專利名稱：一種人造鐵梨木及其制備方法
一種人造鐵梨木及其制備方法技術領域
本發(fā)明屬新材料領域，涉及一種可替代天然鐵梨木制備船舶尾軸承，替代鐵/銅基粉末冶金含油滑動軸承材料制備食品、醫(yī)療、紡織等領域機電設備用滑動軸承，替代紅木及牛骨制備高檔汽車內飾件的人造鐵梨木及其制備方法。
背景技術：
目前，人類對于森林、石油及各類礦藏資源的開發(fā)與掠奪已到了瘋狂的地步；而對于森林的亂砍亂伐以及對于石油與礦藏的亂采亂挖所帶來的環(huán)境污染、氣候惡化與次生災害，早已給人類敲響了警鐘；于是人們開始考慮如何降低對于森林、石油及各類礦藏資源的依賴程度。盡管人造板等產業(yè)的興起為農林剩余物(包括林業(yè)及竹業(yè)采伐剩余物、制材剩余物、加工剩余物以及農作物秸桿、果殼、蘆葦桿等)的有效利用發(fā)揮了很大的作用，但人造板從制造到使用，由于游離甲醛的釋放，多數人造板材都不同程度地存在著環(huán)境污染問題，而且以體積計價、薄利多銷的產業(yè)行規(guī)與經營模式，使得該行業(yè)的生產工藝技術與制品基本與高品質、高附加值的工業(yè)應用無緣。
鐵梨木因其材質硬重、強韌、光艷、抗腐、抗蛀而得名，世界各國均把天然鐵梨木作為水潤滑船舶尾軸承制造的重要材料，為簡化軸承部件結構、避免潤滑油對河海水質污染立下了汗馬功勞。然而，我國用于船舶尾軸承制造的鐵梨木主要依賴進口，不僅價格昂貴， 而且因天然鐵梨木和其它天然木材一樣存在各向異性等缺陷，產品質量往往也難以保證。 于是科技人員開發(fā)出了以層壓膠木為代表的水潤滑軸承材料， 試圖替代天然鐵梨木，但層壓膠木仍然存在各向異性，導致使用過程付出過血的代價。
另外，目前廣泛用于食品、醫(yī)療、紡織等領域機電設備用滑動軸承制造的銅基或鐵基粉末冶金燒結減磨材料，因利用其多孔特性含有自潤滑油而省掉了油氈、油杯等供油裝置；但不論銅基還是鐵基粉末冶金燒結材料，不僅完全依賴金屬礦藏與石油制品、價格高， 而且對食品、醫(yī)藥與織物也會帶來或多或少的污染。
再者，給人們帶來出行方便與舒適感的中高檔汽車，安裝在駕駛室的儀表盤、拉手、杯托、飾條等，其材質大多為牛骨、紅木等，資源之稀少、價格之昂貴，路人皆知。
能否創(chuàng)新一種綠色制造工藝，高質清潔利用廉價的農林剩余物制備出材質如同天然鐵梨木、牛骨般硬重、強韌、光艷、耐磨、各向同性、顏色可調、具有自潤滑特性的人造鐵梨木，用于替代天然鐵梨木制備適應水潤滑環(huán)境的船舶尾軸承，替代粉末冶金含油滑動軸承材料制備食品、醫(yī)療、紡織等領域機電設備用無須浸潰潤滑油的滑動軸承，替代牛骨、紅木制備汽車駕駛室的儀表盤、拉手、杯托與飾條等，讓人們的未來生活，在享受高性價比待遇的同時，在一定程度上降低對于森林、石油及各類礦藏資源的依賴程度呢？本發(fā)明通過周密設計與試驗，肯定地回答了復合材料及生物質功能材料領域這一亟待解決的問題。
通過專利檢索，查詢到以下較為接近的專利技術方案專利1:專利申請人為哈爾濱新輝特種陶瓷有限公司，專利申請?zhí)枮?01110228793. 9，公開了一種用于陶瓷滑動軸承的復合材料及其制備方法，它涉及一種復合材料及其制備方法。解決目前陶瓷滑動軸承不具備耐腐蝕、耐磨損，摩擦系數小且耐熱沖擊特點的問題。方案一 所述復合材料按體積份數由5-45份的石墨和55-95份的碳化硅為組成；方案二 取石墨粉、活性炭粉和碳化硅粉在球磨罐中進行均勻混合；在鋼模中壓制成軸承的粉末壓坯；將粉末壓還放在熔融的娃液體中浸潤；將粉末壓還置于燒結爐中燒結；方案三與方案二的不同之處為取石墨粉、活性炭粉和硅粉在球磨罐中進行均勻混合。本發(fā)明用于制造滑動軸承。
專利2 專利權人為攀鋼集團成都鋼鐵有限責任公司和四川大學，專利申請?zhí)枮?200810046121. 4，公開了一種一體式復合材料自潤滑滑動軸承及其制造方法，該軸承為增強纖維樹脂復合材料，軸承座與軸瓦是一次成型的整體結構，其中，軸承中50%以上的纖維排布方向與軸承徑向夾角小于30°，軸承內設置有冷卻水道。其制造方法包括首先制備纖維樹脂浸潰物，再將纖維樹脂浸潰物制作成纖維疊合本，將纖維疊合本放入模具中， 模壓成型制得本發(fā)明軸承。該方法生產效率高，所得軸承尺寸準確，承載能力高，耐磨性強，能經受來自軋機周期交變負荷的沖擊，且具有自潤滑功能，在高溫、潮濕環(huán)境下運行可靠性高。主要用于軋制無縫鋼管使用的軋機。
專利3 專利權人好地地板(來安)有限公司，專利申請?zhí)枮?00810198569. 8，公開了一種復合地板及其制備方法，在其橫斷面上包括裝飾層和耐磨層，所述耐磨層鋪裝在所述裝飾層的上表面，其特征在于，所述裝飾層為厚度O. 2mm 5mm的天然木皮,所述裝飾層的下表面上鋪裝有熱熔性樹脂層，所述熱熔性樹脂層下表面上鋪裝有包含熱塑性塑料和木質粉末的混合層，所述熱熔性樹脂層分別同所述裝飾層和所述混合層經熱熔后粘接固定。
專利4 :專利權人吳慶定，專利申請?zhí)枮?01110029282. 4，公開了一種高密度環(huán)保木質材料的生產方法，該方法采用如下原料和步驟一、取白楊的枝椏或多種原料備用；二、將原料加工成20 100目粉末；三、將兩種以上原料加工所得的粉末混合攪拌；四、將所得粉末投入成形鋼模中，加熱、加壓，塑化成坯塊，壓力50 lOOMPa，溫度150 180°C，保溫10 60min。本發(fā)明從制備到使用再到回收均不造成污染；材料密度高達1. 3 1. 4g/cm3,可與金屬、有機化工材料媲美，可廣泛用作食品與醫(yī)藥及紡織機械、裝備、汽車、軸承、結構件及高檔飾件的原材料，且價格低廉，工藝簡捷，環(huán)境清潔，產業(yè)化優(yōu)勢明顯。
專利5 :專利權人吳慶定，專利申請?zhí)枮?01110029275. 4，公開了一種金屬化木質粉末基復合材料的生產方法，該方法采用如下原料和步驟一、取白楊的枝椏、電解紫銅粉、分析純乙醇備用；二、將白楊的枝椏加工成20 100目粉末；三、所得粉末與電解紫銅粉混合，同時噴灑分析純乙醇；四、所得混合粉末投入成形鋼模中，加熱、加壓，塑化成金屬化木質粉末基復合材料坯塊，壓力30 90MPa，溫度145 200°C，保溫15 45min。從制備到使用再到回收不造成污染；材料密度與理論密度之比接近1，可部分替代銅、鋁生產軸承、電磁屏蔽元件。價格低廉，工藝簡捷，環(huán)境清潔，產業(yè)化優(yōu)勢明顯。
以上公開的專利技術方案均未公開本發(fā)明的內容，本領域普通技術人員也不能通過以上技術方案的相互結合得出本發(fā)明的技術啟示。發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術在資源開發(fā)、環(huán)境保護、材料功能等方面存在的認知缺陷，提供一種硬重、強韌、光艷、水潤滑以及自潤滑性能良好的各向同性人造鐵梨木及其綠色制造工藝，以便替代天然鐵梨木制備水潤滑環(huán)境下的船舶尾軸承，替代鐵/銅基粉末冶金含油滑動軸承材料制備食品、醫(yī)療、紡織等領域機電設備用自潤滑滑動軸承，替代紅木及牛骨制備高檔汽車內飾件等。
為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術方案一種人造鐵梨木，其特征在于由以下五種組分制成，各組分的質量百分比為由木質粉末與高密度聚乙烯顆粒經混煉等工序獲得的木塑復合粉末20% 80% ;木質粉末10% 50% ;陶瓷晶須3% 10% ；電解銅粉5% 20% ;調色劑O. 1% 2%ο
在較佳實施狀態(tài)下，所述木塑復合粉末的木質粉末與高密度聚乙烯顆粒的混煉比為1:1。
在較佳實施狀態(tài)下，所述木質粉末來源于農林剩余物，其粒度< O. 15mm。
在較佳實施狀態(tài)下，所述農林剩余物包括林業(yè)及竹業(yè)采伐剩余物、制材剩余物、加工剩余物以及農作物秸桿、果殼、蘆葦桿之一或相互混合物。
一種人造鐵梨木，其特征在于制備方法包括以下步驟1)將木質粉末、高密度PE顆粒按配比1:1進行混煉，并經冷卻、破碎、篩分得 < O. 15mm的木塑復合粉末備用；2)將木塑復合粉末、木質粉末、陶瓷晶須、電解銅粉、調色劑，按20% 80%、10% 50%、 3% 10%、5% 20%、0. 1% 2%進行均勻混合，得均質混合粉備用；3)取均質混合粉適量，在鋼質專用成形模內實施溫壓成形，溫壓成形的主要工藝參數包括成形壓力110 200MPa、成 形溫度120 160°C、保溫保壓時間5 30min。
在較佳實施狀態(tài)下，步驟3中的成形壓力為130 150MPa。
在較佳實施狀態(tài)下，步驟3中的成形溫度130 140°C。
在較佳實施狀態(tài)下，步驟3中的保溫保壓時間10 20min。
本發(fā)明的有益效果所述溫壓成形是借鑒金屬材料成形分類方法并把PE、木質粉末中的木質素等有機成分的玻璃化溫度與軟化點溫度作為類似金屬材料的再結晶溫度作為標桿溫度提出的新概念，從而豐富了木質材料(特別是生物質功能材料)的成形理論；經由上述步驟與方案制備的人造鐵梨木色澤可調，材質各向同性，適合水潤滑工況，且自潤滑性良好，密度為1. 2 1. 5g/cm3，表觀硬度(HB)為30 50，抗拉強度為80 120MPa，抗壓強度為50 100 MPa，摩擦系數為O. 01 O. 03，吸水率為O. 5% 2%。既可替代天然鐵梨木制備水潤滑工況下的船舶尾軸承，也可替代鐵/銅基粉末冶金含油潤滑軸承材料制備食品、醫(yī)療、紡織等領域機電設備用自潤滑滑動軸承，還可替代紅木及牛骨制備高檔汽車內飾件(如飾條、操縱桿手柄、方向盤圈、儀表面板、杯托)等。
具體實施方式
以下結合實施例，對本發(fā)明做進一步說明。
實例1:本發(fā)明的一種人造鐵梨木，采用以下配方和方法得到的各組分的質量組成為由竹業(yè)采伐剩余物粉末與高密度聚乙烯顆粒以質量比為2:1經混煉等工序獲得的木塑復合粉末200g ;竹業(yè)采伐剩余物粉末500g ;陶瓷晶須IOOg ;電解銅粉190g ;調色劑10g。
本發(fā)明的一種人造鐵梨木制備方法包括以下步驟1)將竹業(yè)采伐剩余物粉末、高密度PE顆粒共計200g按質量配比2 :1進行混煉，并經冷卻、破碎、篩分得< O. 15mm的木塑復合粉末備用；2)將木塑復合粉末200g;竹業(yè)采伐剩余物粉末500g ;陶瓷晶須IOOg ;電解銅粉190g ； 調色劑IOg進行均勻混合，得均質混合粉備用；3)取均質混合粉適量，在鋼質專用成形模內實施溫壓成形，溫壓成形的主要工藝參數包括成形壓力llOMPa、成形溫度120°C、保溫保壓時間5min。
實例2 本發(fā)明的一種人造鐵梨木，采用以下配方和方法得到的各組分的質量組成為由農作物秸桿與高密度聚乙烯顆粒以質量比為1:1經混煉等工序獲得的木塑復合粉末400g ;農作物秸桿500g ;陶瓷晶須30g ;電解銅粉50g ;調色劑20g。
本發(fā)明的一種人造鐵梨木制備方法包括以下步驟1)將農作物秸桿、高密度PE 顆粒共計400g按質量配比1:1進行混煉,并經冷卻、破碎、篩分得< O. 15mm的木塑復合粉末備用； 2)將木塑復合粉末400g;農作物秸桿500g ;陶瓷晶須30g ;電解銅粉50g ;調色劑20g 進行均勻混合，得均質混合粉備用；3)取均質混合粉適量，在鋼質專用成形模內實施溫壓成形，溫壓成形的主要工藝參數包括成形壓力130MPa、成形溫度130°C、保溫保壓時間lOmin。
實例3 本發(fā)明的一種人造鐵梨木，采用以下配方和方法得到的各組分的質量組成為由林業(yè)加工剩余物與高密度聚乙烯顆粒以質量比為1:2經混煉等工序獲得的木塑復合粉末800g ;農作物秸桿IOOg ;陶瓷晶須30g ;電解銅粉69g ;調色劑 Ig0
本發(fā)明的一種人造鐵梨木制備方法包括以下步驟1)將林業(yè)加工剩余物、高密度 PE顆粒按配比1:2進行混煉，并經冷卻、破碎、篩分得< O. 15mm的木塑復合粉末備用；2)將木塑復合粉末800g;林業(yè)加工剩余物IOOg ;陶瓷晶須30g ;電解銅粉69g ;調色劑 Ig進行均勻混合，得均質混合粉備用；3)取均質混合粉適量，在鋼質專用成形模內實施溫壓成形，溫壓成形的主要工藝參數包括成形壓力150MPa、成形溫度140°C、保溫保壓時間20min。
實例4 本發(fā)明的一種人造鐵梨木，采用以下配方和方法得到的各組分的質量組成為由蘆葦桿與高密度聚乙烯顆粒以質量比為1:1經混煉等工序獲得的木塑復合粉末600g ;蘆葦桿300g ;陶瓷晶須40g ;電解銅粉50g ;調色劑10g。
本發(fā)明的一種人造鐵梨木制備方法包括以下步驟1)將蘆葦桿、高密度PE顆粒按配比1:1進行混煉，并經冷卻、破碎、篩分得< O. 15mm的木塑復合粉末備用；2)將木塑復合粉末600g;蘆葦桿300g ;陶瓷晶須40g ；電解銅粉50g ;調色劑IOg進行均勻混合，得均質混合粉備用；3)取均質混合粉適量，在鋼質專用成形模內實施溫壓成形，溫壓成形的主要工藝參數包括成形壓力200MPa、成形溫度160°C、保溫保壓時間30min。
以上對本發(fā)明所提供的一種人造鐵梨木及其制備方法進行了詳細介紹，本文中對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制 。
權利要求
1.一種人造鐵梨木，其特征在于由以下五種組分制成，各組分的質量百分比為由木質粉末與高密度聚乙烯顆粒經混煉等工序獲得的木塑復合粉末20% 80% ;木質粉末 10% 50% ;陶瓷晶須3% 10% ；電解銅粉5% 20% ;調色劑O. 1% 2%。
2.根據權利要求書I所述的人造鐵梨木，其特征在于所述木塑復合粉末的木質粉末與高密度聚乙烯顆粒的混煉比為1:1。
3.根據權利要求書I所述的人造鐵梨木，其特征在于所述木質粉末來源于農林剩余物，其粒度< O. 15mm。
4.根據權利要求1所述的人造鐵梨木，其特征在于所述農林剩余物包括林業(yè)及竹業(yè)采伐剩余物、制材剩余物、加工剩余物以及農作物秸桿、果殼、蘆葦桿之一或相互混合物。
5.一種人造鐵梨木，其特征在于制備方法包括以下步驟1)將木質粉末、高密度PE顆粒按配比1:1進行混煉，并經冷卻、破碎、篩分得 < O. 15mm的木塑復合粉末備用；2)將木塑復合粉末、木質粉末、陶瓷晶須、電解銅粉、調色劑，按20% 80%、10% 50%、 3% 10%、5% 20%、0. 1% 2%進行均勻混合，得均質混合粉備用；3)取均質混合粉適量，在鋼質專用成形模內實施溫壓成形，溫壓成形的主要工藝參數包括成形壓力110 200MPa、成形溫度120 160°C、保溫保壓時間5 30min。
6.根據權利要求5所述的一種人造鐵梨木的制備方法，其特征在于步驟3中的成形壓力為 130 150MPa。
7.根據權利要求5所述的一種人造鐵梨木的制備方法，其特征在于步驟3中的成形溫度 130 140°C。
8.根據權利要求5所述的一種人造鐵梨木的制備方法，其特征在于步驟3中的保溫保壓時間10 20min。
全文摘要
本發(fā)明屬新材料領域，涉及一種人造鐵梨木及其制備方法。本發(fā)明解決了天然鐵梨木材質各向異性、資源奇缺、價格昂貴等問題。本發(fā)明涉及的人造鐵梨木按質量百分比由20%～80%的經混煉等工序獲得的木塑復合粉末、10%～50%的木質粉末、3%～10%的陶瓷晶須、5%～20%的電解銅粉和0.1%～2%的調色劑經均勻混合、溫壓成形等工序制成，制品色澤可調，材質各向同性、自潤滑性好，適合水潤滑工況，既可替代天然鐵梨木制備船舶尾軸承，又可替代鐵/銅基粉末冶金含油滑動軸承材料制備食品、醫(yī)療、紡織等領域機電設備用滑動軸承，也可替代紅木及牛骨制備高檔汽車內飾件等。
文檔編號C08L23/06GK102993762SQ20121053475
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權日2012年12月12日
發(fā)明者吳慶定 申請人:吳慶定