专利名称:层压材料及其生产方法本发明涉及层压材料，特别是涉及主要由木质纤维茎杆制成的层压材料及其生产方法。根据本发明的层压材料能有效、广泛地应用于各种目的。例如，它能用为建筑材料，如隔热材料、吸音材料、用于安装的建筑材料、家具材料或结构建筑材料，甚至可用作手工艺品的陈列材料。建筑材料除了胶合板和单板以外，还包括碎料板、纤维板和其它经过加工的板及由聚苯乙烯和聚乙烯制成的合成树脂泡沫。碎料板是由碎木片和合成树脂胶的混合物在热压下结合而成的。纤维板是利用压结木质和其它植物纤维制成的。在实际应用中，碎料板和纤维板不具有各向异性的缺点，也没有自然材料的具有的树节、腐烂、尺寸变形和翘曲等缺点。另外，这些板材所需的具体比重、厚度和尺寸也可根据使用条件进行选择。合成树脂泡沫重量轻且具有优良的隔热性能和良好的工作能力，因此它作为隔热材料在建筑结构中被广泛应用。但是，由于上述经过加工的板材的主要原材料是原木，这种原料供给受到限制，也许不能充分地满足将来的需要。因此，恐怕这些原料的价格将要升高。此外，碎料板、纤维板和合成树脂泡沫，与胶合板等材料相比具有较低的强度，甚至当它们被高度压缩(即制成硬化层压材料)时，也不具有用于结构材料所需的强度。本发明的一个目的是提供一种利用容易获得的、廉价的、丰富的材料制成的层压材料。本发明的另一个目的是提供一种其强度等于或高于目前市场上的胶合板的强度的层压材料。本发明的再一个目的是提供一种具有高的吸音和隔热性能的层压材料。本发明的另一个目的是提供一种具有从低到高的不同比重范围的层压材料。本发明的再一个目的是提供一种生产上述层压材料的方法。本发明提供一种由两片或更多片层积并集成的薄板制成的层压材料，其中每片薄板包括多根沿连续的长度被压缩的木质纤维茎杆，这些茎杆彼此平行地排列以形成一薄板。
在本发明的层压材料中，最好薄板的一个表面由茎杆的外皮部分构成，而另一表面由茎杆的芯瓤部分构成。
另外，作为优选实施例，各片层积薄板的压缩茎杆的纤维方向可以彼此平行。或者，各片层积薄板的压缩茎杆的纤维方向可以彼此垂直。然而如果需要，也可以将其中压缩茎杆的纤维方向彼此平行的层积薄板和其中压缩茎杆的纤维方向彼此垂直的层积薄板组合起来。
另外，根据本发明的一个优选实施例，薄板的外皮表面与邻接的薄板的芯瓤表面相接合。或者，薄板的外皮表面与邻接的薄板的外皮表面相接合，而其芯瓤表面与和此芯瓤表面邻接的薄板的芯瓤表面相接合。
根据本发明的另一个优选实施例，木质纤维茎杆可以被全部或部分地去除掉芯瓤部分。
另外，木质纤维茎杆也可带有经过脱蜡处理的外皮部分，脱蜡处理是去除外皮部分上的蜡和油脂成分。
本发明还提供一种生产层压材料的方法，该方法包括下列步骤在0.5-10kg/cm2的压力下滚压木质纤维茎杆的全长，以形成压缩茎杆，压缩茎杆的一个表面由外皮部分构成，将多根制出的压缩茎杆相对于它们的纤维方向彼此平行地排列，以形成一薄板;给薄板涂上树脂胶;层积两片或更多片涂了胶的薄板;在常温至180℃的温度下，并在5-30kg/cm2的压力下，热压层积板。
用于上述生产方法中的木质纤维茎杆，在液压之前或滚压过程中，可被沿纤维方向劈成两部分或更多部分。或者，在滚压之前或滚压过程中，茎杆可被切口。
通过参考附图对本发明的几个优选实施例进行描述，可更明显地看出本发明的所述的及其它的目的和优点。图中图1图示了生产本发明的层压材料的一种优选方法;
图2图示了粘结方法;
图3是图示一种层积薄板的方式的前视图，其中以压缩茎杆同方向的方式排布薄板。
图4是图示另一种层积薄板的方式的前视图，其中各薄板排列成两邻接薄板上的茎杆相互垂直;
图5是图示根据本发明的另一种层积薄板的方式的透视图;
图6是图示根据本发明的又一种层积薄板的方式的前视图。
在本发明的层压材料中，高梁、甘蔗或玉米的茎杆可理想地用作为木质纤维茎杆。其中高梁的茎杆是比较好的。这些茎杆可被切成所需的长度。
参照图1(A)，一根木质纤维茎杆具有外皮1a，芯瓤1b和茎节1c。茎杆1由刀子2沿纤维方向(见图1(B1))劈开或开切口(见图1(B2))，然后供入滚压机3中，以便提高粘结强度(后面将要提到)。如图1(C)所示，茎杆1被滚压机3压缩并压平，形成一压缩茎杆4，压缩茎杆4的一个表面由外皮1a构成。利用使木质纤维茎杆通过一个切刀(未示出)供入滚压机中，可将茎杆同时劈开和压平。
滚压机3施加在茎杆1上的压力，根据木质纤维茎杆1的种类或所需的层压材料的具体比重，其值为0.5-10kg/cm2。如果压力小于0.5kg/cm2，则不能产生足够的压缩效果;若压力大于10kg/cm2，则会压碎茎杆1，并不可能获得连续的材料。压缩温度可以是常温。滚压机3的滚子表面上有螺旋槽，使得滚压后的茎杆1具有网状表面，并使茎杆不被压碎。
如图1(D)所示，薄板5是通过将多根压缩茎杆4彼此平行地排列而形成的，排列压缩茎杆4时，最好使茎节1c不彼此邻接。而且最好用加在压缩茎杆两端的胶带6或用纤维状热溶胶将其两端包覆起来，或用机器将其两端缝合起来，以将多根压缩茎杆临时固定。如后面将要提到的，薄板5具有朝向同一方向的压缩茎杆4的外皮表面，这可得到均匀的粘结强度。而压缩茎杆4彼此无间隙地排列，则可为薄板5提供较高的密度。
薄板5的一面或两面被涂有一种或多种树脂胶。所用的树脂胶通常选自异氰酸酯粘合剂、热固性粘合剂、冷固性粘合剂和水乳化粘合剂，并用其中一种或它们的混合物涂在薄板5上。举例来讲，异氰酸酯粘合剂包括聚异氰酸酯树脂和自乳化聚异氰酸酯树脂。异氰酸酯粘合剂可增加粘接强度。举例来讲，热固性粘合剂包括酚树脂、密胺树脂、尿素树脂和环氧树脂。举例来讲，冷固性粘合剂包括环氧树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、水乙烯氨基甲酸乙酯树脂、酚乙烯乙酸酯共聚乳剂、和其它缩合树脂。举例来讲，水乳化粘合剂包括聚乙酸乙烯酯树脂、乙烯乙酸乙烯酯共聚树脂、苯乙烯丁二烯共聚树脂、异丁烯酸甲酯苯共聚树脂、丙烯酸酯共聚树脂、丙烯酸乙烯酯共聚树脂、丙烯腈-丁二烯共聚树脂和异戊二烯共聚树脂。这些粘合剂可通过惯用的方式，如喷涂、屏幕涂、滚涂和浸涂进行涂覆。胶的覆盖层是薄板重量的5%-30%。
涂胶的薄板被层积起来，然后用热量和压力(见图1(E)和图2)将它们粘结起来。层积薄板的方法是(a)使压缩茎杆均朝同一方向地层积薄板(见图3);
(b)使每片薄板上的压缩茎杆与相邻薄板上的茎杆彼此垂直地层积薄板(见图4);
(c)使压缩茎杆朝随意方向地层积薄板(未示出)。
以方法(a)层积的层压材料在茎杆方向上具有极高的抗弯强度。以方法(b)层积的层压材料在垂直于茎杆方向上较以方法(a)层积的层压材料具有较高的抗弯强度，但在茎杆方向上其抗弯强度却较以方法(a)层积的层压材料为差，并且这种层压材料还抗翘曲。在层积方法(a)中，最好以下述方式排列薄板即使得每片薄板上的压缩茎杆的接缝与邻接的薄板上的压缩茎杆的接缝相互错开。
粘接工艺的温度和压力，根据所使用的粘合剂、层积薄板的层数和所需的层压材料的比重，其温度范围为100-180℃，其压力范围为5-30kg/cm2。如图2所示，在粘接工艺中使用了热压机7和具有特定厚度的间隔器8，间隔器最好环绕层积薄板5定装，以保证其所需的比重和厚度。为了均匀粘结薄板5，层积薄板5的两个表面最好夹在两金属板9之间。
本发明的特征是根据木质纤维茎杆的压缩条件和薄板的粘结条件，在使用同种原料的情况下，可以获得具有较低的比重(0.3-0.4)到具有较高的比重(0.8-1.0)的层压材料。具有高的吸音和隔热性能的比重较低(0.3-0.4)的层压材料最适合用于吸音材料或隔热材料。中等比重(0.5-0.7)的层压材料适合用于安装用建筑材料或家具材料。具有高强度的高比重(0.8-1.0)层压材料适用于结构建筑材料。
为了制备高密度和高强度的层压材料，其生产方法中使用去除了芯瓤的茎杆和除去了外皮上蜡质和油脂的茎杆。为此可采用各种机械和化学方法。例如，可以在压缩木质纤维茎杆之前或之后，去除茎杆的芯瓤或去除其外皮上的蜡。由于，如果在压缩之前去除芯瓤就必须将木质纤维茎杆沿纤维方向劈开，所以，从工作效率方面讲，在压缩之后去除芯瓤是较为可取的。如果需要，也可以在薄板成形后进行上述方法。作为机械方法，可以采用砂纸、钢丝刷和刀子将茎杆的芯瓤和其外皮上的蜡质去除。作为化学方法，可以采用PH值不小于10的碱性水溶液、沸水或有机溶剂，如苯、丙酮或酒精浸泡。
在压缩之前或之后对茎杆进行化学处理，如耐火处理、防蛀处理、防腐处理或染色处理，以提高层压材料的价值。因为薄板很薄，所以易于进行化学处理。
通过给层积薄板的一面或两面附加上表面材料(如薄木片)，或在粘结之前将这种材料夹在层积薄板之间，就可使层压材料获得更加广泛的应用。
在上述方法中，在沿纤维方向切开木质纤维茎杆之后或同时，借助于适度的压力将茎杆破开并展平，而不破坏构成茎杆的纤维，由此获得一种长的、连续的材料，这种材料就成为基本材料。因此，根据本发明的层压材料比那些由模切纤维制成的传统材料(如碎料或纤维板)具有更高的强度。
特别地，根据本发明的层压材料通过去除了茎杆外皮中的蜡质以加强粘结力，或通过去除茎杆的芯瓤而使层压材料仅由茎杆的纤维组织部分构成，而使得本发明的层压材料与传统材料相比具有非常高的强度。
利用保留茎杆的芯瓤或减小压缩或粘结的压力，可使层压材料具有较小的比重以及许多微孔，因此层压材料变成为网状多孔的纤维材料，并具有高的吸音和隔热性能。
如上所述，由于本发明的层压材料利用全球广泛存在的、极为丰富的木质纤维茎杆作为原料，所以能以较低的价格稳定地供给这种层压材料。同时，另一个优点是妥善解决了这些茎杆的处置问题。
由于在这种方法中茎杆的纤维组织不被切断，所以这种层压材料具有等于或高于市场上的胶合板的强度，并能用于结构建筑材料。
结合下列例子更具体地描述本发明例1用一把刀将24根各重为50克、长为30厘米的高梁杆沿纤维方向切一个切口，以便在每根茎杆上开一槽。将茎杆连续地供入一个带槽的滚压机和一个无槽的滚压机中，以便在常温下将它们压缩并压平。带槽的滚压机的滚子之间有一个1.5mm的间隙，而槽的节距为8mm、深为3mm。无槽滚压机的滚子之间有一个1.0mm的间隙。
四根一组的压缩茎杆，外皮侧向上地平行排列。利用胶带将这些茎杆的端部彼此连接起来，以这种方式制成6片薄板。每片的尺寸是1mm×300mm×300mm，重量为68.5克。每片薄板的两面都喷涂上胶，此胶由21克(固体部分)自乳化聚异氰酸酯树脂加两倍水稀释得到。
如图1(D)所示，涂胶的6层薄板5被层积起来，其中顶部的两片薄板5a的茎杆朝向同一个方向，中间的两片薄板5b的茎杆与上部薄板的茎杆垂直，而底部的两片薄板5c的茎杆与中间薄板的茎杆垂直-即，与顶部薄板5a的茎杆方向相同。如图2所示，层积板5被置于两金属板9之间，板9的尺寸为2mm×350mm×350mm。6mm厚的间隔器8围绕着层积板设置。然后层积板由热压机7在150℃的温度下以12kg/cm2的压力热压2分钟，而粘结起来。层积板中水分被清除出去，而生产出其比重为0.8尺寸为6mm×300mm×300×mm的层压材料10。
这种层压材料的抗弯强度为483kgf/cm2-高于常用的碎料板或纤维板，并等于或高于用于混凝土模板的常用的胶合板的抗弯强度。
例2将32根与例1相同的高梁杆沿纤维方向用刀劈成两半。将这些茎杆连续地供入与例1相同的无槽滚压机中。以便在常温下将它们压缩并压平。利用打磨去除压缩茎杆外皮上的蜡质，然后用刀子去除茎杆的芯瓤。
以与例1相同的方式排列压缩茎杆，形成8片薄板。每片薄板的两面都被喷涂上胶，此胶是由15克(固体部分)自乳化聚异氰酸酯树脂加两倍水稀释得到。
如图5所示，8片涂胶薄板5被层积起来，其中顶部两片薄板5a的茎杆朝向同一方向，中间4片薄板5b的茎杆与顶部薄板的茎杆相垂直，而底部两片薄板5c的茎杆与中间薄板5b的茎杆相垂互直。这里，这些薄板被进一步层积，以使得每片薄板的外皮面与邻接薄板的芯瓤面相对，反之亦然，并且薄板5a和5c的最外侧的表面为外皮面。
将层积板置于两金属板之间，将间隔器围绕层积板设置。然后层积板由热压机在150℃的温度下以12kg/cm2的压力压结4分钟。层积板中的水分被清除出去。从而生产出其比重为0.8、尺寸为6mm×300mm×300mm的层压材料。
这种层压材料的抗弯强度为717kgf/cm2-远高于常用的碎料板或纤维板，并等于或高于常用的结构胶合板的抗弯强度。
例3除了没有去除茎杆的芯瓤以外，以与例2相同的方式制备6片尺寸各为1mm×300mm×300mm的薄板。每片薄板的两面都喷涂上胶，该胶是由30克(固体部分)树脂重量百分比为64%的密胺树脂和3克10%的NH4cl水溶液组成的。
这6片薄板以与例1相同的方式层积起来，并以与例2相同的方式粘结起来。由此获得一种比重为0.53、尺寸为6mm×300mm×300mm的层压材料。
这种层压材料的抗弯强度为479kgf/cm2，而且，与常用的碎料板和纤维板相比，具有优良的吸音和隔热性能。
例4将与例1相同的高梁杆沿其纤维方向用刀子劈成两半。将这些茎杆浸泡在0.5%的NaOH水溶液中，然后煮沸6小时，以去除高梁杆的芯瓤及其外皮上的蜡质。其后以与例2相同的方式，将这些茎杆压平、喷胶、排列及粘接。
由此获得一种其比重为0.55、尺寸为6mm×300mm×300mm的层压材料，这种层压材料的抗弯强度为320kgf/cm2。
例5将4根压缩甘蔗茎杆排列成一片尺寸为0.5mm×300mm×300mm的薄板。在薄板12的两面喷涂上胶，该胶是由25克(固体部分)自乳化聚异氰酸酯树脂加入2倍水稀释后，再加入20克定形剂获得的。
如图6所示，薄板12被层积起来，其中顶部两片薄板5a的茎杆朝向同一方向，其下的两片薄板的茎杆与顶部薄板的茎杆相垂直，中间的4片薄板5b的茎杆与薄板5d的茎杆相垂直，接下的两片薄板5e的茎杆与薄板5b的茎杆相垂直，而底部的两片薄板5c的茎杆又与薄板5e的茎杆相垂直。12mm厚的间隔器围绕着层积薄板设置。然后层积薄板在150℃的温度下以6kg/cm2的压力被热压4分钟，以粘结起来。薄板中的水分被清除出去，从而生产出比重为0.3、尺寸为12mm×300mm×300mm的多孔的层压材料。
这种层压材料与常用的碎料板和纤维板相比，具有优良的吸音和隔热性能。
例6将4根压缩的玉米茎杆排列成尺寸为1mm×300mm×300mm的薄板。将14片这样的薄板在下述溶液中浸泡两天，该溶液是由230克(45%的固体部分)含水的不反应的红颜料均匀地溶于2300克水得到的。然后这些薄板在热风干燥中干燥一天，以染成红色。每片薄板的两面都喷涂上胶，该胶是由25克(固体部分)自乳化异氰酸酯树脂加两倍水稀释而得到的。
14片薄板被层积起来，其中顶部4片薄板的茎杆朝向同一方向，中间的6片薄板的茎杆与顶部薄板的茎杆相垂直，而底部的4片薄板的茎杆又与中间薄板的茎杆相垂直。12mm厚的间隔器围绕层积薄板设置，然后层积薄板在150℃的温度下以15kg/cm2的压力被热压4分钟，而粘结起来。
薄板中的水分被清除出去，从而生产出从纤维内部到外部为均匀的红色、比重为0.7、尺寸为12mm×300mm×300mm的层压材料。即使在高温和潮湿的环境下，这种层压材料的颜色也不会脱掉，甚至当浸入水中时也不会褪色。
例7将例6中描述的14片薄板中每片的两面都喷涂上胶，此胶是由自乳化异氰酸酯树脂和尿素树脂(45%固体部分)组成的。根据每种树脂的有效成份，胶在薄板上的覆盖层的重量百分率为3%。
将14片薄板层积起来，其中顶部的3片薄板的茎杆朝向同一方向，其下的3片薄板的茎杆与顶部薄板的茎杆相垂直，接下的3片薄板的茎杆又与其上的3片薄板的茎杆相垂直，而底部的3片薄板则与其上的3片薄板的茎杆相垂直。每片厚为1mm的薄木片以与薄板的纤维方向一致地贴在层积薄板的两个最外侧的表面上。12mm厚的间隔器围绕着层积薄板设置，然后层积薄板在150℃温度下以20kg/cm2的压力被热压4分钟，而粘结起来。
薄板中的水分被清除出去，从而生产出带薄木片的，比重为0.9、尺寸为12mm×300mm×300mm的层压材料。这种层压材料具有等于或高于常用的胶合板的抗弯强度，并且它的生产成本仅为胶合板的一半。


一种由两片或更多片层积并集成的薄板制成的层压材料，其中每片薄板具有多根沿其连续长度被压缩的茎秆，将压缩茎秆彼此平行地排列以形成一薄板，同时还公开了一种生产这种层压材料的方法。本发明的层压材料，能有效地用于隔热材料、吸音材料、建筑材料、家具材料和陈列材料。