人工林軟質木材表面壓密方法及其產品的製作方法

2023-06-02 02:52:41 1

專利名稱：人工林軟質木材表面壓密方法及其產品的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種木材壓密的處理方法及其產品，尤其是以一種水溶性低分子量酚醛樹脂為主劑，以阻燃等其它物質為助劑進行浸漬處理人工林軟質木材表面壓密化的方法及其產品。
木材是人類應用最多、最基本的原材料。隨著森林資源的銳減和環境保護愈來愈被重視以及天然林保護工程的實施，我國目前以至今後木材的採伐量將會越來越少，取而代之的是速生豐產人工林。這些木材存在著一個共同的特點就是材質軟、密度低、加工工藝性差。用這些木材作家具、裝飾材料、建築材料，必須改變它們的表面性能，通過在一定條件下可以不破壞其結構而將其塑化壓密以增加其密度，從而提高處理材的力學強度。
通常採用的方法是(一)通過垂直於紋理方向壓縮使軟質木材密度明顯提高。如爐中加熱壓縮法和蒸煮壓縮法工藝，煤礦用的壓縮木錨杆和紡織用的壓縮木木梭。但是眾所周知，木材是彈性一塑性材料，壓縮變形，外力撤除後，極易彈性恢復。
(二)採用橫紋方向壓縮大變形及其定型處理。如將乾燥的針葉樹鋸材的表層部分浸泡在水中預定的深度，當滲入一定量的水以後，用微波輻射加熱，由於木材的表層部分含有水分，從而得到軟化。然後將其直接放置在熱壓裝置上壓縮、壓密，再經乾燥使壓縮部分固定，得到表面壓密的木材。上述方法製得的表面壓密材，表面硬度和耐磨耗度明顯得到改善，但是，尺寸不穩定，經過溼—熱煮沸試驗後，壓縮變形幾乎100％恢復。
(三)為了提高表面壓密材的尺寸穩定性，採用以下浸漬處理方法(1)利用水溶性的酚醛樹脂代替浸入木材中的水，經過壓密以後，由於樹脂的固化作用，使壓縮變形得以固定。實驗表明當樹脂濃度為15％-20％時，表面壓密材在沸水中煮2小時，厚度尺寸無改變，壓縮變形完全被固定，但是，該種方法處理大試件效果不好。
(2)利用低分子量樹脂浸漬處埋對木材進行功能性改良和固定木材壓縮變形。如用酚醛樹脂改性馬尾松，這種改性材具有優良的抗腐性能；改性材的溼脹率和幹縮率隨著增重率(WPG)的提高而減小；改性材的順紋抗壓強度、抗彎強度和硬度均比素材高。
(3)採用低分子量三聚氰胺一甲醛樹脂(MF)固定楊木壓縮木加工的方法。
(4)採用水溶性低分子量酚醛樹脂對楊木、柳杉進行浸漬處理，製得表面壓密材。結果表明隨著樹脂濃度的增加，木材的增重率明顯增加，當樹脂濃度超過10％時，壓縮變形幾乎完全被固定，當樹脂濃度為20％時，增重率為52％。當樹脂濃度一定時，表面壓密材的力學強度值隨著壓縮率的增加而增大。
然而，上述各種方法存在以下問題一.浸漬處理使用的合成樹脂分子量不均勻，浸漬效果差。
二.浸漬處理後的木材顏色深，大試件尺寸穩定性不好。
三.低分子量酚醛樹脂合成工藝、浸漬工藝、熱壓工藝不明確，缺乏可操作性的工藝參數。
四.以往的壓縮木壓縮率大，常用於特殊製品如紡織木梭、軸承等，工藝複雜，產品單一，沒有形成規範化、系列化生產，目前市場很少見到。
本發明的目的是提供一種軟質木材表面壓密方法，它可以解決軟質木材表面壓密化中存在的問題，浸漬效果好，可高效合理地永久固定木材壓縮變形。
本發明的次要目的是提供一種新型實木板材，它密度高，不變形、不開裂、表面性能好。
本發明的目的是這樣實現的一種人工林軟質木材表面壓密方法，依次包括以下步驟1)取試樣放入密閉容器中；2)抽真空，0.8-1.0大氣壓；3)水溶性低分子量酚醛樹脂藥液浸注；
4)加壓處理，4-8大氣壓；5)對試材二次真空處理，0.8-1.0大氣壓；6)充分氣幹，同時回收藥液；7)熱壓定型，溫度140℃-180℃，壓力16.0-30.0Mpa。所述的水溶性低分子量酚醛樹脂藥液，採用苯酚、甲醛和氫氧化鈉比例進行合成，苯酚、甲醛和氫氧化鈉的摩爾比為1∶1.5-2.3∶0.05-0.25。
所述的水溶性低分子量酚醛樹脂藥液，是採用苯酚和36.8％的甲醛，在氫氧化鈉作用下以摩爾比1∶2.1∶0.1的比例進行合成。
所述的水溶性低分子量酚醛樹脂藥液的合成工藝是1)溶化苯酚，溫度是45℃-60℃，加入氫氧化鈉，反應10分鐘；2)加入甲醛，第一次加入總投料量的60-85％，溫度升到65℃-80℃，反應0.5-1.2小時，然後加入餘下的甲醛量，溫度控制在70℃-90℃，反應2-4個小時，然後冷卻出料；加入甲醛，第一次加入總投料量的80％，溫度升到70℃-75℃，反應一小時，然後加入餘下的甲醛量，溫度控制在75℃-80℃，反應三個小時，然後冷卻出料；所述的水溶性低分子量酚醛樹脂固化物含量為45％-50％，PH值為9-10，最好為9.2，粘度為13-18秒，塗-4杯；所述的水溶性低分子量酚醛樹脂的分子量90-98％以上都在200-400之間。
把水溶性低分子量酚醛樹脂配製成10％-15％濃度的樹脂液，用磷酸調PH值為7左右。配製時加入乙醇和3％-5％阻燃劑，其次將加工好的試件抽真空760mmHg、30min；注入藥液，浸泡10min，再加壓0.8Mpa、2小時；將浸漬後的試材進行二次真空，然後氣幹至含水率為15％～25％，熱壓定型，熱壓溫度160℃-180℃，時間30-40min，壓力30Mpa。
一種用權利要求1所述的方法製成的新型實木板材，包括中層、高密度層和樹脂層。
高密度層的厚度為3-5毫米。
所述的樹脂層為防腐阻燃樹脂層。
本發明具有的特點如下一.浸漬處理使用的合成樹脂採用新的配方與合成工藝，樹脂分子量分布均勻，浸漬效果好，滲透均勻。
二.採用新方法進行藥液調製和浸漬處理，可克服木材顏色深，藥液處理不均勻的弱點，同時採用高溫，大壓強熱壓工藝，克服表面不平整的缺點。
三.在藥液配方中加入阻燃劑、防腐劑，使得處理後的木材具有防火、防腐、防水、不開裂、不變形、尺寸穩定等特點。
四.由於木材浸漬酚醛樹脂，所以熱壓前可以在木材表面直接貼上三聚氰胺浸漬紙貼面材料、薄木等裝飾材料，然後通過熱壓工藝進行熱壓，即達到了表面壓縮目的又起到了裝飾作用，使普通木材變成優質木材。這一處理方法，不但節約了珍貴優質木材資源，而且還創造了更大的經濟效益和社會效益。
五.表面壓密材的物理力學性能指標可以人為控制，如當樹脂濃度為10％，壓縮率為15％-20％時，抗彎強度增加33.5％，抗彎彈性模量增加9.2％，表面硬度增加1.5倍。
下面結合附圖詳細說明依據本發明提出的一種軟質木材表面壓密方法的具體步驟。


圖1為本發明的軟質木材表面壓密方法工藝流程圖。
圖2為本發明的新型實木板材的剖視圖。
圖3為本發明的新型實木板材的另一實施例的剖視圖。
如圖1所示，本發明具體實施例如下一.樹種本研究方法適用於人工林軟質木材，如速生樹種楊木(Popolus)和杉木(Cunninghamia lanceolata)等。根據需要把木材加工成一定的形狀(木板、木條等)，木材含水率為氣幹。
二.樹脂合成本發明所用的水溶性低分子量酚醛樹脂，是採用工業苯酚和工業甲醛(36.8％)，在氫氧化鈉(工業)作用下以摩爾比1∶2.1∶0.1的比例進行合成。合成工藝是1)溶化苯酚，溫度是45℃-60℃，加入氫氧化鈉，反應10分鐘。2)加入甲醛，第一次加入總投料量的80％，溫度升到70℃-75℃，反應一小時，然後加入餘下的甲醛量，溫度控制在75℃-80℃，反應三個小時，然後冷卻出料。樹脂固化物含量為45％-50％，PH值為9.2，粘度為13-15秒(塗-4杯)，游離酚和游離醛含量符合國家標準。水溶性浸漬用酚醛樹脂的分子量98％以上都在200-400之間，幾乎沒有高分子成分，因此浸漬效果好，分布均勻。
三.浸漬處理，加熱處理和產品加工首先把水溶性低分子量酚醛樹脂配製成10％-15％濃度的樹脂液，用磷酸調PH值為7左右。配製時加入適量的乙醇和阻燃劑，以增加樹脂溶解性和阻燃性，如樹脂濃度調解時加入3％-5％的阻燃劑，使得處理後的木材具有尺寸穩定、防腐、阻燃效果，所使用的防腐劑和阻燃劑為現有技術，在此不多述。其次將加工好的試件抽真空(760mmHg)30min。注入藥液，浸泡10min，再加壓(0.8MPa)2小時。將浸漬後的試材進行二次抽真空，然後氣幹至含水率為15％～25％，熱壓定型，熱壓溫度160℃-180℃，時間30-40min，壓力30Mpa，最後是產品加工，如地板、家具、樓梯扶手等。產品加工部分按照木材加工工藝過程，進行各個工序加工。由於木材表面浸有樹脂，因此貼面加工和熱壓工藝可以同時完成，不需要特殊處理和單獨設備，簡化生產工藝，降低生產成本，產品表面裝飾效果好。
另外，在熱壓時，可以使用不鏽鋼拋光墊板代替普通墊板，得到的製品表面光潔、明亮，可以不用油漆直接使用。產品多樣化，應用範圍廣。
經過處理後的表面壓密材顏色變化小。如楊木從黃白色變成桔黃色。
通過上述方法製成的新型實木板材，如圖2所示，主要包括中層1、高密度層2和樹脂層3。
另外，如圖3所示，還可在樹脂中加入防腐、阻燃的藥液，樹脂層為防腐阻燃樹脂層3，，即包括中層1』、高密度層2』和防腐阻燃樹脂層3』。
權利要求
1.一種人工林軟質木材表面壓密方法，其特徵在於依次包括以下步驟1)取試樣放入密閉容器中；2)抽真空，0.8-1.0大氣壓；3)水溶性低分子量酚醛樹脂藥液浸注；4)加壓處理，4-8大氣壓；5)對試材二次真空處理，0.8-1.0大氣壓；6)充分氣幹，同時回收藥液；7)熱壓定型，溫度140℃-180℃，壓力16.0-30.0Mpa。
2.如權利要求1所述的人工林軟質木材表面壓密方法，其特徵在於所述的水溶性低分子量酚醛樹脂藥液，採用苯酚、甲醛和氫氧化鈉比例進行合成，苯酚、甲醛和氫氧化鈉的摩爾比為1∶1.5-2.3∶0.05-0.25。
3.如權利要求2所述的人工林軟質木材表面壓密方法，其特徵在於所述的水溶性低分子量酚醛樹脂藥液，是採用苯酚和36.8％的甲醛，在氫氧化鈉作用下以摩爾比1∶2.1∶0.1的比例進行合成。
4.如權利要求2所述的人工林軟質木材表面壓密方法，其特徵在於所述的水溶性低分子量酚醛樹脂藥液的合成工藝是1)溶化苯酚，溫度是45℃-60℃，加入氫氧化鈉，反應10分鐘；2)加入甲醛，第一次加入總投料量的60-85％，溫度升到65℃-80℃，反應0.5-1.2小時，然後加入餘下的甲醛量，溫度控制在70℃-90℃，反應2-4個小時，然後冷卻出料；
5.如權利要求4所述的人工林軟質木材表面壓密方法，其特徵在於(2)加入甲醛，第一次加入總投料量的80％，溫度升到70℃-75℃，反應一小時，然後加入餘下的甲醛量，溫度控制在75℃-80℃，反應三個小時，然後冷卻出料；
6.如權利要求4、5所述的人工林軟質木材表面壓密方法，其特徵在於所述的水溶性低分子量酚醛樹脂固化物含量為45％-50％，PH值為9-10，最好為9.2，粘度為13-18秒，塗-4杯；所述的水溶性低分子量酚醛樹脂的分子量90-98％以上都在200-400之間。
7.如權利要求1所述的人工林軟質木材表面壓密方法，其特徵在於把水溶性低分子量酚醛樹脂配製成10％-15％濃度的樹脂液，用磷酸調PH值為7左右。配製時加入乙醇和3％-5％阻燃劑，其次將加工好的試件抽真空760mmHg、30min；注入藥液，浸泡10min，再加壓0.8Mpa、2小時；將浸漬後的試材進行二次真空，然後氣幹至含水率為15％～25％，熱壓定型，熱壓溫度160℃-180℃，時間30-40min，壓力30Mpa。
8.一種用權利要求1所述的方法製成的新型實木板材，其特徵在於包括中層、高密度層和樹脂層。
9.如權利要求8所述的新型實木板材，其特徵在於高密度層的厚度為3-5毫米。
10.如權利要求8所述的新型實木板材，其特徵在於所述的樹脂層為防腐阻燃樹脂層。
全文摘要
本發明公開了一種人工林軟質木材表面壓密方法及其製品,依次包括以下步驟:1)取試樣放入密閉容器中;2)抽真空,0.8－1.0大氣壓;3)水溶性低分子量酚醛樹脂藥液浸注;4)加壓處理,4－8大氣壓;5)對試材二次真空處理,0.8－1.0大氣壓;6)充分氣幹,同時回收藥液;7)熱壓定型,溫度:140℃－180℃,壓力:16.0－30.0Mpa。它使實木板材密度高,不變形、不開裂、表面性能好。
文檔編號B27K3/08GK1333113SQ00120758
公開日2002年1月30日 申請日期2000年7月11日 優先權日2000年7月11日
發明者江澤慧, 彭鎮華, 劉君良, 費本華, 李堅, 劉一星 申請人:江澤慧, 彭鎮華, 劉君良