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一种增强、阻燃改性人工林木材及其制备方法



编号 zlj0018

获奖编号 ZL200910089413.0

成果名称 一种增强、阻燃改性人工林木材及其制备方法

地域分类 中国林业科学研究院

学科分类 220.5550;木材加工与人造板工艺学

完成人 刘君良  柴宇博  刘焕荣  阳财喜  孙柏玲  王雪花 

完成单位 中国林业科学研究院木材工业研究所 

获奖名称 中国专利奖

获奖等级 优秀奖

年份 2014

关键词 阻燃  改性  人工林  木材  制备方法 

资料来源 国家知识产权局

成果内容 本发明制备的改性木材利用含硼元素的复合改性剂浸渍处理的木材,具有密度大,强度高,尺寸稳定等特点,同时赋予阻燃功能。以杨树人工林木材为例,按照国家标准(GB 1927~1943-2009) “木材物理力学性质试验方法”检测,木材抗胀率(ASE)达到50-70%;抗弯弹性模量(MOE)达到12.0GPa,提高41.2%;抗弯强度(MOR)达到130MPa,提高46.1%;表面硬度是处理前的2-3倍,改性木材的发烟系数为44.7,5分钟总放热量平均小于8MJ/m2,达到台湾标准“CNS 6532(2003)建筑物室内装修材料之耐燃性试验法”中所规定的耐燃三级的要求。
  技术特点之一----低分子量水溶性三聚氰胺改性脲醛树脂溶液制备技术:该技术采用三聚氰胺、甲醛、尿素、甲醇的摩尔之比为1: 2.2: 1: 2.5,以氢氧化钠(NaOH)溶液和盐酸为催化剂,分四个阶段进行合成,得到分子量小于600,水溶解倍数大于5的高渗透性改性主剂(环保型脲醛树脂溶液MUF)。
  技术特点之二----复合改性剂制备:加水至三聚氰胺改性脲醛树脂溶液中,固体含量为20%--30%,将硼酸与硼砂的重量之比为1:4的硼酸盐混合物加入到稀释树脂溶液中,搅拌均匀。其中,硼酸盐混合物与稀释树脂溶液的重量之比为3-5:100,制得复合改性剂。
   技术特点之三----木材浸渍处理:采用真空加压联合处理技术,抽真空处理时罐内相对压力为-0.095MPa,抽真空处理时间一般为30min;在真空条件下将复合改性剂注入浸渍处理罐,解除真空,平衡30min,加压使罐内压力保持为0.8--1.0MPa,保压处理2小时后,解除压力,将剩余的复合改性剂排出,得到浸渍处理木材。
   技术特点之四----气干和窑干联合干燥:将浸渍处理后木材置于室温下进行气干,使木材的含水率小于50%,然后将气干的木材置于干燥窑中进行干燥,干燥至含水率为10%±2%,即得增强-阻燃改性人工林木材。
  该项技术适用于杉木、杨木、松木、泡桐等人工林木材,属于基础型通用专利技术。

报奖前经济效益  该技术以人工林杨木、杉木等木材为原料,来源广泛且价格便宜,一旦在企业得到应用,必然加大市场对于人工林木材的需求,以技术合作单位湖南万森木业有限公司(湖南沅江洞庭湖边上)为例,2010年该企业以500元/m3收购当地林农杨树木材近1.2万立方米,林农直接收益600万元;2011年以600元/m3收购当地林农杨树木材近2万立方米,林农直接收益1200万元;2012年该企业生产能力达到4万m3,以650元/m3收购当地林农杨树木材,林农直接收益2200万元;2013年以650元/m3收购当地林农杨树木材近3万立方米,林农直接收益1950万元。所以,技术的推广应用有利于实现林农增收,将进一步提高林农植树造林的积极性,从而促进人工林木材种植地区的经济发展。未来5年,每年有5家企业使用本专利技术,平均每家企业(中小企业)年产量为20000m3以上,改性人工林木材将达到50万m3,按目前市场价5600元/m3计算,预计经济效益将达到140亿元。
  该技术设备投资少,见效快,辐射面宽,可广泛用于一些中小型木材加工企业,有利于提高企业的产业化水平和市场竞争力,推动人工林木材资源有效利用的产业升级。若该技术每年在5家年产量为5000m3以上的企业得到推广,按每家企业平均新增收劳动力200名,则每年可解决1000人的就业问题,社会效益明显。
  技术的推广应用有利于实现林农增收,将进一步提高林农植树造林的积极性,从而促进人工林木材种植地区的经济发展。同时,对缓解我国木材供需矛盾,减少对进口木材的依赖具有十分重要意义,符合国家可持续发展战略。

报奖前社会效益   针对本专利技术而言,在专利授权通知没有下来之前,利用前期相关的专利成果“人工林软质木材表面压密方法及其产品”(ZL00120758.X)和“新型实木板材”(ZL00243544.6)同浙江菱格木业有限公司合作,开展木材尺寸稳定性和增强处理技术在薄型实木地采暖地板制造中的应用技术开发,在以上专利技术的基础上,开发出一种集高渗透性、环保、增强等功能为一体的多元复合木材改性剂,使参评专利技术更加成熟,先后在7家企业进行转化,新增销售额56800万元,新增利润10586万元,解决劳动就业近2600余人,进一步促进专利价值实现。
  项目通过人工林杉木、松木、杨木增强改性处理,实现了人工林木材的高附加值规模化利用,在河南省、湖南省、浙江省、山东省、吉林省等省份进行了推广应用,目前已经建成了7条示范生产线,累计解决劳动力就业2600余人。 目前,在这些企业的示范效应和辐射带动下,已有数家企业在咨询和准备签订技术转让合同。未来5年,将辐射推广25家,随着技术的不断推广和应用,将会对提高木材改性增值利用技术的产业化水平和市场竞争力,对实现人工林木材资源有效利用的

推荐部门 国家林业局 

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