一种木材无胶胶合的方法技术

本发明专利技术属于木材加工领域，涉及一种木材无胶胶合的方法。该方法是在待联接木材的界面施加活化剂，然后热压使木材联接。该方法实现木材之间的无胶胶合，既省却了联接件及胶粘剂，又简化了工艺和生产线，且可用于不同材种木材之间的联接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于木材加工领域，涉及。
技术介绍
随着世界森林绿地的萎縮，木材尤其是珍贵的大径级木材资源迅速减少，难以满足人类生活和工业生产对大幅面、高厚度板材的需求。为了生产超长、超宽和(或)超厚的板材(或制品)，必须采取联接措施。木材联接技术分为两大类，即采用特制构件的联接件联接和采用胶粘剂的胶接(1) 联接件联接采用特制的木质、金属、塑料等联接件，将两块乃至多块木材构件机械联接， 一般应用于大尺寸木材(木方或圆木)之间的联接，例如檩、梁等交叉处的联接，对木材径级要求高，因此，该类技术随着大径级木材资源在世界范围的枯竭而逐渐淡化。(2) 胶粘剂胶接采用木材胶粘剂，将两块或多块木材构件化学联接。可采用极性胶粘剂(如脲醛树脂、酚醛树脂等人工合成树脂；淀粉、骨胶等天然胶粘剂)或非极性胶粘剂乃至无机胶粘剂(例如石膏、水泥)，分别对木材构件实现化学联接或机械目前。目前，胶粘剂胶接方法在世界范围内得到了广泛工业化应用。但是，采用该种方法，具有显著的缺点(1) 经济性能。目前，木材工业(家具制造、人造板、木制品等)中，用于木材胶合时大量使用脲醛树脂(UF)、酚醛树脂(PF)和聚醋酸乙烯酯乳液(乳胶，PVAc)三种胶粘剂，尤其以UF和PVAc为主(占95%以上)。这些合成树脂价格昂贵，而且随着全世界石油价格的攀升而不断上扬，严重制约了木材胶合相关产业的发展。(2) 胶合性能。胶粘剂仅仅是被胶合构件之间的"桥梁"，而非木材本身。研究和试验表明，胶合失效主要发生于胶合界面，即使对于亲和性强的合成树脂(如脲醛树脂)，木材本身破坏也很少(当胶合界面的强度大于木材本身的强度时，胶层将不会破坏，而是木材本身被破坏)；至于亲和性差的合成树脂或无机胶粘剂(例如淀粉、石膏、水泥)，胶合失效100%发生于胶粘剂。如果处于潮湿环境或受到液态水侵蚀，上述所有胶粘剂(包括强亲和性合成树脂)的胶合性能都将显著衰减。(3)环境性能。木材制品主要用于室内，环境性能要求高。然而，多数胶粘剂在木材产品的使用过程中，会发生不同程度的降解，释放出诸如有机挥发物(VOCs)等有害物质，对人体健康造成不同程度的伤害。基于上述背景，世界各国都积极寻求一种接合强度高、耗费成本低、环境冲突小的木材联接方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。本专利技术通过施加界面活化剂，使待结合的木材界面粘稠化，縮短了界面木材分子链之间的接触距离，为氢键力、分子间作用力(范德华力)的产生创造了条件，从而使两块木材紧密结合成整体，实现了木材自身的结合。本专利技术的目的是通过下列技术措施来实现，该方法是在待联接木材的界面施加活化剂，然后热压使木材联接。活化剂成分包括主剂、催化剂和助剂，主剂为苯酚或多元醇(二元醇或三元醇)，催化剂为浓硫酸(浓度98%)或浓盐酸(浓度35~37%)等强酸，为主剂的活化起催化作用；助剂为甲醛水溶液(商品名"福尔马林"，浓度35~40%)。加入助剂旨在清除未参加活化反应的残余苯酚，避免造成游离酚污染，故采用多元醇为主剂时，毋需助剂。具体地说，活化剂由以下质量比的组分构成苯酚强酸甲醛水溶液=10~20: 1: 2~5，或者多元醇强酸=10~20: 1;其中，强酸为浓硫酸或浓盐酸，甲醛水溶液的浓度为35~40%,多元醇为二元醇或三元醇，优选为丙三醇。所述的木材无胶胶合的方法，其中活化剂在木材界面的施加量为50~200g/m2， 一般取100~150g/m2。所述的木材无胶胶合的方法，其中热压控制参数为温度为105~180°C，时间为5 30min，压力为0.5-1.0MPa。所述的木材无胶胶合的方法，其中热压控制参数优选为温度为120~150'C，时间为10~15min，压力为0.8MPa。木材加热，可以预先在干燥窑进行，也可以在加压时采用高频加热或常规接触式加热方式进行。本专利技术所述的二元醇是指含有二个羟基的垸烃或烯烃，优选为垸烃，其碳原子数一般为2~8，优选为2~4,如乙二醇、丙二醇、丁二醇等。本专利技术所述的三元醇是指含有三个羟基的烷烃或烯烃，优选为烷烃，其碳原子数一般为3~8,优选为3~4,如丙三醇、丁三醇等。本专利技术有益效果本专利技术提出一种木材无胶胶合的新技术，通过木材界面的活化，实现木材之间的无胶胶合。该项技术不同于传统的"联接件联接"之处在于省却了联接件，区别于"胶粘剂胶接"之处在于脱离了胶粘剂。该项技术的专利技术，可替代胶粘剂，解决木材的拼宽、接长、加厚问题，既省却了胶粘剂，又简化了工艺和生产线。由于所有木材都由纤维素、半纤维素和木质素三大组分有机构成，因此，本专利技术的活化方法适用于所有材种，可以实现不同材种的木材之间的无胶胶合，突破了传统胶粘剂胶接时对材种的苛刻要求。具体实施例方式以下通过实施例对本专利技术作进一步的阐述，但不限制本专利技术。木材厚度小于10mm的木材结合可采用加热、加压一步法工艺。热压前，在待胶合的木材表面施加活化剂，毋需陈放，直接送入热压机。热压板温度可调，满足活化加热的温度要求；热压板可在液压推动下对木材实施加压。活化导致木材界面粘稠化，进行分子重组，产生氢键作用力和分子间作用力，使两块木材牢牢结合成整体。热压板的热源，可为高频加热或常规接触式加热。如果木材已经在干燥窑中预热，则热压机加热时间可縮短。木材厚度大于10mm时，宜采用"干燥窑预热一热压机热压"的两步法工艺，避免热压周期过长。实施例1:采用"苯酚一浓硫酸一甲醛"复合活化剂，单板树种杨木与杨木将苯酚加热熔解形成液态(常温下苯酚为固态)，按照质量比例15: 1: 2先后加入浓硫酸(浓度为98%)和甲醛水溶液(浓度为35%)，充分搅拌均匀，形成复合活化剂，备用。取杨木单板(厚度2mm)，刷涂复合活化剂150g/m2，毋需预热，直接送入热压机进行无胶胶合。温度120~150°C，时间10 15min，压力0.8MPa。取出后，参照中华人民共和国胶合板国家标准(GB/T9846-2004),测试干状胶合强度(剪切强度)。结果表明，利用本专利技术，杨木胶合强度达到0.73-1.llMPa，达到或超过标准的最低限值0.70Mpa (针对脲醛树脂、酚醛树脂等常用木材工业用合成树脂的胶合强度)。实施例2:采用"丙三醇—浓硫酸"复合活化剂，单板树种杨木与杨木按照质量比例15: 1称取丙三醇和浓硫酸(浓度为98%),混合、搅拌均匀，形成复合活化剂，备用。取杨木单板(厚度2mm)，刷涂活化剂100~150g/m2，毋需预热， 直接送入热压机进行无胶胶合。温度120~150'C,时间10~15min，压力0.8MPa。取出 后，参照中华人民共和国胶合板国家标准(GB/T9846-2004),测试干状胶合强度(剪切 强度)。结果表明，利用本专利技术，胶合强度达到0.81 1.13MPa，超过标准的最低限值 0.70Mpa (针对脲醛树脂、酚醛树脂等常用木材工业用合成树脂的胶合强度)。 实施例3:采用"丙三醇一浓盐酸"复合活化剂，单板树种杨木与马尾松 按照质量比例10: 1称取丙三醇和浓盐酸(浓度为37%),混合、搅拌均匀，形成 复合活化剂，备用。分别取杨木单板和马尾松(厚度2mm)，刷涂活化剂100~150g/m2， 毋需预热，直接送入热压机进行无胶胶合。温度15(TC，时间12min，压力l.OMPa。取 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木材无胶胶合的方法，其特征在于在待联接木材的界面施加活化剂，然后热压使木材联接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄润州，梅长彤，徐信武，徐咏兰，周定国，周晓燕，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]