一种白杨木框条及其制造方法 |
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| 申请号 | CN201510160775.X | 申请日 | 2015-04-07 | 公开(公告)号 | CN104924372A | 公开(公告)日 | 2015-09-23 |
| 申请人 | 付成永; | 发明人 | 付成永; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种白杨木框条及其制造方法，所述方法包括采用 水 溶性浸渍剂，将浸渍液均匀喷洒或浸泡在经过开料 锯片 的白杨木片材上进行浸渍处理；对浸渍处理后的白杨木片材进行 微波 干燥；使用刨床对白杨木片材进行加工 型材 。本发明以白杨木为基本原料的绿色环保、低 碳 美观、新颖实用、国内首创的白杨木框条，使我国速生的白杨木人工林成为木业原料的主旋律，实现了研发、生产、销售、出口的强大产业链。为中国经济步入新常态和可持续发展做出应有贡献。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种白杨木框条的制造方法，所述方法包括白杨木开料，锯片，浸渍处理，微波干燥，加工型材，表面砂光，水性漆底涂，表面打磨，涂水性面漆，干燥，质量检测和包装步骤，其特征在于，所述步骤中： |
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| 说明书全文 | 一种白杨木框条及其制造方法技术领域背景技术[0002] 现有市场中，常使用常规的聚苯乙烯废料回收发泡的PS塑料框条，如图1所示：为现有技术中常规PS回收发泡塑料框条结构示意图，是在是采用在塑料底层上使用常规的聚苯乙烯废料回收发泡的PS塑料框条，在PS发泡体表面采用粘合剂与装饰纸粘合构成。然而聚苯乙烯(PS)发泡塑料框条，由于是发泡体是废旧回收塑料，因此在环保性和健康性上受到了出口的限制。因此急需研制一种新型工艺和改进措施，以弥补PS塑料框条不能出口的遗憾的同时，能够达到环保、轻质、典雅的顶级装饰效果的装饰框条。 [0003] 当前，正在步入新常态的中国经济，随着森林结构从天然保护林向人工林的转化速生树种的白杨木从战略性产业链出发，白杨木的充分利用已是必然趋势，白杨木纹理清晰、木色白皙、可与意大利的白木相媲美，国际上流行的白木价格高、资源少。用白杨木是绿色、美丽、健康、低碳、环保的典型树种代替白木。在栽种白杨木生长期只需10年左右即可成材，而其他的天然树种需要百年成才。白杨木是我国广泛种植的人工林，资源丰富、质地细腻、硬度适中、价廉易得，但白杨木纤维的不足之处是结构性质不稳定、密度低、柔韧易变形、起毛起刺、不易打磨砂光，使应用领域受到很大限制。本发明是国内唯一利用白杨木制作框条的高新技术。为了开辟白杨木的新型产业链，必须从原料预处理、产品结构、生产工艺及专用设备改进等诸多因素入手，才能实现白杨木的深精加工。建筑装修业用的各类框条品种繁多，美术性强，出口数量逐年增加，国内市场需求潜力巨大。因此，本发明从白杨木原木开料——浸渍——干燥——设备一条龙的核心技术入手，经多年研发，经验积累和实际生产逐一攻关，最终取得了整套的切实可行的先进技术，意义深远，激发了市场活力。 发明内容[0004] 本发明用白杨木实木框条代替常规的聚苯乙烯废料回收发泡的PS塑料框条，提出了一系列新型工艺和改进措施，不但弥补了PS塑料框条不能出口的遗憾，同时使白杨木实木框条层次结构更新，达到了环保、白皙、轻质、典雅的顶级装饰效果。 [0005] 白杨木实木框条具有下列特点： [0007] 2)稳定性：由于采用优质特定的水性高耐磨、高硬度、无色透明的表面涂料及特种处理，保护了高端优质框条木质的防水、防潮、防腐、防虫、防白蚁、不变形、不变色、不翘曲、不干裂、抗老化等环境因素的侵袭，可长期用于室内外的环境中，性能优异，应用持久。 [0008] 3)艺术性：高端优质框条即是装修材料又是美术佳品，可用专用机械及电脑雕刻机加工成多种断面形状，如：平线、半圆线、麻花线、十字线及其他等。并可设计出表面各种凹凸花纹，别致高雅，装饰相框、镜框效果卓越。并有纹理清晰、木质感突出、时尚潮流的变化趋势，高度把握了时尚脉搏且可回归自然，深受市场的青睐。 [0010] 为实现上述目的，本发明提出一种以白杨木(Bolsam Poplar)为原材料采用浸渍——干燥一体化技术，制造环保型、低变形、低色差白杨木框条(又称木线)。可应用于建筑装修领域的环保木线：压边线，柱脚线、压脚线、墙角线、墙腰线、覆盖线；亦应用于美术领域的镜框、相框、画框及其他框类的升级转型。填补了我国利用白杨木制作高档框条的空白。 [0012] 1)浸渍处理：采用水溶性浸渍剂，将浸渍液均匀喷洒或浸泡在经过开料锯片的白杨木片材上，浸泡时间在6h以上；以改进白杨木的物理机械性能； [0013] 2)对浸渍处理后的白杨木片材进行微波干燥；包括步骤：(2.1)将浸剂后的白杨木以载车搭架方式推入微波干燥装置的预热室内，预热温度为50-55℃，预热时间为1～1.5h；使木材利用余热充分预热。 [0014] (2.2)预热后的木材进入干燥室，干燥体积为50～80m3，用输出功率80～300KW的微波加热使木材受热，载车下方用往复式电动机呈往返运动，使木材受热均匀；干燥温度为120℃±2℃；干燥3～5h；得到含水率为25％的片材； [0015] 3)使用刨床对白杨木片材进行加工型材； [0016] 其中，所述水溶性浸渍剂包括以下成分，以重量百分比计：环烷酸三丁基锡2～4.5；壬基酚聚氧乙烯醚17～21.5；铵盐6.8～8；次氮基三乙酸(NTA)8～9.3；聚醋酸乙烯酯5～7；硼酸3～4.5；酮类化合物1.2～3.5；乙醇8～10；聚乙二醇(400)0～2；水 35～40。 [0017] 优选的，所述水溶性浸渍剂包括以下成分，以重量百分比计：环烷酸三丁基锡2～3.5；壬基酚聚氧乙烯醚18.5～21.5；铵盐6.8～7.5；次氮基三乙酸(NTA)8.3～8.8；聚醋酸乙烯酯5～6.5；硼酸3～3.7；酮类化合物1.2～2.5；乙醇8～9；聚乙二醇(400)0～ 2；水35～38。 [0019] 浸渍剂的制备方法包括以下步骤： [0020] 1)先将环烷酸三丁基锡、壬基酚聚氧乙烯醚按配方量混合均匀制成混合液A，再将乙醇、聚乙二醇(400)二分之一的水量混合制成混合液B；另将铵盐、次氮基三乙酸(NTA)、聚醋酸乙烯酯、酮类化合物溶于混合液B中得到混合液C； [0021] 2)将硼酸溶于80～90℃的热水中充分溶解后得到浓度为25％～40％的硼酸溶液冷却待用； [0022] 3)将混合液A，混合液C，硼酸水溶液混合均匀加余量水搅拌均匀制得浸渍剂。 [0023] 进一步的，所述浸渍剂在使用时用水稀释20～30倍作为浸渍液使用。 [0024] 进一步的，所述刨床的后轴上刀转数：1200转/分，下刀：6000转/分；前轴上刀转数：8000转/分，侧刀：2000转/分；所述刨床的切削刀具包括圆盘刀体和均匀分布在圆周的6个切削齿，刀具材质采用含钨量高的高速钢。 [0025] 本发明还提供一种由上述制造方法得到的白杨木框条，所述白杨木框条为多层浸渍涂覆式结构，白杨木板材层的一面由底层至上依次是第一浸渍层，第一水性底漆层，第一水性面漆层；白杨木板材层的另一面依次是第二浸渍层，第二水性底漆层，第二水性面漆层；所述白杨木板材层、第一浸渍层与第二浸渍层的总厚度为5～8mm。 [0026] 本发明的有益效果在于： [0027] 1.采用水溶性白杨木防霉、防腐、防虫浸渍技术，为改进白杨木的物理机械性能，从本质上提高白杨木的密度、硬度、白度及强度，彻底改变白杨木无法深精加工的、无法做高档产品的弊端，提高了白杨木在木业加工领域内实现可持续发展的价值。使历来不被重视的白杨木从劣质变优质，从无用变有用，从滞销变出口，闯进了整合相关的绿色产业链。 [0028] 2.木材干燥装置及工艺的改进 [0029] 速生白杨木集成材，经浸渍技术后，使白杨木的木质结构，经过化学处理产生了质的变化，进一步采用针对白杨木特殊设计的WB型微波干燥装置代替传统的蒸汽干燥窑及一系列特种木材加工设备的切削刨磨，制成了整体力学性能稳定的高端白杨木框条及其他产品。因此，采用浸剂干燥一体化的先进技术，达到白杨木材的密度、强度、硬度和平整度的大幅提高和定性，使整体力学性能稳定化。只有各工序的高速协调和统一才能获得预期效果，同时经特种处理后的白杨木保持不变色、低色度、清越效果。尤其微波干燥速度是常规蒸汽干燥速度的3倍以上。 [0030] 3.改变白杨木切削刀具 [0031] 由于白杨木质软柔韧，加工时易起毛起刺，所以一般刀具无法刨削，虽经改性处理但一般刀具难以进刀。因此研发出切刨白杨木专用的刀型、刀齿、刀数、刀角、进刀速度及转数，从四齿改成六齿刀。 [0032] 4.白杨实木条框的层次结构代替回收聚苯乙烯(PS)发泡塑料框条 [0033] 聚苯乙烯(PS)发泡塑料框条，由于是发泡体是废旧回收塑料，因此在环保性和健康性上受到了出口的限制。白杨实木框条，洁白、环保和健康上得到了很好应用。通过以上四点技术创新及核心技术的攻关突破，使不被引人注目的白杨木(仅能做木箱、托盘、造纸等用途)跨入中国从硬木向软木过渡的主导树种，挤进了世界白杨木深加工的行列。附图说明 [0034] 图1常规PS回收发泡塑料框条结构示意图； [0035] 图2本发明后白杨木框条结构示意图； [0036] 图3为白杨实木框条生产工艺流程图。 具体实施方式[0038] 如图3所示：一种白杨木框条的制造方法，所述方法包括白杨木开料，锯片，浸渍处理，微波干燥，刨成型材，表面砂光，水性漆底涂，表面打磨，涂水性面漆，干燥，质量检测和包装步骤： [0039] 1.首先将白杨木进行开料锯片后，为了避克服白杨木木质柔软疏松的弊端，提高白杨木的物理机械性能，适宜制作白杨实木框条(镜框、相框、画框、柱脚线、墙角线、墙腰线、顶角线、踢脚线等)，首先将白杨锯片进行常温浸渍处理，浸渍液配方如下： [0040] 以重量百分比计：环烷酸三丁基锡2～4.5；壬基酚聚氧乙烯醚17～21.5；铵盐6.8～8；次氮基三乙酸(NTA)8～9.3；聚醋酸乙烯酯5～7；硼酸3～4.5；酮类化合物 1.2～3.5；乙醇8～10；聚乙二醇(400)0～2；水35～40。 [0041] 其中，较为优选的，水溶性浸渍剂包括以下成分，以重量百分比计：环烷酸三丁基锡2～3.5；壬基酚聚氧乙烯醚18.5～21.5；铵盐用量6.8～7.5；次氮基三乙酸(NTA)8.3～8.8；聚醋酸乙烯酯5～6.5；硼酸3～3.7；酮类化合物1.2～2.5；乙醇8～9；聚乙二醇(400)0～2；水35～38。 [0042] 其中，铵盐可选用季铵盐(如十四烷基三甲基氯化铵(TTAC))、或三亚乙基三胺等其中一种；酮类化合物可选用例如丙酮、丁酮或2-戊酮等。 [0043] 操作方法： [0044] 1)先将环烷酸三丁基锡、壬基酚聚氧乙烯醚按配方量混合均匀制成混合液A，再将乙醇、聚乙二醇(400)二分之一的水量混合制成混合液B；另将铵盐、次氮基三乙酸(NTA)、聚醋酸乙烯酯、酮类化合物溶于混合液B中得到混合液C； [0045] 2)将硼酸溶于80～90℃的热水中充分溶解后得到浓度为25％～40％的硼酸溶液冷却待用； [0046] 3)将混合液A，混合液C，硼酸水溶液混合均匀加余量水搅拌均匀制得浸渍剂。 [0047] 在使用时用水稀释20～30倍作为浸渍液使用；将浸渍液均匀喷洒或浸泡在白杨木的片材上，一般浸渍时间保持在六小时以上，使木材充分渗透。防霉、防变色效果达到95％、有效解决木材防腐问题且防虫、防腐效力。 [0048] 环烷酸三丁基锡对白杨木具有很好的杀菌，防腐和护色功能；壬基酚聚氧乙烯醚是非离子表面活性剂，具有良好的渗透/乳化/分散/抗酸/抗碱/抗硬水/抗还原/抗氧化能力；对于改善白杨木的物理性能，提高其硬度和密度有很好的作用同时能够起到防变色的效果；铵盐具有强烈的杀菌和抑霉防蛀性能；如TTAC具有良好的乳化性、抗静电性、杀菌性、消毒性等性能；聚醋酸乙烯酯具有粘性，有韧性和塑性，无毒，用于本浸渍剂可以改善白杨木的密度，硬度和耐磨性；硼酸可提高白杨木的机械强度和坚牢度使其不易变色；酮类化合物是无毒材料且具有很好的杀菌防腐效果。本浸渍液不含砷、铬、酚、醛等有害物质及其他有毒挥发物，不易从处理的木材中流脱，不会造成任何对人的危害，环保卫生。 [0049] 2.白杨木专用WB型木材干燥装置 [0050] 微波干燥是微波芯热、透射技术，微波是一种高频率的电磁波，由于分散不集中可防止木材局部过热，将电能转变成微波，以2450MHZ的振动频率穿透白杨木，使木材中水的极性分子(水分)即被吸引以每分钟24亿5千万次的速度快速振荡，这种振荡的宏观表现就是使木材中的水分，迅速脱出。 [0051] 木材是一种电介质把它放在微波的电磁场中，由于电介质的损耗而使木材强烈的变热。其特点是热量不是从木材外部传入，而是从木材内部直接发生。内部温度高于表面温度，水转移速度快，使干燥速度比常规蒸汽窑快了十倍之多，大幅度的节约了能源、降低了成本且干燥均匀，木材不变色、不变质、无塌陷、无应力，大大提高了木材的利用率。微波干燥装置包括预热室、干燥室和平衡室组成，用循环轨道相互链接，前后开门，全封闭，全保温，节约能源。 [0052] 微波干燥方法如下： [0053] 1)将浸渍后的白杨木以载车搭架方式推入微波干燥装置的预热室内(可采用计算机控制自动运输)，预热温度为50-55℃预热时间为1～1.5h使木材利用余热充分预热。 [0054] 1)预热后的木材进入干燥室，干燥体积约50～80m3，用输出功率80～300KW的微波加热使木材受热，载车下方用往复式电动机呈往返运动，使木材受热均匀；干燥温度为120℃±2℃；干燥3～5h；得到含水率为25％的板材。(上述步骤可由计算机，微处理器或PLC控制器实现自动化运行)。 [0055] 整个微波干燥工序周期短、制得的白杨木板材的含水率为25％；干燥时间仅为几小时。而传统的蒸汽干燥不能干燥60㎜以上的厚木材，而且干燥中期需要2个月以上成本高、效率低，该独特的白杨木干燥装置解决了高耗能、高成本、低质量、低效率的困难局面，在生产中WB型木材干燥装置运作方便、生产效率高。 [0056] 3.改进白杨木切削刀的齿数 [0057] 四面刨床用于一次将工件按照需要的表面形状从四个面对白杨木进行加工，通过机械进给使被刨削的木料如板材、方材等成一定的厚度与尺寸，在切削过程中，依靠装在刀轴上的刨刀做旋转运动和木材的直线运动进行平面加工。由于白杨木的木质性质的特殊性，在加工过程中必须对普通四面刨进行功能改造如下： [0058] 1)结构设计： [0059] 为了使白杨木得到光洁的刀切面，必须采用特种切刀材质和刀具齿数，由原来的四齿改为六齿。刀头角40°，刀片和刀体之间由压刀螺栓通过压刀条固定，既使刀片牢固，刀轴整体外形又光滑平顺。 [0060] 2)转数：后轴上刀转数：1200转/分，下刀：6000转/分， [0061] 前轴上刀转数：8000转/分，侧刀：2000转/分 [0063] 通过上述改进可使韧性较大的白杨木高速切削顺利，克服了各种切削过程中的阻力和各项异向性，是白杨木表面平整光滑，无毛无刺，满足了制作各种框条的深加工。 [0064] 如图2所示为白杨木框条结构示意图，所述白杨木框条为多层浸渍涂覆式结构，白杨木板材层1的一面由底层至顶层依次是第一浸渍层2，第一水性底漆层3，第一水性面漆层4；白杨木板材层1的另一面依次是第二浸渍层5，第二水性底漆层6，第二水性面漆层7。 [0065] 所述白杨木板材层1、第一浸渍层2与第二浸渍层5的总厚度为5～8mm；其中所述白杨木板材层1的厚度为4.9～7.8mm；所述第一浸渍层2、第二浸渍层5的厚度分别为0.05～0.1mm。 [0066] 第一水性底漆层3和第二水性底漆层6采用木材用环保型透明水性漆涂料，例如采用改性聚氨酯丙烯酸酯混合涂料(购自市场)进行涂覆，一般涂覆厚度为0.06-0.2mm[0067] 第一水性面漆层4和第二性面漆层7采用木材用环保型透明水性漆涂料，例如采用改性聚氨酯丙烯酸酯混合涂料(购自市场)进行涂覆，一般涂覆厚度根据加工及造型需求确定涂覆厚度。 [0068] 实施例1 [0069] 一种白杨木框条的制造方法，所述方法包括白杨木开料，锯片，浸渍处理，微波干燥，刨成型材，表面砂光，水性漆底涂，表面打磨，涂水性面漆，干燥，质量检测和包装步骤： [0070] 1.首先将白杨木进行开料锯片后，进行常温浸渍处理，浸渍液配方如下：环烷酸三丁基锡2～3.5；壬基酚聚氧乙烯醚18.5～21.5；铵盐用量6.8～7.5；次氮基三乙酸(NTA)8.3～8.8；聚醋酸乙烯酯5～6.5；硼酸3～3.7；酮类化合物1.2～2.5；乙醇8～9；聚乙二醇(400)0～2；水35～38。 [0071] 具体的可按照表1配制 [0072] [0073] 铵盐可选用如十四烷基三甲基氯化铵(TTAC)或三亚乙基三胺等其中一种；酮类化合物可选用例如丙酮、丁酮或2-戊酮等中的一种。 [0074] 操作方法： [0075] 1)先将环烷酸三丁基锡、壬基酚聚氧乙烯醚按配方量混合均匀制成混合液A，再将乙醇、聚乙二醇(400)二分之一的水量混合制成混合液B；另将、次氮基三乙酸(NTA)、聚醋酸乙烯酯、酮类化合物溶于混合液B中得到混合液C； [0076] 2)将硼酸溶于80～90℃的热水中充分溶解后冷却待用； [0077] 3)将混合液A，混合液C，硼酸水溶液混合均匀加余量水搅拌均匀制得浸渍剂。 [0078] 在使用时用水稀释20～30倍作为浸渍液使用；将浸渍液均匀喷洒或浸泡在白杨木的片材上，一般浸渍时间保持在六小时以上，使木材充分渗透。防霉、防变色效果达到95％、有效解决木材防腐问题且防虫、防腐效力。 [0079] 本浸渍液不含砷、铬、酚、醛等有害物质及其他有毒挥发物，不易从处理的木材中流脱，不会造成任何对人的危害，环保卫生。 [0080] 2.白杨木专用WB型木材干燥装置 [0081] 微波干燥方法如下： [0082] 1)将浸渍后的白杨木以载车搭架方式推入微波干燥装置的预热室内(可采用计算机控制自动运输)，预热温度为50-55℃预热时间为1h左右使木材利用余热充分预热。 [0083] 2)预热后的木材进入干燥室，干燥体积约50～80m3，用输出功率80～300KW的微波加热使木材受热，载车下方用往复式电动机呈往返运动，使木材受热均匀；干燥温度为120℃±2℃；干燥3～5h；得到含水率为25％的板材。(上述步骤可由计算机，微处理器或PLC控制器实现自动化运行)。 [0084] 整个微波干燥工序周期短、制得的白杨木板材的含水率为25％；干燥时间仅为几小时。而传统的蒸汽干燥不能干燥60㎜以上的厚木材，而且干燥中期需要2个月以上成本高、效率低，该独特的白杨木干燥装置解决了高耗能、高成本、低质量、低效率的困难局面，在生产中WB型木材干燥装置运作方便、生产效率高。 [0085] 3.为了使白杨木得到光洁的刀切面，必须采用特种切刀材质和刀具齿数，由原来的四齿改为六齿。刀头角40°，刀片和刀体之间由压刀螺栓通过压刀条固定，既使刀片牢固，刀轴整体外形又光滑平顺。刀具材质使用含钨量高的高速钢，即硬质合金钢。 [0086] 转数：后轴上刀转数：1200转/分，下刀：6000转/分， [0087] 前轴上刀转数：8000转/分，侧刀：2000转/分 [0088] 通过上述改进可使韧性较大的白杨木高速切削顺利，克服了各种切削过程中的阻力和各项异向性，是白杨木表面平整光滑，无毛无刺，满足了制作各种框条的深加工。 [0089] 按照上述方法制备出的白杨木框条为多层浸渍涂覆式结构，白杨木板材层1的一面由底层至顶层依次是第一浸渍层2，第一水性底漆层3，第一水性面漆层4；白杨木板材层1的另一面依次是第二浸渍层5，第二水性底漆层6，第二水性面漆层7。 [0090] 我国框条的生产方法大致分为两大类，一是采用回收的聚苯乙烯(PS)加入AC发泡剂(偶氮二甲酰胺)是有毒的化学品。不但污染环境而且对健康不利且无法出口。为了达到无毒的欧盟标准，只有纯木质的绿色白杨木框条才能承担出口重任。 [0091] 综上所述，本发明通过以上技术创新和科学研发，经配方、工艺、操作、设备及其他多道工序的高度统一和协调，通过多年的生产实践，研发出以白杨木为基本原料的绿色环保、低碳美观、新颖实用、国内首创的白杨木框条，使我国速生的白杨木人工林成为木业原料的主旋律，实现了研发、生产、销售、出口的强大产业链。为中国经济步入新常态和可持续发展做出应有贡献。 |
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