一種竹木復合電工層壓木的制作方法
【專利摘要】本發明是采用竹材和速生材單板制造電工層壓木的方法，工藝步驟分1)將薄竹單板水煮處理，楊木單板浸漬低分子量酚醛樹脂強化處理；2)處理后的竹單板和速生材單板干燥到6-8％，施以聚乙烯醇縮丁醛改性的酚醛樹脂類(或聚乙烯醇縮醛類樹脂\環氧樹脂類)后干燥到含水率6-10％，組坯；3)在熱壓壓力3.5-7.0MPa，時間1-2min/mm，溫度110℃-150℃條下壓制成電工層壓板。優點：中等密度竹材與低密度的速生材單板復合，竹材可分擔部分壓縮應力，解決了低密度材壓縮比過大制成的電工層壓木沖擊性能降低和吸油性不好的問題。該方法制造的竹木復合電工層壓木，尺寸穩定性好；電阻大，強度高，用于電工用壓件及電工環、絕緣板等。
【專利說明】一種竹木復合電工層壓木
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種采用竹材和速生材單板制造電工層壓木的方法，屬于木材加工行業中的人造板制造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]電工層壓木是電氣行業專用的變壓器部件，也是高壓元器件中所需的特種結構絕緣膠合板。要得到性能良好的電工層壓木，需要含油少、木酸少、機械性能好、結構均勻、來源豐富、價格便宜的樹種。國外如法國和蘇聯等國家均采用山毛櫸生產電工層壓木，但我國不產這種木材。目前我國主要采用樺木替代山毛櫸，優質樺木資源也越來越稀缺。將低密度的楊木等來替代硬度大的山毛櫸，做出的層壓木在性能還不能完全滿足要求。竹材和山毛櫸的硬度相近，將竹材和低密度速生材復合制成斷面結構與山毛櫸電工層壓木相仿的產品，既解決了我國層壓木資源缺乏，也找到了楊木等低密度材高附加值利用的途徑。這種方法制造出的竹木復合電工層壓木性能優良，可以滿足絕緣材料的要求，其強度性能優于國外山毛櫸層壓木，尺寸穩定性等也與之相媲美。
【發明內容】
[0003]本發明提出的是一種竹單板和強化的速生低密度單板復合、膠合壓制成電工層壓木的方法，該方法使中等密度的竹材和強化后的低密度材在絕緣材料的介電性、機械強度和孔隙性上實現了很好的平衡，可以生產出滿足電器絕緣材料要求的，具中國特色的層壓木產品。該方法解決了電工層壓木用材緊缺的問題，提高了楊木等速生材的附加值，開發了一種新型竹木復合功能結構材料。
[0004]本發明的技術解決方案:采用竹材和速生單板制造電工層壓木方法，包括如下工藝步驟:
[0005]I)以厚度小于2mm±0.1mm的竹旋切單板，和楊木等低密度速生材單板為構成單元；厚度超過2_制成的竹單板開裂嚴重，不能形成連續的單板；且超過2_厚單板背面裂隙嚴重，松緊邊不對稱，影響板的尺寸穩定性。
[0006]2)竹旋切單板需經水煮處理去除熱水抽出物，并干燥到含水率12-14% ;楊木等低密度材單板需涂布低分子量酚醛樹脂，以使低密度材細胞壁得到強化，在熱壓過程中不致壓潰，使導管保留一定的孔隙，有利于吸油，保持最終制品具一定的壓縮回彈性在4%左右；采用固含量30%，pH值7-8.5，分子量400以下的低分子量酚醛樹脂雙面涂膠350_450g/m2，涂膠后單板干燥到含水率6-10% ；
[0007]3)將竹單板和低分子量酚醛樹脂處理過的速生單板，涂聚乙烯醇縮丁醛改性的酚醛樹脂膠，改性過的酚醛樹脂固化時產生的孔隙中殘留的水分子少，活性氫基少，有效防止產品的微觀界面上水分子聚集，保證了產品在高壓電場內不被擊穿，具很好的使用安全性和穩定性。雙面涂膠量220-350g/m2，施膠后干燥到含水率6-10%;生產輕質電工層壓木時，用固含量55%以上的普通交聯酚醛樹脂，但壓力相應降低為3.0-3.5MPa，生產出的產品主要為低密度電工層壓木。這樣低壓壓制的層壓板含水率分布均勻，且普通酚醛樹脂成本較低，可以顯著降低竹木復合層壓板的生產成本；
[0008]4)竹木復合電工層壓木鋪裝結構形式包括以下幾種:
[0009]a)結構一垂直交替第一層木單板為面層(<5張)，第二層竹單板(<5張)，第三層楊木單板(< 5張)，第四層竹單板(< 5張)，依此類推，木單板、竹單板紋理垂直交替排布，總層數為奇數，最下面的面層為木單板；
[0010]b)結構二平行交替第一層木單板為面層(<5張)，第二層竹單板(<5張)，第三層楊木單板(< 5張)，第四層竹單板(< 5張)，依此類推，木單板、竹單板紋理平行交替上下對稱排布，總層數為奇數，最下面的面層也為木單板；
[0011]c)結構三酚醛膠膜紙增強單板的垂直交替結構第一層木單板為面層((5張)，第二層酚醛膠膜紙(<5張)，第三層竹單板(<5張)，第四層楊木單板(<5張)，第五層酚醛膠膜紙(< 5張)第六層竹單板((5張)，依此類推，木單板、酚醛膠膜紙、竹單板紋理垂直交替排布，總層數為奇數，最下面的面層也為木單板；
[0012]d)結構四酚醛膠膜紙增強單板的平行交替結構第一層木單板為面層((5張)，第二層酚醛膠膜紙(<5張)，第三層竹單板(<5張)，第四層楊木單板(<5張)，第五層酚醛膠膜紙5張)第六層竹單板5張)，依此類推，木單板、酚醛膠膜紙、竹單板紋理平行交替的排布，總層數為奇數，最下面的面層也為木單板；
[0013]e)結構五酚醛膠膜紙增強單板的垂直交替結構第一層木單板為面層((5張)，第二層酚醛膠膜紙(<5張)，第三層竹單板(<5張)，第四層楊木單板(<5張)，第五層酚醛膠膜紙5張)第六層竹單板5張)，依此類推，木單板、酚醛膠膜紙、竹單板紋理垂直交替排布，總層數為奇數，最下面的面層也為木單板；
[0014]f)結構六酚醛膠膜紙增強單板的平行交替結構第一層木單板為面層((5張)，第二層酚醛膠膜紙(<5張)，第三層竹單板(<5張)，第四層楊木單板(<5張)，第五層酚醛膠膜紙5張)第六層竹單板5張)，依此類推，木單板、酚醛膠膜紙、竹單板紋理平行交替排布，總層數為奇數，最下面的面層也為木單板；
[0015]g)結構七酚醛膠膜紙表面配置將結構一或結構二或結構三或結構四或結構五或結構六的上下表面各加一張酚醛膠膜紙構成的組坯結構。
[0016]5)將按上述結構鋪裝成型的板坯在110°C _150°C，壓力3.5-10.0MPa，時間:
1.0-2min/mm條件下熱壓成板，制成的層壓木內部水分低，吸油率更好，強度更高，尺寸穩定性好，表面無脆化現象，最后冷卻到50°C以下出板。
[0017]本發明的優點:竹材和低密度速生木材單板的復合模仿了山毛櫸環孔材旋切單板壓制的層壓木結構，竹材增加了強度，楊木等速生材則保留一定的孔隙度，在實現絕緣的同時達到了高強度和較好吸油性的特點，為楊木的高附加值利用和新型層壓板的開發提出了新途徑；為絕緣材料提供了性能更好新的產品，實現了高檔層壓木用材的國產化。該方法制成產品的強度及性能等同或優于山毛櫸電工層壓木，且原料來源廣，成本更低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1竹單板和楊木單板對稱組坯的層壓木結構示意圖
[0019]圖2竹單板\酚醛浸潰紙\楊木單板對稱組坯的層壓木結構示意圖【具體實施方式】
[0020]實施例1
[0021]I)以厚度小于2_±0.1mm的毛竹旋切單板和楊木單板為基本構成單元；
[0022]2)竹旋切單板需經水煮處理去除熱水抽出物，干燥到含水率12-14%，以免搬運時開裂；楊木單板雙面涂固含量30%, pH值7.5,分子量400以下的低分子量酹醒樹脂，雙面涂膠量300g/m2 ;浸膠單板干燥到含水率6-10% ；
[0023]3)干燥過的毛竹單板和低分子酚醛樹脂涂過的楊木單板，再施以聚乙烯醇縮丁醛改性的酚醛樹脂，雙面涂膠量300g/m2，施膠后干燥到含水率6-10% ；
[0024]4)組坯結構按照性能要求調整，通常是竹單板與楊木單板交替對稱組坯，見圖1，也可以為每2張竹單板和2張楊木單板交替組坯，竹單板和楊木單板同類疊加的最大數量不超過5張，防止強層和弱層累計過大，熱壓時出來的斷面密度不均；毛竹單板寬度一般為40-50cm，生產尺寸較大的層壓板時需要適當拼接；
[0025]5)將上述鋪裝成型的板坯在140°C ±5°C，壓力5.0-6.0MPa,時間:1.2-1.5min/mm熱壓成板，板面冷卻到50°C以下出板。
[0026]板的物理力學性能如下:
[0027]板的平均密度:0.75-1.40g/cm3
[0028]抗沖擊性能:≤2000N/cm
[0029]介電常數:2.0-3.55`
[0030]耐壓擊穿:≤12MV/m
[0031]實施例2:
[0032]步驟I)采用以厚度小于2mm±0.1mm的竹旋切單板和楊木單板為基本構成單元；
[0033]步驟2)同上例2);
[0034]步驟3)將竹單板涂聚乙烯醇縮丁醛改性的酚醛樹脂，雙面施膠量350g/m2，施膠后干燥到含水率6-10% ；
[0035]步驟4)將竹單板與120克重的酚醛樹脂浸潰紙、楊木單板對稱組坯，見圖2。
[0036]步驟5)將上述板坯在 150。。±5°C，壓力 7.0-8.0MPa，時間:1.2-1.5min/mm 熱壓成板，板面冷卻到50°C以下卸出制品。
[0037]實施例3:
[0038]步驟I)采用以厚度小于2_±0.1mm的竹旋切單板和楊木單板為基本構成單元；
[0039]步驟2)同上例2);
[0040]步驟3)將竹單板涂以聚乙烯醇縮丁醛樹脂，雙面施膠量330g/m2，施膠后干燥到含水率6-10% ；
[0041]步驟4)將竹單板與120克重的酚醛樹脂浸潰紙、楊木單板對稱組坯，見圖2。
[0042]步驟5)將上述板坯在 150°C ±5°C，壓力 8.0-10.0MPa，時間:1.2-1.5min/mm熱壓成板，板面冷卻到40°C以下卸出制品。
[0043]實施例4:
[0044]步驟I)采用以厚度小于2mm±0.1mm的竹旋切單板和楊木單板為基本構成單元；
[0045]步驟2)同上例2);[0046]步驟3)將竹單板涂以聚乙烯醇縮丁醛樹脂，雙面施膠量330g/m2，施膠后干燥到含水率6-10% ；
[0047]步驟4)將竹單板與120克重的酚醛樹脂浸潰紙，楊木單板按圖2對稱組坯后，在上下表面各加一張酚醛浸潰膠膜紙；
[0048]步驟5)將上述板坯在 150°C ±5°C，壓力 8.0-10.0MPa，時間:1.2-1.5min/mm熱壓成板，板面冷卻到40°C以下卸出制品。
[0049]實施例5
[0050]I)以厚度小于2mm±0.1mm的毛竹旋切單板和楊木單板為基本構成單元；
[0051]2)竹旋切單板需經水煮處理去除熱水抽出物，干燥到含水率12-14%，以免搬運時開裂；楊木單板雙面涂固含量30%, pH值7.5,分子量400以下的低分子量酹醒樹脂，雙面涂膠量300g/m2 ;浸膠單板干燥到含水率6-10% ；
[0052]3)干燥過的毛竹單板和低分子酚醛樹脂涂過的楊木單板，再施以固含量55%以上的普通交聯酚醛樹脂，雙面涂膠量320g/m2，施膠后干燥到含水率6-10% ；
[0053]4)竹單板與楊木單板交替對稱組坯，見圖1，也可以為每2張竹單板和2張楊木單板交替組坯，竹單板和楊木單板同類疊加的最大數量不超過5張，防止強層和弱層累計過大，熱壓時出來的斷面密度不均；毛竹單板寬度一般為40-50cm，生產尺寸較大的層壓板時需要適當拼接；
[0054]5)將上述鋪裝成型的板坯在140°C ±5°C，壓力為3.0-3.5MPa，時間:1.5min/mm熱壓成板，板面冷卻到50°C以下出板。
【權利要求】
1.采用竹材和速生材單板制造電工層壓木方法，其特征是包括如下工藝步驟: 1)以厚度小于2_±0.1mm的竹旋切單板和速生材低密度單板為構成單元； 2)旋切竹單板需經水煮處理去除熱水抽出物，干燥到含水率12-14%;楊木等低密度單板需涂布低分子量酚醛樹脂，采用固含量30%，pH值7-8.5，分子量為400以下的低分子量酚醛樹脂雙面涂膠280-350g/m2 ;浸膠單板干燥到含水率6-10% ； 3)竹單板和低分子量酚醛樹脂涂過的速生單板，施以聚乙烯醇縮丁醛改性的酚醛樹脂或聚乙烯醇縮醛類樹脂、環氧樹脂類，雙面涂膠量220-350g/m2，施膠后干燥到含水率6-10% ； 4)將上述鋪裝成型的板坯在110°C_150°C，壓力3.5-7.0MPa，時間:L 0-2.0min/mm條件下熱壓成板，冷卻到50°C以下卸出制品。
2.根據權利要求1中I)所述的竹單板和木單板均不含有影響介電性能的雜質，加工中的導電雜質需去除，以免影響產品的電絕緣性。
3.根據權利要求1中2)本發明所用的楊木等低密度材單板必須涂布低分子量酚醛樹脂，采用固含量30%，pH值7-8.5，分子量為400以下的低分子量酚醛樹脂雙面涂膠280-350g/m2 ；以使低密度材細胞壁得到強化，在熱壓過程中不致壓潰，使導管保留一定的孔隙，有利于吸油。
4.根據權利要求1中3)所用的聚乙烯醇縮丁醛改性的酚醛樹脂，酚醛樹脂的含量應在50-60%以上，固化劑采用環氧類樹脂。
5.根據權利要求1中3)生產輕質電工層壓木時，用固含量55%以上的普通交聯酚醛樹脂，但壓力相應降低為3.0-3.5MPa，生產出的產品主要為低密度電工層壓木。
6.根據權利要求1中的4)組坯時可將3)中干燥好的竹單板、低分子量酚醛處理過的低密度速生材單板與120克的酚醛樹脂浸潰紙一同組坯，制造出木紙竹復合電工層壓木產品O
7.根據權利要求1-5之一的一種竹材和速生材單板制造電工層壓木的方法生產的電工層壓木，其特征在于以竹單板和楊木等低密度速生材單板為結構單元，楊木等速生單板經過低分子酚醛樹脂的細胞壁強化處理后，以聚乙烯醇縮丁醛改性的酚醛樹脂或普通酚醛樹脂膠合熱壓而成竹木復合電工層壓木。具體結構形式包括以下幾種: a)結構一垂直交替第一層木單板為面層(<5張)，第二層竹單板(< 5張)，第三層楊木單板(< 5張)，第四層竹單板(< 5張)，依此類推，木單板、竹單板紋理垂直交替排布，總層數為奇數，最下面的面層為木單板。 b)結構二平行交替第一層木單板為面層5張)，第二層竹單板5張)，第三層楊木單板(< 5張)，第四層竹單板(< 5張)，依此類推，木單板、竹單板紋理平行交替上下對稱排布，總層數為奇數，最下面的面層也為木單板。 c)結構三酚醛膠膜紙增強單板的垂直交替結構第一層木單板為面層(<5張)，第二層酚醛膠膜紙(<5張)，第三層竹單板(<5張)，第四層楊木單板(<5張)，第五層酚醛膠膜紙(< 5張)第六層竹單板(< 5張)，依此類推，木單板、酚醛膠膜紙、竹單板紋理垂直交替排布，總層數為奇數，最下面的面層也為木單板。 d)結構四酚醛膠膜紙增強單板的平行交替結構第一層木單板為面層(<5張)，第二層酚醛膠膜紙(<5張)，第三層竹單板(<5張)，第四層楊木單板(<5張)，第五層酚醛膠膜紙(< 5張)第六層竹單板((5張)，依此類推，木單板、酚醛膠膜紙、竹單板紋理平行交替的排布，總層數為奇數，最下面的面層也為木單板。 e)結構五酚醛膠膜紙增強單板的垂直交替結構第一層木單板為面層(<5張)，第二層酚醛膠膜紙(<5張)，第三層竹單板(<5張)，第四層楊木單板(<5張)，第五層酚醛膠膜紙(< 5張)第六層竹單板(< 5張)，依此類推，木單板、酚醛膠膜紙、竹單板紋理垂直交替排布，總層數為奇數，最下面的面層也為木單板。 f)結構六酚醛膠膜紙增強單板的平行交替結構第一層木單板為面層(<5張)，第二層酚醛膠膜紙(<5張)，第三層竹單板(<5張)，第四層楊木單板(<5張)，第五層酚醛膠膜紙5張)第六層竹單板5張)，依此類推，木單板、酚醛膠膜紙、竹單板紋理平行交替排布，總層數為奇數，最下面的面層也為木單板。 g)結構七酚醛膠膜紙表面配置將結構一或結構二或結構三或結構四或結構五或結構六的上下表面各加一張酚醛 膠膜紙構成的組坯結構。
【文檔編號】B27M1/08GK103600400SQ201310594926
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月25日 優先權日:2013年11月25日
【發明者】關明杰, 雍宬, 張齊生 申請人:南京林業大學