层压材料及其制造方法技术

一种含有许多植物茎笔直部分的层压材料，每一植物茎笔直部分含有主要由木质纤维素组成的表皮层和多孔心层，用一种热固化剂溶液（系可以形成高分子的液体化合物。树脂化液体或其混合物）浸泡这些植物茎笔直部分，然后将其平行排列以形成一层片状材料，将这些片状材料堆叠起来压制从而使这些层呈扁平状态紧密接触。为了提高堆叠的多层层压材料（例如柱状层压材料）的弯曲强度和其他机械强度，可以使相邻层的片状材料中的植物茎的方向不同。这种柱状材料是用一对阴模和阳模压制而成，植物茎是置于阴模中进行热压。在这些植物茎层压后，热固化剂溶液中的树脂化合物被固化。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种主要是由高粱、玉米和甘蔗等植物纤维或木质纤维素主茎制成的增强层压材料及其制造方法。特别是涉及一种用作建筑材料、家具材料、绝热材料、吸声材料、显示材料和手工艺品材料的层压材料。现今碎料板、纤维板等与锯制板、胶合板、贴面板和复合材料一样用作木基建筑材料、家具材料、显示材料、吸声材料和各种手工艺材料。另外，由合成树脂例如聚苯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、酚醛树脂、三聚氰胺树脂和脲醛材料制成的硬质材料或泡沫材料也被用作显示材料、吸声材料和绝热材料等。用于以上应用方面的这些材料取决于木材来源和石油来源。锔制板和胶合板本身是木质的，材料强度高，尺寸稳定性好。但木材中只有小部分才具有这些特性，因此木材的利用率或产率低，这是不利的。然而，碎料板和纤维板是由木片和木纤维混合后加合成树脂粘结剂并经热压成板而制成的。这些板是用木片或纤维制成，因此一般认为这样能有效地利用木材资源。但由于制板时木材的纤维素纤维被切得很细，因此这类板的动力强度或机械强度以及尺寸稳定性较差。木质材料，例如锯制板、胶合板、碎料板和纤维板等，已广泛-->用作建筑材料等，它们都是主要由天然木材制成的。由于近年来木材资源大量消耗，木材的供应将是有限的，因此，不可能完全满足今后对木材的大量需要，而木材的价格也会大大提高。由合成树脂如聚苯乙烯、聚乙烯、聚氨酯和酚醛树脂等制成的泡沫材料是很轻的，其加工性好，且绝热性能极佳，因此广泛用作显示材料和绝热材料。这些树脂依赖于石油来源，而石油来源是有限的，因此恐怕不久的将来其来源也会用尽。为了对付世界上面临的这种局面，本专利技术人已提出了分别利用高粱、玉米、甘蔗的木质纤维素主茎的笔直部分制成的层压材料及其制造方法的专利申请，这是鉴于高粱、玉米、甘蔗的木质纤维素主茎每年都能繁殖，而且甚至是难以废弃的（日本专利申请公开昭63-107505，日本专利申请公开平1-280538）。专利申请公开昭63-107505说明书所述的方法是将高粱、玉米、甘蔗的植物主茎沿其纤维方向切开，需要的话还除去其心层部分，然后将切开的茎压紧，并将许多压紧的茎平行地排列好，以形成茎的片材，再在这些茎片上涂加熟知的粘结剂，并将粘合的茎片层叠和压制成形。专利申请公开平1-280538说明书所述的方法是先将高粱茎压平以形成扁平的茎，将许多扁平茎排列起来以形成扁平茎层，然后在许多扁平茎层上涂加熟知的粘结剂，最后将这些茎片层叠和压制成形。用这些方法制成的层压材料是具有任何特定的比重、厚度、尺寸和极好的机械强度性能的木质材料。-->然而，用前一种方法虽然可制得具有很高机械强度和尺寸稳定性的板材，但为了制得一块具有预定厚度的层压材料需要许多工序，包括将植物茎切开、除去茎的心层部分和进行压制，而且需要大量植物茎原料，这就带来了产品的制造成本高这样的问题。采用后一种方法时，虽然制造成本低，但层压材料产品的机械强度低于用前一种方法制得的材料。而且一旦该层压材料被浸湿并含有水分，层压材料便会膨胀加厚，这是不利的。本专利技术的一个目的是提供一种重量轻、机械强度和尺寸稳定性优异沾水后不会膨胀且具有多种用途的层压材料。本专利技术的另一目的是提供一种成本低的制造上述层压材料的方法。为了达到以上目的，如图1-4所示，本专利技术的层压材料包括许多层，各层都是由植物茎的笔直部分10并行排列而形成的（层30），而植物茎的笔直部分10则含有多孔心层10b和主要由木质纤维素组成的表皮层10a。在层压材料中，当植物茎部分被压扁并相互接触后，各层相互正交。全部或一部分植物茎含有热固化的树脂化合物。本专利技术的层压材料的制造方法是，先对许多各具有多孔心层10b和主要由木质纤维素组成的表皮层10a的植物茎笔直部分10进行处理，即用热固化剂溶液或能热固化的溶液14（能形成高分子的或可聚合的液体化合物、树脂化液体或它们的混合物）使其浸润，然后将这些植物茎部分并行排列，排好后进行热压以使热固化剂溶液热固化。-->下面结合附图对本专利技术作更为具体的描述。附图中，图1为一透视图，显示许多片状材料的排列状况，使构成片状材料的植物茎相互正交或交替地正交。图2为用作原料的植物茎的透视图。图3为压辊的透视图，该压辊通过将植物茎压紧而使植物茎的表皮层开裂。图4说明使热固化剂溶液浸渍植物茎。图5为挤压辊的侧视图，该挤压辊用于挤掉浸透的植物茎中过剩的热固化剂溶液。图6为层压产品的侧视图，该层压产品由许多片状材料组成，而这些片状材料的植物茎是沿同一方向排列的。图7为与图6相似的侧视图，所不同的是层压产品中的有些片状材料中的植物茎的排列方向不同。图8为按图1堆叠并暂时压紧的片状材料的层压产品。图9表示如何将图8所示的层压产品进行热压。图10为热压成形后的板状层压材料的透视图。图11为阴模的主要部分和置于阴模中的用来制造柱状层压材料的植物茎的透视图。图12为一侧截面图，表示通过将阳模插入阴模来制造柱状层压材料的第一种方法。图13是按图12所示的方法进行热压在成形而获得的柱状层压材料的透视图。图14是通过堆叠几种板状层压材料来成形另一种柱状层压材-->料的第二种方法的透视图。图15是许多相互粘合在一起的板状层压材料的透视图。图16是从多层层压产品切下的柱状层压材料的透视图。图17所示如图18所示的按照第三种方法制造柱状层压材料所用的装置沿A-A线所取的截面图。图18为沿图17的B-B线所取的截面图。优选实施方案的说明（a）原料如图2所示，制造本专利技术的层压材料所用的原料为植物主茎10，该植物茎具有表皮层10a和多孔心层10b，表皮层主要由木质纤维素组成。典型的原料为高粱、玉米和甘蔗，也可用灯芯草、水稻、小麦。按照本专利技术，所用的植物茎的笔直部分不含叶子和低处枝干部分，应完好无损。植物茎的笔直部分不切成碎片，而通常的甘蔗渣板和稻草板则是用切成碎片的材料茎制成的且成形成板状。因此，本专利技术可制成重量轻，弯曲强度高的层压材料，所需的工序比通常的甘蔗渣板少。在用热固化剂溶液浸泡植物茎10之前，最好先用一对压辊11和12将这些茎10压紧（而不是沿其纤维方向切开），以便如图3所示在表皮层中形成裂纹13，或沿纤维方向裂开（未在图中示出）。这样，在本专利技术的浸泡工序中，热固化剂溶液便易于在几分钟这样短的时间内浸入植物茎10的内部。-->由开裂的植物茎制成的层压材料的机械强度和尺寸稳定性，包括材料的其他物理性能，并不次于未开裂的茎的层压材料的性能。（b）热固化剂溶液如图4所示，热固化剂溶液14被渗入经处理的植物茎10。热固化剂溶液是一种在加热时能使植物茎固化的液体，它包括一种能形成高分子的液体化合物、一种树脂化液体或其混合物。能形成高分子的液体化合物的例子有：（1）可聚合的液体单体，例如丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸甲酯单体和苯乙烯单体等;（2）通过这些液体单体的缩合、聚合或加聚作用而获得的能形成高分子的预聚物;（3）液体异氰酸酯化合物，例如甲苯二异氰酸、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯等，或（4）由糖醛、糖醇或液体木质纤维素液体进行聚合，缩合或加成缩合作用而制得的、能形成高分子的液体化合物。这里，液化木质纤维素系指通过将酚类、多元醇加入木质纤维素中使木质纤维素液化而获得的溶液。液化木质纤维素的制备是在苯酚的存在下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由植物主茎的笔直部分（１０）作结构组成部分的层压材料，所述的植物茎含有主要由木质纤维素组成的表皮层（１０ａ）和多孔心层（１０ｂ），在该层压材料中，所述的植物茎笔直部分系平行排列成一层（３０），许多层（３０）被堆叠在一起，以便使植物茎压扁而相互紧密接触，所述的植物茎的全部或一部分含有一种热固化树脂化合物。

【技术特征摘要】
JP 1990-8-16 216221/901、一种由植物主茎的笔直部分(10)作结构组成部分的层压材料，所述的植物茎含有主要由木质纤维素组成的表皮层(10a)和多孔心层(10b)，在该层压材料中，所述的植物茎笔直部分系平行排列成一层(30)，许多层(30)被堆叠在一起，以便使植物茎压扁而相互紧密接触，所述的植物茎的全部或一部分含有一种热固化树脂化合物。2、权利要求1所述的层压材料，其中有些层被堆叠在另一些层之上，以致使前者和后者的植物茎相互正交。3、权利要求1所述的层压材料，其中所述的层被堆叠成使这些层的植物茎交替地正交或依次正交。4、权利要求1所述的层压材料，其中所有各层被排列成使所有植物茎都沿同一方向。5、权利要求4所述的层压材料，其中各层的所有植物茎都给整体粘合成一柱状物。6、权利要求1的层压材料，其中植物茎系选自高粱、甘蔗和玉米。7、一种制造层压材料的方法，该方法包括以下工序：用一种热固化剂溶液（14）（系可以形成高分子的液体化合物，树脂化溶液或其混合物）浸泡含主要由木质纤维素组成的表皮层（10a）和多孔心层（10b）的植物茎笔直部分（10）;将许多所述的植物茎彼此平行排列;将排列好的植物茎热压以使所述的热固化剂溶液热固化。8、权利要求7的方法，其中所述的植物茎先经加压以在表皮层（10a）中形...

【专利技术属性】
技术研发人员：田村靖夫，田中良治，乡间孝彦，堀川光正，
申请(专利权)人：光洋产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]