一種高性能單板層積板及其組坯結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型是提供一種高強(qiáng)度、高彈性模量、高尺寸穩(wěn)定性、高耐磨性及低變異性的高性能單板層積板，它可以用于車(chē)廂底板、建筑模板和集裝箱底板，對(duì)緩解木材供需矛盾，實(shí)現(xiàn)劣材優(yōu)用，增加木材利用的附加價(jià)值有很大的現(xiàn)實(shí)意義。該高性能單板層積板，它是把單板組坯熱壓而成，組坯結(jié)構(gòu)從上到下依次為表層、平衡層、芯層、平衡層、底層，以芯層對(duì)稱(chēng)；表層和底層為1至2層高或中等級(jí)浸漬單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向；平衡層為1層高或中等級(jí)浸漬單板，其紋理垂直于板材長(zhǎng)度方向；芯層為若干張中或低等級(jí)涂膠單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向；高等級(jí)單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE大于中等級(jí)單板，中等級(jí)單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE大于低等級(jí)單板。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高性能單板層積板及其組坯結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種單板層積板，具體地說(shuō)，是一種高性能的單板層積板及其組坯結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]單板層積板是把旋切后的木材單板經(jīng)過(guò)涂膠、順紋組坯、壓制而成的一種新型工程結(jié)構(gòu)材料，由于其性能穩(wěn)定、強(qiáng)度高、易于加工、可替代大徑級(jí)實(shí)木鋸材使用等優(yōu)點(diǎn)，受到市場(chǎng)的青睞。單板層積板寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于厚度，常用作車(chē)廂板。但是我國(guó)單板層積板的生產(chǎn)技術(shù)水平比較落后，難以滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)高性能單板層積板的要求。概括來(lái)講，不足之處在于:木材單板變異性大，導(dǎo)致產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，影響木構(gòu)件的工程設(shè)計(jì)；單板浸潰增強(qiáng)處理方法時(shí)間長(zhǎng)、成本高，阻礙了單板浸潰增強(qiáng)技術(shù)的市場(chǎng)推廣；板坯結(jié)構(gòu)不合理，造成產(chǎn)品的力學(xué)性能(如靜曲強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、彈性模量、耐磨性能)較低，尺寸不穩(wěn)定。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種高強(qiáng)度、高彈性模量、高尺寸穩(wěn)定性、高耐磨性及低變異性的高性能單板層積板，它可以用于車(chē)廂底板、建筑模板和集裝箱底板，對(duì)緩解木材供需矛盾，實(shí)現(xiàn)劣材優(yōu)用，增加木材利用的附加價(jià)值有很大的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]本實(shí)用新型的高性能單板層積板，它是由單板組坯熱壓而成，組坯結(jié)構(gòu)從上到下依次為表層、平衡層、芯層、平衡層、底層，以芯層對(duì)稱(chēng)；
[0005]表層和底層為I至2層高或中等級(jí)浸潰單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向；
[0006]平衡層為I層高或中 等級(jí)浸潰單板，其紋理垂直于板材長(zhǎng)度方向；
[0007]芯層為若干張中或低等級(jí)涂膠單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向；
[0008]高等級(jí)單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE大于中等級(jí)單板，中等級(jí)單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE大于低等級(jí)單板。
[0009]作為本實(shí)用新型的另外一種高性能單板層積板，它是由單板組坯熱壓而成，組坯結(jié)構(gòu)從上到下依次為表層、平衡層、芯層、平衡層、底層，以芯層對(duì)稱(chēng)；
[0010]表層和底層為I至2層高等級(jí)浸潰單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向；
[0011]平衡層為I層高等級(jí)浸潰單板，其紋理垂直于板材長(zhǎng)度方向；
[0012]芯層為若干張低等級(jí)涂膠單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向；
[0013]高等級(jí)單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE大于低等級(jí)單板。
[0014]上述的高性能單板層積板，以單板動(dòng)態(tài)彈性模量MOE累積分布函數(shù)10%至90%之間的某一特定值f對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)彈性模量MOEf對(duì)單板分為高低兩個(gè)等級(jí)；動(dòng)態(tài)彈性模量MOE ^ MOEf的單板為高等級(jí)單板，動(dòng)態(tài)彈性模量MOE < MOEf的單板為低等級(jí)單板。
[0015]本實(shí)用新型同時(shí)提供一種高性能單板層積板的組坯結(jié)構(gòu)，以該結(jié)構(gòu)組坯生產(chǎn)的單板層積板具有高強(qiáng)度、高彈性模量、高尺寸穩(wěn)定性、高耐磨性及低變異性的特點(diǎn)，可以用于車(chē)廂底板、建筑模板和集裝箱底板。[0016]該高性能單板層積板的組坯結(jié)構(gòu)，從上到下依次為表層、平衡層、芯層、平衡層、底層，以芯層對(duì)稱(chēng)；
[0017]表層和底層為I至2層高或中等級(jí)浸潰單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向；
[0018]平衡層為I層高或中等級(jí)浸潰單板，其紋理垂直于板材長(zhǎng)度方向；
[0019]芯層為若干張中或低等級(jí)涂膠單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向；
[0020]高等級(jí)單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE大于中等級(jí)單板，中等級(jí)單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE大于低等級(jí)單板。
[0021]作為本實(shí)用新型的另外一種高性能單板層積板的組坯結(jié)構(gòu)，
[0022]從上到下依次為表層、平衡層、芯層、平衡層、底層，以芯層對(duì)稱(chēng)；
[0023]表層和底層為I至2層高等級(jí)浸潰單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向；
[0024]平衡層為I層高等級(jí)浸潰單板，其紋理垂直于板材長(zhǎng)度方向；
[0025]芯層為若干張低等級(jí)涂膠單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向；
[0026]高等級(jí)單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE大于低等級(jí)單板。
[0027]本實(shí)用新型的有益效果:
[0028]本實(shí)用新型根據(jù)每張單板的動(dòng)態(tài)彈性模量將單板分成高、低兩個(gè)等級(jí)或高、中、低三個(gè)等級(jí)，從而減少木材單板彈性模量的變異性，最終大大減少產(chǎn)品性能的變異性。根據(jù)單板的不同等級(jí)進(jìn)行組坯所得的板坯結(jié)構(gòu)提高了板的抗彎、耐磨性能，具體地說(shuō)，在單板層積板中，較高等級(jí)單板放置在表層，較低等級(jí)單板放置在芯層，可以充分利用低等級(jí)單板并提高單板層積板的承載能力；表層和底層主要目的是提高板的抗彎和耐磨強(qiáng)度；平衡層主要目的是分配板的載荷分布，提高單板層積板的尺寸穩(wěn)定性?？傊緦?shí)用新型針對(duì)高等級(jí)木材資源缺乏的現(xiàn)實(shí)，根據(jù)不同等級(jí)單板進(jìn)行浸潰處理或涂膠和組坯結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并合理調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)小材大用，劣材優(yōu)用，能夠得到抗彎性能、耐磨性能以及尺寸穩(wěn)定性高同時(shí)低成本的高性能工程用單板層積板。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是實(shí)施例1的單板層積板(LVB)組坯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2是實(shí)施例2的單板層積板(LVB)組坯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖3是單板應(yīng)力分等前扭葉松單板密度的累積分布函數(shù)圖。
[0032]圖4是扭葉松單板動(dòng)態(tài)彈性模量的累積分布函數(shù)圖。
[0033]圖5是兩種等級(jí)單板樹(shù)脂固體浸潰量累積分布函數(shù)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體描述，但不局限于此。
[0035]實(shí)施例1:單板層積板(LVB)的生產(chǎn)(單板分等+表層和底層各2張單板浸潰)
[0036]對(duì)進(jìn)口的北美扭葉松，經(jīng)旋切制得厚度為3.2mm的單板，并干燥至含水率為3_6%。
[0037]單板分等前，測(cè)定單板的密度P范圍為0.3g/cm3到0.6g/cm3，所有單板的平均密度P為0.473g/cm3，標(biāo)準(zhǔn)差為0.044g/cm3,圖3為單板分等前單板密度累積分布函數(shù)。圖3中，縱坐標(biāo)表示⑶F (累積分布函數(shù))；橫坐標(biāo)表示干單板密度，單位g/cm3。
[0038]測(cè)定應(yīng)力波在單板長(zhǎng)度方向的傳播時(shí)間t，根據(jù)各單板長(zhǎng)度1、單板密度P以MOE=P U 2計(jì)算出各單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE。各單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE在6897MPa到16553MPa之間變化。圖4是單板動(dòng)態(tài)彈性模量的累積分布函數(shù)圖。圖4中，縱坐標(biāo)表示⑶F(累積分布函數(shù))；橫坐標(biāo)表示單板動(dòng)態(tài)彈性模量，單位MPa。根據(jù)單板動(dòng)態(tài)彈性模量對(duì)單板進(jìn)行分等，以1331 IMPa為界(此時(shí)特定值f=50%，MOE50st)分為高等級(jí)單板El和低等級(jí)單板E2兩部分(圖4)。分等后單板性能見(jiàn)表I?？梢钥闯龇值群髢煞N單板組內(nèi)密度和彈性模量偏差均明顯變小，說(shuō)明兩種單板性能變異性均減小。
[0039]取部分單板放入雙組分酚醛樹(shù)脂浸潰液(分子量為1000-2000的高分子酚醛樹(shù)脂和分子量為200-1000的低分子酚醛樹(shù)脂按比例為5:5混合均勻，最終雙組分酚醛樹(shù)脂浸潰液固含量為30%)中浸潰，其中El等級(jí)單板5分鐘，E2等級(jí)單板3分鐘，并在50°C溫度下干燥1-1.5小時(shí)，使單板含水率達(dá)到9-12%。圖5為兩種等級(jí)單板樹(shù)脂固體浸潰量累積分布函數(shù)圖，可以看到E2等級(jí)單板樹(shù)脂固體浸潰量大，更容易浸潰。圖5中，縱坐標(biāo)表示CDF (累積分布函數(shù));橫坐標(biāo)表示樹(shù)脂固體浸潰量，樹(shù)脂固體浸潰量=(浸潰后單板質(zhì)量-浸潰前單板質(zhì)量)*浸潰液固含量/浸潰前單板質(zhì)量*100%。未浸潰單板涂固含量為44%的普通商用酚醛樹(shù)脂膠粘劑，涂膠量為165g/m2。
[0040]單板組坯方式按照?qǐng)D1所示進(jìn)行，組坯結(jié)構(gòu)為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，具體地說(shuō)，表層和底層分別為2層高等級(jí)浸潰El單板1、2、12、13 ;鄰近表層和底層的兩個(gè)平衡層各為I層高等級(jí)浸潰El單板3、11 ;芯層為7張低等級(jí)涂膠E2單板4-10 ;平衡層的紋理方向垂直于其他單板紋理方向。組坯后的板坯在室溫下陳放30min。然后把板坯送入熱壓機(jī)中熱壓，熱壓板溫度155°C，板坯所用熱壓壓力為1.4-1.6MPa，熱壓時(shí)間以確保板坯芯層溫度達(dá)到95°C為準(zhǔn)，然后卸壓。壓制好的板坯從熱壓機(jī)中取出，放置48小時(shí)自然冷卻，即得到抗彎性能、耐磨性能以及尺寸穩(wěn)定性高的高性能單板層積板(LVB)。鋸制所得LVB試件，測(cè)試性能，結(jié)果見(jiàn)表2。
[0041]實(shí)施例2:單板層積板(LVB)的生產(chǎn)(單板分等+表層和底層各I張單板浸潰)
[0042]實(shí)施例2與實(shí)施例1的不同在于，實(shí)施例2表層和底層分別為I層高等級(jí)浸潰El單板1、13 ;鄰近表層和底層的兩個(gè)平衡層各為I層高等級(jí)浸潰El單板2、12 ;芯層為9張低等級(jí)涂膠E2單板3-11 ;平衡層的紋理方向垂直于其他單板紋理方向，見(jiàn)圖2。其它工藝與實(shí)施例1相同。鋸制所得單板層積板，測(cè)試性能，結(jié)果見(jiàn)表2。
[0043]對(duì)比例:未分等未浸潰單板生產(chǎn)的單板層積板(LVB)
[0044]對(duì)比例與實(shí)施例的不同在于:對(duì)各單板不進(jìn)行分等，也不對(duì)單板進(jìn)行浸潰，組坯時(shí)采用13層涂膠單板進(jìn)行組坯。其它工藝與實(shí)施例相同。鋸制所得單板未分等未浸潰LVB，測(cè)試性能，結(jié)果見(jiàn)表2。
[0045]表2中，MOR指的是靜曲強(qiáng)度；Μ0Ε指的是彈性模量，O中數(shù)字代表標(biāo)準(zhǔn)差。從表2可以看出，采用實(shí)施例的方法，單板經(jīng)分等和部分浸潰所生產(chǎn)的LVB，其彎曲性能比對(duì)比例均有明顯提高，24h吸水厚度變化率明顯減小，而且各性能參數(shù)的偏差明顯減小，說(shuō)明單板分等后LVB性能變異性減小。實(shí)施例1的“單板分等+表層和底層2張浸潰單板”增強(qiáng)單板層積板彎曲性能高于實(shí)施例2 “單板分等+表層和底層I張浸潰單板”增強(qiáng)單板層積板?？梢?jiàn)本實(shí)用新型利用低等級(jí)木材生產(chǎn)的單板經(jīng)分等和部分浸潰生產(chǎn)的LVB具有抗彎性能、耐磨性能、尺寸穩(wěn)定性均較好的優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品可以廣泛車(chē)廂底板，建筑模板和集裝箱底板
坐寸ο
[0046]本實(shí)用新型的上述實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的說(shuō)明而不能用于限制本實(shí)用新型，與本實(shí)用新型的權(quán)利要求書(shū)相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)認(rèn)為是包括在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
[0047]本實(shí)用新型根據(jù)每張單板的動(dòng)態(tài)彈性模量將單板分成高、低兩個(gè)等級(jí)或高、中、低三個(gè)等級(jí)，從而減少木材單板彈性模量的變異性，最終大大減少產(chǎn)品性能的變異性；利用雙組分酚醛樹(shù)脂浸潰液浸潰單板，可以實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂部分滲透木材內(nèi)部，部分留在木材表面作為膠粘劑，避免對(duì)浸潰單板的二次涂膠。根據(jù)單板的不同等級(jí)進(jìn)行組坯所得的板坯結(jié)構(gòu)提高了板材的抗彎、耐磨性能，具體地說(shuō)，在單板層積板中，因酚醛樹(shù)脂固化后硬度高、耐水性好，所以浸潰單板放在板材表面可以顯著增強(qiáng)板材抗彎，表面耐磨性能和尺寸穩(wěn)定性；表層和底層主要目的是提高板材的抗彎和耐磨強(qiáng)度；平衡層主要目的是分配板材載荷分布，提高單板層積板的尺寸穩(wěn)定性?？傊?，本實(shí)用新型針對(duì)高等級(jí)木材資源缺乏的現(xiàn)實(shí)，根據(jù)不同等級(jí)單板進(jìn)行浸潰或涂膠處理和組坯結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并合理調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)小材大用，劣材優(yōu)用，能夠得到抗彎性能、耐磨性能以及尺寸穩(wěn)定性高同時(shí)低成本的高性能工程用單板層積板。
[0048]表1兩種等級(jí)單板的性能
[0049]
【權(quán)利要求】
1.一種高性能單板層積板，它是把單板組坯熱壓而成，其特征是: 組坯結(jié)構(gòu)從上到下依次為表層、平衡層、芯層、平衡層、底層，以芯層對(duì)稱(chēng)； 表層和底層為I至2層高或中等級(jí)浸潰單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向； 平衡層為I層高或中等級(jí)浸潰單板，其紋理垂直于板材長(zhǎng)度方向； 芯層為若干張中或低等級(jí)涂膠單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向； 高等級(jí)單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE大于中等級(jí)單板，中等級(jí)單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE大于低等級(jí)單板。
2.一種高性能單板層積板的組坯結(jié)構(gòu)，其特征是: 從上到下依次為表層、平衡層、芯層、平衡層、底層，以芯層對(duì)稱(chēng)； 表層和底層為I至2層高或中等級(jí)浸潰單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向； 平衡層為I層高或中低等級(jí)浸潰單板，其紋理垂直于板材長(zhǎng)度方向； 芯層為若干張中或低等級(jí)涂膠單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向； 高等級(jí)單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE大于中等級(jí)單板，中等級(jí)單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE大于低等級(jí)單板。
3.一種高性能單板層積板，它是把單板組坯熱壓而成，其特征是: 組坯結(jié)構(gòu)從上到下依次為表層、平衡層、芯層、平衡層、底層，以芯層對(duì)稱(chēng)； 表層和底層為I至2層高等級(jí)浸潰單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向； 平衡層為I層高等級(jí)浸潰單板，其紋理垂直于板材長(zhǎng)度方向； 芯層為若干張低等級(jí)涂膠單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向； 高等級(jí)單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE大于低等級(jí)單板。
4.如權(quán)利要求3所述的高性能單板層積板，其特征是:以單板動(dòng)態(tài)彈性模量MOE累積分布函數(shù)10%至90%之間的某一特定值f對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)彈性模量MOEf對(duì)單板分為高低兩個(gè)等級(jí)；動(dòng)態(tài)彈性模量MOE ^ MOEf的單板為高等級(jí)單板，動(dòng)態(tài)彈性模量MOE < MOEf的單板為低等級(jí)單板。
5.一種高性能單板層積板的組坯結(jié)構(gòu)，其特征是: 從上到下依次為表層、平衡層、芯層、平衡層、底層，以芯層對(duì)稱(chēng)； 表層和底層為I至2層高等級(jí)浸潰單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向； 平衡層為I層高等級(jí)浸潰單板，其紋理垂直于板材長(zhǎng)度方向； 芯層為若干張低等級(jí)涂膠單板，其紋理平行于板材長(zhǎng)度方向； 高等級(jí)單板的動(dòng)態(tài)彈性模量MOE大于低等級(jí)單板。
【文檔編號(hào)】B27D1/04GK203391057SQ201320488907
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】王建和, 衛(wèi)佩行, 徐英熙, 葛文枝 申請(qǐng)人:寧波中加低碳新技術(shù)研究院有限公司