CN103991121B - 一种人造金丝楠阴沉木及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于颗粒增强木质功能材料成形技术研究的人造金丝楠阴沉木及其制备方法。一种人造金丝楠阴沉木由七种组分制成，各组分质量分数为：木粉60%～70%、短木丝15%～20%、长木丝5%～10%、仿金粉1%～10%、檀香粉1%～5%、纳米氧化铋0.1%～1.0%、桐油5%～10%。其制备方法包括混合料制备、混合料与长木丝分多层交替加入刚性成形模内高压成形获得人造金丝楠阴沉木坯块、对坯块实施机械修饰与抛光三个步骤。采用本发明制备的人造金丝楠阴沉木成品材色泽与质感从边缘到芯部由灰黑渐变成暖黄，或黑黄互为点缀，有金属光泽与淡淡木香、不腐朽、不生虫、永不褪色，可替代天然金丝楠阴沉木制作高档工艺品。
Description
技术领域
本发明属新材料领域，特别涉及一种基于颗粒增强木质功能材料成形技术研究的可替代天然金丝楠阴沉木制备高档工艺品的人造金丝楠阴沉木及其制备方法。
背景技术
阴沉木是带有香味和杀菌特征树种的树木因地震、洪水、泥石流等埋入淤泥中，在缺氧、高压、微生物（如细菌）作用下，经过数千年甚至上万年的炭化过程而形成，又称“乌木”或“碳化木”。古人云：“家有乌木半方，胜过财宝一箱”。阴沉木和我国红木标准中的“乌木”是完全不同的概念，阴沉木历经岁月沧桑、饱受多种自然内外之力，使其天然形状怪异、古朴、典雅，仪态万千，西方人惊叹为“东方神木”。
阴沉木材质介于碳和木之间，本质坚硬、有金属光泽，经打磨可达到镜面光亮、不腐朽、不生虫、永不褪色。阴沉木家族中以金丝楠阴沉木最珍贵，是制作高档工艺品、小型仿古家具的理想之材。
能否创新一种绿色制造工艺，像当年开发人造金刚石那样开发出人造金丝楠阴沉木呢？本发明以速生白杨、竹柳、梓树等的木丝和林业剩余物（采伐剩余物、制材剩余物、加工剩余物）、农作物秸秆与果壳（如棉梗、麦秸、油茶壳）、芦苇等的粉末为基材，应用粉末冶金与粉体工程、木材科学与技术等交叉学科材料成形理论，借助响应面试验设计与分析方法，通过大量试验与分析，肯定地回答了生物质材料领域这一亟待解决的问题。
通过专利检索，查询到以下较为接近的专利技术方案。
专利1：
专利权人黎元福，专利号为93238641.5。本实用新型提供了一种人造金丝木，它由透明防护层、金色丝饰面层、锯末粘结层和木干层组成。其金丝饰面用天然棕片来实现，木干为木板、胶合板、竹压板和刨花板，是一种现代豪华装饰材料，可与泰柚、红木相比，可广泛用于制作家具，装饰地板、墙面和日用品、工艺品。
专利2：
专利权人吴庆定，专利号为ZL201110029275.4，公开了一种金属化木质粉末基复合材料的生产方法，该方法采用如下原料和步骤：一、取白杨的枝桠、电解紫铜粉、分析纯乙醇备用；二、将白杨的枝桠加工成20～100目粉末；三、所得粉末与电解紫铜粉混合，同时喷洒分析纯乙醇；四、所得混合粉末投入成形钢模中，加热、加压，塑化成金属化木质粉末基复合材料坯块，压力30～90MPa，温度145～200℃，保温15～45min。从制备到使用再到回收不造成污染；材料密度与理论密度之比接近1，可部分替代铜、铝生产轴承、电磁屏蔽元件。价格低廉，工艺简捷，环境清洁，产业化优势明显。
专利3：
专利权人吴庆定，专利申请号为201110029282.4，公开了一种高密度环保木质材料的生产方法，该方法采用如下原料和步骤：一、取白杨的枝桠或多种原料备用；二、将原料加工成20～100目粉末；三、将两种以上原料加工所得的粉末混合搅拌；四、将所得粉末投入成形钢模中，加热、加压，塑化成坯块，压力50～100MPa，温度150～180℃，保温10～60min。本发明从制备到使用再到回收均不造成污染；材料密度高达1.3～1.4g/cm3，可与金属、有机化工材料媲美，可广泛用作食品与医药及纺织机械、装备、汽车、轴承、结构件及高档饰件的原材料，且价格低廉，工艺简捷，环境清洁，产业化优势明显。
以上公开的专利技术方案均未公开本发明的内容，本领域普通技术人员也不能通过以上技术方案的相互结合得出本发明的技术启示。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术在资源开发、环境保护、材料功能等方面存在的认知缺陷，提供一种颜色高贵含蓄、质地通透、可见琥珀猫眼、手感细腻舒滑、有金属光泽与淡淡木香、不腐朽、不生虫、永不褪色的人造金丝楠阴沉木及其制备工艺，以便替代天然金丝楠阴沉木制作高档工艺品和小型仿古家具。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种人造金丝楠阴沉木，其特征在于：其由以下七种组分制成，各组分的质量分数分别为：木粉60%～70%、短木丝15%～20%、长木丝5%～10%、仿金粉1%～10%、檀香粉1%～5%、纳米氧化铋0.1%～1.0%、桐油5%～10%。
所述木粉来源于含水率为12%～15%的林业采伐、制材、加工剩余物、农作物秸秆、果壳、芦苇中的一种或多种；经粉碎、过筛获得，其粒度＜0.25mm。
所述木丝由含水率为12%～15%的速生白杨、竹柳、梓树木材加工而成，宽2～3mm、厚0.3～0.5mm；其中：所述短木丝长20～30mm、长木丝长150～200mm。
所述仿金粉为18K金色仿金粉，其粒度＜0.25μm。
所述檀香粉为天然檀香粉，其粒度＜0.15mm。
一种人造金丝楠阴沉木的制备方法，其特征在于其包括以下步骤：
步骤1：将木粉、短木丝、仿金粉、檀香粉、纳米氧化铋、桐油分别按质量分数60%～70%、15%～20%、1%～10%、1%～5%、0.1%～1.0%、5%～10%进行均匀混合，得均匀混合料备用；
步骤2：将步骤1所得混合料与5%～10%的长木丝分多层交替加入刚性成形模内，并将长木丝摆放成螺旋图案，实施高压成形，获得人造金丝楠阴沉木坯块；坯块成形压力500～700MPa，成形温度150～220℃，保温保压时间60～120min；
步骤3：对坯块实施机械修饰与抛光加工，从而获得人造金丝楠阴沉木成品。
在较佳实施状态下，所述步骤2中的成形压力为550～650MPa。
在较佳实施状态下，所述步骤2中的成形温度为160～210℃。
在较佳实施状态下，所述步骤2中的保温保压时间为80～100min。
本发明的有益效果：所述高压成形是应用粉末冶金与粉体工程、木材科学与技术等交叉学科材料成形理论，借助响应面试验设计与分析方法，创新木质复合材料成形技术与方法；经由上述配方与制备方法制备的人造金丝楠阴沉木色泽与质感从边缘到芯部由灰黑渐变成暖黄，或黑黄互为点缀，可见琥珀猫眼，有金属光泽与淡淡木香、不腐朽、不生虫、永不褪色，可替代天然金丝楠阴沉木制作各种高档工艺品。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明做进一步说明。
实例1：
本发明所述人造金丝楠阴沉木，采用以下配方和方法获得。
各组分的质量组成为：木粉600克、短木丝200克、长木丝100克、仿金粉10克、檀香粉10克、纳米氧化铋10克、桐油70克。
制备方法包括以下步骤：
步骤1：将木粉600克、短木丝200克、仿金粉10克、檀香粉10克、纳米氧化铋10克、桐油70克进行均匀混合，得均匀混合料备用；
步骤2：取全部900克混合料与100克长木丝分多层交替加入刚性成形模内，并将部分长木丝摆放成螺旋图案，实施高压成形，高压成形的主要工艺参数包括：成形压力500MPa、成形温度220℃、保温保压时间60min；
步骤3：对高压成形坯块实施机械修饰与抛光加工得到人造金丝楠阴沉木成品。
实例2：
本发明所述人造金丝楠阴沉木，采用以下配方和方法获得。
各组分的质量组成为：木粉700克、短木丝150克、长木丝50克、仿金粉30克、檀香粉19克、纳米氧化铋1克、桐油50克。
制备方法包括以下步骤：
步骤1：将木粉700克、短木丝150克、仿金粉30克、檀香粉19克、纳米氧化铋1克、桐油50克进行均匀混合，得均匀混合料备用；
步骤2：取全部950克混合料与50克长木丝分多层交替加入刚性成形模内，并将部分长木丝摆放成螺旋图案，实施高压成形，高压成形的主要工艺参数包括：成形压力700MPa、成形温度150℃、保温保压时间120min；
步骤3：对高压成形坯块实施机械修饰与抛光加工得到人造金丝楠阴沉木成品。
实例3：
本发明所述人造金丝楠阴沉木，采用以下配方和方法获得。
各组分的质量组成为：木粉600克、短木丝150克、长木丝50克、仿金粉50克、檀香粉47克、纳米氧化铋3克、桐油100克。
制备方法包括以下步骤：
步骤1：将木粉600克、短木丝150克、仿金粉50克、檀香粉47克、纳米氧化铋3克、桐油100克进行均匀混合，得均匀混合料备用；
步骤2：取全部950克混合料与50克长木丝分多层交替加入刚性成形模内，并将部分长木丝摆放成螺旋图案，实施高压成形，高压成形的主要工艺参数包括：成形压力550MPa、成形温度210℃、保温保压时间80min；
步骤3：对高压成形坯块实施机械修饰与抛光加工得到人造金丝楠阴沉木成品。
实例4：
本发明所述人造金丝楠阴沉木，采用以下配方和方法获得。
各组分的质量组成为：木粉650克、短木丝170克、长木丝50克、仿金粉20克、檀香粉50克、纳米氧化铋7克、桐油53克。
制备方法包括以下步骤：
步骤1：将木粉650克、短木丝170克、仿金粉20克、檀香粉50克、纳米氧化铋7克、桐油53克进行均匀混合，得均匀混合料备用；
步骤2：取全部950克混合料与50克长木丝分多层交替加入刚性成形模内，并将部分长木丝摆放成螺旋图案，实施高压成形，高压成形的主要工艺参数包括：成形压力650MPa、成形温度160℃、保温保压时间100min；
步骤3：对高压成形坯块实施机械修饰与抛光加工得到人造金丝楠阴沉木成品。
实例5：
本发明所述人造金丝楠阴沉木，采用以下配方和方法获得。
各组分的质量组成为：木粉605克、短木丝150克、长木丝70克、仿金粉100克、檀香粉10克、纳米氧化铋5克、桐油60克。
制备方法包括以下步骤：
步骤1：将木粉605克、短木丝150克、仿金粉100克、檀香粉10克、纳米氧化铋5克、桐油60克进行均匀混合，得均匀混合料备用；
步骤2：取全部930克混合料与70克长木丝分多层交替加入刚性成形模内，并将部分长木丝摆放成螺旋图案，实施高压成形，高压成形的主要工艺参数包括：成形压力600MPa、成形温度200℃、保温保压时间90min；
步骤3：对高压成形坯块实施机械修饰与抛光加工得到人造金丝楠阴沉木成品。
以上对本发明所提供的一种人造金丝楠阴沉木及其制备方法进行了详细介绍，本文中对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，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 (9)
1.一种人造金丝楠阴沉木，其特征在于：其由以下七种组分制成，各组分的质量分数分别为：木粉60%～70%、短木丝15%～20%、长木丝5%～10%、仿金粉1%～10%、檀香粉1%～5%、纳米氧化铋0.1%～1.0%、桐油5%～10%。
2.根据权利要求1所述的一种人造金丝楠阴沉木，其特征在于：所述木粉来源于林业采伐/制材/加工剩余物、农作物秸秆、果壳、芦苇中的一种或多种，经粉碎、过筛获得，其粒度＜0.25mm；且所述木粉来源的原料的含水率均为12%～15%。
3.根据权利要求1所述的一种人造金丝楠阴沉木，其特征在于：所述短木丝和所述长木丝均由速生白杨、竹柳、梓树木材加工而成，宽2～3mm、厚0.3～0.5mm，且所述短木丝和长木丝来源的原料的含水率均为12%～15%；其中：所述短木丝长20～30mm、长木丝长150～200mm。
4.根据权利要求1所述的一种人造金丝楠阴沉木，其特征在于：所述仿金粉为18K金色仿金粉，其粒度＜0.25μm。
5.根据权利要求1所述的一种人造金丝楠阴沉木，其特征在于：所述檀香粉为天然檀香粉，其粒度＜0.15mm。
6.一种人造金丝楠阴沉木的制备方法，其特征在于其包括以下步骤：
步骤1：将木粉、短木丝、仿金粉、檀香粉、纳米氧化铋、桐油分别按质量分数60%～70%、15%～20%、1%～10%、1%～5%、0.1%～1.0%、5%～10%进行均匀混合，得均匀混合料备用；
步骤2：将步骤1所得混合料与5%～10%的长木丝分多层交替加入刚性成形模内，并将长木丝摆放成螺旋图案，实施高压成形，获得人造金丝楠阴沉木坯块；坯块成形压力500～700MPa，成形温度150～220℃，保温保压时间60～120min；
步骤3：对坯块实施机械修饰与抛光加工，从而获得人造金丝楠阴沉木成品。
7.根据权利要求6所述的一种人造金丝楠阴沉木的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的成形压力为550～650MPa。
8.根据权利要求6所述的一种人造金丝楠阴沉木的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的成形温度为160～210℃。
9.根据权利要求6所述的一种人造金丝楠阴沉木的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的保温保压时间为80～100min。
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