專利名稱：一種木材浸注樹脂壓密方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及木材的改性，特別是采用一種多功能水溶性樹脂浸注木材進(jìn)行壓密處理的木材的方法。
背景技術(shù)：
木材雖是可再生的天然資源，但長期以來對森林資源的過量采伐，使大徑級天然林木日益減少，速生人工林木材逐漸成為用材主體。由于速生人工林的材質(zhì)較差，對速生材的改性和利用日益引起人們的關(guān)注，尤其是對木材進(jìn)行強(qiáng)化處理，以達(dá)到取代優(yōu)質(zhì)木材應(yīng)用于家具、裝飾材料等方面，已成為木材改性的一個重點(diǎn)方向。強(qiáng)化處理木材效果最好的方法，是將一些低分子樹脂浸注入木材內(nèi)部，然后在一定條件下使其固化，在不破壞木質(zhì)結(jié)構(gòu)的情況下，使木材形成塑-木結(jié)構(gòu)，從而使木材硬度、耐磨性及抗壓強(qiáng)度等得到很大的提高，同時又保留了木材本身的光澤、紋理及外觀特性。
低分子樹脂用的最多的是酚醛樹脂、三聚氰胺縮甲醛樹脂及酚醛-脲醛樹脂。例如CN1333113A公開了一種浸漬低分子酚醛壓密處理軟質(zhì)木材的方法；常德龍等研究了三聚氰胺縮甲醛樹脂對泡桐進(jìn)行表面強(qiáng)化處理的方法(《林產(chǎn)工業(yè)》1997，24<6>7-10)；Charles則研究了三聚氰胺-三聚氰酸二酰胺-甲醛樹脂強(qiáng)化處理(美國)南方黃松的方法(CharlesU.Pittman.Wood Chemistry Tchnology，1994，14<4>577)中南林學(xué)院張昌榮等則研究了利用酚醛-脲醛樹脂強(qiáng)化木材技術(shù)。
上述這些樹脂強(qiáng)化木材獲得了較好的效果，特別是在改善木材的物理力學(xué)性能方面。但均存在樹脂成本高的問題，采用酚醛或酚醛-脲醛樹脂還有使材色過深之虞。此外，木材是可燃性材料，在建筑內(nèi)裝修使用，阻燃問題尤其重要，目前的僅將阻燃劑作為外加成份加入，并不去考慮阻燃劑穩(wěn)定性及其與樹脂的相溶性問題，使得強(qiáng)化木材的阻燃性能存在許多先天的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種木材浸注樹脂壓密方法，適用于松木、杉木、胺樹等木材的強(qiáng)化處理，強(qiáng)化處理后的木材除具有理想的硬度、強(qiáng)度及防潮性能外，還具有阻燃性，達(dá)到消防部門對室內(nèi)裝修材料阻燃性能的要求，而且成本相對低廉。
本發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方法來實現(xiàn)的采用一種由尿素、含胍基團(tuán)(CH4N3-)化合物、甲醛、磷酸、氨水、多羥基有機(jī)化合物等合成而得的樹脂，所述樹脂的主要成分為多聚磷酸氰胺、二縮脲及三縮脲等高聚物，pH值為5左右。所述的樹脂浸注入木材后，在常溫或高溫干燥過程中，隨著水份的排除，pH值不斷降低，高聚物分子進(jìn)一步交聯(lián)、固化，形成脲-八聚磷酸氰胺-醛縮合物塑料，固定在木質(zhì)纖維中。這種塑料從結(jié)構(gòu)上可以看成是脲醛樹脂分子鏈中，嵌進(jìn)了部分胍基化合物官能團(tuán)，因而保留了脲醛樹脂的一些特點(diǎn)，如硬度高、具有抗霉抗蛀性等。胍基化合物功能團(tuán)作為增韌劑使得脲醛樹脂的脆性得到改善，從而可以提高木材的韌性。
所述的樹脂同時也是一種高效磷-氮系抗流失型阻燃劑。從阻燃劑的角度來看，所述樹脂中的發(fā)泡劑成分為尿素-胍基化合物-磷酸的組合，成炭劑成分則為多羥基有機(jī)化合物。發(fā)泡劑遇火會分解并釋放出氮?dú)狻⑺魵?、二氧化碳等不燃性氣體，與達(dá)到軟化點(diǎn)的阻燃劑其它成分一起，逸出木材表面并且發(fā)泡膨脹，形成海綿體三維空間結(jié)構(gòu)，隔絕空氣而阻燃；成炭劑是阻燃劑高溫下形成海綿狀結(jié)構(gòu)炭化層的基礎(chǔ)，對炭化層起骨架作用。
本發(fā)明的木材浸注樹脂壓密方法的具體步驟如下1、浸注樹脂浸注樹脂方法可采用熱-冷浸注法、滿細(xì)胞法和雙真空法。
1.1熱-冷浸注法在常壓下木材先在熱的樹脂中浸泡數(shù)小時，使木材內(nèi)所含氣體膨脹，再放到冷的樹脂中浸泡數(shù)小時，或?qū)⒁陨蠠針渲苯永鋮s，使木材剩余的空氣壓縮而造成真空狀態(tài)，這樣借外部空氣壓力將樹脂壓到木材中去。熱-冷浴溫差越大，木材吸收樹脂越多，本發(fā)明熱浴溫度最高可達(dá)95℃，浸泡時間也依所需吸收樹脂量及木材被浸注的性質(zhì)而定。
1.2滿細(xì)胞法前真空階段將木材置于高壓容器中，抽真空到真空度-0.8～-0.85MPa，并保持15分鐘至1小時，木材細(xì)胞中的空氣被抽出。然后吸入樹脂。
加壓階段樹脂充滿容器后解除真空，慢慢加壓到1～1.4MPa，并保持一定時間。時間長短依所需吸收的樹脂量而定。木材內(nèi)外形成壓力差，樹脂被壓入木材細(xì)胞內(nèi)。
卸壓階段解除壓力，將樹脂排出。
后真空階段為避免木料從壓力容器中取出時繼續(xù)滴液，再次抽真空度-0.8～-0.85MPa數(shù)分鐘。
1.3雙真空法操作過程及原理與滿細(xì)胞法基本相同，只是所用壓力不同，如前真空度為-0.3～-0.85MPa，加壓階段壓力為0.1～0.2MPa，后真空度為-0.65MPa。此方法不如滿細(xì)胞法處理木材吸收樹脂量多，滲透深度也淺一些。
2、干燥干燥可常壓氣干或真空干燥，干燥至木材含水率15～20％。
3、熱壓固化將木材放入140～160℃熱壓機(jī)，固化壓密30～60min，壓力視壓密材的用途而定，一般為10～30MPa，如生產(chǎn)一般家具材料時壓力低些，生產(chǎn)室外地板材料時壓力要求高些。
由于所述樹脂原料中除尿素外，胍基化合物亦與甲醛進(jìn)行縮合反應(yīng)，甲醛的摩爾數(shù)與(尿素+胍基化合物)的摩爾數(shù)之比已小至1.2左右，并且作為成炭劑的多羥基化合物與醛基反應(yīng)活性較高，是有效的、常用的游離醛捕捉劑，因此，合成得的阻燃樹脂的游離醛含量很低，在≤0.1％范圍內(nèi)，較國家強(qiáng)制性執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)(≤1.0％)低10倍以上。處理后的木材游離醛釋放量為≤0.1mg/L，較國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)一類板(≤1.5mg/L，允許裸露使用)低15倍，二類板(≤5.0mg/L，允許涂漆后使用)低50倍以上。所以，采用所述的樹脂強(qiáng)化木材，不僅提高了木材的強(qiáng)度，具有較好的阻燃性能，而且使用非常安全。
采用本發(fā)明所制得的壓密材材色基本保持不變。加進(jìn)一定量的水溶性防腐劑、防蟲劑及光穩(wěn)定劑，可增強(qiáng)木材的防腐、防蛀及抗變色性。
具體實施例方式
為了更好地理解，下面結(jié)合實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但這些實施例不應(yīng)理解為對本發(fā)明的任何限制。
實施例1將具有適當(dāng)滲透性的(脫脂或脫油后的)松木、杉木、桉樹等木材氣干至一定的含水率(一般要求8～15％)，然后浸注樹脂。浸注樹脂方法采用熱-冷浸注法，在常壓下木材先在熱的樹脂中浸泡3小時，使木材內(nèi)所含氣體膨脹，再放到冷的樹脂中浸泡3小時，或?qū)⒁陨蠠針渲苯永鋮s，使木材剩余的空氣壓縮而造成真空狀態(tài)，這樣借外部空氣壓力將阻燃壓到木材中去。熱樹脂液溫度80℃，可依所需吸收樹脂量及被浸注木材的性質(zhì)而延長或縮短浸泡時間。
浸泡樹脂后的木材先滴干外表的殘留液體，然后氣干含水率至15～20％。
熱壓固化時，將木材放入140～160℃熱壓機(jī)，固化壓密30分鐘，壓力為15MPa，卸壓冷卻后即得一般家具用木材。
實施例2將具有適當(dāng)滲透性的(脫脂或脫油后的)松木、杉木、桉樹等木材氣干至一定的含水率(一般要求8～15％)，然后浸注樹脂。浸注樹脂采用滿細(xì)胞法前真空階段將木材置于高壓容器中，抽真空到-0.8～-0.85MPa，并保持30分鐘，木材細(xì)胞中的空氣被抽出。然后吸入樹脂。加壓階段樹脂充滿容器后解除真空，慢慢加壓到1.4MPa，并保持2～4小時。時間長短依所需吸收的樹脂量而定。木材內(nèi)外形成壓力差，樹脂被壓入木材細(xì)胞內(nèi)。卸壓階段解除壓力，將樹脂排出。后真空階段為避免木料從壓力容器中取出時繼續(xù)滴液，再次抽真空至-0.8～-0.85MPa的5分鐘。
浸泡樹脂后的木材在60℃真空氣干至含水率15～20％。
熱壓固化時，將木材放入140～160℃熱壓機(jī)，固化壓密60分鐘，壓力為20～30MPa，卸壓冷卻后即得室外地板或木窗型材用木材。
實施例3將具有適當(dāng)滲透性的(脫脂或脫油后的)松木、杉木、桉樹等木材氣干至一定的含水率(一般要求8～15％)，然后浸注樹脂。浸注樹脂采用雙真空法前真空階段將木材置于高壓容器中，抽真空到-0.5MPa，并保持30分鐘，木材細(xì)胞中的空氣被抽出。然后吸入樹脂。加壓階段；樹脂充滿容器后解除真空，常壓下浸泡8～24小時。時間長短依所需吸收的樹脂量而定。木材內(nèi)外形成壓力差，樹脂被壓入木材細(xì)胞內(nèi)。浸泡后將樹脂排出。后真空階段為避免木料從壓力容器中取出時繼續(xù)滴液，再次抽-0.5MPa的真空5分鐘。
浸泡樹脂后的木材在60℃真空氣干至含水率15～20％。
熱壓固化時，將木材放入140～160℃熱壓機(jī)，固化壓密60分鐘，壓力為15～20MPa，卸壓冷卻后即得室內(nèi)地板或外墻裝飾木磚用木材。
權(quán)利要求
1.一種木材浸注樹脂壓密方法，包括浸注樹脂、干燥和熱壓固化等工序，其特征在于采用一種由尿素、含胍基團(tuán)化合物、甲醛、磷酸、氨水、多羥基有機(jī)化合物等合成而得的樹脂進(jìn)行浸注，所述樹脂的主要成分為多聚磷酸氰胺、二縮脲及三縮脲等高聚物，pH值為5左右。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的浸注樹脂可采用熱-冷浸注法、滿細(xì)胞法和雙真空法中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于所述的熱-冷浸注法是常壓下將木材在熱的樹脂中浸泡2～5小時，使木材內(nèi)所含氣體膨脹，再放到冷的樹脂中浸泡2～5小時，熱浴溫度為65～95℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于所述的滿細(xì)胞法是將木材置于高壓容器中，抽真空到真空度-0.8～-0.85MPa，保持15～60分鐘，然后吸入樹脂，待樹脂充滿容器后解除真空，慢慢加壓到1～1.4MPa，保持2～4小時，解除壓力，將樹脂排出，再次抽真空度-0.8～-0.85Mpa，維持3～15分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于所述的雙真空法是將木材置于高壓容器中，抽真空到真空度為-0.3～-0.85MPa，保持15～60分鐘，然后吸入樹脂，待樹脂充滿容器后解除真空，慢慢加壓到0.1～0.2MPa，保持6～24小時，將樹脂排出，再次抽真空度-0.65MPa，維持3～15分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的干燥工序為常壓氣干或真空干燥，干燥至木材含水率15～20％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的熱壓固化是將木材放入140～160℃熱壓機(jī)，固化壓密3～60分鐘，壓力為10～30MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種木材浸注樹脂壓密方法，包括浸注樹脂、干燥和熱壓固化等工序，采用一種由尿素、含胍基團(tuán)化合物、甲醛、磷酸、氨水、多羥基有機(jī)化合物等合成的樹脂，對材質(zhì)差的速生人工林木材進(jìn)行浸注，浸注可采用熱－冷浸注法、滿細(xì)胞法和雙真空法中的一種，然后干燥至木材含水率15～20％，再將木材放入140～160℃熱壓機(jī)，在10～30MPa壓力下固化壓密3～60分鐘，即可得到強(qiáng)度高、阻燃性能好、使用安全的優(yōu)質(zhì)裝飾材料。
文檔編號B27K3/34GK1490136SQ02131170
公開日2004年4月21日 申請日期2002年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月15日
發(fā)明者吳子良, 陳萬利 申請人:廣西三奇工貿(mào)有限責(zé)任公司