新紅木及其製造方法
2023-04-29 20:39:51 1
專利名稱：新紅木及其製造方法
技術領域：
本發明涉及木材的改性，特別是涉及一種經物理和化學處理的外表類似紅木的新紅木及其加工製造方法近年來，開發了一系列以機械和化學方法加工製得的木材，譬如通過將木材碎化成木粉後與某些粘合劑混合，再通過機械壓制方法製得的板材，這些經處理的木材通常具有良好的機械性能和表面性能。在發明標題為「塑化纖維模製品製造工藝」的中國專利申請(專利號為88104938)的說明書中，發明人通過將原始木材碎化成木粉，再將木粉與液態熱固性樹脂如酚醛樹脂和脲醛樹脂以及顏料等其他添加料混合，經捏合、脫水和乾燥後，將其在高溫下放在模具中壓製成形，使所述樹脂受熱固化而製得塑化纖維製品，該工藝所用的原始木材範圍很廣，甚至可包括木材加工行業中的大量切邊料或劣質木材如馬尾松，還可以是林業生產中不成材的樹枝、樹根等廢下腳料，所以採用這種方法可充分發掘木材資源，變廢為寶。而且該工藝在模具中壓製成形，採用較大的單位壓力140-400公斤/平方釐米左右，壓制溫度一般是150°-175℃，壓制時間一般要求每厚一毫米需要2分鐘。所製備的塑化纖維製品外表美觀，光潔度好，抗氣候性強，耐冷熱溫度，尤其能提高抗拉和抗衝擊性能，能比較滿意地解決了模壓製品的脆性問題，但它需要把木材粉碎到一定粒度大小，需要繁重的機械加工。又如《木材科技詞典》P226-228科學出版社中(5146條)僅涉及用合成的酚醛樹脂來浸漬木材，以便提高木材耐腐、耐溼、耐酸等性能，但由於合成的樹脂粘度大，一般都存在著滲入性差的缺陷，所以這類已有技術對木材的改性也受到了局限US3，597，262也僅涉及另一種合成樹脂對木材的浸漬處理問題，主要是改善浸漬木材的表面性能和防止浸漬組成的變化。但它們都沒有把浸漬過的胚料，再放在模具中通過加溫加壓的固化成形過程。也就是說，至今一直沒有一種不經碎化而直接由原木或由原木經簡單剪、切、鋸裁等機械加工後再經化學處理把木材浸漬在單體的混合液中，該單體混合液在木材內部合成樹脂，從而達到對木材改性的方法。
本發明人的中國專利88102532.1提供一種基本保持木材本身纖維結構不變，並包含一部分樹脂的改性木材-琥珀木及其製造方法，該方法在木材內部合成樹脂，以完成對木材進行改性。由該發明的琥珀木所製成的製品具有脆性小機械強度高，外觀類似或勝於瑪瑙，彩玉或天然琥珀的優越性能。
該發明所要達到的目的和效果是由下列構思來完成的該發明所述的琥珀木指外觀與天然瑪瑙或天然琥珀極其相似的一種改性木材，它實質上是一種滲有合成樹脂的纖維結構未經破碎的改性木材。這裡，「纖維結構未經破碎」是相對於上面已提到的中國專利申請86104938中所述的「碎化」而言的，也即該發明琥珀木的製造過程中，木材不經碎化，而是直接由伐下的原始木材或由原木經剪切鋸截裁機械加工方法加工而成的。上述合成樹脂可選自酚醛樹脂、脲醛樹脂等，其含量為10%-40%(乾重量百分數，以木材幹重量的總和為基準)，優選20%-30%(乾重量)。除樹脂外，該發明琥珀木中還可包含少量添加劑，如0.01%-0.5%(重量)顏料或脫模劑等。
該發明琥珀木由下列步驟製得Ⅰ胚料的製備所述琥珀木的原料可採用常用的各種木製品用材，也可採用各種劣質的木材，如在我國松屬中分布最廣、數量最大的馬尾松，還可以選用不成材的林業生產下腳(樹枝、樹根等小材或廢材。通過對這些原木材進行去皮、衝、剪切、鋸裁等機械加工以及烘乾處理，可使其成為所需尺寸。
Ⅱ化學浸漬將上述胚料放入能進行真空減壓的浸漬容器內，先抽出容器內空氣，以使胚料表層塵屑及纖維之間殘留空氣易於逸出，從而便於化學浸漬的進行。接著，在負壓下使胚料浸入事先配製好的浸漬液中，以使化學浸漬液充分滲入胚料纖維中。所述浸漬液分為酚、醛類樹脂合成原料以及催化劑、顏料等輔助化學原料的混合液。為了改變酚醛類製品的深色、棕色等單調色彩和進一步降低原料成本，可用脲、醛等代替或部分代替酚、醛，並可增加少量硫脲或三聚氰等化學試劑進行增強和改性。浸漬時間根據胚料的厚度、密度以及所要求的樹脂含量等因素而變化，一般應使化學浸漬液充分滲入胚料纖維內部。
Ⅲ樹脂的合成在浸漬完成後，解除真空度，在常壓下加溫使容器內化學原料混合物反應，反應溫度為95℃～105℃左右，時間與常規液態酚醛樹脂或脲醛樹脂的反應時間相近。反應時，應控制好樹脂合成的程度，使其保持在小粘度，以便使樹脂進一步滲入胚料纖維內部。
Ⅳ乾燥處理當上述反應結束後，立即停止加溫，進行隔水冷卻，隨後放出多餘樹脂液(此樹脂可用於製造發明專利申請號為86104938所述的塑化纖維或用作浸漬裝飾面薄木片料)。將容器內胚料取出，放在通風涼幹架等裝置上經風乾，再用專用乾燥設備對其乾燥以備用。
Ⅴ固化成形將乾燥後的胚料放入模具中加熱壓制並將其在模具中加壓保溫一段時間，這樣就使胚料內的樹脂進行固化反應而得到琥珀木製品。
本發明目的是對上述專利「琥珀木及其製造方法」的進一步的改進，以提供一種類似紅木、勝似紅木的新紅木及其製造方法。
本發明的上述目的是通過以下方式實現的一種新紅木的製造方法，它包括胚料製備，以及胚料經化學處理後在模具中經高溫高壓固化成形，其特徵在於它還包括(ⅰ)選擇泡桐和/或橡膠木材作為胚料，並且將該胚料經過預壓縮，(ⅱ)經預壓縮的木材胚料負壓浸漬在化學混合液中，(ⅲ)對上述混合液加熱，加熱溫度為95-105℃，所述化學混合液可為包含酚、醛和催化劑的混合物或含脲素、甲醛和催化劑的混合物，以及紅色染料胭脂紅和/或莧菜紅進行調色處理，(ⅳ)把上述浸漬過的胚料放在模具中再經加溫加壓固化成形。
其特徵在於所述酚和醛為苯酚和甲醛(或糠醛)，苯酚∶甲醛(糠醛)＝1∶1.25-1.3(克分子量)或苯酚∶甲醛(或糠醛)＝1∶0.8-1.0(克分子量)。
其特徵在於苯酚∶甲醛(或糠醛)＝1∶1.25-1.3(克分子量)，催化劑選自氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氨水等鹼性催化劑。
其特徵在於苯酚∶甲醛(或糠醛)＝1∶0.8-1.0克(克分子量)，催化劑選自鹽酸、硫酸、磷酸、乙酸、草酸等酸性催化劑。
其特徵在於所述苯酚部分由二甲酚或乙酚代替。
其特徵在於所述脲素、甲醛和催化劑的混合液中還包含硫脲或三聚氰胺。
其特徵在於所述脲素∶硫脲∶甲醛＝0.8∶0.2∶1.6(克分子量)，相應的催化劑由氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、碳酸鈉、氨水等鹼性催化劑中選取。
其特徵在於所述脲素∶三聚氰胺∶甲醛＝0.8∶0.097∶1.6(克分子量)，催化劑選用如權利要求7所述的鹼性催化劑。
其特徵在於所述新紅木包含(ⅰ)10%-40%(乾重量)合成樹脂，所述合成樹脂可選自酚醛樹脂和脲醛樹脂，(ⅱ)90%-60%(乾重量)纖維結構未經破碎的木材，其中合成樹脂被包含在木材纖維內部及表層。
其特徵在於所述合成樹脂含量範圍為20%-30%(乾重量)，對應的木材含量範圍為80%-70%(乾重量)。
本發明的新紅木與琥珀木具有類似的突出優點和效果，首先，作為本發明原材料的原木不需要碎化，這就減少了常規方法中碎化這道工序，另外，也正因為沒有經過碎化，本發明新紅木保持了木材本身具有的纖維結構，從而具有很高的強度和韌性。
同時作為本發明的原材料經過嚴格篩選採用經預壓縮後的特定木材樹種如泡桐或橡膠樹木。
在本發明新紅木的製造中，樹脂合成化學反應的條件與一般合成樹脂反應情況不同，即化學原料配好後，利用真空減壓而使其被吸入預先製成的胚料纖維中。根據本發明製造工藝步驟，所述原料如酚、醛和催化劑等化學物質經混合後，在負壓下使其滲入胚料纖維中，然後對其加熱而在纖維內完成樹脂合成。這樣做的好處是由於酚、醛和催化劑等混合物的粘度比樹脂小得多，使其在胚料中的滲透率大，滲入性能好，同時它還能結合胚料木纖維本身固有的天然化合物(如木質素、天然樹脂)，對天然樹脂改性，從而使所得新紅木的物理性能更為優良。
下面將結合本發明實施例對其進行進一步的闡述。
本實施例的新紅木為下列成份配方115%(乾重量)酚醛樹脂或脲醛樹脂85%(乾重量)纖維結構未經破碎的泡桐樹木材配方225%(乾重量)酚醛樹脂或脲醛樹脂75%(乾重量)纖維結構未經破碎的橡膠樹木材配方335%(乾重量)酚醛樹脂或脲醛樹脂65%(乾重量)纖維結構未經破碎的泡桐樹木材配方430%(乾重量)酚醛樹脂或脲醛樹脂70%(乾重量)纖維結構未經破碎的橡膠樹木材至少0.1%(重量)染料選自莧菜紅和/或胭脂紅和脫模劑上述樹脂含量的較佳範圍為20%-30%(乾重量)，相應的木材含量優選80%-70%(乾重量)，其中樹脂含量為約30%(乾重量)時最佳。所述合成樹脂處於木材的表層及纖維的內部。
本實施例所述新紅木的製造是由下列步驟來完成的(Ⅰ)胚料的製備本實施例新紅木的原料採用泡桐樹和/或橡膠樹，對其進行去皮、衝、剪切、鋸裁等機械加工，使其成為一定厚度的板胚，然後對其進行烘乾處理。並且將其經過預壓縮至少1/3。
(Ⅱ)化學浸漬將上述板胚放入能進行真空減壓的浸漬容器內，抽出容器內空氣至約0.5大氣壓，使胚料表面塵悄和纖維間空氣逸出。隨後在0.5大氣壓下使板胚浸入事先配製好的浸漬液中，使其吸入化學浸漬液。
本實施例所採用的浸漬液可為下列幾種1.苯酚、甲醛(或糠醛)及催化劑的混合物，其成份為(A)苯酚∶甲醛(或糠醛)＝1∶1.25～1.3(克分子量)催化劑由氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氨水等鹼性催化劑中選取，催化劑投入量為約0.8克分子催化劑/克分子苯酚。
(B)苯酚∶甲醛(或糠醛)＝1∶0.8～1.0(克分子量)催化劑由鹽酸、硫酸。磷酸、乙酸或草酸等酸性催化劑中選取，投入量一般為約0.6克分子催化劑/克分子苯酚。
上述苯酚可部分用二甲酚或乙酚代替。
2.脲素、硫脲、甲醛和催化劑的混合物，其成份為脲素;硫脲∶甲醛＝0.8∶0.2∶1.6(克分子量)催化劑由氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、碳酸鈉、氨水等鹼性催化劑中選取，鹼性催化劑的投入量為約0.8克分子催化劑/克分子脲素。當然，當脲素含量增大到一定比例時，也可選用上述的酸性催化劑。
3.脲素、三聚氰胺和甲醛及催化劑的混和物，其成份為脲素∶三聚氰胺∶甲醛＝0.8∶0.097∶1.6(克分子量)催化劑由氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、碳酸鈉、碳酸氫鈉或氨水等鹼性催化劑中選取，鹼性催化劑的投入量優選約0.8克分子催化劑/克分子脲素。當然，當脲素含量增加到一定量時，也可選用上述酸性催化劑。
上述化學浸漬時間根據胚料的厚度、密度及所希望的樹脂含量等因素而變化，一般在6～26小時範圍內，經驗的做法是以在浸漬液中的板胚沉下為準。
Ⅲ樹脂的合成浸漬完成後，解除直空度，在常壓下加溫使上述化學物質反應而形成樹脂，各種樹脂的合成如下1.苯酚-甲醇(或糠醛)樹脂的合成在上述浸漬容器內，對所述苯酚、甲醇(或糖醛)等的混合物加溫，當反應容器內反應物溫度達到60～70℃左右時，停止加溫，因為此時反應容器內的化學反應將開始，放熱反應將使反應物溫度上升到95～98℃左右，保持這一溫度，進行回流反應約40-55分鐘。
2.脲-硫脲-甲醛樹脂的合成在上述浸漬容器中，將步驟Ⅱ(2)中的混合物加溫至100-105℃左右，使反應物回流加熱約2小時。
3.脲素-三聚氰胺-甲醛樹脂合成該樹脂合成的過程與脲-硫脲-甲醛樹脂合成基本相仿。
Ⅳ.乾燥處理上述合成反應完成後，停止加溫，隔水冷卻，隨後放出多餘樹脂液。將板胚朋浸漬容器(反應容器)中取出，並將其放於通風涼幹架等裝置上風乾，然後再用專用乾燥設備如乾燥機或烘房中對其進行乾燥以備用。
Ⅴ固化成形將乾燥後的板胚放入預熱到規定溫度的模具內進行壓制，壓制溫度應選擇在樹脂固化溫度附近，如為苯酚-甲醛樹脂則模具溫度(壓制溫度)應在約155℃～約175℃為宜，如為脲-硫脲(或三聚氰胺)-甲醛類樹脂，則壓制溫度以在約125℃～135℃範圍內為宜。加壓保溫時間(即壓制時間)以產品厚度為準，一般以每毫米保溫約二分鐘為宜。最後從模具內取出所述經加壓保溫的板胚，即得到本發明的新紅木製品。
本發明的新紅木可用於製造各種高檔家具，美術工藝品，日用五金製品以及衛生設備，同時也適合用作各種高級建築裝飾材料。本發明的新紅木製品不呈透明狀，表面具有規則自然木紋，其外觀與天然紅木極其相似。它耐高溫，不變形，不易老化，無需上漆，且越用越光高，應用這種新紅木有著巨大的潛力。
權利要求
1.一種新紅木的製造方法，它包括胚料製備，以及胚料經化學處理後在模具中經高溫高壓固化成形，其特徵在於它還包括(i)選擇泡桐和/或橡膠木材作為胚料，並且將該胚料經過預壓縮，(ii)經壓預縮的木材胚料負壓浸漬在化學混合液中，(iii)對上述混合液加熱，加熱溫度為95-105℃，所述化學混合液可為包含酚、醛和催化劑的混合物或含脲素、甲醛和催化劑的混合物，以及紅色染料胭脂紅和/或莧菜紅進行調色處理，(iv)把上述浸漬過的胚料放在模具中再經加溫加壓固化成形。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵在於所述酚和醛為苯酚和甲醛(或糠醛)，苯酚∶甲醛(糠醛)＝1∶1.25-1.3(克分子量)或苯酚∶甲醛(或糠醛)＝1∶0.8-1.0(克分子量)。
3.按權利要求1或2所述的方法，其特徵在於苯酚∶甲醛(或糠醛)＝1∶1.25-1.3(克分子量)，催化劑選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氨水等鹼性催化劑。
4.按權利要求1或2所述的方法，其特徵在於苯酚∶甲醛(或糠醛)＝1∶0.8-1.0克(克分子量)，催化劑選自鹽酸、硫酸、磷酸、乙酸、草酸等酸性催化劑。
5.按權利要求1所述的方法，其特徵在於所述苯酚部分由二甲酚或乙酚代替。
6.按權利要求1所述的方法，其特徵在於所述脲素、甲醛和催化劑的混合液中還包含硫脲或三聚氰胺。
7.按權利要求6所述的方法，其特徵在於所述脲素∶硫脲∶甲醛＝0.8∶0.2∶1.6(克分子量)，相應的催化劑由氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、碳酸鈉、氨水等鹼性催化劑中選取。
8.按權利要求6所述的方法，其特徵在於所述脲素∶三聚氰胺∶甲醛＝0.8∶0.097∶1.6(克分子量)，催化劑選用如權利要求7所述的鹼性催化劑。
9.一種根據權種要求1方法製成的新紅木，其特徵在於所述新紅木包含(ⅰ)10%-40%(乾重量)合成樹脂，所述合成樹脂可選自酚醛樹脂和脲醛樹脂，(ⅱ)90%-60%(乾重量)纖維結構未經破碎的木材，其中合成樹脂被包含在木材纖維內部及表層。
10.按權利要求9所述的新紅木，其特徵在於所述合成樹脂含量範圍為20%-30%(乾重量)，對應的木材含量範圍為80%-70%(乾重量)。
全文摘要
本發明涉及一種經物化處理的外表類似紅木的新紅木及其加工製造方法。本發明新紅木為一種包含10％—40％合成樹脂的纖維結構未經破碎的木材，所述合成樹脂處於木材纖維內部和表層。製造該新紅木的方法主要由化學浸漬、樹脂合成及固化等步驟構成外，還包括選擇樹種、木材預壓縮和調色處理。本發明所述新紅木強韌性高，外觀漂亮，類似或優勝於天然紅木，可用於製造家具、美術工藝品和各種建築裝璜用品。
文檔編號B27N3/08GK1093969SQ9310433
公開日1994年10月26日 申請日期1993年4月13日 優先權日1993年4月13日
發明者李宗奎 申請人:李宗奎