòu)材料例如撐桿，耐久消耗品例如家具芯材和長凳。
權(quán)利要求
1.通過粘合劑樹脂將大量木片粘合在一起而制備的復(fù)合木材，其中，大量木片中的每一個具有在三個垂直方向上實(shí)質(zhì)上保留了許多小空腔的三維構(gòu)型，大量木片中每一個中的全部三維構(gòu)型或大多數(shù)三維構(gòu)型都被粘合劑樹脂圍繞且其表面?zhèn)鹊男】涨蛔冃我灾滤?collapse)，所述粘合劑樹脂進(jìn)入所述大量木片中每一個的表面?zhèn)鹊男】涨唬@樣所述大量木片就粘合到所述粘合劑樹脂上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合木材，其中在每個木片的表面?zhèn)鹊囊徊糠稚闲纬纱罅啃×芽p，所述粘合劑樹脂進(jìn)入到所述大量小裂縫之間，所述大量小裂縫在相互靠近的方向上變形，結(jié)果所述大量木片和粘合劑樹脂被更進(jìn)一步地牢固粘合在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的復(fù)合木材，其中當(dāng)用粉碎機(jī)的梳齒測試時，所述大量木片中的每一個具有2mm或更大的尺寸。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的復(fù)合木材，其中當(dāng)用所述粉碎機(jī)的梳齒測試時尺寸為2mm或更小的木粉和/或木材的薄切片分散在所述大量木片之間，其中所述薄切片具有僅在三個垂直方向的兩個方向上實(shí)質(zhì)上保留了大量小空腔的三維構(gòu)型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的復(fù)合木材，其中所述大量木片的用量以體積計(jì)比所述粘合劑樹脂用量高1-5倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的復(fù)合木材，其中所述粘合劑樹脂是聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或其它熱塑性樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的復(fù)合木材，其中所述大量木片是由廢木制成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的復(fù)合木材，其中所述熱塑性樹脂是由廢塑料制成的樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的復(fù)合木材，其中所述大量木片和所述熱塑性樹脂是由用過了的復(fù)合木材的碎片制成的。
10.一種復(fù)合木材的制造方法，其中該復(fù)合木材中的大量木片全部分散，并在三個垂直方向的至少一個方向上被加壓的同時被粘合劑樹脂粘合在一起，其中該大量木片中的每一個具有在三個垂直方向上實(shí)質(zhì)上保留了許多小空腔的三維構(gòu)型，所述大量木片中的每一個被粘合劑樹脂圍繞，所述大量木片中的每一個的整個三維構(gòu)型或大多數(shù)三維構(gòu)型的表面?zhèn)鹊男】涨蛔冃我灾滤?，并且所述粘合劑樹脂進(jìn)入到所述大量木片中每一個的表面?zhèn)鹊男】涨恢?，結(jié)果所述大量木片和所述粘合劑樹脂就被粘合在一起，所述制備方法包括下述步驟加熱木片以蒸發(fā)所述木片中的水分，熔融粘合劑樹脂并捏合所述熔融的粘合劑樹脂和所述大量木片；和在三個垂直方向上或一個方向上加壓所述木片和所述粘合劑樹脂的捏合材料，保持加壓狀態(tài)的同時冷卻所述捏合材料或重復(fù)所述加壓并冷卻使所述粘合劑樹脂固化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的復(fù)合木材的制備方法，其中在所述熔融的粘合劑樹脂和所述大量木片被捏合時，木片被來自所述粘合劑樹脂的熱加熱，以蒸發(fā)所述木片中的水分。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的復(fù)合木材的制備方法，其中所述根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)中的用過了的復(fù)合木材被粉碎成碎片，以被重新用作所述大量木片和所述熱塑性樹脂的材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可以利用隨意量的木材、可以釘釘子并且容易制造具有隨意構(gòu)型的產(chǎn)品的復(fù)合木材制備方法。將熔融的粘合劑樹脂和大量木片捏合。然后，用力壓所得到的木片和粘合劑樹脂的捏合材料。將粘合劑樹脂在用力壓捏合材料的同時冷卻。另外，對捏合材料重復(fù)進(jìn)行用力擠壓和冷卻。這樣就固化了粘合劑樹脂。將所得復(fù)合木材切成預(yù)定厚度的板或預(yù)定大小的棒，并組裝成所需產(chǎn)品。木片中的水分可以通過來自粘合劑樹脂的熱量蒸發(fā)，或者通過加熱木片來蒸發(fā)。
文檔編號B27N3/00GK1432457SQ0215451
公開日2003年7月30日 申請日期2002年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月28日
發(fā)明者長谷川克之 申請人:長谷川克之