专利名称：耐磨阻燃杨木实木地板及其制备方法
技术领域：
本发明属于一种耐磨阻燃杨木实木地板及其制备方法。
背景技术：
木材质轻、高强、美观，加工能耗少，是当今世界四大材料中唯一可再生、可再循环利用和自然降解的绿色材料和生物资源。在当前世界可采伐森林资源日益短缺的情况下， 充分利用人工速生商品林等资源发展木地板以替代传统木材产品，对保护天然林资源、保护环境，满足经济建设和社会发展对林产品的不同需求，有着不可替代的作用。木材具有重要的储碳功能，木材产品的推广使用对减少全球气候有重要作用。高效利用人工林木材、低档木材高档化是林产工业的重要发展出路。有利于保护森林资源，改善生态环境，是落实国家节能减排战略、建设资源节约型环境友好型社会的重要措施。人工林木材生长周期短，变异性大，往往材质软、密度低、干缩变形大，使其应用范围受到很大的限制，而且产品附加值低。人们对人工速生林木材进行了大量改性研究，多数方法采用热固性树脂对木材进行浸溃处理。将木材浸溃于水溶性低分子量树脂溶液中，树脂在木材细胞中扩散使之增容，树脂加热固化沉积填充于细胞内，或与木材组分发生交联， 从而使木材密度增大、硬度及强度提高、尺寸稳定性改善。目前，对木材进行树脂浸溃主要是采用酚醛树脂溶液，其浸溃工艺为两段加料，反应时间长，生产效率低，出料温度高，出料后树脂继续反应，浸溃液不稳定。阻燃木材的生产，基本是将木材浸泡于阻燃液一定时间后进行干燥，工艺简单，阻燃液浸入浅，木材阻燃性能差，再经表面加工制成产品，阻燃性能更差。而且，生产成本较高，木材难以干燥，处理时间较长，木材的力学性能容易发生变化。公开号为 CNI01352860、CN1398704、CN1424185、CN101015924、CN1208684 的发明专利公开了一些木材改性方法及阻燃、防护等处理工艺，这些改性处理都存在工艺复杂，处理时间长， 改性后的木材的力学性能差，强度低，木材的尺寸稳定性差，阻燃剂容易流失，导致处理后的木材阻燃效果不明显，防腐性能低。将增强、阻燃和尺寸稳定化等处理结合起来对人工林木材复合改性的木材多功能化技术研究，多数仍处于实验室阶段，难以真正应用。近年来，木地板的使用越来越广泛。然而，我国可供加工实木地板的木材资源极其有限，大量实木地板原料需从国外进口，因此，地板的成本和价格不断提高。目前，市场上常见的实木地板价格高、尺寸稳定性差、表面耐磨性差；高耐磨实木地板虽然提高了耐磨性， 但其价格仍然高、尺寸稳定性差。实木复合地板较好地改善了尺寸稳定性差的问题，价格明显比实木地板低,但其表面耐磨性较差。强化木地板虽然耐磨性好,但由于强化木地板的核心成分一基材层多采用中、高密度纤维板制造而成，因此，强化木地板舒适性差、环保性较差。木材或木质纤维均属可燃材料，广泛应用的木地板作为一种建筑室内装修装饰材料，在发生火灾时的使用安全性越来越受到关注，阻燃木地板的市场需求越来越大。但现有阻燃地板很难同时满足阻燃和物理力学性能要求。
中国杨树人工林面积居世界第一，目前杨木主要用于生产低档的胶合板和模板等，应用前景较窄。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐磨阻燃杨木实木地板及其制备方法，本发明的复合改性处理技术，能使杨木强度增加，稳定性增强，并具有耐磨、阻燃、防霉和防腐等性能，使人工林杨木的利用价值大大提高。该方法简便易行，用该方法加工的耐磨阻燃杨木实木地板具有耐刮、耐磨、阻燃、防霉、防腐、易维护、天然纹理、舒适、环保性价比高的优点。为此，本发明的耐磨阻燃杨木实木地板，主要由改性实木地板坯料层所组成，该耐磨阻燃杨木实木地板从下至上依次为平衡防潮层、改性实木地板坯料层、配色层、超薄天然木皮装饰层和耐磨层。所述的超薄天然木皮装饰层的木皮厚度为0. I 0. 3_。所述的配色层是在超薄天然木皮装饰层下面铺衬不同色系的浸溃花色纸。所述的耐磨层为经由三聚氰胺树脂浸溃的填充有耐磨材料的透明纸。一种制备耐磨阻燃杨木实木地板的方法，它包括以下步骤
(1)将改性三聚氰胺脲醛树脂、水和无机助剂混合，制得木材复合改性浸溃液；
(2)对木材进行真空加压浸溃处理，使木材吸附浸溃液；将木材放入密封的浸溃罐中， 先进行抽真空处理，相对真空度-0. IMPa，处理时间60min，然后导入木材复合改性浸溃液于浸溃罐中，接着对浸溃罐进行加压处理，绝对压力2MPa，处理时间2h，使木材充分吸收木材复合改性浸溃液，得浸溃处理材；
(3)对浸溃处理材采用逐步升温的梯度干燥方法进行干燥，取出浸溃罐中的浸溃处理材，将浸溃处理材先在50°C温度下预干燥，再采用每10°C为一个升温梯度的温度递增方式进行干燥，每个温度梯度干燥时间2 3天，干燥至木材含水率8 12%，获得改性杨木材。(4)以改性杨木材制成改性实木地板坯料层，经配色，选料，使耐磨阻燃杨木实木地板从下至上依次为平衡防潮层、改性实木地板坯料层、配色层、超薄天然木皮装饰层和耐磨层，先将平衡防潮层、改性实木地板坯料层、配色层、超薄天然木皮装饰层和耐磨层的各层叠合平展后，采用热压一次成型或热压二次成型工艺，直接进行热压处理，热压机上、下模板的温度为90 200°C，压力为300 600kg/cm2，压贴时间为15秒 60分钟，获得耐磨阻燃杨木实木地板。所述的改性三聚氰胺脲醛树脂的原料配比为三聚氰胺、甲醇、甲醛、尿素的摩尔比为1:2 3:2 3:1 2。所述的无机助剂为糊精、硼酸盐、纳米二氧化硅、纳米二氧化、钛纳米蒙脱土中的一种，或数种。所述的改性三聚氰胺脲醛树脂、水、无机助剂的重量配比为 20 40:60 80:10 15。所述的改性三聚氰胺脲醛树脂、水、糊精、硼酸盐、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米蒙脱土的重量配比为20 40:60 80:5 10:5 10:1 5:1 5:1 5。所述无机助剂加入制备好的改性三聚氰胺脲醛树脂溶液中，加热至温度为40 50°C，调节PH值为9 11，充分搅拌，即得木材复合改性浸溃液。上述方法实现了本发明的目的。本发明的复合改性处理技术，能使杨木强度增加，稳定性增强，并具有耐磨、阻燃、 防霉和防腐等性能，使人工林杨木的利用价值大大提高。该方法简便易行，用该方法加工的耐磨阻燃杨木实木地板具有耐刮、耐磨、阻燃、防霉、防腐、易维护、天然纹理、舒适、环保性价比闻的优点。。本发明为了解决现有实木地板和实木复合地板耐磨性较差等问题和速生材本身的材质软，密度小，强度和硬度都很低，不能直接制作地板，以及很难保证产品的性能等缺点。在综合分析和比较了现有地板优缺点的基础上，通过人工林杨木的复合改性处理，大大提高了人工林木材的尺寸稳定性、阻燃性、防腐性等综合性能，使不适宜直接用于制造实木地板的杨木具有广泛的使用空间。本发明制备的超耐磨阻燃杨木实木地板，它的原材料是98%以上速生人工林杨木和I 5%的珍贵木种，I 5%的珍贵木种材料主要用于地板表面,厚度< 0. 3mm,可大大降低原料成本，节约天然优质木材资源，又让人工速生林木材得到高效利用，对保护天然林资源、保护环境，促进我国木材资源的可持续发展，满足社会发展对林产品的更高需求，解决劳动力就业，促进农民增收和行业技术进步等等具有重要的现实意义。本发明制备的超耐磨阻燃杨木实木地板，脚感好；表面抗划、抗冲击且耐磨，表面耐磨性能达到GB/T18102-2007浸溃纸层压木质地板中的商用级要求，可达10000转；阻燃性能达到GB 8624-1997建筑材料燃烧性能分级方法中的BI级标准；具有高级实木地板的视觉效果，并且不变形开裂，安装方便，价格适中。本发明同一般普通强化地板相比，基材为改性实体木材,表层中间层是超薄实木皮；同一般实木复合地板相比，其表层装饰木皮厚度要小很多，而且同一般实木或实木复合地板相比具有高耐磨性，免油漆。它具有强化地板和实木复合地板的双重优点，既有真实的木材装饰效果，克服了强化地板印刷装饰纸的装饰效果问题；又具有高耐磨性(达到欧洲最高级别AC5等级)，满足实木装饰效果、高耐磨性、阻燃性等多重市场需求。本发明制备的新型超耐磨阻燃杨木实木地板，产品成本表层处理成本约25元/ m2 ;改性杨木基材成本约3000元/m3,按Im3可加工实木地板约50 m2计算，基材成本约60 元/m2 ;成本总计约100元/m2，出厂价可控制在130元/m2左右，市售价可为180 200元 /m2，价格低。它既具备实木地板的天然纹理和舒适性；又具备强化木地板的耐磨、耐刮等物理性能，耐磨转数可达到10000转以上，并且克服其它地板易变形、易燃、易腐等缺陷，同时，使用改性人工林杨木，价格低于一般实木地板，与普通实木复合地板相当，市场应用前景广阔。本发明制备的新型超耐磨阻燃杨木实木地板，具有美观舒适、耐磨性高、价格适中、制造安装方便、持久耐用等特点，在综合使用性能上远远超越普通实木地板，在美观、耐用、经济等方面凸现明显优势，可广泛应用于建筑、家具、室内装饰等行业地面铺装。
图为本发明的结构示意图。
具体实施例方式如图所示，一种耐磨阻燃杨木实木地板，主要由改性实木地板坯料层4所组成，该耐磨阻燃杨木实木地板从下至上依次为平衡防潮层5、改性实木地板坯料层4、配色层3、超薄天然木皮装饰层2和耐磨层I。所述的超薄天然木皮装饰层的木皮厚度为0. I 0. 3mm,最佳为小于0. 3mm的超薄实木皮，木皮树种为柞木、枫木、核桃楸、黑胡桃、红胡桃、红玫瑰、榉木、桦木等名贵天然木材。所述的配色层是在超薄天然木皮装饰层下面铺衬不同色系的浸溃花色纸。可采用同木皮色相配套的白色、黄色、红色等花色纸，铺衬于真实的超薄木皮下面，以提高其审美效果。可先将配色层与超薄天然木皮装饰层下底面热压成一体结构。所述的耐磨层为经由三聚氰胺树脂浸溃的填充有耐磨材料的透明纸。即为经由三聚氰胺树脂浸溃的填充有三氧化二铝等耐磨材料的透明纸，其耐磨性可达欧洲最高等级。所述的平衡防潮层采用聚酯材料或氨基树脂浸溃纸。制备耐磨阻燃杨木实木地板的方法，它包括以下步骤
(I)将改性三聚氰胺脲醛树脂、水和无机助剂混合，制得木材复合改性浸溃液。所述的改性三聚氰胺脲醛树脂的原料配比为三聚氰胺、甲醇、甲醛、尿素的摩尔比为1:2 3:2 3:1 2。所述的无机助剂为糊精、硼酸盐、纳米二氧化硅、纳米二氧化、钛纳米蒙脱土中的一种，或数种。所述的改性三聚氰胺脲醛树脂、水、无机助剂的重量配比为20 40:60 80:10 15。所述的改性三聚氰胺脲醛树脂、水、糊精、硼酸盐、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米蒙脱土的重量配比为20 40:60 80:5 10:5 10:1 5:1 5:1 5。所述无机助剂加入制备好的改性三聚氰胺脲醛树脂溶液中，加热至温度为40 50°C，调节PH值为9 11，充分搅拌，即得木材复合改性浸溃液。(2)对木材进行真空加压浸溃处理，使木材吸附浸溃液。将木材放入密封的浸溃罐中，先进行抽真空处理，相对真空度-0. IMPa，处理时间60min，然后导入复木材复合改性浸溃液于浸溃罐中，接着对浸溃罐进行加压处理，绝对压力2MPa，处理时间2h，使木材充分吸收木材复合改性浸溃液，得浸溃处理材；
(3)对浸溃处理材采用逐步升温的梯度干燥方法进行干燥，取出浸溃罐中的浸溃处理材，将浸溃处理材先在50°C温度下预干燥，再采用每10°C为一个升温梯度的温度递增方式进行干燥，每个温度梯度干燥时间2 3天，干燥至木材含水率8 12%，获得改性杨木材。(4)以改性杨木材制成改性实木地板坯料层，经配色，选料，使耐磨阻燃杨木实木地板从下至上依次为平衡防潮层、改性实木地板坯料层、配色层、超薄天然木皮装饰层和耐磨层，先将平衡防潮层、改性实木地板坯料层、配色层、超薄天然木皮装饰层和耐磨层的各层叠合平展后，采用热压一次成型或热压二次成型工艺，直接进行热压处理，热压机上、下模板的温度为90 200°C，压力为300 600kg/cm2，压贴时间为15秒 60分钟，获得耐磨阻燃杨木实木地板。实施例2 :按上述方法以改性杨木材制成改性实木地板坯料层。选取0. 18mm厚的枫木木皮，选用浅黄色的浸溃花色纸调色，按以下结构组坯平衡防潮层一改性实木地板坯料层一调色花色纸(浅黄色浸溃纸)一0. 18mm厚的枫木木皮一高耐磨纸(AC5);将组坯料置在在单位压力3MPa 5MPa，温度为180°C 200°C的条件下，热压30s ;最后切割、开槽或加工锁扣等，得到最终所需规格的耐磨阻燃杨木实木地板产品。其余相同，故不再累述。总之，本发明的复合改性处理技术，能使杨木强度增加，稳定性增强，并具有耐磨、阻燃、防霉和防腐等性能，使人工林杨木的利用价值大大提高。该方法简便易行，用该方法加工的耐磨阻燃杨木实木地板具有耐刮、耐磨、阻燃、防霉、防腐、易维护、天然纹理、舒适、环保性价比高的优点。可推广使用。
权利要求
1.一种耐磨阻燃杨木实木地板，主要由改性实木地板坯料层所组成，其特征在于该耐磨阻燃杨木实木地板从下至上依次为平衡防潮层、改性实木地板坯料层、配色层、超薄天然木皮装饰层和耐磨层。
2.按照权利要求I所述的耐磨阻燃杨木实木地板，其特征在于所述的超薄天然木皮装饰层的木皮厚度为0. I 0. 3mm。
3.按照权利要求I所述的耐磨阻燃杨木实木地板，其特征在于所述的配色层是在超薄天然木皮装饰层下面铺衬不同色系的浸溃花色纸。
4.按照权利要求I所述的耐磨阻燃杨木实木地板，其特征在于所述的耐磨层为经由三聚氰胺树脂浸溃的填充有耐磨材料的透明纸。
5.一种制备如权利要求I所述的耐磨阻燃杨木实木地板的方法，其特征在于它包括以下步骤(1)将改性三聚氰胺脲醛树脂、水和无机助剂混合，制得木材复合改性浸溃液；(2)对木材进行真空加压浸溃处理，使木材吸附浸溃液；将木材放入密封的浸溃罐中， 先进行抽真空处理，相对真空度-0. IMPa，处理时间60min，然后导入复木材复合改性浸溃液于浸溃罐中，接着对浸溃罐进行加压处理，绝对压力2MPa，处理时间2h，使木材充分吸收木材复合改性浸溃液，得浸溃处理材；(3)对浸溃处理材采用逐步升温的梯度干燥方法进行干燥，取出浸溃罐中的浸溃处理材，将浸溃处理材先在50°C温度下预干燥，再采用每10°C为一个升温梯度的温度递增方式进行干燥，每个温度梯度干燥时间2 3天，干燥至木材含水率8 12%，获得改性杨木材；(4)以改性杨木材制成改性实木地板坯料层，经配色，选料，使耐磨阻燃杨木实木地板从下至上依次为平衡防潮层、改性实木地板坯料层、配色层、超薄天然木皮装饰层和耐磨层，先将平衡防潮层、改性实木地板坯料层、配色层、超薄天然木皮装饰层和耐磨层的各层叠合平展后，采用热压一次成型或热压二次成型工艺，直接进行热压处理，热压机上、下模板的温度为90 200°C，压力为300 600kg/cm2，压贴时间为15秒 60分钟，获得耐磨阻燃杨木实木地板。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于所述的改性三聚氰胺脲醛树脂的原料配比为三聚氰胺、甲醇、甲醛、尿素的摩尔比为1:2 3:2 3:1 2。
7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于所述的无机助剂为糊精、硼酸盐、纳米二氧化硅、纳米二氧化、钛纳米蒙脱土中的一种，或数种。
8.按照权利要求5所述的方法，其特征在于所述的改性三聚氰胺脲醛树脂、水、无机助剂的重量配比为20 40:60 80:10 15。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于所述的改性三聚氰胺脲醛树脂、水、糊精、 硼酸盐、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米蒙脱土的重量配比为20 40:60 80:5 10:5 10:1 5:1 5:1 5。
10.按照权利要求6或7或8或9所述的方法，其特征在于所述无机助剂加入制备好的改性三聚氰胺脲醛树脂溶液中，加热至温度为40 50°C，调节PH值为9 11，充分搅拌， 即得木材复合改性浸溃液。
全文摘要
本发明提供一种耐磨阻燃杨木实木地板及其制备方法,主要由改性实木地板坯料层所组成，该耐磨阻燃杨木实木地板从下至上依次为平衡防潮层、改性实木地板坯料层、配色层、超薄天然木皮装饰层和耐磨层。方法包括制备复合改性浸渍液、对木材进行真空加压浸渍处理、干燥、组坯、压制等工艺。本发明的复合改性处理技术，能使杨木强度增加，稳定性增强，并具有耐磨、阻燃、防霉和防腐等性能，使人工林杨木的利用价值大大提高。该方法简便易行，用该方法加工的耐磨阻燃杨木实木地板具有耐刮、耐磨、阻燃、防霉、防腐、易维护、天然纹理、舒适、环保性价比高的优点。
文档编号E04F15/04GK102605928SQ20121005633
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者刘君良, 吕文华, 孙柏玲, 柴宇博, 王雪花, 邢珍, 黄安民 申请人:中国林业科学研究院木材工业研究所