專利名稱：由錦葵科韌皮植物制成的木板及其生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及將錦葵科韌皮植物用作原料制得的板如碎料木板和纖維板及其生產方法。
背景技術：
人們早就已知，不用粘合劑而只需對小塊木質纖維素材料加熱加壓就可制造木板。這種方法主要依賴于木質纖維素纖維的相互纏繞或纖維間的氫鍵。因為木質纖維素材料的化學粘合力較弱，所以這種產品的強度性能是很差的。
目前已知有兩種利用木質纖維素材料的化學粘合作用制造木板的方法。其中之一是利用天然植物組分的方法，另一種是經高溫高壓蒸汽處理將一部分木質纖維素材料轉化成粘合劑材料的方法。
對于前一種方法，有一個日本專利申請揭示了一種生產木板的方法，在這種方法中將粉碎的植物葉子用作粘合劑的一種替代物。另外，1985年的日本專利申請第一次出版物No.S60-30309公開了一種生產木板的方法，在該方法中將含大量游離糖化物的木質纖維素物質用作原料。所揭示的這類木質纖維素材料是甘蔗渣、非洲稷、玉米莖、向日葵莖和亞麻莖。另外，1991年的日本專利申請第二次出版物No.H3-32565揭示了一種將糖化物或淀粉加入用作粘合劑制造木板的方法，雖然這些物質不一定是木質纖維素物質。
后一種用高溫高壓蒸汽處理的方法公開于1971年的日本專利申請第一次出版物No.S49-74773和1985年的No.S60-206604以及美國專利No.5017139。
1971年的日本專利申請第一次出版物No.S49-74773中方法的特征在于在150-180℃蒸汽中對木質纖維進行處理，其模壓溫度是250-280℃。1985年的日本專利申請第一次出版物No.S60-206604中方法的特征在于通過迅速將高溫高壓蒸汽通入裝有木質纖維素材料的壓力容器中，使木質纖維素材料在不低于190℃的溫度下加熱10分鐘，木板的模壓溫度宜為200-220℃。
另外，美國專利No.5017319是相應于1985年的日本專利申請第一次出版物No.206604的美國專利申請，其特征在于用高溫高壓蒸汽對木質纖維素材料處理足夠長的時間，使木質纖維素中所含的半纖維素分解，將該半纖維素轉化為水溶性的樹脂，如下公式確定了優(yōu)選的蒸汽溫度T(℃)和處理時間t(秒)間的關系T(℃)＝306.4-35.7Log10t(秒)±15
然而，用這些方法制造的各種木板的機械強度都低于用常規(guī)粘合劑制造的木板，因此不能滿足對這類工業(yè)產品如碎料板和纖維板的工業(yè)要求。
1985年的日本專利申請第一次出版物No.206604和美國專利No.5017319中揭示的方法需要非?？量痰恼羝幚項l件和特殊的設備，如壓力至少為20kgf/cm2的蒸汽發(fā)生器以及能經受這種條件的壓力容器，因此，這些方法是難以實施的。
本發(fā)明的目的，是通過有效利用特定木質纖維素材料的自粘合能力提供一種機械強度高的木板，這種木板將一特定的木質纖維素材料及其改性材料用作其主要組分，不含來源于粘合劑材料的組分。本發(fā)明的目的也在于提供雖然僅含很少量粘合劑組分但機械強度極好的木板。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造這種木板的高效低成本方法。
發(fā)明的描述本發(fā)明是用錦葵科韌皮植物來達到上述目的的，這種韌皮植物原用作繩和布料的纖維材料。
使用錦葵科韌皮植物，僅需用常規(guī)的生產方法就可得到比用其它木質纖維素物質制得的木板強度性能更好的木板。另外，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，用高溫高壓蒸汽適當地對錦葵科韌皮植物進行處理就可制得強度性能極好的木板，而且這里所用的高溫高壓蒸汽處理的最佳條件遠比錦葵科韌皮植物以外的其它常規(guī)木質纖維素材料蒸汽處理的最佳條件溫和和容易。
本發(fā)明的產品是在加熱加壓條件下模壓木質纖維素材料而制得的木板。它的特征在于至少30％重量的木質纖維素材料是錦葵科韌皮植物，基本上不含源自粘合劑的材料，由如下公式計算得出的值不小于100值＝0.48×Y/X2(公式I)式中Y是彎曲強度(kgf/cm2)，X是木板的密度(g/cm3)。在本發(fā)明的木板中所含的錦葵科韌皮植物自然是在制造過程中經加熱加壓而部分改性的。本發(fā)明的木板既可以是平板，也可以在三維方向上進行模壓。從而制成二維和三維的型材。
由如下本發(fā)明實施例所示，即使基本上不用粘合劑，也可容易地制得機械強度超過100(按上述公式I算得)，特別是超過130的木板。
本發(fā)明產品的機械強度用公式I的值表示，彎曲強度用JIS A 59085-6方法測量。雖然可按所需的木板有所不同，但本發(fā)明產品的比重一般為0.2-1.4g/cm3，最好可為0.3-1.1g/cm3。
本發(fā)明中的錦葵科韌皮植物是指廣義上包括在大麻(hemp)類中的植物。該植物中韌皮用作長纖維材料，分類學上它屬于錦葵科。實際上，這種植物包括洋麻和青麻。在本發(fā)明中，洋麻是優(yōu)選的。洋麻是一種錦葵科木槿屬一年生植物，可以使用一種改良的品種。在本發(fā)明中，最好使用錦葵科韌皮植物的莖，特別是其木質莖。在生產長纖維材料時，一般僅利用莖部的韌皮，而丟棄木質部分。應該注意到，工業(yè)上是有效地利用木質莖的。雖然本發(fā)明中對錦葵科韌皮植物的使用形狀沒有限制，但可以使用切割的莖、碎渣、薄片、纖維或粉末。
本發(fā)明的產品可以是錦葵科韌皮植物和其它木質纖維素材料的復合材料。復合材料中所用的木質纖維素材料是主要含纖維素、半纖維素和木質素的材料，這種材料的例子可以是木材、樹皮和木漿，但自然不限于此。與錦葵科韌皮植物相同，它們的使用形狀可以是碎料、薄片、纖維或粉末。
通過加熱加壓來模壓這種錦葵科韌皮植物可以容易地制造本發(fā)明的產品，最好使用先經高溫高壓蒸汽處理過的錦葵科韌皮植物。
本發(fā)明制造方法中，熱模壓是在180-250℃的溫度下進行。這是因為溫度低于180℃的模壓不僅需要長時間的加熱/加壓，而且還不能進行充分的固化反應，而溫度超過250℃的模壓會使錦葵科韌皮植物變質，從而降低了木板的機械強度。因此，最好在200-230℃的溫度范圍內進行模壓。
模壓時，模壓材料的含水量宜為20％或更小，最好為10％或更小。
模壓時間取決于模壓溫度和木板的尺寸。模壓壓力主要視所需木板的比重而異。
在本發(fā)明中優(yōu)選的是至少一部分錦葵科韌皮植物，例如10％重量，更好為50％重量或更多，在使用前用高溫高壓進行處理。處理的溫度宜為105-210℃，更好為120-190℃。當然，處理溫度低時，處理時間要長，而溫度高時，時間應短。然而，當處理溫度低于105℃時，錦葵科韌皮植物的自粘合作用是不充分的，結果不能得到所需的產品；而當處理溫度高于210℃時，錦葵科韌皮植物的纖維結構會受到損害。
高溫高壓蒸汽處理中溫度T(℃)與時間(分)的關系用如下公式表示。
T＝194-46log10t±40(公式II)特別優(yōu)選的關系用如下公式表示。
T＝194-46log10t+20(公式III)高溫高壓蒸汽處理方法包括(A)將錦葵科韌皮植物和水放入一壓力容器中，然后將該混合物加熱至預定溫度；(B)將裝有錦葵科韌皮植物的壓力容器連接到高溫高壓蒸汽發(fā)生器，然后將蒸汽從所述的高溫高壓蒸汽發(fā)生器通入所述的壓力容器。但是，方法并不局限于這些。
方法(B)中，高溫高壓蒸汽處理的處理溫度并不是指發(fā)生器提供的蒸汽溫度，而是指通入蒸汽后壓力容器中的溫度。
高溫高壓蒸汽處理中的水量取決于蒸汽的溫度和壓力以及處理的方法，應按條件確定。然而，按錦葵科韌皮植物計，水量一般較好在50-500％重量范圍內，最好在100-300％重量范圍內。
雖然在本發(fā)明的生產中不需要使用粘合劑，仍可加入一種粘合劑或甲醛型固化劑，只要其用量不超過5％重量(按木質纖維素材料計)。然而，不宜大量使用這些粘合劑或固化劑，因為這不僅是不經濟的，而且會污染工作環(huán)境。特別是，甲醛型固化劑的用量應限制在3％重量以下。
當加入粘合劑時，對于含20％重量以上錦葵科韌皮植物的木質纖維素材料，粘合劑的用量應低于5％重量。然后在180-250℃，較好在200-230℃溫度范圍內對該混合物進行加熱加壓模壓，以產生上述機械強度值(按上述公式I計算)為100或更高，最好為130或更高的木板。在這種情況下，最好使用在上述公式II的條件下經高溫高壓蒸汽處理的含20％重量或更多錦葵科韌皮植物的木質纖維素材料。
作為粘合劑，最好使用樹脂板如酚醛樹脂板、脲醛樹脂板和密胺樹脂板制造中通常使用的合成樹脂，但本發(fā)明自然不限于用這些樹脂。作為甲醛型固化劑，最好使用六亞甲基四胺、仲甲醛、聚甲醛等。
另外，在本發(fā)明中可將少量的添加劑如脫膜劑和防水劑加入到木質纖維素材料中。
在本發(fā)明中，當使用甲醛型固化劑、粘合劑、脫膜劑或防水劑時，必須將其在加熱加壓模壓前加入到木質纖維素材料中。即使用高溫高壓處理木質纖維素材料，也必須在模壓操作前將經過處理這些加入劑加入。
用本發(fā)明方法制得的木板具有極好性能的原因不一定清楚，但可作如下假設。
半纖維素(木質纖維素材料的主要組分之一)在高溫高壓條件下經單糖如戊糖分解成醛如糠醛的反應機理是眾所周知的。1985年的日本專利申請第一次出版物No.S60-206604指出，主要由半纖維素分解產生的游離糖化物、糠醛和其它分解產物是主要起粘合作用的。另外，根據我們的實驗，如果用高溫高壓蒸汽對日扁柏(一種針葉樹)、日本櫟(一種寬葉樹)、柳桉樹(一種南亞樹)和稻殼處理3分鐘，在180℃或更高的溫度下都能模壓成木板，而且用210-220℃的模壓溫度，所得木板的機械強度達到最大值。高溫高壓蒸汽處理后馬上就聞到試樣的氣味。從在180℃或更高的模壓溫度處理的試樣中可聞到糠醛的氣味。在210-220℃的溫度糠醛的氣味最濃，在該溫度范圍內木板的彎曲強度達到最大值。這些結果支持了1985年日本專利申請第一次出版物No.206604的說明書中的假設。
用洋麻進行試驗時，得到與上述木質纖維素材料相同的結果，即在180℃或更高溫度可聞到糠醛的氣味，在210-220℃溫度間糠醛的氣味最濃。然而，木板的彎曲強度在170-180℃處理溫度間達到最大值，因此，比這更高的處理溫度會降低彎曲強度。
從上述的觀察中可知，可以認為洋麻的自粘合活性包括一個與常規(guī)木質纖維素材料中粘合作用產生原理不同的因素。
對于錦葵科韌皮植物，abelnoshusmanihot根中所含的粘性液體已用作日本紙制造領域中最重要的膠料。從這個事實可知，錦葵科韌皮植物含有與其它木質纖維素材料不同的一種特殊粘合劑組分。
1985年的日本專利申請第一次出版物No.30309揭示了包括在廣義上大麻中的亞麻，大麻是用作長纖維材料植物的一個俗名，且每一種大麻在分類上和組分上都不同。為了參考，表1中列出了大麻的科屬和組分以及甘蔗渣的科屬和組分。所述的甘蔗渣已在1985年的日本專利申請第一次出版物No.30309中確定為特別優(yōu)選的材料。
表1中，洋麻特別在洋麻的木質部分中，無定形纖維素和木質素的含量較高，這可能是本發(fā)明木板具有極好性能的因素之一。
表1洋麻和甘蔗渣的種屬和組分

附圖的簡要說明

圖1是顯示木質纖維素材料的最佳蒸汽處理條件的圖。
圖1中，符號O表示在實施例10(洋麻)的高溫高壓蒸汽處理過程中公式I的值達到最大值的溫度T(℃)和時間t(分)的點，還顯示與公式II的曲線(即T＝194-46log10t)相一致的值。符號□、△和x表示對比例8-10中對相應木質纖維素材料(柳桉樹、日扁柏和日本櫟)高溫高壓蒸汽處理過程中公式I的值達到最大值的溫度T(℃)和時間t(分)點。這些值是與美國專利5,017,319中確定為最佳蒸汽處理溫度T(℃)和時間t(分)之間關系的公式曲線相一致的。
最佳實施例下面將更詳細描述本發(fā)明的最佳實施例，但本發(fā)明并不受這些實施例的限制。
在這些實施例和對比例中是在裝有電加熱器的水壓機中模壓木板的。這種水壓機能模壓50cm見方的平板。將100g濕度控制后的原料分散在220mm見方的的氈片成形(mat-forming)箱中，將模具加熱到預定的溫度，并用2.1mm厚的墊板(spacer)在50kgf/cm2的規(guī)定壓力下模壓預定的時間。
在這些實施例和對比例中的加熱溫度是指模壓過程中熱板的溫度。
在這些實施例和對比例中模壓板的彎曲強度取三個試樣測量值的平均，這三個試樣是按JIS A 5908，5-6將每個模壓板切成50×200mm大小而制得的。
洋麻或其它木質纖維素材料的模壓是對其碎屑、薄片或纖維加熱并加壓。在實施例和對比例中，使用Pallman刀環(huán)形刨片機和，在刀片推距(blade thrust)為0.6mm條件下制得薄片。因此，實施例和對比例中的薄片是指用上述方法制得的小片。
除實施例11與對比例11和12以外，實施例和對比例的高溫高壓蒸汽處理是在相互用連接管連接的由裝有加熱器的3升高壓容器(A)和裝有加熱器的1升高壓容器(B)組成的組合容器中進行的。
在高壓容器(A)中加入150g木質纖維素原料如洋麻等和50g水，將混合物預熱到內部溫度達100℃(約需10-15分鐘)，開始進行處理。在高壓容器(B)中準備加熱到280℃的水，然后打開連接管的閥，讓高溫高壓蒸汽通入高壓容器(A)中。當高壓容器(A)中的內部溫度因所述蒸汽而迅速升高時，在約1分鐘內控制所述蒸汽的量將其調節(jié)至所需的溫度，令容器(A)的內部溫度保持一定的時間。最后，向容器(A)上噴水，使其冷卻到100℃或更低(花5-10分鐘)，然后取出樣品。
實施例和對比例中處理溫度是容器(A)的內部溫度，停留時間是溫度保持恒定的時間。
實施例和對比例中洋麻和其它木質纖維素材料的含水量控制在5-10％之間?？刂扑莸姆椒ㄊ?，不用粘合劑時將這些材料在105℃進行加熱，然后在80℃加熱，再在20℃和相對濕度65％的氣氛中保持72小時。實施例1將剝去韌皮部分后的洋麻莖木質部分(直徑為0.5-2.0mm棒形物)在空氣中干燥，然后切片(以后稱作“洋麻木質片”)。將洋麻木質片經潤濕處理后，在210℃高溫高壓模壓3分鐘，制得僅含木質洋麻及其改性組分的木板。木板的密度為0.92g/cm3，彎曲強度為263kgf/cm2，公式I的值為149。對比例1除將柳桉木片用作原料外，按與實施例1相同的方法試驗制造僅含木質纖維素材料及其改性組分的木板，但沒有得到致密的木板。對比例2除將日扁柏木片用作原料外，按與實施例1相同的方法試驗制造僅含木質纖維素材料及其改性組分的木板。木板的密度為0.820g/cm3，彎曲強度為47kgf/cm2，公式I的值為34。對比例3除將甘蔗渣片用作原料外，按與實施例1相同的方法試驗制造僅含木質纖維素材料及其改性組分的木板。
木板的密度為0.87g/cm3，彎曲強度為132kgf/cm2，公式I的值為84。實施例2將直徑為0.5-2.0mm，剝去韌皮部分后的棒形洋麻莖木質部分在空氣中干燥，用溫度為180℃的高溫高壓蒸汽處理3分鐘，然后切片制成試樣(a)。將試樣(a)潤濕處理后，在210℃高溫高壓模壓3分鐘，制得僅含洋麻及其改性組分的木板。
木板的密度為0.87g/cm3，彎曲強度為419kgf/cm2，公式I的值為266。實施例3除高溫高壓蒸汽中的處理溫度為130℃，處理時間為20分鐘外，按與實施例2相同的方法制造僅含木質纖維素材料及其改性組分的木板。
木板的密度為0.910g/cm3，彎曲強度為387kgf/cm2，公式I的值為224。實施例4除高溫高壓蒸汽中的處理溫度為220℃，處理時間為2分鐘外，按與實施例2相同的方法制造僅含木質纖維素材料及其改性組分的木板。
木板的密度為0.880g/cm3，彎曲強度為167kgf/cm2，公式I的值為104。實施例5除將經空氣干燥然后切成約30cm長的洋麻莖用作原料外，按與實施例2相同的方法制造僅含木質纖維素材料及其改性組分的木板。
木板的密度為0.895g/cm3，彎曲強度為422kgf/cm2，公式I的值為253。對比例4除將日扁柏用作原料外，按與實施例2相同的方法試驗制造僅含木質纖維素材料及其改性組分的木板。
木板的密度為0.840g/cm3，彎曲強度為83kgf/cm2，公式I的值為56。對比例5除高溫高壓蒸汽中的處理溫度為220℃和處理時間為2分鐘外，按與對比例4相同的方法制造僅含日扁柏及其改性組分的木板。
木板的密度為0.910g/cm3，彎曲強度為111kgf/cm2，公式I的值為64。對比例6除將日本櫟用作原料外，按與對比例5相同的方法制造僅含木質纖維素材料及其改性產物的木板。
木板的密度為0.939g/cm3，彎曲強度為126kgf/cm2，公式I的值為70。對比例7除將柳桉用作原料外，按與對比例5相同的方法制造僅含木質纖維素材料及其改性產物的木板。
木板的密度為0.880g/cm3，彎曲強度為50kgf/cm2，公式I的值為31。實施例6除模壓溫度為170℃，模壓時間為10分鐘外，按與實施例2相同的方法制造僅含洋麻及其改性產物的木板。
木板的密度為0.850g/cm3，彎曲強度為218kgf/cm2，公式I的值為145。實施例7除模壓溫度為250℃外，按與實施例2相同的方法制造僅含洋麻及其改性產物的木板。
木板的密度為0.905g/cm3，彎曲強度為252kgf/cm2，公式I的值為148。實施例8除將10％重量的六亞甲基四胺水溶液按2％重量的用量加入到洋麻木片主原料中外，按與實施例1相同的方法制造含97％以上洋麻及源自洋麻的組分的木板。
木板的密度為0.870g/cm3，彎曲強度為280kgf/cm2，公式I的值為178。經計算，木板中洋麻及源自洋麻的組分的含量大于98％。實施例9除將10％重量的六亞甲基四胺水溶液按2％重量的用量加入到洋麻木片中外，按與實施例1相同的方法制造含97％以上洋麻及源自洋麻的組分但不含源自粘合劑的木板。
木板的密度為0.911g/cm3，彎曲強度為463kg/cm2，公式I的值為268。經計算，木板中洋麻及源自洋麻的組分的含量大于98％。
表2中列出了實施例和對比例中制得的木板的組成和性質。實施例中制得的所有木板都顯示130或更高的公式I的強度值，而對比例中用洋麻以外的木質纖維素材料制得的木板，其公式I的強度值為84或更低，這些木板就不能在實際應用中使用。
同時也由這些實施例也可注意到，如果蒸汽處理溫度為120-190℃，且蒸汽處理條件滿足公式II的關系，則可制得強度更高的木板。另外，當模壓溫度在200-230℃時，也可以得到高強度的木板。實施例10表3中列出了按實施例2中相同方法用洋麻木片制得木板的按公式I計算得到的強度性質，即首先在給定溫度和給定時間用高溫高壓蒸汽處理，然后切片、干燥，然后在210℃加熱加壓模壓3分鐘。
表2

*1)括號中的數字表示處理條件。例如，“處理的洋麻(180×3)”表示在180℃高溫高壓下將洋麻蒸汽處理3分鐘。
*2)HMTM六亞甲基四胺，“％”表示按木質纖維素材料計算的重量百分數。對比例8-10除將柳桉、日扁柏和日本櫟用作原料外，按實施例10相同的方法制造木板。表3中列出了高溫高壓蒸汽處理的溫度和時間以及公式I的值。
表3


注)對每種原料，采用高溫高壓蒸汽處理的每個溫度和時間，所得的公式I的值。符號*表示在每個溫度下公式I的最大值。
圖1是用各種原料制得公式I強度最大值木板的最佳蒸汽處理點的圖。該圖是將實施例10和對比例8-10中就各種原料獲得的最佳蒸汽處理條件作圖。
圖1中還畫了美國專利5,017,319中所述的最佳蒸汽處理條件曲線。該美國專利中引用的公式T(℃)＝306.4-35.7log10t(秒)相當于公式T(℃)＝242.9-35.7log10t(分)從圖1中可知，對比例中所用的木質纖維素材料如日扁柏、柳桉和日本櫟的最佳蒸汽處理條件與美國專利5,017,319中的曲線相一致。然而已發(fā)現(xiàn)，當洋麻用作原料時，用更低的蒸汽處理溫度和更短的蒸汽處理時間可以獲得木板。實施例11將150g洋麻木片和300g水加入到裝有加熱器的3升高壓容器(A)中，用設定在250℃的加熱器對該混合物進行加熱，對混合物在135℃處理20分鐘，這是洋麻片高溫高壓蒸汽處理的最佳條件。
自加熱開始20分鐘后，容器(A)的內部溫度達到135℃。將容器溫度在135℃保持20分鐘，往容器(A)上噴水，使其冷卻至100℃以下。冷卻該容器約需15分鐘。
然后，按實施例2相同的方法制造木板。
木板的密度為0.76g/cm3，彎曲強度為408kgf/cm2，公式I的值為339。對比例11除用日本櫟代替洋麻外，按實施例11相同的方法將日本櫟在186℃處理20分鐘(高溫高壓蒸汽處理的最佳條件)。加熱開始后80分鐘內，容器(A)的內部溫度升至180℃。在180℃保溫20分鐘，然后在容器(A)上噴水，使該容器冷卻至100℃以下。從開始加熱到冷卻完成的時間是110分鐘。
按實施例2相同的方法制造木板。木板的密度為0.711g/cm3，彎曲強度為93kgf/cm2，公式I的值為82。對比例12除將模壓加熱器溫度設定在350℃外，按實施例11相同的方法在180℃進行20分鐘的高溫高壓蒸汽處理。從開始加熱到冷卻完成所花的時間減少到80分鐘。然而，接近于接觸容器部分的樣品發(fā)生碳化現(xiàn)象，粘在容器上。然后按實施例2相同的方法制造木板。
木板的比重為0.73g/cm3，彎曲強度為52kgf/cm2，公式I的值為47。
由此可知，在一最佳條件下用高溫高壓蒸汽處理錦葵科韌皮植物遠比處理其它木質纖維素材料容易，而且能方便地在常規(guī)間歇式壓力容器中進行生產。實施例12除潤濕處理后氈片成形過程中洋麻試樣的重量從100g減少到40g以外，按實施例2相同的方法制造洋麻板。
木板的密度為0.29g/cm3，彎曲強度為44kgf/cm2，公式I的值為251。實施例13將剝去韌皮部分后的洋麻莖木質部分(直徑為0.5-2.0mm棒形物)在空氣干燥，然后切片(以后稱作“洋麻木質片”)。然后將洋麻木質片與空氣干燥的日扁柏片按1∶1的比例混合，將所得的混合物用作原料。對該混合物進行潤濕處理，然后在210℃高溫高壓下模壓3分鐘，制成僅含木質纖維素材料及其改性產品的木板。
木板的密度為0.880g/cm3，彎曲強度為226kgf/cm2，公式I的值為140。實施例14在180℃用高溫高壓蒸汽對與實施例13相同的原料處理3分鐘，然后在210℃高溫高壓模壓3分鐘，制成僅含木質纖維素材料及其改性產品的木板。
木板的密度為0.845g/cm3，彎曲強度為314kgf/cm2，公式I的值為211。實施例15將剝去韌皮的直徑為0.2-2.0mm的棒形莖木質部分切成30cm長度，在空氣中干燥，用溫度為180℃的高溫高壓蒸汽處理3分鐘，然后切片制成試樣(a)。將試樣(a)與日扁柏片按1∶1的比例混合，將所得的混合物用作原料。對該混合物進行潤濕處理，然后在210℃高溫高壓下模壓3分鐘，制成僅含木質纖維素材料及其改性產品的木板。
木板的密度為0.86g/cm3，彎曲強度為195kgf/cm2，公式I的值為127。
應用領域本發(fā)明的產品可應用于如下工業(yè)領域。
1)本發(fā)明的木板比利用常規(guī)木質纖維素材料自粘合能力制成的木板具有好得多的機械強度。因此，本發(fā)明的木板可用作家具的碎料板或纖維板、混凝土板、內部材料、地板和汽車的夾心板。
2)本發(fā)明的木板不含或僅含少量合成樹脂組分。因此，它是一個不會產生有害物質有利于保護地球環(huán)境的產品。
3)本發(fā)明的木板預計可被生物降解。
4)因為本發(fā)明的木板既不含粘合劑，也不含甲醛固化劑，所以它不會產生氣態(tài)甲醛，是安全的。
5)本發(fā)明的制造方法無需粘合劑材料或僅用少量的粘合劑材料，所以可降低原料的成本。
6)當不用粘合劑時，可以省去木質纖維素材料和粘合劑的混合步驟，因此，與常規(guī)方法相比，可以簡化制造方法。
7)不經高溫高壓蒸汽處理就可制造本發(fā)明的木板，因此，與常規(guī)方法相比，可以簡化制造方法。
8)當進行蒸汽處理時，可在10-12kg/cm2蒸汽壓力下短時間內完成處理，因此，在本發(fā)明的制造方法中無需特別的設備，只要用纖維板預處理用的設備。
9)本發(fā)明的制造方法使用錦葵科韌皮植物的木質片，這種木質片基本上是工業(yè)廢料。因此，本發(fā)明方法有效利用了資源。
10)本發(fā)明的制造方法提供輕質碎料板，它的密度小于0.3g/cm3。
11)在本發(fā)明制造方法中，甚至可在常規(guī)間歇式壓力容器中有效地進行高溫高壓蒸汽處理。
權利要求
1.一種在加熱加壓條件下模壓木質纖維素材料而制得的木板，其特征在于至少30％重量的木質纖維素材料是錦葵科韌皮植物，基本上不含源自粘合劑的物質，由如下公式計算得出的值不小于100值＝0.48×Y/X2(公式I)式中Y是彎曲強度(kgf/cm2)，X是密度(g/cm3)。
2.如權利要求1所述的木板，其特征在于公式I的值不低于130。
3.如權利要求1或2所述的木板，其特征在于所述錦葵科韌皮植物用高溫高壓蒸汽進行處理。
4.如權利要求1-3中任一項所述的木板，其特征在于使用錦葵科韌皮植物的木質部分。
5.如權利要求1-4中任一項所述的木板，其特征在于所述的錦葵科韌皮植物是洋麻。
6.一種制造基本上不含粘合劑物質的木板的方法，它的由如下公式計算得出的值不小于100值＝0.48×Y/X2(公式I)式中Y是彎曲強度(kgf/cm2)，X是密度(g/cm3)，其特征在于在180-250℃溫度下加熱加壓模壓木質纖維素材料，至少30％重量的木質纖維素材料是錦葵科韌皮植物。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于使用錦葵科韌皮植物的木質部分。
8.如權利要求6或7所述的方法，其特征在于所述的錦葵科韌皮植物是洋麻。
9.如權利要求6-8中任一項所述的方法，其特征在于至少10％重量的所述錦葵科韌皮植物在模壓前用105-210℃的高溫高壓蒸汽進行處理。
10.如權利要求6-9中任一項所述的方法，其特征在于蒸汽處理溫度T(℃)與處理時間(分)的關系用如下公式表示，T＝194-46log10t±40(公式II)。
11.如權利要求6-10中任一項所述的方法，其特征在于在所述木質纖維素材料中加入的甲醛固化劑的用量少于5％重量。
12.一種制造如下公式的值至少為100的木板的方法，值＝0.48×Y/X2(公式I)式中Y是彎曲強度(kgf/cm2)，X是密度(g/cm3)，其特征在于在至少含20％重量錦葵科韌皮植物的木質纖維素材料中加入的粘合劑的量為5％重量或更低，然后在180-250℃溫度下對該混合物加熱加壓進行模壓。
13.一種如權利要求12所述的方法，其特征在于在至少含20％重量錦葵科韌皮植物的，在如下公式表示的條件下用高溫高壓蒸汽處理過的木質纖維素材料中加入的粘合劑的量為5％重量或更低，然后在180-250℃溫度下對該混合物加熱加壓進行模壓。T＝194-46log10t±40(公式II)。
14.如權利要求12或13所述的方法，其特征在于所述的錦葵科韌皮植物是洋麻。
全文摘要
一種不含任何粘合劑組分，而利用特種木質纖維素材料自粘合作用和以木質纖維素材料及其改性組分為主要成分的高機械強度木板，該木板是在高溫高壓下對至少含30％重量錦葵科韌皮植物的木質纖維素材料模壓而制得，該木板基本上不含源自粘合劑的材料，由如下公式計算得出的值不小于100值＝0.48×Y/X
文檔編號B27N3/04GK1146744SQ95192682
公開日1997年4月2日 申請日期1995年12月22日 優(yōu)先權日1994年12月22日
發(fā)明者河野剛, 山口泰生 申請人:河野剛