一種重組材的製備工藝的製作方法

2023-06-06 23:24:11

本發明涉及人造板材料製造工藝技術領域，具體涉及一種利用薄木、單板、木片、旋切芯材等次加工木材或竹材製作重組人造板材的工藝。

背景技術：

重組木材是人造板材或人造木材的一種，是隨著實木資源的緊張和對木材資源高效應用的要求應運而生的產品。重組材分為重組木材和重組竹材，重組木材以薄木、破損單板、木片、旋切剩餘料等次加工材料為原材料，重組竹材由竹絲為原材料；將原材料乾燥後，整理成束、並浸漬膠黏劑，隨後在模具中壓製成型，得到重組材。然而上述工藝製得的重組材膠合強度低，其主要原因在於乾燥後的原材料膠合性差，浸膠量不足，導致壓制後的產品膠合強度低。為解決上述技術問題，中國專利200810062058.3公開了一種利用次加工木材生產重組模塊木料的方法，包括以下步驟：a.在蒸汽氣壓為1~1.5MPa、溫度為130~145℃的條件下用高溫蒸汽對次加工木材進行處理，處理時間為1~4小時；或用雙氧水或燒鹼對次加工木材蒸煮1~2小時進行脫脂處理；b.將經步驟a處理後的木材加熱烘乾，使其水分含量降至10%以下；c.把烘乾的木材浸入樹脂溶液中，浸泡3~15分鐘；d.在30~55℃下烘乾浸泡樹脂後的木材，使木材水分含量降至12~18%；d.對烘乾後的木材進行整理後用液壓機壓製成型，壓力控制在13~23MPa；f.將壓製成型後的半成品在110~155℃高溫固化，使樹脂固結，固結時間10~16小時，得到重組模塊木料成品。

上述技術方案通過物理或化學的方法對次加工木材進行脫脂處理，打開了次加工木材的內部水分通道，利於浸漬時膠黏劑的吸收，得到較大的膠黏劑浸漬量，增加了製得的重組材膠合強度。現有的蒸汽脫脂或蒸汽熱解處理，利用了真空炭化罐或常壓炭化窯；炭化罐內設置有導熱管、真空管和蒸汽管道，從而在罐內形成負壓和高溫，對木材進行真空炭化處理；常壓炭化窯通過熱板加熱、並在蒸汽保護下對木材進行常壓炭化處理。總所周知，炭化罐由於需要對罐內進行抽真空、因而操作風險大，而常壓炭化處理工藝控制複雜、對操作人員的技術要求高。

技術實現要素：

本發明的技術目的在於提供一種安全的且易於控制的重組材製備工藝，本發明的技術目的是通過以下技術方案實現的：一種重組材的製備工藝，包括在熱解窯中進行的熱解步驟、浸漬步驟、乾燥步驟和壓製成型步驟，所述熱解步驟包括升溫過程和保溫過程，所述升溫過程是將溫度升至170~220℃的處理溫度；所述升溫過程中伴隨形成風速為2~10m/s的垂直氣流；所述升溫過程和所述保溫過程中通過自然排氣保持窯內處於常壓狀態，至無排氣時結束所述保溫過程。

現有技術，便捷的重組工藝是將原材幹燥後直接浸漬膠黏劑，再進行乾燥、整理、壓製成型等工序，而這樣的工藝得到的重組材膠合強度不足；為了使原材在浸漬膠黏劑時浸膠量更大，採用對原材進行熱解處理方式，以疏通原材內部水分通道，使部分膠黏劑滲透入原材內部水分通道中，提高浸膠量，然而現有的兩種熱解處理方式存在著安全係數低或工藝控制複雜的問題，另外發明人在長期實驗和實踐中還發現，現有的兩種熱解處理在處理過程中，均需要持續噴蒸以防止原材燃燒，因而熱解處理後原材的含水率較高，如前述引用專利中所示，對熱解處理後的原材還需要再進行乾燥處理，使原材含水率足夠低以保證浸膠效果。

本技術方案的製備工藝，是對片狀的木材次加工材或經梳解的竹絲進行重組得到重組方料，包括以下步驟：

A.熱解步驟，在熱解窯內對原材進行熱解；

B.浸漬步驟，原材經過熱解後，含水率降低、侵填體和營養物質被排出、內部水分通道得到疏通，由此可獲得更好的浸漬效果；

C.乾燥步驟；

D.壓製成型步驟，將浸膠並乾燥後的原材進行整理、裝摸、壓制，得到重組材方料。

其中，步驟A包括以下子步驟：

A1. 裝堆，將片狀或絲狀的原材固定成堆；

A2. 升溫過程，當熱解窯關閉後，以熱解窯中的氣體為介質，加熱熱解窯中的氣體，並通過頂風機產生的垂直氣流使熱解窯中的氣體升溫均勻；熱解窯中氣體升溫，隨垂直氣流的帶動，熱解處理過程中原材中的水分乾燥後變成水蒸氣並帶走原材中的內含物質或營養物質；熱解窯中氣體介質受熱膨脹、同時水蒸氣的混入使熱解窯中混合氣體體積進一步膨脹，通過設置在熱解窯窯體上的常開氣口將其中的氣體排出（由於熱解窯內部氣壓始終大於外部，因而熱解窯始終向外自然排氣），以保持熱解窯內外的氣體壓力相同；

A3. 保溫過程，保持170~220℃的處理溫度，保持垂直氣流，保持膨脹氣體的持續排出，直至無氣體排出，此時熱解窯內與外界的氣體壓力自然相等，關閉氣口；

A4. 冷卻，隨後出窯。

在本技術方案中，在熱解窯內氣體介質升溫和保溫的過程中，完成了對原材的熱解處理，打通了原材的內部水分通道。原材中水分排出產生的水蒸氣不斷替代熱解窯中的原有氣體、並形成混合氣體，從而熱解窯的氣體中的含氧量隨著處理的進行逐步降低，由此，熱解處理過程中沒有注入水蒸氣，因而熱解後的原材含水率低，無需再次乾燥；當氣口處無有氣體排出時，即熱解窯內部與外部氣體壓力自然一致時，可判斷原材中沒有水分、內含物質或營養物質排出，即處理完成，工藝控制簡單，降低了崗位對特殊技術人員的依賴性。一個附加的技術效果是，低含氧量熱解處理，使原材材色加深，從而在常壓下處理得到深色處理材，滿足市場對深色重組材方料的需求。經過熱解處理且具有極低含水率的原材在浸漬時可獲得更大的浸膠量，從而得到膠合強度大的重組材方料。

作為上述技術方案的優選，供熱源位於所述熱解窯側壁部；垂直氣流自熱解窯頂部向熱解窯中部下行至底部、並沿側壁部上行形成內循環。

在本技術方案中，由於原材以纖維方向與垂直氣流方向一致的方式進行堆垛，因而對供熱源設置的位置沒有局限，優選的，將供熱源設置在熱解窯窯體的側壁，通過側壁向熱解窯內部加熱，垂直氣流流經側壁後將熱量直接帶至原材，提高了熱能的利用效率。

作為上述技術方案的優選，所述升溫過程是以10~40℃/h的升溫速度進行間隔升溫至保溫溫度，間隔點分別為70~80℃、100~110℃和140~150℃，間隔保溫時間為20~40min。

作為上述技術方案的進一步優選，所述升溫過程是以階梯式升溫至保溫溫度，以35~40℃/h的升溫速度升溫至75±2℃、保溫20~30min，以25~30℃/h的升溫速度升溫至105±2℃、保溫20~30min，以15~20℃/h的升溫速度升溫至145±2℃、保溫20~30min，以10~15℃/h的升溫速度升溫至保溫溫度。作為上述技術方案的優選，所述升溫過程是以10~40℃/h的升溫速度進行勻速升溫至保溫溫度。

作為上述技術方案的進一步優選，所述子步驟A2中，以15~18℃/h的升溫速度進行勻速升溫至保溫溫度。

作為上述技術方案的優選，所述熱解步驟中將原材幹燥至含水率10%以下。

作為上述技術方案的進一步優選，所述步驟A是將所述原材幹燥至含水率2~5%。

在本技術方案中，當熱解窯內外自然等壓，原材經過熱解後，含水率降低至2~5%。

作為上述技術方案的優選，所述原材以纖維方向與垂直氣流方向一致的方式置於窯內。

現有技術中，如附圖3所示，圖中虛線表示氣流方向，氣流方向採用水平氣流的方式，原材裝窯時的纖維方向與水平氣流方向一致，水平氣流流經層間形成循環；而在本技術方案中，氣流方向採用垂直氣流的方式，原材裝窯時的纖維方向與垂直氣流方向一致，被供熱源加熱的氣流向原材之間，提高了氣流利用效率和熱解處理效率。

作為上述技術方案的優選，將所述原材堆成矩形方堆，多個方堆無間隙地填充熱解窯的處理空間。

原材為片狀材或絲狀材，通過綑紮或其他形式固定成捆或束、並堆成矩形方堆，多個方堆密集排布和堆放，以無間隙、不設預留氣道的方式裝窯，原材單體之間自然留有空隙，該空隙形成自然的氣流通道。從而簡化了裝窯時的氣道設計和布置，進一步簡化了本技術方案的製備工藝。另一個附加的技術效果是熱解窯的一次處理量增大，提高了產能。

作為上述技術方案的優選，所述冷卻步驟中，通過向熱解窯中噴蒸以使熱解窯中溫度降低至100℃以下，隨後出窯。

當熱解窯內外自然等壓後，關閉氣口，以避免冷卻後窯內混合氣體體積減小後外部空氣回吸引起火災。而通過向熱解窯中噴射水蒸氣，在輔助窯內混合氣體降溫的同時，對窯內進行補壓、並略微向上調整熱解處理後的原材，保證熱解處理後的原材的力學強度，利於使用該原材製備的重組材方料的力學強度。

作為上述技術方案的優選，所述步驟B中，將經過熱解處理的原材浸漬在膠黏劑中，浸漬壓力為0.1~1MPa，浸漬時間為3~40min，其中升壓時間為7~8min。

作為上述技術方案的進一步優選，所述步驟B中，將經過熱解處理的原材浸漬在膠黏劑中，浸漬壓力為0.5~1MPa，浸漬時間為15~20min，其中升壓時間為7~8min。

將熱解處理後的原材置於壓力容器中，在壓力環境下浸漬膠黏劑，可提高浸膠量，進一步保證利用本技術方案的重組材製備方法製備的重組材方料的膠合強度。

作為上述技術方案的優選，所述浸漬步驟所用膠黏劑為酚醛膠或三聚氰胺改性酚醛膠。

綜上所述，本技術方案的一種重組材的製備工藝具有：

（1）工藝控制簡單，減少了工藝控制對專業技術人員的依賴；

（2）安全，熱解處理過程採用常壓熱解，同時通過垂直氣流與排氣的配合，無火災或爆炸的危險；

（3）產量大、熱解後原材材色深。

附圖說明

圖1是本發明實施例的工藝流程圖；

圖2是本發明實施例的供熱源及氣流循環示意圖；

圖3是現有技術的熱解處理的供熱源及氣流循環示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖以及優選的方案對本發明做進一步詳細的說明。

本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其並不是對本發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書後可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本發明的權利要求範圍內都受到專利法的保護。

實施例1：一種重組材的製備工藝，本實施例以處理2mm厚桉木片材為例，得到桉木重組材方料，工藝流程如圖1所示，工藝參數如表1所示，

表1. 以2mm厚桉木片材為原材製備桉木重組材方料的工藝參數表

如圖2所示，本實施例的熱解處理所採用的熱解窯1，在其對稱的兩個側壁內設置有供熱源2、並在其頂部設有風機3、氣口5和擋風板6，鐵質框架4裝載在熱解窯1內。由於熱解窯內氣體膨脹，氣體始終從熱解窯內流向外部，擋風板6用於在氣口5附近引導氣流，不會出現氣體倒灌，熱解過程中，混合氣體中含氧量初步降低、內外氣壓一致，因而無起火安全隱患。供熱源2嵌設且均布在兩個側壁內部的熱風管，通過向熱風管中輸入熱風形成本實施例的供熱源2；風機3置於熱解窯1頂部，風機3啟動時向窯內吹風，並在窯內形成垂直氣流，圖中虛線表示氣流方向，垂直氣流自熱解窯頂部向熱解窯中部下行至底部、並沿側壁部上行形成內循環氣流。經過熱解後，原材的含水率降低至2~5%。

實施例2：一種重組材的製備工藝，本實施例以處理梳解後的竹絲為例，得到竹重組材方料，工藝參數如表2所示，

表2. 以梳解竹絲為原材製備竹重組材方料的工藝參數表

實施例3：一種重組材的製備工藝，本實施例以處理厚度為6mm樺木旋切邊角料為例，得到樺木重組材方料，工藝參數如表3所示，

表3. 以6mm厚樺木旋切邊角料為原材製備重組材方料的工藝參數表