以木材横切面为表面的板材的制备方法

技术领域

本发明涉及木质复合材料制备的技术领域，具体为一种以木材横切面为表面的板材的制备方法。

背景技术

在实木地板的生产过程中，常因各种缺陷或质量问题而下线半成品或成品地板。这些下线的半成品或成品地板中的一部分可以通过修补、改制等手段重新投入生产、使用，而另外一部分，尤其是经过油漆涂装之后的下线板，它们的修补、改制所需成本过高而几乎没有重新被制作的必要。为此，一些企业设计了以木材横切面为表面的板材结构，以降低那些无法通过现有技术手段重新投入生产的下线板的再利用成本。

具体来说是将下线板锯制成多个小块后以横切面作为板面的形式拼宽接长后制得的板材，这一方法也适用于本身就是小料的端部下线料；或者是将下线板胶粘层叠制成方料后再锯切成多个板材，此时，下线板原来的端面组成了板材的表面，下线板原来的板面则变成了板材的端面，下线板原来的侧面组成了板材的侧面。制得的横切面板材可直接用于机械加工制成地板，也可以用于作为复合板材的芯料。当横切面板材用于作为地板时，该种地板具有较好的表面硬度；当它用于作为复合板材的芯料时，能够使制得复合板材具有较好的强度。

现有技术中对横切面板材的公开较多。例如，中国专利数据库中，公开号为CN201074400、名称为“新型横切面地板”的实用新型公开了地板是由横向锯成其纤维纹方向为竖向的立向料块粘合成立向层构成或包含有该立向层与其它层板复合构成的技术方案。公开号为CN201180358Y、名称为“一种年轮纹表面木地板”公开了一种包括基层、装饰层、表面耐磨漆层的地板，其中装饰层由若干条状小板拼接构成，条状小板采用原木的横截切面作为正面。公开号为CN204001597U、名称为“一种高硬度集成实木地板”公开了一种包括表层板和与之粘接成一体的基材的集成板，表层板整体由速生材木条沿弦、径切面方向相互粘接所组成的表层板方水平横向刨切而成，基材由与表层板等长的集成板锯成，该集成板由速生木条相互指接胶拼所组成的集成板方材锯割而成。

然而，上述产品与工艺的技术方案虽然解决了下线板与短小废料的再利用问题，但是无法解决木材横切面的机加工性能较差的问题。例如，当横切面板材用于作为地板时，需要使用大量的打底油漆填平木材横切面的孔隙结构，浪费油漆、增加了生产成本、不利于产品的环保，并且过厚的打底油漆会影响油漆的装饰效果。当横切面板材用于作为复合板材的芯料时，也需要使用大量的胶粘剂，先填充木材横切面的孔隙结构，再与表板粘合，否则容易出现漏胶、缺胶的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术问题，从而提供一种以木材横切面为表面的板材的制备方法。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种以木材横切面为表面的板材的制备方法，将多个原始板材通过组坯、压合制得板材，所述板材的表面由多个所述原始板材的端面组成，所述板材的表面属于木材的横切面；该种制备方法还包括预处理、后处理工序；所述预处理工序至少包括软化、拉丝步骤，使所述板材的表面以下的厚度层材料经过拉丝处理；所述后处理的工序至少包括热压步骤，使所述板材的经过拉丝处理的厚度层材料发生塑性的压缩。

作为优选，受到拉丝处理的所述板材的表面以下的厚度层材料的厚度是所述板材总厚度2.5％～5％。

作为优选，在所述拉丝步骤中，将所述原始板材的端面或所述板材的表面依次经过第一钢丝刷辊、第二钢丝刷辊、第三钢丝刷辊，所述第二钢丝刷辊的钢丝直径小于所述第一钢丝刷辊、所述第三钢丝刷辊的钢丝直径。

作为优选，所述第一钢丝刷辊的钢丝直径是0.8mm～1.0mm，所述第二钢丝刷辊的钢丝直径是0.3mm～0.5mm，所述第三钢丝刷辊的钢丝直径是0.6mm～0.8mm。

作为优选，在所述第三钢丝刷辊之后还设置有杜邦丝刷辊，所述杜邦丝刷辊的杜邦丝直径是0.1mm～0.3mm。

作为优选，所述软化步骤的实施方式包括喷蒸、水煮、辊涂木材软化剂的一种或多种方式的结合。

作为优选，在所述热压步骤中，热压温度是120℃～160℃，在0.5min～3min热压时间中完成5％～10％的压缩量；热压后，保温保压5min～10min。

作为优选，所述后处理工序还包括热压的步骤之前的预热步骤，在所述预热步骤中至少包括以下阶段：

第一预热阶段的预热温度是60℃～80℃，无接触压力，预热时间10s～20s；

第二预热阶段的预热温度是90℃～95℃，无接触压力，预热时间15s～20s。

作为优选，完成所述第一预热阶段之后，向所述板材的表面喷洒雾化水。

作为优选，所述预热步骤还包括设置在所述第二预热阶段之后的第三预热阶段，所述第三预热阶段的预热温度是100℃～105℃，无接触压力，预热时间5s～10s。

综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在预处理工序中通过软化、拉丝两个步骤使板材的表面纤维呈相对松散的状态，在后处理工序中(具体是热压步骤)，纤维形态较为松散的板材的表面发生了纤维倒塌，纤维倒塌后，并在保温保压的过程中发生了塑性态转变而使得纤维倒塌的状态得以固定从而，使板材的表面更为平整，使木材横切面的纤维倒向水平方向，封闭了木材横切面的孔隙并使管孔开口朝向水平方向，进而使板材的表面适合于油漆的涂饰，具体表现在不需要打底漆而可以直接使用现有技术的漆饰工艺，使板材的表面漆膜附着力达到普通材料的水平。与此同时，本申请技术方案仅仅将木材横切面的竖立纤维在原位发生横向倒塌，所以纤维倒塌后的板材表面仍能在一定程度上保留年轮的花纹，保留横切面板材特殊的装饰效果。

2、通过优选喷蒸或蒸煮处理作为软乎步骤的具体实施方式，从而能够在软化板材表面的同时，在一定程度上去除板材表面的内含物，提高板材成品在漆饰后的漆膜附着力。

3、通过在热压前设置预热步骤，并在第一次预热之后对板材表面喷洒雾化水，能够快速提高板材表面的含水率，使塑性压缩更多的发生在靠近表面的位置，从而提高了板材成品的表面硬度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例1的施胶工序的示意图。

图2为本申请实施例1的组坯、压合工序的示意图。

图3为本申请实施例1的切割工序的示意图。

图4为本申请实施例1的软化步骤的示意图。

图5为本申请实施例1的拉丝步骤的示意图。

图6为本申请实施例1的后处理工序的示意图。

图7为本申请实施例2的组坯、压合、切割工序的示意图。

图中：100、原始板材，200、方料，201、第一表面，202、第二表面，203、第三表面，300、板材，401、第一钢丝刷辊，402、第二钢丝刷辊，403、第三钢丝刷辊，404、杜邦丝刷辊。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1

一种以木材横切面为表面的板材的制备方法，处理对象是油漆涂装生产线的下线板，砂光或刨光出去它表面的油漆涂层后作为原始板材100，原始板材100的规格为100mm×810mm×20mm(宽×长×厚)，树种为栎木。本实施例的制备方法依序包括砂光、施胶、组坯、压合、切割、预处理、后处理的工序。

在砂光工序中，对原始板材100的两个表面砂光以重新找平，砂光后的原始板材100的厚度不需要相同，只需要两个表面的达到满足胶合要求的平整度即可。

参照图1所示，在施胶工序中，在原始板材100的两个表面涂布胶粘剂，当然的，组坯是位于最顶层和最底层的两片原始板材100仅需要在一个表面涂布胶粘剂即可。涂布的方式可以是现有技术任意一种，例如手工辊涂、流水线辊涂等。依据生产工艺选择合适的胶粘剂，一般情况下为避免高温影响原始板材100的含水率，优选的是选择冷压固化胶粘剂，例如乳白胶。

参照图2所示，在组坯工序中，将多片原始板材100以表面相对的形式层叠形成方料200，本实施例中，以10片原始板材层叠组坯为例，方料200的规格为100mm×810mm×20mm(宽×长×厚)。位于最顶层的原始板材100的表面和位于最底层的原始板材100的底面构成了方料200的上、下两个第一表面201，10片原始板材100的侧边构成方料200的第二表面202，10片原始板材100的端面构成方料200的第三表面203。其中，原始板材100的端面是木材的横切面。

在压合工序中，采用现有技术中任意的冷压固化的方式，例如六面施压常温固化，得到成型的方料200。

参照图3所示，在切割工序中，切割方向平行于方料200的第三表面203，将方料200切割成多片板材300。由于第三表面203是木材的横切面，所以得到的板材300的表面是木材的横切面。切割工具可以是圆锯机、框锯机或带锯机等。切割的厚度根据设计的成品厚度而定，例如将方料200切割成40片板材300，考虑锯路损耗，能够锯制成40片或是39片板材300。板材300的规格为100mm×200mm×20mm(宽×长×厚)。所以，为了得到长度更长的板材300，需要使用数量更多的原始板材100层叠组坯。

参照图4所示，在预处理工序中，至少包括软化、拉丝两个步骤。软化步骤是使板材300的至少一个表面在一定厚度上发生材料的软化。换言之，使纤维的一个长度段发生软化。实现材料软化的方式可以是现有技术的，例如在板材300的表面辊涂木材软化剂。木材软化剂可以通过购买获得，也可以利用聚乙二醇、冰醋酸等常见药剂配制得到。木材软化剂的辊涂量、处理时间依据不同种类木材软化剂的效果不同而另行确定，只要能够使板材300表面以下5％左右的厚度发生软化即可。另一种材料软化的方式是向板材300的表面喷蒸，喷蒸处理的时间大约是10min～15min。喷蒸处理的方式较辊涂木材软化剂的方式而言更适合本实施例的技术方案，一个方面是因为喷蒸的处理成本更低，适合批量生产；另一个方面，由于板材300的表面是木材的横切面，所以材料的孔隙、管孔等结构朝上张开，所以喷蒸处理还能够随着蒸汽的挥发而带走一些板材300表面材料中的内含物，以在一定程度上除去板材300表面的内含物含量。一些内含物，例如硅晶体、油脂等会影响木材与油漆的结合，所以内含物含量的降低后能够较好的提高木材横切面的漆膜附着力。更进一步的处理方式，是在喷向板材300表面的蒸汽中添加木材软化剂。在本实施例中，选择的软化方式是向板材300的两个表面喷蒸12min，喷蒸后板材300表面以下约1mm厚度(占总厚度的5％)的材料发生了软化。从微观角度来看，是使纤维的1mm的长度部分发生软化。使用的输送线是能够适应较高温度、具有透气性的不锈钢网带输送线。

参照图5所示，在拉丝步骤中，将表面软化后的板材300依次经过第一钢丝刷辊401、第二钢丝刷辊402、第三钢丝刷辊403，其中第一钢丝刷辊401、第二钢丝刷辊402、第三钢丝刷辊403均包括上、下对置的一对刷辊。拉丝步骤能够破坏木材横切面的完整性，去除了一些结构较软的部分，留下结构较硬的部分。一般来说，去除的是早材部分而保留下晚材部分的纤维结构，从而使板材300的表面一定厚度上的材料变成纤维较为松散的结构。在本实施例中，由于板材300表面以下约1mm厚度的材料发生了软化，所以经过拉丝步骤后，板材300表面以下约1mm厚度的材料变成纤维较为松散的形态。

第二钢丝刷辊402的钢丝直径小于第一钢丝刷辊401、第三钢丝刷辊403的钢丝直径。优选的，第一钢丝刷辊401的钢丝直径是0.8mm～1.0mm(例如0.8mm)，第二钢丝刷辊402的钢丝直径是0.3mm～0.5mm(例如0.4mm)，第三钢丝刷辊403的钢丝直径是0.6mm～0.8mm(例如0.6mm)。钢丝直径较小的第二钢丝刷辊402的作用是清除第一钢丝刷辊401刷出但仍留在板材300表面的细小纤维，以给第三钢丝刷辊403提供清洁的工作表面。钢丝刷辊401,402,403的钢丝直径的选择依据是材料材质的软硬程度，如果处理的板材300的树种属于硬度较高的阔叶材，则选用的钢丝直径应当较大；如果处理的板材300的树种属于硬度较低的阔叶材，则选用的钢丝直径应当较小。

作为一种优选的实施方式，在第三钢丝刷辊403之后还设置有杜邦丝刷辊404，杜邦丝刷辊的杜邦丝直径是0.1mm～0.3mm(例如0.2mm)。杜邦丝刷辊404的用处是进一步去除残留在板材300表面的细小纤维，为后处理工序提供清洁的工作表面。

参照图6所示，在后处理工序中，至少包括热压步骤，热压步骤使板材300的表面发生塑性的压缩。具体来说，热压温度是120℃～160℃，并在0.5min～1.5min热压时间中完成5％～10％的压缩量；热压后，保温保压5min～10min。本实施例中，是将发生软化、拉丝的板材300表面以下1mm厚度的材料发生塑性的压缩，上、下两个表面合计2mm，所以压缩量是10％。热压温度是140℃，将板材300置于下热板上后立即闭合上压板，上压板接触板材300的上表面的同时加压开始压缩进程，在0.5min内完成压缩量并保温保压8min，冷却至50℃后泄压，得到厚度为18mm的板材300的成品。

在热压步骤中，纤维形态较为松散的板材300的表面发生了纤维倒塌，即纤维被软化、松散的长度段发生了折弯和伏倒，纤维倒塌后，进一步在保温保压的过程中(具有一定含水率的状态下)发生了塑性态转变而使得纤维倒塌的状态得以固定。并因此，使板材300的表面更为平整，使木材横切面的纤维倒向水平方向，封闭了木材横切面的孔隙并使管孔开口朝向水平方向，从而使板材300的表面适合于油漆的涂饰，具体表现在不需要打底漆而可以直接使用现有技术的漆饰工艺，使板材300的表面漆膜附着力达到普通材料的水平。与此同时，本实施例的技术方案仅仅将木材横切面的竖立纤维在原位发生横向倒塌，所以倒塌后(热压后)的板材300表面仍能在一定程度上保留年轮的花纹，保留横切面板材特殊的装饰效果。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，参照图7所示，在组坯工序中，将多片原始板材100以表面相对的形式交错层叠、横向拼接形成方料200。本实施例中，以20片原始板材层叠组坯为例，方料200的规格为100mm×810mm×20mm(宽×长×厚)。2片原始板材横向拼接，1片原始板材错缝层叠于前2片原始板材之上，并将另1片原始板材沿轴向对剖之后填补前2片原始板材之上、1片原始板材两侧的位置，重复上述方法直至20片原始板材全部组坯完成。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于，在板材300的表面辊涂木材软化剂的方式实现板材300表面材料的软化。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于，后处理的工序还包括热压步骤之前的预热步骤，预热步骤包括三个阶段：

第一预热阶段的预热温度是70±2℃，无接触压力，预热时间15s；

在完成第一预热阶段之后，向板材300的表面喷洒雾化水，每平方米板材300的表面喷洒的雾化水量约为0.1m

第二预热阶段的预热温度是92±2℃，无接触压力，预热时间15s；

第三预热阶段的预热温度是102±2℃，无接触压力，预热时间5s。

在本实施例中，在第一次预热之后向板材300的表面喷洒雾化水能够快速提高表面含水率，从而加剧了塑性态的转变而使得纤维倒塌的状态的固定效果更好。

实施例5

实施例5与实施例1的区别在于，本实施例一种以木材横切面为表面的板材的制备方法，处理对象是端头的锯切废料，将锯切废料进一步锯切成统一规格后作为原始板材100。本实施例的原始板材100的规格为100mm×25mm×20mm(宽×长×厚)。本实施例的制备方法依序包括预处理、砂光、施胶、组坯、压合、后处理的工序。

本实施例的预处理工序包括软化、拉丝、干燥三个步骤。软化步骤的处理方式可以沿用实施例1的方式，但出于生产成本、过程安全性、环保性等角度考虑，优选的处理的方式是热水蒸煮。将原始板材浸于蒸煮池中，蒸煮池中的热水温度是60℃～100℃。考虑到水浴效率并避免木材发生较为严重的变色，优选的水浴温度是80±2℃，水浴时间是45min。同样的，蒸煮处理的方式可以更好的去除原始板材100中的内含物。拉丝步骤是对原始板材100的其中一个端面实施拉丝处理，拉丝步骤的处理方式、设备可以沿用实施例1的方式。得到一个端面呈纤维松散状态的原始板材100后，对它干燥至含水率12％～16％。

本实施例的组坯、压合工序的方法与实施例1相同，只是因为原始板材100已经是短小料的规格，所以不需要再次切割，压合之后便能够得到需要的规格的板材300。此后，按照实施例1的方式对板材300的表面实施后处理工序，区别是仅对板材300的一个软化表面实施。

实施例1至5的制备方法制得的板材300的产品性能参见表1所示。其中，对照组1是栎木弦切板；对照组2是现有技术手段制备得到的树种为栎木的以横切面为表面的板材，具体来说，是仅仅将多个小料以横切面朝上的形态拼接制成，没有对制得的板材表面进行改性处理。表面硬度检测的是未涂装的板材表面；对全部组别的板材按照现有技术的9底3面涂装工艺进行漆饰，第一道底漆为油性底漆，以第一道油性底漆能够成膜为标准，检测各个组别的每平方米材料的第一道油性底漆用量；漆膜附着力按照GB/T 15036-2018执行。

表1.实施例1至4的制备方法制得的板材的产品性能

通过表1数据可以得知，第一，实施例1、实施例4的制备方法得到的板材300由于原始板材100在预处理工序中经过喷蒸或蒸煮的处理，去除了部分表面的内含物，所以能够得到相对较好的漆膜附着力。相反的，由于实施例2的制备方法在预处理工序中仅仅对原始板材100的表面实施了软化处理而没有去除其中的内含物，所以实施例2的制备方法得到的板材300的表面硬度相较于实施例1、实施例4的产品更高一些。第二，在实施例3中，由于在第一次预热之后向板材300的表面喷洒雾化水从而快速提高了板材300表面的含水率，使它能够以快于其它厚度层材料的软化速度快速的将强度降于屈服点以下，从而使压缩的密实化位置基本发生在板材300的进表面，进而相对于实施例1、实施例4中得到的板材300，能够具有相对更高的表面硬度。第三，经过本申请技术方案处理得到的板材300都能够适用现有技术的油漆工艺，例如，当采用10g/㎡的底漆涂布量时，与对照组1一样可以形成完整的底漆漆膜，而对照组2显然需要更大量的油漆才能够达到形成完整的底漆漆膜。

以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。