塑化竹贴面材料或塑化木单板贴面材料的制造方法及应用转让专利
申请号 : CN200810156140.2
文献号 : CN101376252B
文献日 : 2010-07-28
发明人 : 孙丰文 , 张彰
申请人 : 南京林业大学
摘要 :
本发明是塑化竹、木单板贴面材料的制造方法及应用，该方法包括如下工艺步骤：一、低温碱液润涨；二、苄基化处理：三、热压定型处理：塑化竹、木单板贴面材料的应用是用于各种人造板，尤指集装箱底板、车厢底板、水泥模板等结构胶合板的贴面材料，以提高材料的表面耐磨性和静曲强度，降低表面材料的成本。本发明的优点：通过低温碱液润涨使木质纤维的结晶结构局部或完全破坏，结晶区的羟基充分暴露，使苄基化试剂最大程度的与羟基结合，引入新的基团，从而改变木质纤维原有的微观结构和化学特性，在热压定型期间重组形成一种既保留木质材料优势，同时又具有塑料某些特点的新材料，如热融加工性、湿热尺寸稳定性、高耐磨性等。
权利要求 :
1.塑化木单板贴面材料的制造方法，其特征是该方法包括如下工艺步骤：
一、低温碱液润涨：将木单板浸渍于浓度为10％～40％的NaOH溶液中，在-10～50℃温度条件下润涨1小时以上，将木单板取出，沥干浸渍液；
二、苄基化处理：将经过工艺步骤(一)处理的木单板浸于盛有苯甲基化试剂即苄化剂溶液的容器中，该溶液质量为木单板质量的1.0-5.0倍，升温至90℃～140℃，反应0.5～5小时，取出用清水或乙醇溶剂清洗，在110℃以下干燥至含水率小于16％；
三、热压定型处理：将多张经过工艺步骤(二)处理的木单板叠放一起，其中木单板的纤维方向相同，放入热压机中热压定型，制成塑化木单板贴面材料，其中热压工艺为：热压温度：100～160℃，热压时间：5～20分钟，每平方米木单板上所承受的压力：1.0～4.0MPa。
2.根据权利要求1所述的塑化木单板贴面材料的制造方法，其特征是在低温碱液润涨过程中，加入染料对木单板进行染色，加入的染料量0.01～2g染料/g木单板。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种利用木材单板或竹席通过塑化定型制备高强度和高耐磨性的塑化竹、木单板贴面材料的制造方法及应用。属于木材科学、木材加工利用与人造板技术领域。
背景技术
天然优质林木资源已被过度开发，剩余资源用于保护水土流失和维持生态平衡的意义远重于利用，今后加工利用的重点是对低质木材、人工林速生材、竹材及其加工剩余物的深度开发。速生木材一般密度较小，静曲强度、弹性模量、表面硬度等各项力学性能比较低。对速生木材进行强化、表面硬化和尺寸稳定化处理是研究开发的重点，迄今采用的方法主要有以下三个方面：表层单板压缩密实化、表层单板树脂浸渍处理、浸渍纸贴面处理。这些方法均不同程度的存在某些缺陷，如：压缩密实化单板的吸湿回弹问题，树脂浸渍单板干燥、运输过程中的开裂问题，浸渍纸面层容易磨透问题等。因此，一些特殊用途的结构胶合板、如集装箱底板迄今仍然采用热带硬木单板生产。随着热带雨林的过度采伐，热带硬木供应紧张而且价格高涨，尤其是适宜用作表层材料的高品质单板更加紧缺，开发能够替代热带硬木单板的表层材料具有重要的环保和经济意义。
发明内容
本发明的目的旨在克服目前松软木材硬化处理的缺点，提出一种用木材单板、特别是速生木材单板或竹席，通过低温碱液润涨、苯甲基化、热压定型等程序制造人造板贴面材料的方法。通过上述处理使得竹席和松软的木材单板具有较高的强度和硬度，并消除竹席编织过程形成的缺陷，这种材料可以替代热带硬木单板或浸渍纸用作工程和结构人造板、如集装箱底板、车厢底板、水泥模板等的表层材料，以提高人造板的强度和表面耐磨性。
本发明的技术解决方案：塑化竹、木单板贴面材料的制造方法，其特征是该方法包括如下工艺步骤：
一、低温碱液润涨：将单板或竹席浸渍于浓度为10％～40％的NaOH溶液中，在-10～50℃温度条件下润涨1小时以上，将单板或竹席取出，沥干浸渍液；
二、苄基化处理：将经过工艺步骤一处理的单板或竹席浸于盛有苯甲基化试剂(苄化剂)溶液的容器中，升温至90℃～140℃，反应0.5～5小时，取出用清水或乙醇等溶剂清洗，常温或在110℃以下干燥至含水率小于16％；
三、热压定型处理：将1张或多张经过工艺步骤二处理的单板(纤维方向相同)或竹席叠放一起，放入热压机中热压定型，制成塑化竹、木单板贴面材料，其中热压工艺为：热压温度：100～160℃，热压时间：5～20分钟，单位压力(指的是：每平方米单板上所承受的压力)：1.0～4.0MPa；
所述的低温碱液润涨工艺步骤一，在低温碱液润涨过程中，可以加入染料对单板进行染色，其染料包括所有碱性或中性染料均可，加入的染料量0.01～2g染料/g单板
塑化竹、木单板贴面材料的应用，其特征是用于各种人造板(尤指集装箱底板、车厢底板、水泥模板等结构胶合板)的贴面材料，以提高材料的表面耐磨性和静曲强度，降低表面材料的成本。
本发明的优点：通过低温碱液润涨使木质纤维的结晶结构局部或完全破坏，结晶区的羟基充分暴露，使苄基化试剂最大程度的与羟基结合，引入新的基团，从而改变木质纤维原有的微观结构和化学特性，在热压定型期间重组形成一种既保留木质材料优势，同时又具有塑料某些特点的新材料，如热融加工性、湿热尺寸稳定性、高耐磨性等。
本发明的技术解决方案：塑化竹、木单板贴面材料的制造方法，其特征是该方法包括如下工艺步骤：
一、低温碱液润涨：将单板或竹席浸渍于浓度为10％～40％的NaOH溶液中，在-10～50℃温度条件下润涨1小时以上，将单板或竹席取出，沥干浸渍液；
二、苄基化处理：将经过工艺步骤一处理的单板或竹席浸于盛有苯甲基化试剂(苄化剂)溶液的容器中，升温至90℃～140℃，反应0.5～5小时，取出用清水或乙醇等溶剂清洗，常温或在110℃以下干燥至含水率小于16％；
三、热压定型处理：将1张或多张经过工艺步骤二处理的单板(纤维方向相同)或竹席叠放一起，放入热压机中热压定型，制成塑化竹、木单板贴面材料，其中热压工艺为：热压温度：100～160℃，热压时间：5～20分钟，单位压力(指的是：每平方米单板上所承受的压力)：1.0～4.0MPa；
所述的低温碱液润涨工艺步骤一，在低温碱液润涨过程中，可以加入染料对单板进行染色，其染料包括所有碱性或中性染料均可，加入的染料量0.01～2g染料/g单板
塑化竹、木单板贴面材料的应用，其特征是用于各种人造板(尤指集装箱底板、车厢底板、水泥模板等结构胶合板)的贴面材料，以提高材料的表面耐磨性和静曲强度，降低表面材料的成本。
本发明的优点：通过低温碱液润涨使木质纤维的结晶结构局部或完全破坏，结晶区的羟基充分暴露，使苄基化试剂最大程度的与羟基结合，引入新的基团，从而改变木质纤维原有的微观结构和化学特性，在热压定型期间重组形成一种既保留木质材料优势，同时又具有塑料某些特点的新材料，如热融加工性、湿热尺寸稳定性、高耐磨性等。
具体实施方式
实施例1：
取厚度为2mm的杨木单板(干单板或湿单板均可)，浸渍于15％浓度的NaOH溶液中，0～5℃条件下润涨6小时，将单板取出，沥干浸渍液。然后将碱液润涨单板放入反应器中，同时加入氯化苄溶液(2.0g/g单板)，使单板完全浸泡于氯化苄中，在115℃的条件下反应2小时。将单板取出，用清水和工业乙醇交替清洗4次，然后在103℃干燥4小时左右。再将苄基化处理干燥后的杨木单板1张，放入热压机中，在温度135～140℃、压力1.0MPa条件下热压5分钟。卸压取出制成塑化杨木单板贴面材料。该贴面材料厚度为1mm(经过热压塑化定型后，原2mm厚的单板被压缩为厚度只有1mm)，在60℃温水浸泡12小时后尺寸未发生变化，其表面硬度与塑料材料接近，材料静曲强度提高30％左右。
实施例2：
取厚度为1.5mm的竹席(篾厚0.75mm，含水率无特殊要求)，浸渍于20％浓度的NaOH溶液中，40～45℃条件下润涨5小时，将竹席取出，沥干浸渍液。然后将碱液润涨竹席放入反应器中，同时加入氯化苄溶液(1.5g/g竹材)，使竹席完全浸泡于氯化苄中，在115℃下反应3小时。将竹席取出，用清水和工业乙醇交替清洗4次，然后在103℃干燥至含水率16％以下。然后将苄基化处理干燥后的竹席2张，叠放组坯，放入热压机中，在温度135～140℃、压力2.0MPa条件下热压10分钟。卸压取出制成塑化竹席贴面材料。该材料表面平整，消除了竹席编制过程中形成的缝隙缺陷，在60℃温水浸泡后尺寸未发生变化，其表面硬度与塑料材料接近，材料静曲强度提高20％左右。
实施例3：
用厚度为1.7mm的桉树单板或其它硬杂木单板19层经涂胶、组坯、热压制成厚度为27mm的集装箱底板基板，定厚砂光至26mm，双面涂聚氨酯胶粘剂或丙烯酸酯胶粘剂或其它常温固化耐水性胶粘剂，将实施例1制成的塑化杨木单板两张分别置于涂胶后基板的上下两表面，放入冷压机中，在单位压力为1.5MPa下加压20分钟，取出堆放24小时以上，制成塑化单板贴面集装箱底板。该集装箱底板各项性能指标符合GB/T19536-2004“集装箱底板用胶合板”国家标准要求。
实施例4：
用厚度为12mm的杨木胶合板或松木胶合板基板，定厚砂光，双面涂聚氨酯胶粘剂或丙烯酸酯胶粘剂或其它常温固化耐水性胶粘剂，将实施例1或实施例2制成的塑化竹、木单板贴面材料两张分别置于涂胶后基板的上下两表面，放入冷压机中，在单位压力为1.5MPa下加压20分钟，取出堆放24小时以上，制成塑化木、竹单板贴面水泥模板。该水泥模板具有表面耐磨性好，脱模能力强，其静曲强度和弹性模量比普通杨木胶合板或松木胶合板模板提高20％～40％。
取厚度为2mm的杨木单板(干单板或湿单板均可)，浸渍于15％浓度的NaOH溶液中，0～5℃条件下润涨6小时，将单板取出，沥干浸渍液。然后将碱液润涨单板放入反应器中，同时加入氯化苄溶液(2.0g/g单板)，使单板完全浸泡于氯化苄中，在115℃的条件下反应2小时。将单板取出，用清水和工业乙醇交替清洗4次，然后在103℃干燥4小时左右。再将苄基化处理干燥后的杨木单板1张，放入热压机中，在温度135～140℃、压力1.0MPa条件下热压5分钟。卸压取出制成塑化杨木单板贴面材料。该贴面材料厚度为1mm(经过热压塑化定型后，原2mm厚的单板被压缩为厚度只有1mm)，在60℃温水浸泡12小时后尺寸未发生变化，其表面硬度与塑料材料接近，材料静曲强度提高30％左右。
实施例2：
取厚度为1.5mm的竹席(篾厚0.75mm，含水率无特殊要求)，浸渍于20％浓度的NaOH溶液中，40～45℃条件下润涨5小时，将竹席取出，沥干浸渍液。然后将碱液润涨竹席放入反应器中，同时加入氯化苄溶液(1.5g/g竹材)，使竹席完全浸泡于氯化苄中，在115℃下反应3小时。将竹席取出，用清水和工业乙醇交替清洗4次，然后在103℃干燥至含水率16％以下。然后将苄基化处理干燥后的竹席2张，叠放组坯，放入热压机中，在温度135～140℃、压力2.0MPa条件下热压10分钟。卸压取出制成塑化竹席贴面材料。该材料表面平整，消除了竹席编制过程中形成的缝隙缺陷，在60℃温水浸泡后尺寸未发生变化，其表面硬度与塑料材料接近，材料静曲强度提高20％左右。
实施例3：
用厚度为1.7mm的桉树单板或其它硬杂木单板19层经涂胶、组坯、热压制成厚度为27mm的集装箱底板基板，定厚砂光至26mm，双面涂聚氨酯胶粘剂或丙烯酸酯胶粘剂或其它常温固化耐水性胶粘剂，将实施例1制成的塑化杨木单板两张分别置于涂胶后基板的上下两表面，放入冷压机中，在单位压力为1.5MPa下加压20分钟，取出堆放24小时以上，制成塑化单板贴面集装箱底板。该集装箱底板各项性能指标符合GB/T19536-2004“集装箱底板用胶合板”国家标准要求。
实施例4：
用厚度为12mm的杨木胶合板或松木胶合板基板，定厚砂光，双面涂聚氨酯胶粘剂或丙烯酸酯胶粘剂或其它常温固化耐水性胶粘剂，将实施例1或实施例2制成的塑化竹、木单板贴面材料两张分别置于涂胶后基板的上下两表面，放入冷压机中，在单位压力为1.5MPa下加压20分钟，取出堆放24小时以上，制成塑化木、竹单板贴面水泥模板。该水泥模板具有表面耐磨性好，脱模能力强，其静曲强度和弹性模量比普通杨木胶合板或松木胶合板模板提高20％～40％。