CN102189579B - 一种小径材杨木阻燃集成板材的生产方法及木材改性液 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种小径材杨木阻燃集成板材的生产方法及木材改性液，该生产方法包括：小径材杨木的原木进行开锯、选材步骤、汽蒸步骤、前真空处理步骤、压注木材改性液处理步骤、后真空处理步骤、干燥、指接和拼板步骤。本发明提供的小径材杨木阻燃集成板材的生产方法，以有效的加工和利用小径材，特别是弯曲、节眼多、虫口多的杨木小径材，所生产得到的阻燃集成板材板面平整细腻，尺寸稳定性好，不易变形，还具有防虫防蛀功能，燃烧性能等级达到GB(国标)-8624-2006标准的B级。
Description
技术领域
本发明涉及木材加工技术领域，特别涉及一种小径材杨木阻燃集成板材的生产方法及用于该生产过程中的木材改性液。
背景技术
由于生长速度快、成材周期短等原因，杨木木材大多木质疏松，密度、硬度、强度低，加工性能差。杨木小径材，特别是弯曲、节眼多、虫口多的杨木小径材，密度、硬度、强度更低，加工性能更差，而且还存在干燥收缩性大、变形性大等缺陷，因此一般只用作造纸和刨花板、密度板和细木工板等人造板的原料。
发明内容
本发明提供一种小径材杨木阻燃集成板材的生产方法，以有效的加工和利用小径材，特别是弯曲、节眼多、虫口多的杨木小径材。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种小径材杨木阻燃集成板材的生产方法，其包括：小径材杨木的原木进行开锯、选材步骤、汽蒸步骤、前真空处理步骤、压注木材改性液处理步骤、后真空处理步骤、干燥、指接和拼板步骤。
优选地，所述开锯、选材步骤，具体包括：先将小径材杨木的原木开锯成所需厚度和宽度规格的板条，去掉板条上的缺陷部位，得到无缺陷的板条。
优选地，所述汽蒸步骤，具体包括：将所述板条放入密闭的真空-压力容器中，通入蒸汽使容器压力0.1～0.2MPa，温度105～110℃，保持时间30～60min。
优选地，所述前真空处理步骤，具体包括：将所述板条气蒸后趁热将所述真空-压力容器抽真空至-0.08～-0.095MPa，保持该真空度1～3hr。
优选地，所述压注木材改性液处理步骤，具体包括、在保持所述真空度的情况下将木材改性液注满所述真空-压力容器后，将所述真空-压力容器加压至0.8～1.2MPa，保持0.5～1.5hr.后卸压，将木材改性液排出所述真空-压力容器。
优选地，所述后真空处理步骤，具体包括：将所述真空-压力容器抽真空至-0.08～-0.095MPa，保持10～15min，然后卸压并将已改性的板条取出所述真空-压力容器。
优选地，所述干燥、指接和拼板步骤具体包括：将所述真空-压力容器中取出的已改性的板条进行干燥，然后进行指接拼板集成板材工艺或细木工板工艺，得到杨木阻燃集成板材。
本发明还提供一种木材改性液，其特征在于，木材改性液由磷酸淀粉酯、磷-氮化合物、硼化合物、聚乙二醇和水组成；所述的磷-氮化合物具体为：磷酸铵、和/或磷酸氢二铵、和/或磷酸二氢铵、和/或磷酸脲、和/或水溶性聚磷酸铵、和/或磷酸脒基脲；所述的硼化合物具体为硼砂和/或硼酸；所述的聚乙二醇具体为分子量8000～20000的聚乙二醇；各组以重量份数计：磷酸淀粉酯8～12、磷-氮化合物70～105、硼化合物30～45、聚乙二醇5～7.5、水1000。
优选地，所述磷酸淀粉酯合成原料的重量份数的百分比为：磷酸∶淀粉∶水＝40～60∶20～30∶20～30；
所述磷酸淀粉酯的生产过程为：在反应釜中先加入上述配比的磷酸和淀粉，搅拌下升温至75～90℃，保温酯化反应30～75min.，加入定量的水降温至40～50℃后出料为磷酸酯、备用；
所述的磷-氮化合物具体为：磷酸铵、和/或磷酸氢二铵、和/或磷酸二氢铵、和/或磷酸脲、和/或水溶性聚磷酸铵、和/或磷酸脒基脲；所述硼化合物具体为：硼砂和/或硼酸；所述聚乙二醇为分子量具体为8000～20000的聚乙二醇。
本发明还提供一种木材改性液的生产方法，其特征在于，将上述技术方案中的各组分中的磷酸淀粉酯、磷-氮化合物、硼化合物、聚乙二醇加水到搅拌釜中混合搅拌至溶解完全，再加入氨水调整物料pH＝4.5后泵入贮槽备用。
通过实施以上技术方案，具有以下技术效果：本发明提供的小径材杨木阻燃集成板材的生产方法，以有效的加工和利用小径材，特别是弯曲、节眼多、虫口多的杨木小径材，所生产得到的阻燃集成板材板面平整细腻，尺寸稳定性好，不易变形，还具有防虫防蛀功能，燃烧性能等级达到(国标)GB-8624-2006标准的B级。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面详细描述本发明提供的实施例。
本发明实施例提供一种小径材杨木阻燃集成板材的生产方法，其特征在于，包括：小径材杨木的开锯、选材步骤、汽蒸步骤、前真空处理步骤、压注木材改性液处理步骤、后真空处理步骤、干燥、指接和拼板步骤。
本实施例中：
所述开锯、选材步骤，具体包括：先将小径材杨木的原木开锯成所需厚度和宽度规格的板条，去掉板条上的缺陷部位，即截去板条上有死节、虫口等缺陷部位，得到无缺陷的板条。
所述汽蒸步骤，具体包括：将所述板条放入密闭的真空-压力容器中，通入蒸汽使容器压力0.1～0.2MPa，温度105～110℃，保持时间30～60min。
所述前真空处理步骤，具体包括：将所述板条气蒸后趁热将所述真空-压力容器抽真空至-0.08～-0.095MPa，保持该真空度1～3hr。使板条中的水分气化并排出。
所述压注木材改性液处理步骤，具体包括、在保持所述真空度的情况下将木材改性液注满所述真空-压力容器后，将所述真空-压力容器加压至0.8～1.2MPa，保持0.5～1.5hr.后卸压，将木材改性液排出所述真空-压力容器。
所述后真空处理步骤，具体包括：将所述真空-压力容器抽真空至-0.08～-0.095MPa，保持10～15min，然后卸压并将已改性的板条取出所述真空-压力容器。
所述干燥、指接和拼板步骤具体包括：将所述真空-压力容器中取出的已改性的板条进行干燥，可自然晾干或室干(窑干)，室干的干燥过程与普通杨木干燥过程相同；然后进行指接拼板集成板材工艺或细木工板工艺，得到杨木阻燃集成板材。
小径材杨木阻燃集成板材的生产方法的具体实施例1：
先将小径材杨木的原木开锯成厚度2.3mm、宽度45mm规格的板条，截去有死节、虫口等缺的陷板条中的缺陷部位，得到无缺陷板条；将无缺陷板条和截得的无缺陷板条段放入密闭的真空-压力容器中，通入蒸汽使真空-压力容器压力0.2MPa，温度110℃左右，保持时间45min.；接着趁热将真空-压力容器抽真空至-0.09MPa，保持1.5hr；保持真空度，将木材改性液注满真空-压力容器，解除真空并开启加压泵，使真空-压力容器内压力达到1.0MPa±0.05MPa，保持0.75hr.后卸压，将木材改性液排出真空-压力容器；容器抽真空至-0.08MPa，保持10min后卸压，将已改性的板条取出真空-压力容器；改性的板条先自然晾干或室干(窑干)后，进行四面刨光、截断、开齿、指接、拼板、砂光等一般拼板集成板材工序，得到杨木阻燃集成板材。
小径材杨木阻燃集成板材的生产方法的具体实施例2：
先将小径材杨木的原木开锯成厚度2.0mm、宽度30mm规格的板条，截去有死节、虫口等缺的陷板条中的缺陷部位，得到无缺陷板条；将无缺陷板条和截得的无缺陷板条段放入密闭的真空-压力容器中，通入蒸汽使真空-压力容器压力0.15MPa，温度约105℃，保持时间30min；接着趁热将真空-压力容器抽真空至-0.095MPa，保持1hr；保持真空度，将木材改性液注满真空-压力容器，解除真空并开启加压泵，使真空-压力容器内压力达到0.8MPa±0.05MPa，保持0.5hr.后卸压，将木材改性液排出真空-压力容器；真空-压力容器抽真空至-0.085MPa，保持10～15min后卸压，将已改性的板条取出真空-压力容器；改性的板条先自然晾干或室干(或者窑干)后，进行截断、开齿、拼板、过双面刨、贴面板等一般细木工板生产工序，得到杨木阻燃细集成板材。
本发明实施例还提供一种木材改性液，木材改性液由磷酸淀粉酯、磷-氮化合物、硼化合物、聚乙二醇和水组成；所述的磷-氮化合物具体为：磷酸铵、和/或磷酸氢二铵、和/或磷酸二氢铵、和/或磷酸脲、和/或水溶性聚磷酸铵、和/或磷酸脒基脲；所述的硼化合物具体为硼砂和/或硼酸；所述的聚乙二醇具体为分子量8000～20000的聚乙二醇；各组以重量份数计：磷酸淀粉酯8～12、磷-氮化合物70～105、硼化合物30～45、聚乙二醇5～7.5、水1000。
本实施例中，
所述磷酸淀粉酯合成原料的重量份数的百分比：磷∶淀粉∶水＝40～60∶20～30∶20～30；
所述磷酸淀粉酯的生产过程为：在反应釜中先加入上述配比的磷酸和淀粉，搅拌下升温至75～90℃，保温酯化反应30～75min.，加入定量的水降温至40～50℃后出料为磷酸酯、备用；
所述的磷-氮化合物具体为：磷酸铵、和/或磷酸氢二铵、和/或磷酸二氢铵、和/或磷酸脲、和/或水溶性聚磷酸铵、和/或磷酸脒基脲；所述硼化合物具体为：硼砂和/或硼酸；所述聚乙二醇具体为分子量为8000～20000的聚乙二醇。
本发明实施例提供一种木材改性液的生产方法，该方法的过程是：将上述木材改性液实施例的各组分中的磷酸淀粉酯、磷-氮化合物、硼化合物、聚乙二醇加水到搅拌釜中混合搅拌至溶解完全，再加入氨水调整物料pH＝4.5后泵入贮槽备用。
磷酸淀粉酯的合成和木材改性液的生产具体实施例1：
磷酸淀粉酯的合成1：先将280kg淀粉和280kg水在塑料或不锈钢容器中搅拌分散成淀粉浆。往反应釜中先加入300kg磷酸(浓度85％)，搅拌下慢慢加入全部淀粉浆并升温至90℃，保温酯化反应45min.后加入200kg水降温至40～50℃后出料得到磷酸淀粉酯。
木材改性液的生产1：将50kg磷酸淀粉酯、400kg磷酸氢二铵、75kg水溶性聚磷酸铵、100kg硼砂、100kg硼酸、35kg聚乙二醇-10000，于搅拌釜中混合搅拌至溶解完全，加入磷酸调整物料pH＝4.5，加水使总量至5000kg后即为木材改性液，泵入贮槽备用。
磷酸淀粉酯的合成和木材改性液的生产具体实施例2：
磷酸淀粉酯的合成2：先将淀粉200kg和水200kg在塑料或不锈钢容器中搅拌分散成淀粉浆。往反应釜中先加入磷酸(浓度85％)200，搅拌下慢慢加入淀粉浆并升温至75～90℃，保温酯化反应30～75min.后加入250水降温至40～50℃后出料得到磷酸淀粉酯。
木材改性液的生产2：将45kg磷酸淀粉酯、400kg磷酸脒基脲、150kg硼酸、30kg聚乙二醇-8000～20000，于搅拌釜中混合搅拌至溶解完全，加入氨水调整物料pH＝4.5，加水使总量至5000kg后即为木材改性液，泵入贮槽备用。
本发明实施例提供的小径材杨木阻燃集成板材的生产方法，使小径材杨木得到了有效的利用，同时所生产的集成板材具有难燃性能，可节约大量的天然林资源和原料成本，对人工速生林增值和保护生态环境起到促进作用。
本发明实施例提供生产方法生产的阻燃集成板材，砂光后的板面平整细腻，尺寸稳定性好，不易变形，还具有防虫防蛀功能，燃烧性能等级达到GB-8624-2006标准的B级，既可以用作普通实木家具原料和普通装饰材料，也可以作为阻燃实木家具、其它阻燃制品的原料和阻燃装饰材料使用。
小径材杨木的汽蒸处理，促使木材内部的半纤维素及一些不稳定官能团发生重组、变定，木质结构趋于稳定，同时杀死寄生虫、虫卵和微生物，并使堵塞在微毛细管内的树脂类物质软化；前真空步骤使木材中的水分气化，通过内部微毛细管系统排出，达到疏通微毛细管从而提高木材渗透性能，以及降低木材含水率的作用；木材压注改性液后，木材表面附着有较多的改性液，后真空步骤是将木材表层的改性液部分抽出，避免改性后的木材残留液过多而造成浪费。
本发明实施例提供的木材改性液中的聚乙二醇是一种木材尺寸稳定剂，与阻燃成分磷酸淀粉酯、磷-氮化合物和阻燃-防腐成分硼化合物配合使用，不但使木材的尺寸稳定性得到极大的改善，抗压、抗弯曲强度和耐磨性也有所提高，而且具有相当强的防蛀性和难燃性。
本发明实施例提供的木材改性液中的磷酸淀粉酯、磷-氮化合物硼化合物，属环保(无卤)膨胀型阻燃剂组合，是典型的磷-氮-硼三元阻燃剂，通过磷-氮-硼的阻燃协效作用而获得很好的阻燃效果。
小径材杨木经本本发明实施例提供的压注木材改性液处理步骤、后真空处理步骤和干燥步骤后，物理力学性能和燃烧性能检验结果如下：
密度：0.61(改性前0.52)kg/m3【按GB1933-91检验，含水率12％】；
抗弯强度：86.38(改性前76.07)MPa【按GB1932-91检验，含水率15％】；抗压强度：82.9(改性前75.6)MPa【按GB1939-91检验，顺纹】；
硬度：端面3125，弦面2615，径面2555(改性前分别为2895，2420，2040)N【按GB1941-91检验】；
阻燃性能：质量损失率48.27％(要求≤60％)，有焰燃烧时间3’13″(要求≤6’)检验结果合格，符合“阻燃木材”要求【按GA/T42.1-1992检验】；燃烧性能等级B级【GB-8624-2006，送检】。
以上对本发明实施例所提供的一种小径材杨木阻燃集成板材的生产方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (1)
1.一种小径材杨木阻燃集成板材的生产方法，其特征在于，包括小径材杨木的原木开锯、选材、汽蒸、前真空、压注木材改性液、后真空、干燥、指接、拼板步骤；所述的汽蒸步骤，是将开锯、选材得到的板条放入密闭的真空-压力容器中，通入蒸汽使真空-压力容器压力0.1～0.2MPa，温度105～110℃，保持时间30～60min.；所述的前真空步骤，是将板条汽蒸后趁热将真空-压力容器抽真空至-0.08～-0.095MPa，保持1～3hr.；所述的压注木材改性液步骤，具体包括在保持真空度的情况下将木材改性液注满真空-压力容器后，将真空-压力容器加压至0.8～1.2MPa，保持0.5～1.5hr.后卸压，将木材改性液排出真空-压力容器；所述的后真空步骤，包括将真空-压力容器抽真空至-0.08～-0.095MPa，保持10～15min.，然后卸压并将已改性板材取出真空-压力容器；干燥后的改性板条按指接拼板集成材步骤，生产得到阻燃杨木集成材；
木材改性液由磷酸淀粉酯、磷-氮化合物、硼化合物、聚乙二醇和水组成；所述的磷-氮化合物具体为：磷酸铵、和/或磷酸氢二铵、和/或磷酸二氢铵、和/或磷酸脲、和/或水溶性聚磷酸铵、和/或磷酸脒基脲；所述的硼化合物具体为硼砂和/或硼酸；所述的聚乙二醇具体为分子量8000～20000的聚乙二醇；各组份以重量份数计：磷酸淀粉酯8～12、磷-氮化合物70～105、硼化合物30～45、聚乙二醇5～7.5、水1000，各组分中的磷酸淀粉酯、磷-氮化合物、硼化合物、聚乙二醇加水，于搅拌釜中混合搅拌至溶解完全，再加入氨水调整物料pH＝4.5后泵入贮槽即可。
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