木质结构材料及其制备方法与流程

    技术2026-07-17  12


    本发明涉及一种木质结构材料及其制备方法,具体涉及一种用超厚单板制造的高强度木质结构材料及其制备方法,属于木材应用领域。


    背景技术:

    1、随着世界森林资源的减少,优质大直径原木日益短缺,天然木材产量急剧下降。人工林速生材的高价值利用已成为缓解我国木材供需矛盾的重要途径。由于生长周期短,大多数速生木材属于幼龄材,存在材料疏松、密度低、易开裂和强度低的问题。因此,速生材的应用范围有限。它通常用作纤维板、刨花板、胶合板和其他人造板等人造板的原料,间接用于家庭和其他领域,或用作造纸和建筑模板的原料。虽然国内外学者已经开发了相应的加工和技术来对速生木材进行改性和功能化,如复合、固结、软化、塑化、色彩处理、防腐、阻燃等,从而拓宽了速生木材的应用领域。然而,在建筑结构中使用速生木材仍然很困难。

    2、交叉层压木材(clt)是一种工程木材产品,是由至少三层的规格锯材用胶黏剂正交粘合一起而制成的结构材料,具有良好的物理力学性能、高稳定性、不容易开裂和变形,广泛应用于欧洲、北美等地的木结构建筑中。然而,clt对原材料有严格的要求,必须是分级的实心锯材。国外一般用的是大径材,而我国现在的人工林径级比较小,出材率比较低。厚单板可以实现小直径速生材的利用,可以用厚单板代替标准锯材制造类似于clt的工程结构材料。

    3、由于现在的人工林材质较软,旋切出来的厚单板无法满足结构材的需要,目前厚单板只是用来制造厚芯板做装饰材。另外木质单板制造大幅面木质复合材料一般是采用热压工艺。用厚单板制造一定厚度的结构材如果采用热压工艺中间层的传热会受到影响,从而影响胶黏剂的固化。

    4、引用文献1公开了一种用超厚单板制造的实木复合板材,包括两个外表面的表层和其间的芯层,各层单板之间设有胶黏剂;所述芯层由6mm-12mm厚的超厚单板组成,表层用0.2mm-1.5mm厚的单板组成。但是,该实木复合板材只能用于室内,不能用于承重、建造房屋。

    5、引用文献2公开了一种高弹性模量、高尺寸稳定性、高耐磨性及低变异性的高性能单板层积板材生产方法,以单板动态弹性模量moe分为高、低等级或高、中、低三个等级。该单板层积材以分级的薄单板为原料通过高压缩率制造工程结构用材,而对于厚单板即使分等也无法实现高压缩率仍无法解决其本身材质偏软的问题。

    6、因此,研究一种木质结构材料及其制备方法,从而解决人工林速生材旋切厚单板无法直接用来制造结构材的问题,成为亟待解决的技术问题。

    7、引用文献:

    8、引用文献1:cn101524859a

    9、引用文献2:cn103433983a


    技术实现思路

    1、发明要解决的问题

    2、鉴于现有技术中存在的技术问题,本发明的目的在于提供一种木质结构材料及其制备方法,解决人工林速生材旋切厚单板无法直接用来制造结构材的问题。

    3、用于解决问题的方案

    4、本发明提供一种木质结构材料的制备方法,其包括以下步骤:

    5、对旋切单板进行预处理,得到预处理产物;

    6、对所述预处理产物进行湿热定型处理;并检测所述湿热定型后的预处理产物的动态弹性模量,选用动态弹性模量为9000mpa以上的作为湿热定型产物;

    7、选用至少一个第一湿热定型产物,并浸渍于树脂溶液后干燥,得到干燥产物;

    8、对所述干燥产物进行压缩密实化,得到密实化单板;

    9、选用第二湿热定型产物,并使所述第二湿热定型产物的至少一个表面具有第一胶黏剂;

    10、将所述密实化单板与具有第一胶黏剂的第二湿热定型产物进行组坯热压,且使所述密实化单板位于表层,得到第一成型体;

    11、任选地,选用第三湿热定型产物,与具有第一胶黏剂的第二湿热定型产物进行组坯热压,得到第二成型体;

    12、在第二胶黏剂的存在下,选用两个所述第一成型体,与所述第二成型体或者锯材进行冷压,得到木质结构材料;其中,

    13、所述第二成型体或者所述锯材位于两个第一成型体之间,且所述第一成型体中的所述密实化单板均位于远离所述第二成型体或者所述锯材的位置。

    14、根据本发明所述的制备方法,其中,所述旋切单板的厚度为6-20mm;和/或,所述预处理产物的含水量为20-40%。

    15、根据本发明所述的制备方法,其中,所述湿热定型处理的温度为140-210℃;所述湿热定型处理的压力为0.5-2.5mpa;所述湿热定型处理的时间为30-90min。

    16、根据本发明所述的制备方法,其中,所述树脂溶液中,树脂的质量分数为10%-30%;优选地,所述树脂包括选自环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、糠醇树脂中的一种或两种以上的组合;和/或

    17、所述干燥产物的含水率为10%-15%。

    18、根据本发明所述的制备方法,其中,所述压缩密实化的压缩率为10-50%,所述压缩密实化的温度为100-200℃,所述压缩密实化的时间为10-60min。

    19、根据本发明所述的制备方法,其中,所述第一胶黏剂的用量为150-350g/m2;和/或

    20、所述热压的压缩率为1%-10%,所述热压的温度为100-170℃,所述热压的时间为0.5-3min/mm;和/或

    21、所述第一成型体的厚度为不大于35mm。

    22、根据本发明所述的制备方法,其中,所述第二胶黏剂包括聚氨酯或乳白胶中的一种或两种;和/或

    23、所述第二胶黏剂的用量为80-180g/m2。

    24、根据本发明所述的制备方法,其中,所述第二成型体或者所述锯材的厚度为不大于35mm。

    25、根据本发明所述的制备方法,其中,所述冷压的压力为1-2mpa,所述冷压的时间为60-240min,所述冷压的温度为0-40℃。

    26、本发明还提供一种木质结构材料,其通过本发明所述的制备方法制备得到。

    27、发明的效果

    28、本发明的制备方法制备得到的木质结构材料静曲强度高,弹性模量大,剪切强度高,能够在建筑结构中应用。

    29、本发明的制备方法通过将厚单板进行分等并采用将主要受力的表面进行树脂浸渍密实化处理,受力较小的芯层则采用第二成型体或者锯材,通过表面增强以及合理的结构设计提高材料的静曲强度。

    30、本发明的制备方法可以采用冷热压相结合的方式提高了材料的制备效率和胶合质量。



    技术特征:

    1.一种木质结构材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述旋切单板的厚度为6-20mm;和/或,所述预处理产物的含水量为20-40%。

    3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述湿热定型处理的温度为140-210℃;所述湿热定型处理的压力为0.5-2.5mpa;所述湿热定型处理的时间为30-90min。

    4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法,其特征在于,所述树脂溶液中,树脂的质量分数为10%-30%;优选地,所述树脂包括选自环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、糠醇树脂中的一种或两种以上的组合;和/或

    5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法,其特征在于,所述压缩密实化的压缩率为10-50%,所述压缩密实化的温度为100-200℃,所述压缩密实化的时间为10-60min。

    6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法,其特征在于,所述第一胶黏剂的用量为150-350g/m2;和/或

    7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法,其特征在于,所述第二胶黏剂包括聚氨酯或乳白胶中的一种或两种;和/或

    8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法,其特征在于,所述第二成型体或者所述锯材的厚度为不大于35mm。

    9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法,其特征在于,所述冷压的压力为1-2mpa,所述冷压的时间为60-240min,所述冷压的温度为0-40℃。

    10.一种木质结构材料,其通过权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。


    技术总结
    本发明提供一种木质结构材料及其制备方法。方法包括:对旋切单板进行预处理,得到预处理产物;对预处理产物进行湿热定型处理;选用动态弹性模量为9000MPa以上的作为湿热定型产物;选用第一湿热定型产物浸渍于树脂溶液后干燥,得到干燥产物;对干燥产物进行压缩密实化,得到密实化单板;选用第二湿热定型产物,使第二湿热定型产物的至少一个表面具有第一胶黏剂;将密实化单板与具有第一胶黏剂的第二湿热定型产物进行组坯热压,得到第一成型体;任选地,选用第三湿热定型产物,与具有第一胶黏剂的第二湿热定型产物进行组坯热压,得到第二成型体;在第二胶黏剂的存在下,选用两个第一成型体,与第二成型体或锯材进行冷压,得到木质结构材料。

    技术研发人员:于文吉,黄宇翔,张亚慧,祝荣先,林秋琴,高琪,王小霞
    受保护的技术使用者:中国林业科学研究院木材工业研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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