專利名稱：人造木及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種能代替天然木材使用的人造材料及其制造方法。
當(dāng)今天然木材供不應(yīng)求，價(jià)格不斷上漲。目前由人工制造成板以部分取代天然木材板的刨花板，即以刨花或碎木粒為主要原料，施加脲醛膠，經(jīng)干燥、拌膠、熱壓而成的薄型平板，其主要缺點(diǎn)是成本高。而水泥刨花板，即以水泥、木材刨花為主要原料，加入適量水和化學(xué)助劑，經(jīng)攪拌、成型、加壓、養(yǎng)護(hù)等工藝制成的薄型建筑平板。其主要缺點(diǎn)是刨、釘、鋸等加工性能差，質(zhì)地與木材差異大，而且制作時(shí)仍需加壓。上述兩種材料又都仍離不開天然木材做原料。日本專利文獻(xiàn)昭60-229703公布了一種合成木板的制造技術(shù)，即把木材或谷糠、庶渣等含纖維素的碎料用脲醛樹脂液進(jìn)行處理，然后于100～250℃的溫度下加熱、干燥，接著破碎為60～150目的細(xì)料，在該細(xì)料中加入20%左右的水泥進(jìn)行粘合、模壓成型而成。這種合成木板的脲醛樹脂用量較大，制造時(shí)需要專門的加熱、加壓設(shè)備，成本高。此外碎木屑、谷殼等的來源也有限。
本發(fā)明的目的是提供一種木材代用材料及其制造方法，要求實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能好，原材料的價(jià)格構(gòu)成低且來源廣，制造方便、可不需專門設(shè)備。
本發(fā)明是按如下方式來實(shí)現(xiàn)的發(fā)明產(chǎn)品以草本植物碎?；蚱渌参锢w維的物料碎粒作為骨料，以皮膠液或堿性皮膠液作為骨料的有機(jī)粘結(jié)劑，以標(biāo)號(hào)不低于400的水泥作為填料和無機(jī)膠凝材料，以甲醛作為有機(jī)粘結(jié)劑的防水劑和固化劑。發(fā)明產(chǎn)品在失水前各組分的重量份額為(基本配方，以下稱為配方1)草本植物或其他含植物纖維的物料碎粒1份，濃度為10～25%的皮膠液或含3～8%皮膠和加有7～15%重量的生石灰的堿性皮膠液0.8～1.6份，標(biāo)號(hào)不低于400的水泥1.25～2.5份，濃度為40%的甲醛水0.0005～0.015份或含甲醛量與此相當(dāng)?shù)南鄳?yīng)份額的甲醛水，水0.6～1.3份。對(duì)于除水泥外還加有生石灰作為填料和無機(jī)膠凝材料的發(fā)明產(chǎn)品，在失水以前各組分的重量份額是在配方1的基礎(chǔ)上加入生石灰0.15～0.5份(以下稱為配方2)。對(duì)于除水泥外還加有石膏作為填料和無機(jī)膠凝材料的發(fā)明產(chǎn)品，在失水以前各組分的重量份額是在配方1的基礎(chǔ)上加入石膏0.8～1.2份(以下稱為配方3)。
本發(fā)明產(chǎn)品還可以在上述配方1～3的基礎(chǔ)上加入0.09～0.45份的橡膠乳液作為水泥改良助劑(以下稱為配方4)。橡膠乳液可以是天然橡膠乳液，也可以是合成橡膠乳液(如氯丁橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、聚丁二烯橡膠乳液)。
為了提高產(chǎn)品強(qiáng)度，也可以在上述配方1～4的基礎(chǔ)上加入0.15～0.45份的樹脂乳液。樹脂乳液可以是熱塑性的(如聚醛酸乙烯酯、聚丙烯酸酯)，也可以是熱固性的(如環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂)，以及瀝青乳液。
發(fā)明產(chǎn)品是按以下步驟生產(chǎn)出來的1.往相應(yīng)濃度和份額的皮膠液或堿性皮膠液里加入相應(yīng)份額的，濃度為7～12%的甲醛水并攪拌均勻(不直接加入濃度為40%的甲醛，是為了防止皮膠結(jié)團(tuán))，然后把該混合液倒入草本植物碎?；蚱渌参锢w維的物料碎粒內(nèi)拌合均勻備用;
2.往水泥或摻有生石灰粉的水泥、或摻有石膏粉的水泥內(nèi)按0.4～0.65的水灰比加水?dāng)嚢杈鶆颍螂S后再加入橡膠乳液并攪拌均勻;
3.把上述兩道工序分別制得的混合物合在一起攪拌均勻，或再加入樹脂乳液攪拌均勻，然后倒入模具中搗筑密實(shí);
4.讓模具內(nèi)的混合物干固即制得本發(fā)明的人造木。
模具內(nèi)的混合物在室溫下24小時(shí)即可脫模，21天達(dá)到90%的強(qiáng)度，35天完全達(dá)到強(qiáng)度，可以使用?？筛鶕?jù)不同需要把人造木澆注為板狀、方塊狀或其他形狀。人造木干固后可用鋸按所需尺寸切開。
皮膠對(duì)含植物纖維的物料碎粒有較強(qiáng)的粘接力，而甲醛具有在堿性溶液中固化作用強(qiáng)的特性。皮膠加入甲醛后防潮抗腐能力得到提高。當(dāng)上述工序1和工序2配制的兩種混合物合在一起后，水泥、石灰、石膏的水化物很快就把已粘有皮膠的骨料包裹起來，而皮膠有一部分滲到水泥里。眾所周知、水泥有自己固化的性能，不需外力加壓即可獲得較高強(qiáng)度。在干固過程中，水泥要吸取水份而骨料和皮膠則放出水份，剛好相互滿足。干固后，有機(jī)質(zhì)與無機(jī)質(zhì)有機(jī)地結(jié)合在一起，而水泥按一定比例加入后剛好填充了骨料碎粒間的間隙，既起到填充作用又起到膠凝作用。水泥加入橡膠乳液后降低了脆性。水泥干固后由于原來滲有部分皮膠液，有機(jī)膠結(jié)體與無機(jī)膠凝體互相滲透，使人造木成為一種強(qiáng)度高、韌性好并有一定彈性的新材料。根據(jù)不同需要按不同的具體配方制得的人造木，可以在很多場(chǎng)合代替天然木材使用。對(duì)于強(qiáng)度要求很高的人造木，可以加入短麻絲、竹筋或鋼絲網(wǎng)等。由于草本植物碎粒骨料在人造木里占的體積比很大，因此人造木的容重與天然木很接近。人造木具有較高的穩(wěn)定性和抗老化性，因?yàn)楣橇鲜欠€(wěn)定的天然物質(zhì)，而水泥水化固結(jié)后也是一種穩(wěn)定的固結(jié)體，橡膠乳液和甲醛液所占比例小，不會(huì)改變主要材料的化學(xué)穩(wěn)定性。合成本還有一個(gè)優(yōu)于天然木的性質(zhì)，即防火。由于在拌合、固化的過程中，作為填料的不燃物質(zhì)水泥和石灰、石膏把易燃的骨料顆粒緊緊裹住，所以人造木在高溫下只會(huì)炭化、不會(huì)著火。由于人造木的主要體積構(gòu)成是質(zhì)地軟韌性好的骨料，而作為填料的水泥和石灰、石膏又被橡膠乳液及滲透入其中的部分皮膠改變了脆性，因此人造木易于加工，可釘、鋸、刨、改榫，性能和質(zhì)感與天然木很接近。人造木另一個(gè)優(yōu)于天然木的性能是可塑性，可根據(jù)不同形狀需要做好胎模，拌合后注入搗實(shí)一次成型。例如天然木難以制成曲線型沙發(fā)，而用人造木就很容易成型。本發(fā)明材料的主要原料草本植物和其他含植物纖維的物料(如山茅草、松毛、農(nóng)作物秸桿、鋸末)來源廣、價(jià)格低廉，而水泥和石灰亦便宜，加之制造工藝簡(jiǎn)單，不需加壓也不消耗能源，因此成本低，每立方米人造木的成本僅300～400元。由于材料內(nèi)部骨料、水泥、石灰及其他膠結(jié)材料形成一個(gè)能互相填補(bǔ)空隙的合理級(jí)配，干固后其結(jié)構(gòu)密實(shí)，打磨或刨削后的表面光滑平整，所以外觀亦能滿足代替天然木使用的要求。
總之，和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于成本低、制造容易、性能好，可在廣泛的使用領(lǐng)域內(nèi)取代天然木材。
實(shí)施例有3個(gè)系列共18個(gè)配方以滿足不同的使用要求(容重單位為噸/米3、干縮率數(shù)據(jù)為%，強(qiáng)度單位為MPa，配方為失水前的重量份額比)。
1.普通型系列(1)配方(草糠1)∶(皮膠液1.51)∶(甲醛0.0012)∶(水泥2.1)∶(石灰0.75)∶(水0.98)∶天然乳膠(0.097)物理性能容重0.91、干縮率＜0.32、抗壓強(qiáng)度＞12抗折強(qiáng)度＞5.5。
用途及特點(diǎn)造價(jià)低，但強(qiáng)度亦低?？捎米鲏Π宀牧霞氨夭牧稀?br> 備注水泥為425號(hào)，甲醛濃度為40%，皮膠濃度為10%(即1kg干皮膠可制10kg膠液)。
(2)配方(草糠1)∶(皮膠液1.37)∶(甲醛0.001)∶(水泥1.9)∶(石灰0.48)∶(水0.9)∶氯丁橡膠乳液0.15)物理性能容重0.86、干縮率＜0.28、抗壓強(qiáng)度＞15、抗折強(qiáng)度＞6.5。
用途及特點(diǎn)造價(jià)低，強(qiáng)度較低?？捎米魇覂?nèi)板材。
備注水泥標(biāo)號(hào)和甲醛、皮膠液濃度同(1)。
(3)配方(鋸木屑1)∶(皮膠液1.2)∶(甲醛0.003)∶(水泥1.9)∶(石灰0.15)∶(水0.86)∶(氯丁橡膠乳液0.2)物理性能容重0.78、干縮率＜0.2、抗壓強(qiáng)度＞25、抗折強(qiáng)度＞15。
用途及特點(diǎn)造價(jià)較低，強(qiáng)度稍高，加工性能好，可代替天然木材板制作家具。
備注加有少量短麻絲，其余同(2)。
(4)配方(鋸木屑1)∶(皮膠液1.4)∶(甲醛0.0025)∶(水泥1.8)∶(聚醋酸乙烯乳液0.75)∶(水0.75)∶(丁苯膠乳或氯丁膠乳0.25)物理性能容重＜0.75、干縮率＜0.25、抗壓強(qiáng)度＞30、抗折強(qiáng)度＞18。
用途及特點(diǎn)強(qiáng)度高、加工性能好。性能與天然木材相近，代用范圍較廣。
備注用525號(hào)水泥，其余同(3)。
(5)配方(草糠1)∶(皮膠液1.35)∶(甲醛0.001)∶(水泥2.3)∶(瀝青乳液0.35)
物理性能容重0.8、干縮率＜0.2、抗壓強(qiáng)度＞14、抗折強(qiáng)度＞9。
用途及特點(diǎn)造價(jià)低，可作墻板材料。
備注同(1)(6)配方(草糠1)∶(皮膠液1.4)∶(甲醛0.0018)∶(水泥1.25)∶(石膏1.2)∶(水0.9)∶(聚醋酸乙烯乳液0.15)。
物理性能容重0.8、干縮率＜0.2、抗壓強(qiáng)度＞14、抗折強(qiáng)度＞6。
用途及特點(diǎn)造價(jià)低、外觀較好，可用作吊頂或其他裝飾材料。
備注同(1)。
Ⅰ.防水系列(7)配方(草糠1)∶(堿性皮膠液1.45)∶(甲醛0.0008)∶(水泥2.1)∶(水1.2)∶(天然乳膠0.15)。
物理性能容重1.06、干縮率＜0.2、抗壓強(qiáng)度＞26，抗折強(qiáng)度＞12。
用途及特點(diǎn)耐水性好、造價(jià)低、可制作包裝箱或室外用板材，或制作家具。
備注堿性皮膠液內(nèi)皮膠含量為5%，生石灰加入重量為10%，甲醛濃度為40%。
(8)配方(草糠1)∶(堿性皮膠液1.38)∶(甲醛0.0008)∶(水泥2.1)∶(水1.25)∶(氯丁乳膠0.25)物理性能容重1.02、干縮率＜0.2、抗壓強(qiáng)度＞30、抗折強(qiáng)度＞14。
用途及特點(diǎn)耐水性好、造價(jià)低、可制作包裝箱或耐水板材。
備注體積大時(shí)可加適量減水劑。制作板材可加竹筋。其余同(8)。
(9)配方(鋸木屑1)∶(堿性皮膠液1.4)∶(甲醛0.001)∶(水泥1.9)∶(水1.1)∶(氯丁乳膠0.35)。
物理性能容重＜0.96、干縮率＜0.25、抗壓強(qiáng)度＞32、抗折強(qiáng)度＞16.5。
用途及特點(diǎn)耐水性好，造價(jià)低，可制作擋水墻板材料。
備注同(8)。
(10)配方(鋸木屑1)∶(堿性皮膠液0.95)∶(甲醛0.0005)∶(水泥2.05)∶(水0.85)∶(聚乙烯醇縮醛0.25)∶(氯丁乳膠0.3)物理性能容重0.87、干縮率＜0.3、抗壓強(qiáng)度＞38、抗折強(qiáng)度＞18。
用途及特點(diǎn)耐水性好、強(qiáng)度高、可一次性成型作劃艇或制作地板裝修材料。
備注同(8)。
(11)配方(草糠1)∶(堿性皮膠液1.35)∶(甲醛0.001)∶(水泥2.05)∶(水0.9)∶(瀝青乳液0.35)。
物理性能容重0.92、干縮率＜0.32、抗壓強(qiáng)度＞25、抗折強(qiáng)度＞11。
用途及特點(diǎn)耐水性好、造價(jià)低、可制作包裝箱。
備注同(8)。
(12)配方(草糠1)∶(堿性皮膠液1.45)∶(甲醛0.0015)∶(水泥1.4)∶(石膏0.8)∶(水0.75)∶(脲醛樹脂0.25)物理性質(zhì)容重0.88、干縮率＜0.25、抗壓強(qiáng)度＞20、抗折強(qiáng)度＞9.5。
用途及特點(diǎn)耐水性好、外觀較好、可制作耐水性裝飾材料。
備注同(8)。
Ⅲ高強(qiáng)型系列(13)配方(草糠1)∶(皮膠液1.4)∶甲醛(0.001)∶(水泥2.2)∶(水0.95)∶(天然乳膠0.18)∶(脲醛樹脂0.15)物理性能容重1.1、干縮率＜0.15、抗壓強(qiáng)度＞18、抗折強(qiáng)度＞12。
用途及特點(diǎn)強(qiáng)度高、可用來制作大型包裝箱。
備注皮膠液濃度25%、甲醛濃度40%、水泥標(biāo)號(hào)不低于525。
(14)配方(草糠1)∶(皮膠液(1.15)∶甲醛(0.0008)∶(水泥2.0)∶(水0.6)∶(氯丁乳膠0.25)∶(聚醋酸乙烯0.3)物理性質(zhì)容重0.95、干縮率＜0.2、抗壓強(qiáng)度＞25、抗折強(qiáng)度＞15。
用途及特點(diǎn)強(qiáng)度高、耐水性稍差、可用作家具框架。
備注可加竹筋，其余同(13)。
(15)配方(鋸木屑1)∶(皮膠液1.35)∶(甲醛0.0015)∶(水泥1.9)∶(水0.75)∶(氯丁乳膠0.25)∶(聚乙烯醇縮醛膠0.2)物理性能容重0.86、干縮率＜0.25、抗壓強(qiáng)度＞30、抗折強(qiáng)度＞18。
用途及特點(diǎn)強(qiáng)度高、可用于制作各種板材。
備注同(14)。
(16)配方(鋸木屑1)∶(皮膠液1.4)∶(甲醛0.002)∶(水泥1.8)∶(水0.65)∶(氯丁乳膠0.3)∶(環(huán)氧樹脂乳液0.15)物理性能容重0.8、干縮率＜0.28、抗壓強(qiáng)度＞35、抗折強(qiáng)度＞20。
用途及特點(diǎn)強(qiáng)度高、造價(jià)稍高、可用于制作強(qiáng)度要求高的板材。
備注同(14)。
(17)配方(草糠1)∶(皮膠液1.4)∶(甲醛0.0015)∶(水0.8)∶(氯丁乳膠0.3)∶(聚氨酯膠0.35)物理性能容重0.85、干縮率＜0.25、抗壓強(qiáng)度＞32、抗折強(qiáng)度＞18。
用途及特點(diǎn)強(qiáng)度高、可代替天然木材制作各種家具。
備注同(14)。
(18)配方(草糠1)∶(皮膠液1.2)∶(甲醛0.0005)∶(水泥1.9)∶(水0.85)∶(氯丁乳膠0.35)∶(環(huán)氧樹脂乳液0.45)物理性能容重＜0.85、干縮率＜0.3、抗壓強(qiáng)度＞45、抗折強(qiáng)度＞25。
用途及特點(diǎn)可代替塑料或膠木制作特殊器件。
備注用625號(hào)水泥，其余同(14)。對(duì)強(qiáng)度要求更高的器件可加竹筋、鋼絲或鋼板網(wǎng)等。
權(quán)利要求
1.一種能代替天然木材使用的人造木，其特征在于a.以草本植物碎粒或其他含植物纖維的物料碎粒作為骨料，以皮膠液或堿性皮膠液作為骨料的有機(jī)粘結(jié)劑，以標(biāo)號(hào)不低于400的水泥為填料和無機(jī)膠凝材料，以甲醛作為有機(jī)粘結(jié)劑的防水劑和固化劑，b.失水前各組分的重量份額為骨料1份，濃度為10～25%的皮膠液或含3～8%皮膠和加有7～15%重量的生石灰的堿性皮膠液0.8～1.6份，水泥1.25～2.5份、濃度為40%的甲醛水0.0005～0.015份或含甲醛量與此相當(dāng)?shù)南鄳?yīng)份額的甲醛水、水0.6～1.3份。
2.如權(quán)利要求1所述的人造木，其特征是再加入生石灰0.15～0.5份。
3.如權(quán)利要求1所述的人造木，其特征是再加入石膏0.8～1.2份。
4.如權(quán)利要求1～3所述的人造木，其特征是再加入0.09～0.45份的橡膠乳液作為水泥改良助劑。
5.如權(quán)利要求1～3所述的人造木，其特征是再加入0.15～0.45份的樹脂乳液。
6.如權(quán)利要求4所述的人造木，其特征是再加入0.15～0.45份的樹脂乳液。
7.一種用于代替天然木材使用的人造木的制造方法，其特征是包括下述步驟a.往相應(yīng)濃度和份額的皮膠液或堿性皮膠液里加入相應(yīng)份額的、濃度為7～12%的甲醛水并攪拌均勻，然后把該混合液倒入草本植物碎?；蚱渌参锢w維的物料碎粒內(nèi)拌合均勻備用，b.往水泥或摻有生石灰粉的水泥、或摻有石膏粉的水泥內(nèi)按0.4～0.65的水灰比加水?dāng)嚢杈鶆?，或隨后再加入橡膠乳液并攪拌均勻。c.把上述兩道工序分別制得的混合物合在一起攪拌均勻，或再加入樹脂乳液攪拌均勻，然后倒入模具中搗筑密實(shí)，d.讓模具內(nèi)的混合物干固。
全文摘要
本發(fā)明為一種能代替天然木材使用的人造材料及其制造方法。該產(chǎn)品以草本植物碎?；蚱渌参锢w維的物料碎粒作為骨料，以皮膠液或堿性皮膠液作為骨料的有機(jī)粘結(jié)劑，以標(biāo)號(hào)不低于400的水泥作為填料和無機(jī)膠凝材料，以甲醛作為有機(jī)粘結(jié)劑的防水劑和固化劑，根據(jù)需要還可加入橡膠乳液作為水泥改良助劑，以及加入樹脂乳液。本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品成本低，物理性能和加工性能都與天然木材接近，且制造工藝簡(jiǎn)單、不需加熱加壓，原料來源廣。
文檔編號(hào)B27N3/02GK1052272SQ8910922
公開日1991年6月19日 申請(qǐng)日期1989年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月7日
發(fā)明者段爾煥 申請(qǐng)人:段爾煥