專利名稱：強化竹基材模制品及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種竹子芯材經(jīng)物化處理的強化竹基材模制品及其制造工藝。
近年來，開發(fā)了一系列以機械和化學方法加工制得的木材，譬如通過將木材碎化成木粉后與某些粘合劑混合，再通過機械壓制方法制得的板材，這些經(jīng)處理的木材通常具有良好的機械性能和表面性能。在發(fā)明標題為“塑化纖維模制品制造工藝”的中國專利(專利號為88104938)的說明書中，發(fā)明人通過將原始木材碎化成木粉，再將木粉與液態(tài)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(jīng)捏合、脫水和干燥后，將其在高溫下放在模具中壓制成形，使所述樹脂受熱固化而制得塑化纖維制品，該工藝所用的原始木材范圍很廣，甚至可包括木材加工行業(yè)中的大量切邊料或劣質(zhì)木材如馬尾松，還可以是林業(yè)生產(chǎn)中不成材的樹枝、樹根等廢下腳料，所以采用這種方法可充分發(fā)掘木材資源，變廢為寶。而且該工藝在模具中壓制成形，采用較大的單位壓力140—400公斤/平方厘米左右，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。所制備的塑化纖維制品外表美觀，光潔度好，抗氣候性強，耐冷熱溫度，尤其能提高抗拉和抗沖擊性能，能比較滿意地解決了模壓制品的脆性問題，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、耐濕、耐酸等性能，但由于合成的樹脂粘度大，一般都存在著滲入性差的缺陷，所以這類已有技術(shù)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(jīng)碎化而直接由原木或由原木經(jīng)簡單剪、切、鋸裁等機械加工后再經(jīng)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(nèi)部合成樹脂，從而達到對木材改性的方法。
本發(fā)明人的中國專利88102532.1提供一種基本保持木材本身纖維結(jié)構(gòu)不變，并包含一部分樹脂的改性木材—琥珀木及其制造方法，該方法在木材內(nèi)部合成樹脂，以完成對木材進行改性。由該發(fā)明的琥珀木所制成的制品具有脆性小機械強度高，外觀類似或勝于瑪瑙，彩玉或天然琥珀的優(yōu)越性能。
該發(fā)明所要達到的目的和效果是由下列構(gòu)思來完成的該發(fā)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(zhì)上是一種滲有合成樹脂的纖維結(jié)構(gòu)未經(jīng)破碎的改性木材。這里，“纖維結(jié)構(gòu)未經(jīng)破碎”是相對于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(fā)明琥珀木的制造過程中，木材不經(jīng)碎化，而是直接由伐下的原始木材或由原木經(jīng)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％(干重量百分數(shù)，以木材干重量的總和為基準)，優(yōu)選20％—30％(干重量)。除樹脂外，該發(fā)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(fā)明琥珀木由下列步驟制得I胚料的制備所述琥珀木的原料可采用常用的各種木制品用材，也可采用各種劣質(zhì)的木材，如在我國松屬中分布最廣、數(shù)量最大的馬尾松，還可以選用不成材的林業(yè)生產(chǎn)下腳(樹枝、樹根等小材或廢材。通過對這些原木材進行去皮、沖、剪切、鋸裁等機械加工以及烘干處理，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(nèi)，先抽出容器內(nèi)空氣，以使胚料表層塵屑及纖維之間殘留空氣易于逸出，從而便于化學浸漬的進行。接著，在負壓下使胚料浸入事先配制好的浸漬液中，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。為了改變酚醛類制品的深色、棕色等單調(diào)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，并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(jù)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(nèi)部。III樹脂的合成在浸漬完成后，解除真空度，在常壓下加溫使容器內(nèi)化學原料混合物反應，反應溫度為95℃～105℃左右，時間與常規(guī)液態(tài)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(nèi)部。IV干燥處理當上述反應結(jié)束后，立即停止加溫，進行隔水冷卻，隨后放出多余樹脂液(此樹脂可用于制造發(fā)明專利申請?zhí)枮?6104938所述的塑化纖維或用作浸漬裝飾面薄木片料)。將容器內(nèi)胚料取出，放在通風涼干架等裝置上經(jīng)風干，再用專用干燥設備對其干燥以備用。V固化成形將干燥后的胚料放入模具中加熱壓制并將其在模具中加壓保溫一段時間，這樣就使胚料內(nèi)的樹脂進行固化反應而得到琥珀木制品。
本發(fā)明目的是對上述專利“琥珀木及其制造方法”的進一步的改進，以提供一種強化竹基材模制品及其制造工藝。
本發(fā)明的上述目的是通過以下方式實現(xiàn)的一種強化竹基材模制品的制造方法，它包括竹基材胚料制備，以及竹基材胚料經(jīng)化學處理后在模具中經(jīng)高溫高壓固化成形，其特征在于它還包括(i)選擇竹基材作為胚料，并且將該竹基材胚料經(jīng)過預先干燥、壓縮，(ii)經(jīng)預先干燥、壓縮的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，和/或紅色染料胭脂紅和/或莧菜紅進行調(diào)色處理，(iv)把上述浸漬過的胚料放在模具中再經(jīng)加溫加壓固化成形。
其特征在于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)。
其特征在于苯酚∶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、氨水等堿性催化劑。
其特征在于苯酚∶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。
其特征在于所述苯酚部分由二甲酚或乙酚代替。
其特征在于所述脲素、甲醛和催化劑的混合液中還包含硫脲或三聚氰胺。
其特征在于所述脲素∶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、氨水等堿性催化劑中選取。
其特征在于所述脲素∶三聚氰胺∶甲醛＝0.8∶0.097∶1.6(克分子量)，催化劑選用堿性催化劑。
其特征在于所述竹基材坯料包含(i)10％—40％(干重量)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％(干重量)竹基材，其中合成樹脂被包含在竹基材纖維內(nèi)部及表層。
其特征在于所述合成樹脂含量范圍為20％—30％(干重量)，對應的竹基材含量范圍為80％—70％(干重量)。
本發(fā)明的強化竹基材模制品具有類似的突出優(yōu)點和效果，首先，作為本發(fā)明原材料的竹基材不需要碎化，這就減少了常規(guī)方法中碎化這道工序，另外，也正因為沒有經(jīng)過碎化，本發(fā)明強化竹基材模制品保持了竹材本身具有的纖維結(jié)構(gòu)，從而具有很高的強度和韌性。
同時作為本發(fā)明的原材料經(jīng)過嚴格篩選采用經(jīng)預壓縮后的竹子芯材。
在本發(fā)明強化竹基材模制品的制造中，樹脂合成化學反應的條件與一般合成樹脂反應情況不同，即化學原料配好后，利用真空減壓而使其被吸入預先制成的胚料纖維中。根據(jù)本發(fā)明制造工藝步驟，所述原料如酚、醛和催化劑等化學物質(zhì)經(jīng)混合后，在負壓下使其滲入胚料纖維中，然后對其加熱而在纖維內(nèi)完成樹脂合成。這樣做的好處是由于酚、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(jié)合胚料竹纖維本身固有的天然化合物(如木質(zhì)素、天然樹脂)，對天然樹脂改性，從而使所得強化竹基材模制品的物理性能更為優(yōu)良。
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例對其進行進一步的闡述。
本實施例的強化竹基材模制品為下列成份配方115％(干重量)酚醛樹脂或脲醛樹脂85％(干重量)纖維結(jié)構(gòu)未經(jīng)破碎的竹子芯材配方225％(干重量)酚醛樹脂或脲醛樹脂
75％(干重量)纖維結(jié)構(gòu)未經(jīng)破碎的竹子芯材配方335％(干重量)酚醛樹脂或脲醛樹脂65％(干重量)纖維結(jié)構(gòu)未經(jīng)破碎的竹子芯材配方430％(干重量)酚醛樹脂或脲醛樹脂70％(干重量)纖維結(jié)構(gòu)未經(jīng)破碎的竹子芯材至少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范圍為20％—30％(干重量)，相應的竹子芯材含量優(yōu)選80％—70％(干重量)，其中樹脂含量為約30％(干重量)時最佳。所述合成樹脂處于竹子芯材的表層及纖維的內(nèi)部。
本實施例所述新紅木的制造是由下列步驟來完成的(I)胚料的制備本實施例的原料采用竹子芯材，對其進行去皮、沖、剪切、鋸裁等機械加工，使其成為一定厚度的板胚，然后對其進行烘干處理。并且將其經(jīng)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(nèi)，抽出容器內(nèi)空氣至約0.5大氣壓，使胚料表面塵悄和纖維間空氣逸出。隨后在0.5大氣壓下使板胚浸入事先配制好的浸漬液中，使其吸入化學浸漬液。
本實施例所采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、氨水等堿性催化劑中選取，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、氨水等堿性催化劑中選取，堿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、碳酸氫鈉或氨水等堿性催化劑中選取，堿性催化劑的投入量優(yōu)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(jù)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小時范圍內(nèi)，經(jīng)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后，解除直空度，在常壓下加溫使上述化學物質(zhì)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(nèi)，對所述苯酚、甲醇(或糖醛)等的混合物加溫，當反應容器內(nèi)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(nèi)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.干燥處理上述合成反應完成后，停止加溫，隔水冷卻，隨后放出多余樹脂液。將板胚從浸漬容器(反應容器)中取出，并將其放于通風涼干架等裝置上風干，然后再用專用干燥設備如干燥機或烘房中對其進行干燥以備用。V固化成形將干燥后的板胚放入預熱到規(guī)定溫度的模具內(nèi)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℃范圍內(nèi)為宜。加壓保溫時間(即壓制時間)以產(chǎn)品厚度為準，一般以每毫米保溫約二分鐘為宜。最后從模具內(nèi)取出所述經(jīng)加壓保溫的板胚，即得到本發(fā)明的制品。
本發(fā)明的強化竹基材料模制品可用于制造各種高檔家具，美術(shù)工藝品，日用五金制品以及衛(wèi)生設備，同時也適合用作各種高級建筑裝飾材料。本發(fā)明的強化竹基材料模制品可以是半透明或不呈透明狀，表面具有規(guī)則自然木紋，其外觀與天然高級木材極其相似。它耐高溫，不變形，不易老化，無需上漆，且越用越光高，為竹子芯材的開發(fā)利用拓展了廣闊的前途。
權(quán)利要求
1.一種強化竹基材模制品的制造方法，它包括竹基材胚料制備，以及胚料經(jīng)化學處理后在模具中經(jīng)高溫高壓固化成形，其特征在于它還包括(i)選擇竹子芯材作為胚料，并且將該胚料經(jīng)過干燥和預壓縮，(ii)經(jīng)預壓縮的竹子芯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，和/或紅色染料胭脂紅和/或莧菜紅進行調(diào)色處理，(iv)把上述浸漬過的胚料放在模具中再經(jīng)加溫加壓固化成形。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于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(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于苯酚∶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、氨水等堿性催化劑。
4.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于苯酚∶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(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述苯酚部分由二甲酚或乙酚代替。
6.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述脲素、甲醛和催化劑的混合液中還包含硫脲或三聚氰胺。
7.按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述脲素∶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、氨水等堿性催化劑中選取。
8.按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述脲素∶三聚氰胺∶甲醛＝0.8∶0.097∶1.6(克分子量)，催化劑選用如權(quán)利要求7所述的堿性催化劑。
9.一種根據(jù)權(quán)種要求1方法制成的強化竹基材模制品，其特征在于所述竹基材包含(i)10％—40％(干重量)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％(干重量)纖維結(jié)構(gòu)未經(jīng)破碎的竹基材，其中合成樹脂被包含在竹基材纖維內(nèi)部及表層。
10.按權(quán)利要求9所述的新紅木，其特征在于所述合成樹脂含量范圍為20％—30％(干重量)，對應的竹基材含量范圍為80％—70％(干重量)
全文摘要
本發(fā)明涉及一種竹子芯材經(jīng)物化處理的強化竹基材模制品及其加工制造方法。本發(fā)明為一種包含10％-40％合成樹脂的纖維結(jié)構(gòu)未經(jīng)破碎的竹子基材，所述合成樹脂處于竹材纖維內(nèi)部和表層。制造該強化竹基材模制品的方法主要由化學浸漬、樹脂合成及固化等步驟構(gòu)成外，還包括將選擇的竹子芯材預壓縮和調(diào)色處理。本發(fā)明所述強化竹基材模制品強韌性高，外觀漂亮，類似或優(yōu)于天然高級木材，可用于制造家具、美術(shù)工藝品和各種建筑裝璜用品。
文檔編號B27N1/00GK1122744SQ9411784
公開日1996年5月22日 申請日期1994年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月7日
發(fā)明者李宗奎 申請人:深圳萬景實業(yè)發(fā)展有限公司