速生木材通過多效復合改性處理制備強化實木板材的方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種利用速生木材通過多效復合改性處理制備強化實木板材的方法，包括步驟：1）木材準備；2）改性液調(diào)制；3）木材真空加壓浸漬處理：4）浸漬木材的干燥固化處理；5）經(jīng)步驟4）干燥固化后的木材，經(jīng)尺寸和表面精加工后即制成多效復合改性強化實木板材。優(yōu)點：采用環(huán)保型的防開裂充脹劑與改性抗皺縮預聚體相結(jié)合，一方面實現(xiàn)改性液對大尺寸木材全厚度的快速均勻滲透，另一方面實現(xiàn)板材的快速干燥，處理楊木板材硬度和強度可與樺木、橡木等優(yōu)質(zhì)木材相當，干燥過程不開裂并能填補板材原有微細缺陷，板材保持原有色澤，防水性、尺寸穩(wěn)定性、防腐性能均能達到戶外級水平。板材可直接用于高檔實木地板、家具、門窗、木結(jié)構(gòu)件的制造。
【專利說明】速生木材通過多效復合改性處理制備強化實木板材的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種利用速生木材通過多效復合改性處理制備強化實木板材的方法。屬于木材科學、木材加工及人造板【技術(shù)領域】。
【背景技術(shù)】
[0002]我國實施天然林保護工程以來，木材供應緊張局勢日趨嚴重，優(yōu)質(zhì)大徑級木材主要依賴進口。同時我國人工林木材如楊木、杉木、松木、泡桐、桉木等發(fā)展迅速，但由于這些木材普遍具有材質(zhì)松軟、強度低、易變性、易腐朽、易變色等各種天然缺陷，使得這些木材及其制品作為戶外材不能用于強度和耐老化等性能要求較高的領域，作為室內(nèi)材不能直接用于高檔地板、家具和木制品的制作。因此速生木材的硬化、強化、尺寸穩(wěn)定化等材性改良技術(shù)受到科技、產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。
[0003]傳統(tǒng)的松軟木材的硬化、強化和尺寸穩(wěn)定化技術(shù)主要包括高溫濕熱處理、壓縮密實化、酚醛、脲醛或密胺樹脂浸潰處理、高溫炭化處理等。濕熱處理和炭化處理均能夠改善木材的尺寸穩(wěn)定性，但木材強度、硬度等力學性能無顯著改善；壓縮密實化可以顯著提高木材力學性能指標，但產(chǎn)品使用過程中厚度尺寸穩(wěn)定性較差；傳統(tǒng)樹脂浸潰對改善木材硬度、強度和耐水性均有顯著效果，但對厚度較大的實木板材，樹脂浸潰難度大、浸潰不均勻、浸潰后干燥過程容易引起板材表面開裂或窩裂，降低產(chǎn)品優(yōu)等率，而且產(chǎn)品甲醛釋放量較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出的是一種利用速生木材通過多效復合改性處理制備強化實木板材的方法，其目的旨在克服松軟木材傳統(tǒng)改性技術(shù)的諸多缺陷，通過多效復合改性方法，在提高木材強度、硬度，改善木材尺寸穩(wěn)定性的同時，賦予木材優(yōu)良的阻燃、防腐、防蟲等性能，使改性木材可以直接用于高檔地板、家具、門窗、及戶外木結(jié)構(gòu)件的制作，提高速生木材的利用價值，節(jié)省熱帶優(yōu)質(zhì)硬木消耗。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:利用速生木材通過多效復合改性處理制備強化實木板材的方法，包括如下工藝步驟:
I)木材準備:選擇楊木、杉木、泡桐、桉木、松木等速生木材,經(jīng)鋸切加工或旋切加工制成一定規(guī)格的板材或單板，干燥至含水率為6-16%。
[0006]2)改性液調(diào)制:改性液由主劑、助劑和固化劑三種組分按100: (2-30): (0.5-5)的質(zhì)量比混合均勻制成，其中的主劑包括2D樹脂即二羥甲基二羥乙基乙烯脲、六羥樹脂即六羥甲基三聚氰胺樹脂、醚化2D樹脂、醚化六羥樹脂、尿素甲醛預縮液、三聚氰胺甲醛預縮液的一種或幾種的混合物，混合比例不限，混合物的樹脂含量為30-60% ;其中的助劑包括低分子量的聚乙烯醇、聚乙二醇的一種或兩種的混合水溶液，水溶液濃度為5-30% ;其中的固化劑包括二價金屬離子的水溶性鹽，如氯化鋅、硝酸鋅、氯化鎂的一種或幾種的混合物。
[0007]3)木材真空加壓浸潰處理:將步驟一準備好的木材轉(zhuǎn)入真空壓力浸潰罐，抽真空，當真空度達到-0.1?-0.09MPa后，保持20_50min，然后快速注入步驟二配置好的改性液，在真空度為-0.1?-0.09MPa下繼續(xù)保持20_50min，此后加壓至0.8?2.0MPa,保持60?180min，緩慢解除內(nèi)壓，將改性液抽出至儲罐，開啟浸潰罐并取出浸潰后的木材，進入下一步驟。
[0008]4)浸潰木材的干燥固化處理:將步驟三處理的木材常溫存放O?3天后放入干燥窯或真空干燥箱中進行干燥固化處理，包括低溫、中溫、高溫三個階段；低溫階段溫度保持在40?70°C干燥12?48h (或在真空干燥箱中真空度為-0.1?-0.09MPa下干燥2?8h)，中溫階段溫度保持在80?105°C干燥4?12h，高溫階段保持溫度110?130°C固化I?3h。然后冷卻出料。
[0009]5)經(jīng)步驟四干燥固化后的木材，經(jīng)尺寸和表面精加工后即制成多效復合改性強化木。該木材可以直接用于地板、家具、門窗、木構(gòu)件的制造。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點:采用環(huán)保型的防開裂充脹劑與改性抗皺縮預聚體相結(jié)合，一方面可以實現(xiàn)改性液對大尺寸木材全厚度的快速均勻滲透，另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)板材的快速干燥，處理楊木板材硬度和強度可與樺木、橡木等優(yōu)質(zhì)木材相當，干燥過程不開裂并能填補板材原有微細缺陷，板材保持原有色澤，防水性、尺寸穩(wěn)定性、防腐性能均能達到戶外級水平。板材可以直接用于高檔實木地板、家具、門窗、木結(jié)構(gòu)件的制造。
【具體實施方式】
[0011]利用速生木材通過多效復合改性處理制備強化實木板材的方法，包括如下工藝步驟:
1)木材準備:選擇楊木、杉木、泡桐、桉木、松木速生木材，經(jīng)鋸切加工或旋切加工制成規(guī)格板材或單板，干燥至含水率為6-16% ；
2)改性液調(diào)制:改性液由主劑、助劑和固化劑三種組分按100: (2-30): (0.5-5)的質(zhì)量比混合均勻制成；
3)木材真空加壓浸潰處理:將步驟I)準備好的木材轉(zhuǎn)入真空壓力浸潰罐，抽真空，當真空度達到-0.1?-0.09MPa后，保持20_50min，然后快速注入步驟2)配置好的改性液，在真空度為-0.1?-0.09MPa下繼續(xù)保持20_50min，此后加壓至0.8?2.0MPa,保持60?180min，緩慢解除內(nèi)壓，將改性液抽出至儲罐，開啟浸潰罐并取出浸潰后的木材，進入下一步驟:
4)浸潰木材的干燥固化處理:將步驟3)處理的木材常溫存放O?3天后放入干燥窯或真空干燥箱中進行干燥固化處理，包括低溫、中溫、高溫三個階段；低溫階段溫度保持在40?70°C干燥12?48h或在真空干燥箱中真空度為-0.1?-0.09MPa下干燥2?8h，中溫階段溫度保持在80?105°C干燥4?12h，高溫階段保持溫度110?130°C固化I?3h，然后冷卻出料；
5)經(jīng)步驟4)干燥固化后的木材，經(jīng)尺寸和表面精加工后即制成多效復合改性強化實木板材；該實木板材可直接用于地板、家具、門窗、木構(gòu)件的制造。
[0012]所述的步驟2)中改性液的調(diào)制過程中添加一定量的氮磷系阻燃劑或季銨鹽類防腐劑，其添加量為主劑量的0.5?5%。
[0013]所述的步驟2)中的主劑包括2D樹脂(二羥甲基二羥乙基乙烯脲)、六羥樹脂(六羥甲基三聚氰胺樹脂)、醚化2D樹脂、醚化六羥樹脂的一種、或其中之一與尿素甲醛預縮液、三聚氰胺甲醛預縮液二者之一的混合物，混合物中兩種成分的質(zhì)量比100: (20?100)，混合物的樹脂含量為30-60%。
[0014]所述的步驟2)中的助劑包括低分子量的聚乙烯醇、聚乙二醇的一種或兩種的混合水溶液，混合水溶液中聚乙烯醇和聚乙二醇的質(zhì)量比為100: (50?100)，水溶液濃度為5-30%ο
[0015]所述的步驟2)中的固化劑包括二價金屬離子的水溶性鹽，如氯化鋅、硝酸鋅、氯化鎂的一種或幾種的混合物，混合物中各成分比例為1:1。
實施例
[0016]首先向反應釜內(nèi)加入固體樹脂含量為55%的2D樹脂100kg，攪拌并依次加入分子量為1000、濃度為30%的聚乙二醇水溶液20kg，磷酸氫二銨2kg，濃度為20%的氯化鋅水溶液10kg，攪拌均勻后制成多效改性液備用。
[0017]選取氣干至平衡含水率的楊木板材，加工成尺寸為1000_1(長)\150111111(寬)\35111111(厚)的試件10件，放入臥室真空壓力浸潰釜內(nèi)；抽真空至-0.09MPa，在真空度為-0.1?-0.09MPa下保持40min，向浸潰釜內(nèi)注入配制好改性液至改性液將木材試樣完全浸沒為止；繼續(xù)抽真空40min ;用氮氣緩慢加壓至壓力1.2MPa，保壓時間2h，緩慢卸壓，放料，取出木材試樣。
[0018]木材試樣常溫陳放24h后，放入真空干燥箱中，在真空度為-0.1?-0.09MPa溫度為60°C下真空干燥6h，在常壓95°C條件下干燥4h，在120°C條件下干燥2h，至樹脂完全固化，制成多效復合改性強化木。
[0019]上述多效復合改性強化木經(jīng)檢測各項性能指標如下:密度:0.63g/cm3,含水率:6.3%，靜曲強度:84.7MPa，彈性模量:8760MPa,抗壓強度:52.8MPa，表面耐磨性(IOOr):
0.09g，24h吸水厚度膨脹率:2.1%，阻燃等級:B1級。
[0020]而未改性楊木為:密度:0.43g/cm3，含水率:10.6%，靜曲強度:54.2MPa，彈性模量:5670MPa，抗壓強度:34.7MPa表面耐磨性(IOOr):0.24g，24h吸水厚度膨脹率:10.5%。
【權(quán)利要求】
1.利用速生木材通過多效復合改性處理制備強化實木板材的方法，其特征在于該方法包括如下工藝步驟: 1)木材準備:選擇楊木、杉木、泡桐、桉木、松木速生木材，經(jīng)鋸切加工或旋切加工制成規(guī)格板材或單板，干燥至含水率為6-16% ； 2)改性液調(diào)制:改性液由主劑、助劑和固化劑三種組分按100: (2-30): (0.5-5)的質(zhì)量比混合均勻制成； 3)木材真空加壓浸潰處理:將步驟I)準備好的木材轉(zhuǎn)入真空壓力浸潰罐，抽真空，當真空度達到-0.1?-0.09MPa后，保持20_50min，然后快速注入步驟2)配置好的改性液，在真空度為-0.1?-0.09MPa下繼續(xù)保持20_50min，此后加壓至0.8?2.0MPa,保持60?180min，緩慢解除內(nèi)壓，將改性液抽出至儲罐，開啟浸潰罐并取出浸潰后的木材，進入下一步驟: 4)浸潰木材的干燥固化處理:將步驟3)處理的木材常溫存放O?3天后放入干燥窯或真空干燥箱中進行干燥固化處理，包括低溫、中溫、高溫三個階段；低溫階段溫度保持在40?70°C干燥12?48h或在真空干燥箱中真空度為-0.1?-0.09MPa下干燥2?8h，中溫階段溫度保持在80?105°C干燥4?12h，高溫階段保持溫度110?130°C固化I?3h，然后冷卻出料； 5)經(jīng)步驟4)干燥固化后的木材，經(jīng)尺寸和表面精加工后即制成多效復合改性強化實木板材；該實木板材可直接用于地板、家具、門窗、木構(gòu)件的制造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用速生木材通過多效復合改性處理制備強化實木板材的方法，其特征在于所述的步驟2)中改性液的調(diào)制過程中添加主劑量的0.5?5%的氮磷系阻燃劑或季銨鹽類防腐劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用速生木材通過多效復合改性處理制備強化實木板材的方法，其特征在于所述的步驟2)中的主劑包括2D樹脂即二羥甲基二羥乙基乙烯脲、六羥樹脂即六羥甲基三聚氰胺樹脂、醚化2D樹脂、醚化六羥樹脂的一種、或其中之一與尿素甲醛預縮液、三聚氰胺甲醛預縮液二者之一的混合物，混合物中兩種成分的質(zhì)量比100: (20?100)，混合物的樹脂含量為30-60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用速生木材通過多效復合改性處理制備強化實木板材的方法，其特征在于所述的步驟2)中的助劑包括低分子量的聚乙烯醇、聚乙二醇的一種或兩種的混合水溶液，混合水溶液中聚乙烯醇和聚乙二醇的質(zhì)量比為100: (50?100)，水溶液濃度為5-30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用速生木材通過多效復合改性處理制備強化實木板材的方法，其特征在于所述的步驟2)中的固化劑包括二價金屬離子的水溶性鹽，如氯化鋅、硝酸鋅、氯化鎂的一種或幾種的混合物，混合物中各成分比例為1:1。
【文檔編號】B27K3/08GK103991116SQ201410160187
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】孫豐文, 彭曉曉, 黃河浪 申請人:南京林業(yè)大學, 泗陽楊木加工利用技術(shù)研究所