[發明專利]一種環保功能木材的節能制備方法

在審

• 申請號: 202210097475.1
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114407150A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 涂登云;鄭澤灝;劉祥浩;刁帥添
• 申請（專利權）人: 廣東祥通供應鏈管理有限公司
• 主分類號: B27K3/08
• 分類號: B27K3/08;B27K3/10;B27K5/06;B27K5/00;B27K1/00
• 代理公司: 北京惟盛達知識產權代理事務所(普通合伙) 11855
• 代理人: 董鴻柏

本發明屬于生物質材料及木質建筑裝飾材料制備技術領域，公開了一種環保功能木材的制備方法。本發明方法包括如下步驟：木材單側真空?加壓浸漬、表面層壓縮增強、溫濕平衡處理、水分調制。本發明通過人工林速生材單側表層糠醇樹脂浸漬與單側表層壓縮的協同改性技術，使二者相輔相成，提出一種環保、節能、高效的功能單側表層壓縮木生產工藝，綠色環保，節能，工藝簡單，生產成本低且效率高。克服了壓縮木制造存在工藝復雜、生產周期長、和板坯穩定性差的技術問題。同時，得到的功能木材具有表面防霉、尺寸穩定性好等優點，可應用在地板、家具及室內裝飾飾面材料領域。

技術領域

本發明涉及生物質材料及木質建筑裝飾材料制備技術領域，具體涉及一種環保功能木材的節能制備方法。

背景技術

天然林硬木作為一種高表面硬度、高強重比、紋理優美、環境友好的材料，一直被廣泛應用于建筑和家裝上，包括地板、墻板和桌面等。然而，隨著全球性限制天然林采伐政策的出臺，生長周期長的天然林樹種在市場上的供求關系日益緊張，因此，合理利用生長周期短的人工林速生材將成為解決問題的關鍵。正因為速生材生長速度快，導致其具有密度低、力學強度低、尺寸穩定性差等缺點，嚴重限制了它的應用，針對這個現象，對人工林樹種進行改性提升其物理力學性能以高值化利用是十分必要的。

木材密度與其物理力學性能之間有極強的相關關系，提升木材性能的關鍵在于增加木材密度。基于先前研究，化學改性和木材壓縮致密化改性能顯著提高木材密度，后者不涉及化學藥劑，是一種更環保的改性方法。當前大多研究主要集中于木材整體壓縮技術帶來的性能改善，而在實際中一些非結構性應用上，比如地板、墻板、家具面板等，可以著重考慮使頻繁受到最大水平力的單側表面層滿足使用性能要求。同時，從材料利用率的角度來看，木材單側表層壓縮技術能在保證使用性能的前提下，更加節約材積、能耗和成本。此外，單側表層壓縮材中未經致密化的部分，仍保留多孔及吸濕解吸等木材原始特征，使改性材整體具備優良的觸感和調節室內溫濕度的能力。因此，木材單側表層壓縮技術在實現人工林速生材高值化利用中十分具有潛質。

這種技術現存的主要挑戰是將非對稱結構改性材的壓縮變形部分進行固定，提高其尺寸穩定性，目前可以通過熱處理和樹脂浸漬等附加處理實現。熱處理雖然能有效固定壓縮木的變形，即便其反復暴露在濕空氣下，但是這種方法要求大量的時間和能耗，并且還會在一定程度上降低壓縮木的力學性能，這意味著失去了相對天然硬木的潛在優勢。另一方面，利用諸如三聚氰胺甲醛樹脂、酚醛樹脂等樹脂浸漬，不僅能有效防止壓縮木變形的回彈，還能進一步提高其性能，然而，在改性材的生產和使用過程中，樹脂含有的甲醛、苯酚等有害化學物質會對環境和人體健康造成潛在威脅。現有非對稱單側壓縮木制造，通常采用非對稱加熱，存在木材容易變形的問題，而且生產上多層熱壓機很難控制非對稱的加熱方式，熱壓機生產效率低，能耗大。因此，非常有必要開發一種綠色、節能、高效的木材單側表層壓縮工藝。

糠醇是一種生物質來源的化學物質，通過糠醛加氫獲得，而糠醛通常是由富含戊聚糖的農業廢棄物水解得到，包括玉米芯、甘蔗渣、麥秸等。由于糠醇來源廣泛、可再生、環保的特點，早在20世紀50年代就被引入木材改性行業，至今仍受到廣泛關注。糠醇作為一種很有前途的木材改性劑，其極性強且易于穿透木材細胞壁，利用糠醇單體浸漬木材，在酸性催化劑和高溫條件下能夠發生自交聯或與細胞壁組分交聯，形成深棕色聚合物，因而賦予改性材酷似名貴硬木的外觀。此外，糠醇改性材具有較低的吸濕性、更高的尺寸穩定性、密度和硬度以及出色的抗微生物破壞和白蟻攻擊能力，更重要的是其在生產、使用和廢棄物處理過程中對環境和人的負面影響微乎其微。然而，現有的研究大多是基于糠醇樹脂整體浸漬木材進行改性，而更節能、經濟的單側表層浸漬卻鮮有報道。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的不足和缺點，本發明提供一種環保功能木材的節能制備方法。該方法利用一種生物質來源的糠醇做為木材表層的軟化劑，采用真空-加壓的非對稱單側浸漬的方法，對木材的單面進行浸漬潤漲軟化處理，然后在對稱傳熱條件下利用較低的溫度實現單側表側壓縮，并通過熱、濕平衡處理固定壓縮層，克服了現有技術中存的非對稱表層壓縮木制造過程中溫度不對稱帶來的木材變形問題及高溫壓縮能耗大的技術問題。