專利名稱：一種弧形單板層積結構材的制造方法
技術領域：
本發明屬于木材加工領域，涉及一種弧形單板層積結構材的制造方法。
背景技術：
在諸多應用領域，需要將木材或木材制品制成異型(即非平面形狀)，以滿足使用 功能的要求。例如椅背、電纜盤板、圓形柱梁等，需要借助外來作用，將材料彎曲成需要的 弧度，達到設計的彎曲要求。制品的彎曲程度，可以用“彎曲度W”(分為“瞬時彎曲度W1 ”和“永久彎曲度W2 ”) 來定量描述。以單板層積結構材為例(見圖1)。圖Ia是采用平壓法制成的平面制品，圖 Ib是制品剛完成彎曲加工后的狀態(即瞬時彎曲)，而圖Ic是制品在使用場合經歷較長 時間后發生回彈但不再繼續恢復、永久保持的狀態(永久彎曲)。彎曲度W可以用圖1所示 的弦高H與弦長L的比值來描述(W = H/L)，相應的，圖Ib稱為“瞬時彎曲度W/’(W1 = H1/ L1)，圖Ic稱為“永久彎曲度W/，(W2 = H2/L2)。在傳統的木材工業中，實現木材制品異型化采用的方法為模壓，即針對目標產品 外形和尺寸，預先制模，再把模具安裝到壓機上，將本為平面形狀的木材、單板等材料強行 壓制成一定弧度或形狀的制品。采用這種工藝，目前在木材異型制品工業領域占有統治地 位。該方法的不足之處在于(1)制模成本高。需要根據目標產品的外形和尺寸變化，及時調整模具的弧度和尺 寸，實現“一品一模”。特別是采用鋼模時，成本過高，轉嫁到消費者則產品售價抬高；采用木 模，則模具損耗頻率過高，需要備用大量的模具。而設計模具本身也帶來了設計成本。(2)制品回彈嚴重。這是模壓工藝最根本的“死穴”。木材是彈、塑二性體，如果熱 壓溫度偏低、熱壓時間偏短，木材尚出于彈性階段，則制品坯撤出壓機后，將立即發生形狀 回彈；為了降低回彈率，需要采用高熱壓溫度、長熱壓周期的工藝，又帶來了能耗高、木材炭 化等缺陷。更嚴重的是，由于木材是典型的“濕脹干縮”材料，當環境中濕度較高時，會主動 吸濕，發生膨脹；當環境中濕度較低時，會被動釋放水分，發生干縮，而“濕脹干縮”就會在制 品內部產生應力，導致制品變形。因此，即使采用高溫、高壓、長時的模壓工藝，當木制品在 使用環境中發生吸濕后，仍然會發生膨脹、形狀恢復的現象，導致制品部分或全部喪失使用 功能。結合圖1說明上述現象采用模壓工藝，制品經歷了“平面坯(a)—瞬時彎曲 (b)—永久彎曲(c)—……一(有恢復至平面形狀a的趨勢)”過程，這個過程，只要采用模 壓，本質上是不可避免的。然而，對于生產而言，需要撤出壓機的制品就達到設計的彎曲度， 而且不再發生回彈，換言之，“瞬時彎曲(b)=永久彎曲(C)”。目前國內外單板加工的兩種主要方式是旋切和刨切，相應加工的單板稱之為旋切 單板和刨切單板。旋切單板可達到一定的厚度，一般用于生產膠合板和單板層積材(LVL)； 而刨切單板一般很薄，可覆貼在刨花板、中密度纖維板和膠合板等板材的表面上使用。制造 單板層積材，采用厚單板對于生產工藝和降低成本都是有利的。由于單板厚度的加大，可減少單板的層數，從而減少了單板的涂膠量，減少了環境污染。另外，預壓、熱壓、組坯等的時 間大大減少，提高了生產率。針對上述問題，本發明提出一種從根本上解決模壓回彈問題的新方法，用于生產 弧形單板層積結構材。
發明內容
本發明的目的是針對上述問題提供一種弧形單板層積結構材的制造方法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種弧形單板層積結構材的制造方法，該方法是將若干層單板按下列條件順紋平 行組坯、膠合、熱壓而成a.各單板幅面尺寸相同、含水率低于纖維飽和點；b.平行組坯時所有單板的松邊、緊邊或正面、反面方向保持一致；C.單板的含水率、厚度、密度中一種或多種參數逐層遞增或遞減。所述的制造方法，其中單板為旋切單板。所述的制造方法，其中單板的層數為3 8層。所述的制造方法，其中纖維飽和點指含水率為28 32wt%。所述的制造方法，其中各參數逐層遞增或遞減的幅度含水率按1 4wt%幅度遞 增或遞減，厚度按1 4mm的幅度遞增或遞減，密度按0. 1 0. 3g/cm3幅度遞增或遞減。所述的制造方法，其中各參數逐層遞增或遞減時單一參數遞增或遞減的幅度保持 一致。所述的制造方法，其中多參數遞增或遞減時各參數遞增或遞減的方向保持一致。所述的制造方法，其中密度參數變化時，采用同一種木材的相鄰層單板密度可以 保持一致，采用不同種木材的相鄰層單板密度逐層遞增或遞減。所述的制造方法，其中膠合時采用脲醛樹脂膠粘劑。所述的制造方法，其中熱壓參數為溫度105 110°C，時間0.5-lmin/mm厚度(組 坯后的厚度)，壓力0.9 1.5MPa。纖維飽和點是指木材細胞壁充滿水但細胞腔和細胞間隙內沒有水時木材的含水 率。所有木材的纖維飽和點大致相同，在28 32wt%范圍內，一般取為30wt%。本發明的有益效果(1)本發明不使用模具，直接采用常規平面熱壓機，摒棄了模具設計和制造程序， 節約了生產成本，縮短了生產周期。(2)制品的彎曲源于層積結構材自身的性質，與外界力的作用無關，因此，不存在 嚴重回彈的問題，實現了層積結構材的持久彎曲。
圖1層積結構材彎曲及回彈過程示意圖。
具體實施例方式以下通過實施例對本發明作進一步的闡述。
一般性說明單板層積結構材采用原木，旋切成一定厚度的單板(旋切時，單板的松邊或反面 指向原木木心，而單板的緊邊或正面朝外)，單板干燥后的含水率低于纖維飽和點(纖維飽 和點的含水率在28 32襯％范圍，一般取為30wt%。木材特性當含水率高于纖維板飽和 點時，形狀和尺寸不隨含水率變化而變化；當含水率低于纖維板飽和點時，形狀和尺寸隨含 水率升高而膨脹、降低而干縮)，再根據目標產品的幅面尺寸剪切或拼接成整張單板，涂布 膠粘劑后，順紋理平行組坯，進入熱壓機壓制成型。在熱壓過程結束后，產品的含水率會顯著降低，導致各層單板發生“干縮”現象。本 發明根據木材的“干縮濕脹”特性，提出了單板層積結構材內層間含水率差異、或(和)厚 度差異、或(和)密度差異，實現熱壓機平面熱壓后產品的自然彎曲變形，達到設計的弧度 要求。這種變形，是木材恢復自然形狀的內在要求，毋需模具、不受外力影響，也不會發生嚴 重回彈現象(實際上，本發明正是利用木材的“回彈”要求，實現了木材的持久彎曲)。實施例1 利用含水率差異生產電纜盤板用弧形單板層積結構材采用意楊(Populus euramevicana cv.)旋切單板，厚度均為4mm，幅面 600mmX600mm,涂布脲醛樹脂膠粘劑200g/m2。5層單板順紋平行組坯，所有單板的松 邊(或反面)均朝向產品的底層方向，表層含水率12 %，向底層逐步遞增1 %，S卩12 % —13%- 14%- 15%- 16% (注均低于纖維飽和點)。采用常規平面熱壓機，在 IlO0C (常規熱壓溫度)下熱壓10min(周期短)，壓力1. OMPa(常規壓力)，制成五層單板 層積結構材。取出壓機后，產品立即彎曲成弧形單板層積結構材，其中原表層(初含水率 12%)在外側，而原底層(初含水率16%)在內側，彎曲度達到0. 38，呈顯著的弧形。實施例2 利用厚度差異生產弧形單板層積結構材采用意楊(Populuseuramevicana cv.)旋切單板，幅面 600mmX600mm，涂布脲醛 樹脂膠粘劑200g/m2。5層單板中，含水率都為15%，但厚度由表層向底層逐步遞增1. Omm, 即2mm — 3mm — 4mm — 5mm — 6mm,而且所有單板的松邊(或反面)均朝向產品的底層 方向順紋平行組坯。采用常規平面熱壓機，在110°C (常規熱壓溫度)下熱壓IOmin(周期 短)，壓力l.OMPa(常規壓力)，制成五層單板層積結構材。取出壓機后，產品立即彎曲成弧 形單板層積結構材，其中原表層(2mm)在外側，而原底層(6mm)在內側，彎曲度達到0. 35，呈 顯著的弧形。實施例3 組合密度差異、含水率差異生產弧形單板層積結構材米用意楊(Populus euramevicana cv.)禾口馬尾松(Pinus massoniana)方寵切單板 混合。其中，馬尾松比意楊高0. 1 0. 2g/cm3。所有單板厚度均為4mm，幅面600mmX 600mm， 涂布脲醛樹脂膠粘劑200g/m2。5層單板順紋平行組坯，結構如下(由表及底)意楊(16%， 含水率，下同)一意楊(15% )—意楊(14% )—馬尾松(13% )—馬尾松(12% )，所有單 板的松邊(或反面)均朝向產品的表層方向。采用常規平面熱壓機，在110°C (常規熱壓 溫度)下熱壓IOmin (周期短)，壓力1. OMPa (常規壓力)，制成五層單板層積結構材。取出 壓機后，產品立即彎曲成弧形單板層積結構材，其中原表層(意楊，16%)在內側，而原底層 (馬尾松，12% )在外側，彎曲度達到0. 51，近乎半圓形。實施例4 組合含水率、厚度差異生產弧形單板層積結構材采用意楊(Populuseuramevicana cv.)旋切單板，幅面 600mmX600mm，涂布脲醛樹脂膠粘劑200g/m2。5層單板順紋平行組坯，由表層向底層方向，含水率變化為12% —14%— 14%— 14%— 16%，厚度變化為 2mm — 3mm — 4mm — 5mm — 6mm(松邊均朝向 產品的底層方向)。采用常規平面熱壓機，在110°C (常規熱壓溫度)下熱壓IOmin(周期 短)，壓力l.OMPa(常規壓力)，制成五層單板層積結構材。取出壓機后，產品立即彎曲成弧 形單板層積結構材，其中原表層(2mm)在外側，而原底層(6mm)在內側，彎曲度達到0. 55，超 過半圓形。
權利要求
1.一種弧形單板層積結構材的制造方法，其特征在于該方法是將若干層單板按下列條 件順紋平行組坯、膠合、熱壓而成a.各單板幅面尺寸相同、含水率低于纖維飽和點；b.平行組坯時所有單板的松邊、緊邊或正面、反面方向保持一致；c.單板的含水率、厚度、密度中一種或多種參數逐層遞增或遞減。
2.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于所述單板為旋切單板。
3.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于單板的層數為3 8層。
4.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于纖維飽和點指含水率為28 32wt%。
5.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于各參數逐層遞增或遞減的幅度含水 率按1 4wt%幅度遞增或遞減，厚度按1 4mm的幅度遞增或遞減，密度按0. 1 0. 3g/ cm3幅度遞增或遞減。
6.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于各參數逐層遞增或遞減時單一參數遞 增或遞減的幅度保持一致。
7.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于多參數遞增或遞減時各參數遞增或遞 減的方向保持一致。
8.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于密度參數變化時，采用同一種木材的 相鄰層單板密度可以保持一致，采用不同種木材的相鄰層單板密度逐層遞增或遞減。
9.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于膠合時采用脲醛樹脂膠粘劑。
10.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于熱壓參數為溫度105 110°C，時間 0. 5-lmin/mm 厚度，壓力 0. 9 1. 5MPa。
全文摘要
本發明屬于木材加工領域，公開了一種弧形單板層積結構材的制造方法。該方法是將若干層單板按下列條件順紋平行組坯、膠合、熱壓而成a.各單板幅面尺寸相同、含水率低于纖維飽和點；b.平行組坯時所有單板的松邊、緊邊或正面、反面方向保持一致；c.單板的含水率、厚度、密度中一種或多種參數逐層遞增或遞減。該方法不使用模具，直接采用常規平面熱壓機，節約了生產成本，縮短了生產周期。制品的彎曲源于層積結構材自身的性質，與外界力的作用無關，不存在嚴重回彈的問題，實現了層積結構材的持久彎曲。
文檔編號B27D1/08GK102001114SQ20101028702
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月17日 優先權日2010年9月17日
發明者徐信武, 汪存棟 申請人:南京林業大學