[發(fā)明專利]制造木質(zhì)復(fù)合材料的多步預(yù)熱方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580038555.4
• 申請日: 2005-10-13
• 公開（公告）號: CN101437666A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: L·菲朋;J·巴克
• 申請（專利權(quán)）人: 印博工程木材有限公司
• 主分類號: B29C65/00
• 分類號: B29C65/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 徐 迅

發(fā)明的背景技術(shù)

木材可以用來制造住宅的幾乎任何部分，從屋頂、外墻到地板和室內(nèi)建筑元 件，以及基本的家用品(如家具和櫥柜)。然而，近年來由于多年生長的森林 (old-growth)和原始森林的逐步消耗，導(dǎo)致實(shí)木木料(solid?timber?wood)的供應(yīng) 量萎縮，木材價格急劇增長。

因此，由于高檔木材的價格增長和更加注重(heightened?emphasis)保護(hù)自然 資源的原因，木質(zhì)復(fù)合材料被開發(fā)用來替代天然的實(shí)木木材，其可更有效的利用已 經(jīng)砍伐的木材，減少被當(dāng)作廢品丟棄的木材數(shù)量。膠合板、定向刨花板材(oriented strand?board，″OSB″)、單板層壓材(laminated?veneer?lumber，LVL)、平行刨花 板(PSL)，以及層壓刨花板(LSL)和定向刨花板(OSL，oriented?strand?lumber)， 是替代天然實(shí)木板材的木質(zhì)復(fù)合材料的例子，它們在最近的75年中在很多結(jié)構(gòu)性 應(yīng)用中已經(jīng)取代了天然實(shí)木木材。

壓縮板和木質(zhì)復(fù)合材料是通過在木材中混合一種或多種添加劑(如粘合劑和 蠟)制造的。在制造過程中，木材和添加劑的混合物首先以松散的板坯形式分批放 在傳送帶上，然后對此松散的板坯同時進(jìn)行加熱和壓縮。加熱該板坯，將木材-添 加劑混合物中的粘合劑和蠟固化，并且蒸發(fā)原材料中的水分，與此同時，通過壓縮 作用，將木材和添加劑融合在一起形成壓實(shí)的木板(consolidated?wood?board)。

將木材和木材-添加劑壓縮成木質(zhì)復(fù)合材料可在多盤壓力機(jī)(multi-platen press)中進(jìn)行，其中幾批木材和木材添加劑放在一系列壓盤上，在相鄰的壓盤之間 壓縮該批料，或者在一個在連續(xù)過程中進(jìn)行如下制造木質(zhì)復(fù)合材料：在兩條熱鋼帶 間連續(xù)輸送木材和木材添加劑板坯，由這兩條鋼帶向該板坯施壓，將其制成木質(zhì)復(fù) 合材料的坯材或片材，然后將該坯材或片材切成預(yù)定長度，形成尺寸可控的板材。

根據(jù)以前的記載，在上述兩種方法中的木質(zhì)復(fù)合材料壓縮中，對木材和木材 添加劑材料的板坯進(jìn)行水蒸汽預(yù)熱能夠大大減少壓縮時間，所述壓縮時間即為使木 質(zhì)復(fù)合板中添加劑固定或“固化”為板材提供一致性和強(qiáng)度，和使材料壓實(shí)成木質(zhì) 復(fù)合板所需要的時間。美國專利5,733,396公開了一種用過熱蒸汽和熱空氣混合物 將木粒或刨花板坯預(yù)熱到小于100℃的方法。蒸汽/熱空氣混合物提供濕氣來軟化 木纖維和增強(qiáng)板坯中的木質(zhì)素流(lignin?flow)。用蒸汽/熱空氣進(jìn)行預(yù)熱對于聚合 物樹脂(如異氰酸酯粘合劑和樹脂)尤為有效，因?yàn)楫惽杷狨ヒ子谂c木質(zhì)纖維素材料 中的水、羥基、以及其它官能團(tuán)反應(yīng)。更多的優(yōu)點(diǎn)包括因適度的壓縮參數(shù)(如，壓 力、暴露時間和溫度)而減少了揮發(fā)性有機(jī)化合物(“VOC”)排放量。

遺憾的是，在采用蒸汽預(yù)熱步驟的同時會出現(xiàn)一些問題，特別是對最終壓縮 厚度大于1英寸的板材。木質(zhì)復(fù)合板的這些問題中最常見的是起泡、碳化、表面凹 坑、分層和翹曲。所有上述這些缺點(diǎn)都可以追溯到預(yù)熱過程各個方面。舉例來說， 板材表面和內(nèi)部出現(xiàn)起泡現(xiàn)象，是不均勻濕氣冷凝、蒸汽沒有完全滲透以及二異氰 酸酯樹脂(特別是“MDI”，下面有更加詳細(xì)的討論)和水蒸汽間發(fā)生突發(fā)反應(yīng)的結(jié) 果，這些全部或部分是由蒸汽預(yù)熱步驟所導(dǎo)致的。表面凹坑同樣也是由蒸汽預(yù)熱步 驟引起的，這是高壓注入的蒸汽流沖擊板材的結(jié)果。此外，其它缺陷如大幅度的翹 曲度和厚度膨脹也已經(jīng)被注意到，尤其是用單向?qū)訅号倩?unidirectional laminated?strands)制成的木材刨花片材(wood?strand?lumber)產(chǎn)品中。

已經(jīng)開發(fā)了其它加工方法、改進(jìn)()或必要條件(requirements)以避免上述缺 陷。例如，為了避免起泡和碳化，需要采用較低的壓縮溫度，這就需要較長的壓縮 周期，以確保適宜的復(fù)合壓實(shí)(consolidation)。使用蒸汽預(yù)熱會產(chǎn)生對延長的脫 氣步驟的需求，以獲得滿足性能要求、避免發(fā)泡和脫層的產(chǎn)品，尤其是對使用長刨 花的木材刨花板(wood?strand?lumber)產(chǎn)品來說。在制造過程中，要將設(shè)備含水量 嚴(yán)格控制在一個窄的允許公差范圍內(nèi)。經(jīng)常需要進(jìn)行特別的制造調(diào)整/改變。為了 實(shí)施這一生產(chǎn)上的改變，需要設(shè)置特殊的加工工藝和設(shè)備變化，以同時降低壓縮周 期，且還能保持木質(zhì)復(fù)合材料的高質(zhì)量。這種工藝調(diào)整不僅增加生產(chǎn)成本，而且降 低了能夠制造的木質(zhì)復(fù)合材料的產(chǎn)量和質(zhì)量。