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橡胶木高温热改性生产炭化木产业化关键技术研究与示范

文献类型： 获奖成果

作者：

作者机构：

获奖名称： 科技进步奖

获奖等级： 二等奖

第一完成单位： 中国热带农业科学院橡胶研究所

获奖时间： 2017

摘要： 　　1、科技成果简要技术说明 　　为提高我国橡胶林栽培的综合效益，高效增值利用胶园重要副产资源橡胶木材，促进我国植胶区传统的橡胶木材加工业产业和江浙、珠三角等地区橡胶木实木地板、家具和木制品企业产品技术升级，项目组自2009年开始进行橡胶木材高温热改性生产炭化木关键技术研究，研究经费来源包括海南省自然科学基金、海南省重点科技计划项目、海南省产学研一体化项目、中央级科研院所基本科研业务费项目及农业部修缮购置项目等。 　　项目开展了高温热改性炭化橡胶木的基本工艺及其性能研究，采用0.3立方容量的试验型炭化窑分别研究了不同条件处理木材性能，并获得了不同处理工艺条件对炭化橡胶木性能的影响，采用6立方炭化罐开展中试试验，对小试工艺进行验证和完善，获得了2.5-7.5cm厚度不同规格炭化橡胶木的中试工艺，并开展炭化橡胶木生产实木地板和集成材指接板中试试验，亦试制炭化橡胶木实木家具，同时，研发试制了容量35立方的适合橡胶木企业的大型工业化木材炭化窑，验证并优化了中试试验工艺，研发了一次完成橡胶木高温干燥和炭化的工艺，降低了处理成本，建立了批量化炭化木产品质量检测方法，并开展炭化橡胶木生产实木地板的示范性生产，获得了橡胶木高温热改性生产炭化木产业化关键技术。具体研究成果包括以下几个方面： 　　1）获得常压蒸汽介质高温热改性橡胶木工艺及炭化木材的性能特性，发明了采用棕榈油作为介质热改性橡胶木和蒸汽压力高温热改性橡胶木的方法，筛选了适合橡胶木热改性的方法和工艺参数。 　　获得了170-215℃范围热改性橡胶木的物理、力学、防虫、防霉、防腐性能及淀粉和游离糖的变化规律，炭化橡胶木的尺寸稳定性提高50-80%，木材颜色由浅黄白色变为褐色，耐腐性由不耐腐提高到耐腐朽等级，抗弯强度减少10-40%，185℃和200℃是橡胶木高温热改性两个适合的温度，压力蒸汽高温热处理橡胶木具有处理温度低和时间短的特点，炭化橡胶木能够防止粉蠹虫蛀蚀的原因主要是热处理过程大幅度降低了木材中的淀粉和游离糖含量，达到不采用化学药剂防止粉蠹虫蛀蚀的效果。 　　2）建立了高温热改性炭化橡胶木中试生产线并试制了炭化橡胶木实木地板，集成材和实木家具。 　　建立了一条由1立方浸注罐、15立方木材干燥窑和6立方炭化罐及机械加工设备组成的炭化橡胶木柔性中试生产线，获得了炭化橡胶木实木地板材、家具材和集成材指接板中试生产工艺，发明了橡胶木高温热改性生产实木地板方法，炭化橡胶木生产集成材方法，并试制了实木地板，集成材和实木家具，产品的尺寸稳定性提高30-70%，颜色类似热带珍贵木材柚木。 　　3）研制了容量35立方的半自动控制大容量橡胶木炭化窑，建立了高温热改性炭化橡胶木产业化示范生产线，获得工业化生产地板材、家具材和集成材的工艺基准，发明了一次完成橡胶木高温干燥和热改性炭化的方法。 　　设计和研制了容量35立方的橡胶木炭化窑，窑体为不锈钢/铝合金顶风机结构，导热油加热，生产周期3-4天，月生产能力200立方，获得了地板材、家具材和集成材小规格料的工艺基础，发明了提高生产效率的一次完成木材高温干燥和热改性炭化的方法，生产周期缩短30-50%，成本降低30-40%，建立了炭化橡胶木生产实木地板坯料的示范性生产线，开发了柚木色和黑胡桃色两种炭化橡胶木实木地板。 　　4）建立了35立方炭化窑生产炭化橡胶木热改性效果质量评价方法，为批量化生产炭化橡胶木产品提供了检测手段和方法。 　　获得了炭化木产品质量评价关键技术——通过质量损失率评价炭化效果的方法，获得了同一批次木材的质量损失率偏差不超过1%的生产工艺，实现了大规模生产质量稳定的炭化橡胶木技术，为产业化生产产品质量检测提供依据，开展委托生产及示范性推广生产，为项目转化和推广提供了可靠的技术支撑。 　　2、主要技术经济指标 　　（1）研制了容量35立方米的半自动控制工业化橡胶木炭化窑，建立了高温热改性炭化橡胶木产业化示范生产线，获得工业化生产地板材、家具材和集成材的工艺，发明了一次完成橡胶木高温干燥和热改性炭化的方法，缩短生产周期50%，降低了生产成本30-40%，并试制了炭化橡胶木实木地板、集成材和实木家具产品。 　　（2）热改性炭化橡胶木材的尺寸稳定性提高30%，生产的炭化橡胶木实木地板达到经过国家人造板与木竹制品质量监督检验中心检测，达到国家标准“热处理实木地板标准（GB/8992-2012）” 质量要求，经过出口地板企业第三方检测，达到美国阿姆斯壮公司地热地板的质量要求。 　　（3）发明了蒸汽压力高温热改性橡胶木和采用棕榈油作为介质热改性橡胶木的方法，获得了3种橡胶木热改性的方法和工艺参数，建立了在150℃的低温条件下完成木材热改性炭化的方法。 　　（4）热改性橡胶木实木地板产品和板材附加值提高20% 　　（5）该项目获得授权国家发明专利6项，实用新型专利5项，发表相关论文11篇。

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