一種環保人造炭化木生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種環保人造炭化木生產方法，屬于木質材料制造技術領域。
【背景技術】
[0002] 木材是一種各向異性的多孔材料，不僅具有隔音、隔熱、彈性好和強重比大等特 性，而且還具有良好的觸覺和視覺效果。因此，木材常常被用做隔音材料、建筑結構材料和 木制品。隨著經濟建設快速的發展和人們生活水平顯著的提高，人們對木材的需求量日益 增長。盡管木材是一種可再生資源，但供的速度遠遠小于需的速度，因而導致了木材供求之 間的矛盾日趨緊張。為了緩解木材這種緊張局面，人們采用了人造板措施。
[0003] 人造板，指的是以木材或其他非木材植物為原料，經一定機械加工分離成各種單 元材料后，施加或不施加膠粘劑和其他添加劑膠合而成的板材。由于人造板的生產不僅可 以充分利用木材機械加工過程中產生的廢棄物，如刨花、邊角廢料及木碎等，而且還可以充 分利用其他非木材植物，如農作物秸桿等，因此，人造板使得木材資源的利用率得以大大提 高，同時還能有效節約森林資源、保護環境、節約成本。
[0004] 目前已有大量的公開技術報道了以木材為原料的人造板生產方法，如發明專利CN 101337360 A公開了一種《再生人造板》，其主要是以木材廢棄物(刨花、鋸木、木碎)及制造 夾板廠的四邊夾板廢料和物流包裝廢棄物為原料，經人工加工成統一規格的條狀夾板條、 再加上樹脂膠合劑在高溫重壓下壓制而成。這種再生人造板生產方法提高了木材綜合利用 率，同時也減少了森林資源消耗。隨著人們對人造板研究的深入，其他非木材植物(如農作 物秸桿)為原料的研究也逐漸地吸引研究工作者的關注，如發明專利CN 101544010 B公開 了一種《一種棉桿人造板的生產方法及其棉桿人造板》，其主要是以用棉桿芯和棉皮纖維為 原料，以異氰酸脂或脲醛樹脂為膠粘劑，生產棉桿碎料板和棉桿纖維板。該人造板生產方法 不僅消除了現行棉桿人造板生產中直接將棉桿粉碎作原料，在生產過程中存在的起團、起 火等缺陷，而且還解決了一般人造板強度低、回潮率大以及纖維質量不高等問題。
[0005] 雖然人造板提高了木材綜合利用率，減少了森林資源消耗，并能很好地緩解了木 材供不應求的緊張局面，但是其在使用過程中會釋放一定量的污染環境的甲醛，這無疑會 阻礙人造板行業的發展。同時隨著居民消費觀念的轉變和環保意識的增強，這無形中促使 了人造板研究工作者解決這樣技術問題。炭化木是在不含任何化學劑條件下應用高溫對木 材進行炭化處理，使木材表面具有深棕色的美觀效果，并擁有防腐及抗生物侵襲的作用，是 一種環保的木材改性方法。因此，人造板研究工作者通過把人造板技術和炭化木技術相結 合來解決人造板釋放甲醛的技術問題。發明專利CN 102039623 A公開了一種《一種無膠人 造炭化木的生產方法》，雖然該方法生產的人造炭化木具有防腐防蟲性能好且環保特點，但 由于其的阻燃性能并沒有改善，這很大程度上限制其的使用范圍。再者，其防水性能也沒有 改善，難以適用于長期與水接觸的工作環境。因此開發一種阻燃性能、防水性能良好，且環 保的人造炭化木是非常重要的。
【發明內容】
[0006] 針對上述現有技術中人造炭化木阻燃性能、防水性能差的技術問題，本發明所要 解決的技術問題是提出了一種阻燃性能、防水性能良好，且環保的人造炭化木生產方法。
[0007] 本發明為解決上述問題所采取的技術方案為：
[0008] -種環保人造炭化木生產方法，其步驟如下：
[0009] 1、原料處理
[0010] a)粉碎加工:將松木廢棄物(刨花、鋸木、木碎等）用粉碎機粗加工成15~25目的粗 松木粉，再用細微粉碎機粉碎，得到160~180目的細松木粉；
[0011] b)離心過濾:在攪拌的狀態下，將細松木粉溶解到氯化鈉溶液中，待細松木粉充分 溶解后，再將混合物進行離心、過濾、烘干，重復3次，得到純凈率2 95 %的細松木粉；
[0012] c)配比攪拌:按照重量份比為:純的細松木粉:硅酸鈉溶液:硅溶膠:納米二氧化鈦 粉體:木質素磺酸鈉:滑石粉=5~8:2~5:0.4~0.6:0.1~0.3:0.04~0.08:0.02~0.04組 成的混合物在加熱的狀態下攪拌均勻，以獲得含水率在8~12%的坯料，攪拌速度為230~ 250r/min，攬摔時間為15~25min。
[0013]優選的，所述的細松木粉的目數為170目；所述的重量份比為純的細松木粉:硅酸 鈉溶液:硅溶膠:納米二氧化鈦粉體:木質素磺酸鈉:滑石粉= 7:4:0.5:0.2:0.06:0.03。 [0014] 所述硅溶膠的SiO2含量為30~50%，粒徑范圍為20~80nm;所述的硅酸鈉模數為 2.2~2.6;所述的納米二氧化鈦粉體粒徑范圍為1~IOOnm;所述的滑石粉目數為200~300 目。
[0015]優選的，所述娃溶膠的SiO2含量為40%，粒徑范圍為30~70nm;所述的硅酸鈉模數 為2.4，所述的納米二氧化鈦粉體粒徑范圍為20~SOnm;所述的滑石粉目數為250目。
[0016] 2、熱壓成型
[0017] 將經步驟1處理好的坯料置入預設的成形鋼模中加熱模壓成坯塊。成形壓力范圍 為3~8MPa，成形溫度范圍為140~170°C，保溫時間10~80min;制造時，噴蒸熱壓機上下壓 板的溫度比預先設置的蒸汽溫度高，這是為了防止蒸汽的冷凝。
[0018] 3、炭化處理
[0019] a)預熱階段:將經步驟2處理好的坯塊放入炭化設備中，并以11~13h內升到60~ 70°C的溫度對其進行干燥和預熱；
[0020] b)升溫階段:先將炭化設備內溫度以10~14°C/h的速度升溫到90~100°C，并保溫 0.2~0.4h;然后以3~5°C/h的速度升溫到130~140°C，并保溫0.3~0.5h，使坯塊內部的含 水率為〇;最后10~14°C/h的速度升溫到200~210°C，并保溫0.7~0.9h，在此升溫階段采用 間歇式噴蒸汽法噴入蒸汽作為保護氣體；
[0021] c)降溫階段:采用間歇式噴蒸汽法降溫，先以9~13°C/h的速度降溫到130~140 °C，并保溫0.1~0.3h;然后以3~5°C/h的速度降溫到90~100°C，并保溫0.1~0.3h，同時使 用相同溫度的水蒸氣對坯塊進行調濕回潮處理，處理3~5h，將坯塊的含水率回調到4~ 7% ;最后，自然降溫至室溫，取出坯塊。
[0022] 4、表面處理
[0023] a)準備階段:將步驟3處理好的坯塊進行表面清潔和干燥；
[0024] b)處理階段:通過涂刷經硫酸鋁中和后稀甲基硅酸鈉溶液對坯塊進行表面處理， 并重復涂刷至一定厚度(坯塊端頭稍微涂刷厚點），且養護3天或以上即可。
[0025] 本發明的有益效果體現在以下幾方面：
[0026] 1、娃酸鈉具有粘結力強、強度較高、耐熱性能好的特點，在制造過程中起到粘結劑 的作用。其不僅有助于松木粉熱壓成型，而且能滲入松木粉的縫隙和孔隙中，在炭化溫度 時，硅酸鈉能生成硅凝膠堵塞毛細孔通道，提高人造炭化木的密度、力學強度、防水性能和 阻燃性能，從而提尚人造炭化木的抗風化能力。
[0027] 2、硅溶膠的粘度較低，滲透深度比硅酸鈉的大，因此和松木粉混合時能起到很好 的分散和滲透作用；當溫度升高時，硅溶膠中的水分蒸發，膠體粒子牢固地附著在松木粉表 面，粒子間相互結合形成硅氧網狀結構，進一步改善了人造炭化木的密度、力學強度、阻燃 性能和防水性能。
[0028] 3、納米二氧化鈦能與松木粉組分發生協同效應，同時還能吸收紫外線，因此，其可 以提高人造炭化木的密度、耐候性能、阻燃性能，殺菌性能和耐老化能力；而木質素磺酸鈉 作為表面活性劑，則可以降低松木粉的表面能，使松木粉表面由親水性變成疏水性，從而提 高人造炭化木的防水性能。
[0029] 4、滑石粉的加入，可以增加人造炭化木粒度的均勻分散性和形狀的穩定性，從而 降低其變形與開裂；同時滑石粉還具有良好的耐火性，可以有效地提高人造炭化木的阻燃 性能。
[0030] 5、采用階梯式的連續升降溫方法，減少了人造炭化木內部產生的溫差，從而減少 熱應力導致的翹曲、起鼓、分層等缺陷；同時也減少了含水率梯度差導致的變形、開裂等缺 陷，從而獲得更好質量的人造炭化木。
[0031] 6、由于不同木質原料之間會存在化學成分含量、化學結構和細胞結構的差異，因 此，本發明采用單一的木質材料作為原料，克服了不同木質原料帶來的結合性不好、形態 差、質量不尚等缺陷。
[0032] 本發明所公開的人造炭化木具有阻燃性能、防水性能良好，且環保的特點，適用于 多種領域，尤其適用于長期與水接觸的工作環境。因此，其是一種具有良好應用前景的木質 材料。
【具體實施方式】
[0033] 實施例1
[0034] -種環保人造炭化木生產方法，其步驟如下：
[0035] 1、選取:硅溶膠的SiO2含量為40%，粒徑范圍為30~70nm;硅酸鈉模數為2.4;納米 二氧化鈦粉體粒徑范圍為20~SOnm;滑石粉目數為250目。
[0036] 2、原料處理
[0037] a)粉碎加工:將松木廢棄物(刨花、鋸木、木碎等）用粉碎機粗加工成20目的粗松木 粉，再用細微粉碎機粉碎，得到170目的細松木粉；
[0038] b)離心過濾:在攪拌的狀態下，將細松木粉溶解到氯化鈉溶液中，待細松木粉充分 溶解后，再將混合物進行離心、過濾、烘干，重復3次，得到純凈率95 %的細松木粉；
[0039] c)配比攪拌:按照重量份比為:純的細松木粉:硅酸鈉溶液:硅溶膠:納米二氧化鈦 粉體:木質素磺酸鈉:滑石粉=7:4:0.5:0.2:0.06:0.03組成的混合物在加熱的狀態下攪拌 均勻，以獲得含水率在1〇%的坯料，攪拌速度為240以1^11，攪拌時間為2〇1^11。
[0040] 3、熱壓成型
[0041] 將