一种表面阻燃增强实木及其制造方法

专利名称：一种表面阻燃增强实木及其制造方法
技术领域：
本发明涉及木材功能性改良方法，尤其是涉及一种经木材高温高湿干燥、阻燃处 理再增强和热处理固定这样的处理工艺改良的速生材表面阻燃增强实木及其制造方法，具 体是一种表面阻燃增强实木及其制造方法，属于木材功能性改良及木材加工技术领域。
背景技术：
中国专利文献CN1868704A公开了 “一种木材炭化处理方法”技术专利，其制造方 法包括a.将木材整齐码垛并在木材堆顶部按lt/m2的标准加压钢板框浇混凝土压块，然 后装入木材炭化设备中；b.在木材炭化设备中采用阶梯式连续升温方法，将温度按每4 6 小时提高3 7°C的速度升温至120 140°C ；c.采用阶梯式连续升温方法，按每I 3小 时提高8 12V的速度升温至160 240°C，并在最高温度下保持3 6小时，炭化处理过 程结束；d.待炭化结束后，停止加热，采用喷雾化水方法让木材缓慢降温到KKTC，然后通 入100°C的饱和蒸汽对木材进行调湿回潮处理,处理时间为6 8小时,将木材的含水率回 调到4 6% ；e.木材在自然条件下冷却到温度高于室温15 30°C出窑。经研究发现这 一工艺能够提高木材的尺寸稳定性,耐腐耐候性,改善木材的纹理色泽,是一种很好的木材 功能性改良方法，但是改良出来的木材表面硬度降低，力学性能有所下降，特别是对于本来 就软的速生材，表面硬度降低和力学性能有所下降与其素材相比幅度更大。另外，经生产实 践证明，炭化处理的木材与其素材相比，更容易燃烧，特别是对于速生材而言，这一容易燃 烧性能就尤为突出了。
中国专利文献CN102107446A曾公开了 “一种表面增强实木型材及其制造方法”， 它由以下步骤制得(I)干燥步骤将气干密度小于700kg/m3的木材干燥至含水率为 5 12% ；(2)压缩步骤干燥的木材经表面压缩密实的步骤，即热压机高温压板的温度 为140 200°C，低温压板的温度比高温压板的温度低100°C以上；(3)炭化步骤木材经 170 230°C的条件下对木材进行炭化热处理I 5小时的步骤；它还包括一个在炭化步骤 后调整木材的含水率为5 12%的步骤。上述的技术方案由于末对木材进行渗透性改良处 理，存在着干燥好的木材含水率达8 %以上，经压缩步骤处理160°C以上处理时，木材被压 到指定厚度保持一段时间后木材很容易出现炸裂、鼓泡缺陷，并随着热压温度越高炸裂、鼓 泡缺陷越来越多，而且这种木材表面的纹理暗淡，色泽给以人沉闷的感觉，而且经炭化后得 木材更容易燃烧。
一直以来，由于木材的渗透性差，人们采用以下方法来对木材进行阻燃处理。加压 浸注法，典型工艺是在浸溃罐中，加压浸注或先抽真空、再加压浸注或先抽真空、再加压浸 注、再抽真空这三种工艺，把阻燃剂浸注到木材里面。但这种方法对设备要求高，生产工艺 复杂，出材率低，生产能耗高，生产成本高，未真正实现产业化应用，而且所得到的产品稳定 性差，使使用过程中容易变形开裂。
中国专利文献CN1651202A曾公开“木材木制品阻燃剂及其处理方法”，其处理方 法是将木材如板、木条等，木制品如细木工板、木质胶合板、纤维板等，放入处理罐中，封闭罐门；抽真空至真空度为O. 084±0. 008MPa,同时保持10 90分钟；然后将阻燃剂于常温下注入上述真空状态下的处理罐中，同时加压至02 1. OMPa时保持I 6MPa，卸掉压力及排空阻燃剂；然后再对处理罐抽真空至真空度为O. 084±O. 008MPa,同时保持20 90分钟，最后排除真空。然而该方法生产工艺复杂，生产成本高，而且所得到的阻燃型材尺寸稳定性差、或容易发生霉变蓝变、或不耐腐朽使用寿命短的缺陷。发明内容
本发明的目的之一是提供一种表面阻燃增强实木及其制造方法，它集合高温高湿干燥、阻燃处理、表面增强处理和炭化热处理固定木材四者的优点，克服其各自的缺点，有利于产业化生产。具体就是高温高湿干燥处理打通木材的纹孔、导道，提高木材的渗透性， 阻燃处理提高了速生材的阻燃效能，表面增强克服了速生材表面软，热处理固定对前面表面阻燃增强进行固定，而又不影响木材的阻燃效能，从而实现了高温高湿干燥处理、阻燃处理、表面增强处理和炭化热处理固定木材四者优点的有效结合。本发明技术方案与现有技术相比，具有生产工艺简单，产量大，能耗低，出材率高，生产成本低等优点。所处理得到的表面阻燃增强实木具有阻燃、表面增强、尺寸稳定、耐腐耐候、纹理显现、色泽饱满装的更突出优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的
本发明提供了一种表面阻燃增强实木制造方法，它包括以下步骤
(I)第一次高温高湿快速干燥步骤把速生材木材堆置于干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度> 98 %，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度彡98%，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温 度I 2°C并保持5 25h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99 100%，加热升温到103 135°C对速生材木材进行干燥3 15天，使木材的含水率降低到6 12% ;
(2)阻燃处理步骤是在常压下浸溃液温度为40°C 80°C条件下，对干燥后的速生材木材直接浸溃到质量浓度为10 25%的水溶性无机阻燃剂中浸溃时间为12 36h ；
(3)第二次高温高湿快速干燥步骤把阻燃处理好的木材放置到干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度> 98 %，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度> 98%，首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度I 2°C并保持5 25h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99 100%，加热升温到103 135°C对速生材木材进行干燥3 15天，使木材的含水率降低到6 8%;
(4)木材表面增强步骤对速生材木材表层进行压缩增强处理的步骤；
(5)热处理固定步骤将表面增强后的速生材堆垛好后，送进热处理窑里快速加热加湿直接升温到180 200°C的条件对其进行热处理固定2 4h。
作为优选，所述的第一次高温高湿快速干燥步骤把速生材木材堆置于干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度> 98 %，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度>98%，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度I 2°C并保持5 25h，持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99 100%， 加热使窑里的干球温度从103升温到135°C，其中木材的厚度在24 50mm按2 6h升温 I 2°C干燥3 8天，木材的厚度在50 80mm按4 8h升温I 2°C干燥6 11天，木材的厚度在80 IOOmm按6 10. 5h升温I 2°C干燥8 15天，使木材的含水率降低到 6 12%。在高温高湿干燥条件下，在常压饱和蒸汽的保持下，通过木材里的过热水蒸汽分压力打能木材里的闭塞导道和纹孔，提高了木材渗透性，为后续的阻燃处理提供了非常好的前提条件，而且经本发明技术工艺干燥得到的木材含水率分布均匀，木材厚度方向上的含水率偏差小，木材含水率低，内应力小，有利于其后阻燃剂的渗入；木材渗透性的改善，也确保了后续表面增强时不出现木材炸裂、表裂、鼓泡缺陷，使表面增强时木材质量合格率达 100%。
如即使采用缓慢升温方式或者是缓慢升温降温交替方式干球温度高达135 180°C干燥木材，由于水蒸汽的分压力随温度的升高呈抛物线增长，木材表层的水分移动得更快，而木材心部里的水分由于导管纹孔阻塞移动或向外渗透得慢了，木材里的水分分布就不均匀和木材厚度上的含水率梯度就大，此时容易引起木材的变形开裂。
作为优选，所述的阻燃处理步骤是在常压下浸溃液温度为40°C 80°C条件下， 对干燥后的速生材木材直接浸溃到质量浓度为10 25%的水溶性无机阻燃剂中浸溃时间为12 36h，所述的无机阻燃剂为热分解温度彡220°C的磷-氮-硼阻燃剂、聚磷酸铵阻燃剂(APP)、硼酸锌阻燃剂、聚磷酸铵-硼酸锌复合阻燃剂。作为优选的这些无机阻燃剂都属于膨胀型热稳定性好，能产生协同作用，阻燃性好，又不影响木材的纹理色泽，是目前常用环保阻燃剂，所选用的这些阻燃剂可以直接从市场里卖到，也可以自行配制或按现有公开的技术资料方法配制。热稳定性好，热分温度> 220°C的要求是为了后续的表面增强和热处理固定后，所浸溃的阻燃剂仍然具有良好的阻燃效能。
作为另一优选，所述的阻燃处理步骤是在常压下浸溃液温度为40°C 80°C条件下，对干燥后的速生材木材立即直接浸溃到质量浓度为10 25%的水溶性无机阻燃剂中浸溃时间为12 36h，所述的无机阻燃剂为 热分解温度< 220°C但所热解得到的产物在 ^ 220°C仍具有稳定的阻燃效能的磷-氮-硼阻燃剂、聚磷酸铵阻燃剂(APP)、硼酸锌阻燃齐U、聚磷酸铵-硼酸锌复合阻燃剂。磷-氮-硼阻燃剂在经温度最高为200°C以的表面增强和热处理固定步骤后，其部分发生反应得到的偏硼酸、氧化硼、缩合磷酸胍、聚磷酸铵产物在高温时具有很好的阻燃效能。而且，在经最高温度160°C进行表面增强或经最高温度 200°C的热处理固定，上述阻燃剂反应产生的产物在木材表面层形成立体的覆盖层，也会再次增强了木材的表面硬度和提高木材稳定性。除已知的磷-氮-硼阻燃剂在热分解温度 < 220°C但所热解得到的产物在> 220°C仍具有稳定的阻燃效能外，其他水溶性无机阻燃剂具有这样相似性能也可作为本发明所用的阻燃剂。
作为优选，所述的第二次高温高湿快速干燥步骤把阻燃处理好的木材放置到干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度彡98 %，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度> 98%，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度I 2°C并保持5 25h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99 100%，加热使窑里的干球温度从103升温135°C，其中木材的厚度在24 50mm按1. O 4. Oh升温I 2°C到103 105°C，然后再O.1 O. 5h把窑内温度降低比基准温度 103 105°C低2 3°C并保持O. 5 1. 5h，然后再1. O 4. Oh从上一基准温度103 105°C 升温到下一基准温度104 107°C，然后再O.1 O. 5h把窑内温度降低比基准温度104 107°C低2 3°C并保持O. 5 1. 5h，重复上述升温降温动作干燥木材3 8天；木材的厚度在50 80mm按2. 5 4. 5h升温I 2°C到103 105°C，然后再O. 5 1. Oh把窑内温 度降低比基准温度103 105°C低2 3°C并保持1. O 2. 5h，然后再2. 5 4. 5h从上一 基准温度103 105°C升温到下一基准温度104 107°C，然后再O. 5 1. Oh把窑内温度 降低比基准温度104 107°C低2 3°C并保持1. O 2. 5h，重复上述升温降温动作干燥木 材6 11天；木材的厚度在80 IOOmm按3. 5 6. 5h升温I 2°C到103 105°C，然后 再O. 5 1. Oh把窑内温度降低比基准温度103 105°C低2 3°C并保持2. O 3. 0h，然 后再3. 5 6. 5h从上一基准温度103 105°C升温到下一基准温度104 107°C，然后再 O. 5 1. Oh把窑内温度降低比基准温度104 107°C低2 3°C并保持2. O 3. 0h，重复 上述升温降温动作干燥木材8 15天；使木材的含水率降低到6 8%。
作为优选，所述的木材表面增强步骤将上述所得速生材木材置于热压机上，控制 热压机热压板闭合速度为O. 5 7mm/s,热压板的温度为150 160°C,使木材表层升温软 化，施加的压力为6 15Mpa,根据要求控制木材压缩率为10% 25%,木材被压到指定厚 度后，保持木材与热压板接触时间5 60min，热压结束后缓慢泄压取出木材。
作为另一优选，所述的木材增强步骤是将上述所得速生材木材置于热压机上热 压，闭合热压机热压板并使被压木材上下面形成温度差大于100°c以上并保持5s以上，然 后使木材上下两面的温度差逐渐缩小趋于一致，使木材表层升温软化，控制热压板闭合速 度为O. 5 7mm/s,控制热压板的温度为150 160°C,施加的压力为6 15Mpa,控制木材 压缩率为10% 25%，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间5 60min，热 压结束后缓慢泄压取出木材。
作为优选，所述的热处理固定步骤是把增强后的速生材木材堆垛好并在其顶上 压水泥块，直接用叉车送进热处理窑里，关闭热处理窑门，同时开启加热和加湿阀门，快速 加热加湿直接升温到180 200°C对其进行热处理固定2 4h，热处理结束后关闭加热采 用喷射雾化水方法让木材热处理设备内温度快速降温至110 120°C时，结束喷雾化水和 停止加湿，自然降温到窑内40 60°C时即可出窑。本技术方案的热处理固定步骤，是专门 为本技术方案的木材而开发设计的，与现有技术有质的差别和质的突破，如按本技术方案 处理现有的木材，会使处理得到的木材出现表裂、内裂、端裂和弯曲变形缺陷。
作为进一步优选，所述的热处理固定步骤是在开始快速加热加湿升温过程中湿 球温度小于100°c时要保持干球温度大于湿球温度20 30°C，直至湿球温度> IOO0C，保持 窑里充满蒸汽。
作为优选，所述的热处理固定步骤后还包括一个含水率恢复的步骤即是将固 定步骤完成后的阻燃增强速生材木材移到干燥窑或平衡房里进行含水率恢复到7. O 11. 0%。
本发明还包括一种表面阻燃增强实木制造方法所制得的一种阻燃增强实木，其 特征在于实木横断面上分为表面阻燃增强层与自然层，表面阻燃增强层的密度明显大于 自然层，表面阻燃增强层与自然层通过木材自身纤维自然连接，表面阻燃增强层的厚度为O.5 3mm，实木燃烧性能达B-S2，d2，t2以上，含水率在7. O 11. O %，平衡含水率小于 6.0%,耐腐等级达强耐腐级重量损失O 10 %，型材表面硬度比素材提高40 %以上。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
1.采用高温高湿干燥步骤在常压饱和蒸汽的保护下，加热木材使木材里的水分变成过热蒸汽形成常压过热水蒸汽分压力为动力，从而使木材里的水蒸汽能够从木材里移动 出来。在饱和蒸汽的保护下，采用缓慢升温方式或者是缓慢升温降温交替方式进行干燥， 使得木材里的水分能够较均匀地移动出来，木材中的含水率分布比较均匀，木材厚度上的 含水率梯度很小，从而能够干燥得到质量很好的难干木材或厚板木材；而且，对于速生材而 言，采用本发明的高温高湿干燥步骤干燥速生材时，在饱和蒸汽的保护下，由于速生材里的 水分能够均匀地移动出，木材上的含水率分布比较均匀，木材厚度方向上的含水率偏差非 常小，所以能够克服速生材干燥时出现的皱缩塌陷现象；另外，在高温高湿干燥条件下，在 常压饱和蒸汽的保持下，通过木材里的过热水蒸汽分压力打能木材里的闭塞导道和纹孔， 提高了木材渗透性，而且经本发明技术工艺干燥得到的木材含水率分布均匀，木材厚度方 向上的含水率偏差小，木材含水率低，内应力小，有利于其后阻燃剂的渗入；
2.本发明集合高温高湿干燥处理、阻燃处理、表面增强处理和热处理固定四者的 优点，克服其各自的缺点。具体就是高温高湿干燥处理打通速生材木材的纹孔、导道，提高 木材的渗透性，阻燃处理提高了速生材的阻燃效能，表面增强克服了速生材表面软，热处 理对前面表面阻燃增强进行固定，而又不影响木材的阻燃效能，也不影响木材的材色，从而 实现了高温高湿干燥处理、阻燃处理、表面增强处理和热处理固定木材四者优点的有效结 合；
3.经本发明所得到表面阻燃增强实木具有阻燃效能高，因为经阻燃处理后，阻燃 剂均匀渗透在木材表层2 4_内，经表面增强处理后使得木材表层被压密，从而便增强层 的阻燃剂密度增强，阻燃效果就会更好，而且木材纵向的渗透性远远大于木材横向的，因而 木材端面渗透进去的阻燃剂更多更深，使得到的整体型材的阻燃效能大幅提高；
4.所得到的实木还具有表面增强硬度高、尺寸稳定好、耐腐耐候强、纹理显现、色 泽饱满的更突出优点，从而延长了木材的使用寿命和提高了速生材的使用商业价值；
5.本发明选用的阻燃剂可以不具备防腐防霉性，也不需要尺寸稳定增强剂，只需 具有阻燃性能和热稳定性高的阻燃剂即可，从而可以选用成本低的阻燃剂，降低了生产成 本；
6.本技术方案的热处理固定步骤，是专门为本技术方案的木材而开发设计的，与 现有技术有质的差别和质的突破，如按本技术方案处理现有的木材，会使处理得到的木材 出现表裂、内裂、端裂和弯曲变形缺陷；
7.本发明以速生材为原料，所得到的表面阻燃增强实木可取代硬阔叶材直接应用 于家具、地板、木门用材，成为制造家居用品的性价比超高的材料，可减少对硬阔叶材砍伐， 节约森林能源，保护森林资源。
具体实施方式
实施例1
(I)第一次高温高湿快速干燥步骤把24mm厚马尾松速生材木材堆置于干燥窑里 首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度> 98 %，使干燥窑内充满水蒸 汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度> 98%，并首次打开加热阀门快速加热到干球温 度大于湿球温度IV并保持5h，持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99 100 %，加热使窑 里的干球温度从103升温到135°C，木材的厚度24mm的马尾松按2h升温2°C干燥3天，使木材的含水率降低到6%。
(2)阻燃处理步骤是在水泥池里配制溶液浓度为10%热分解温度220°C的的水 溶性无机磷-氮-硼阻燃剂，所用的阻燃剂从市场上购买。水泥池溶液温度为40°C，把干燥 后的马尾松木材浸溃到池里，上面负压块使木材全面浸溃在溶液中，浸溃12h。结束后取出 来，按干燥时的方式用隔条堆垛好，上面压水泥块在室内养生2天。
(3)第二次高温高湿快速干燥步骤把阻燃处理好的木材放置到干燥窑里首先打 开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度> 98 %，使干燥窑内充满水蒸汽，然 后保持加湿阀门打开，保持相对湿度> 98%，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大 于湿球温度1. 5°C并保持5h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99 100%，加热 使窑里的干球温度从103升温135°C，木材厚24mm马尾松按1. Oh升温1°C到105°C，然后 再O.1h把窑内温度降低比基准温度105°C低2°C并保持O. 5h，然后再1. Oh从上一基准温度 105°C升温到下一基准温度106°C，然后再O.1h把窑内温度降低比基准温度106°C低2°C并 保持O. 5h，然后再1. Oh从上一基准温度106°C升温到下一基准温度107°C，然后再O.1h把 窑内温度降低比基准温度107°C低2°C并保持O. 5h，重复上述升温降温动作干燥木材3天， 使木材的含水率降低到8%。
(4)木材表面增强步骤是将上述马尾松木材置于热压机中，控制热压机热压板 闭合速度为O. 5mm/s,热压板的温度为160°C,使木材表层升温软化,施加的压力为6Mpa, 根据要求控制木材压缩率为10%，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间 60min，热压结束后缓慢泄压取出木材，得到双面表面增强层。
(5)热处理固定步骤是把上述阻燃增强好的速生材马尾松堆垛好并在其顶上压 水泥块，用叉车送进热处理窑里，关闭热处理窑门，同时开启加热和加湿阀门，快速加热加 湿直接升温到200°C对其进行热处理固定4h，热处理结束后关闭加热采用喷射雾化水方法 让木材热处理设备内温度快速降温至110°C时，结束喷雾化水和停止加湿，自然降温到窑内 40°C时即可出窑。注意在快速加热加湿升温过程中当湿球温度小于100°C时要保持干球温 度大于湿球温度20 30°C，直至湿球温度> 100°C，并保持窑里充满蒸汽。
(6)所述的热处理固定步骤后还包括一个含水率恢复的步骤即是将固定步骤完 成后的表面阻燃增强速生材马尾松实木移到干燥窑进行含水率恢复到7. 0%。
经上述技术方案所得到的马尾松表面阻燃增强实木，表面阻燃增强实木横断面上 分为表面阻燃增强层与自然层，表面阻燃增强层位于实木两表面，自然层位于实木的芯部， 表面阻燃增强层的密度明显大于自然层，表面阻燃增强层与自然层通过木材自身纤维自然 连接，表面阻燃增强层的厚度为O. 5mm，表面阻燃增强实木燃烧性能达B-Sl，dl，tl以上，含 水率在7. 0%，平衡含水率小于6. 0%，耐腐等级达强耐腐级重量损失O 10%，型材表面硬 度比素材提闻40%以上。
按GB 8624-2006建筑材料及其制品燃烧性能分级标准，对本发明马尾松表面阻 燃增强实木、炭化马尾松、素材马尾松、及按中国专利文献CN102107446A曾公开了 “一种 表面增强实木型材及其制造方法”制得的表面增强马尾松实木进行燃烧性能比较，按GB/T 1941-2009木材硬度试验方法对上述实木进行表面硬度的比较(见表I)。
表I马尾松各种实木理化性能指标
权利要求
1.一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，包括以下步骤(1)第一次高温高湿快速干燥步骤把速生材木材堆置于干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度> 98%，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度彡98%，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度 I 2°C并保持5 25h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99 100%，加热升温到 103 135°C对速生材木材进行干燥3 15天，使木材的含水率降低到6 12% ；(2)阻燃处理步骤是在常压下浸溃液温度为40°C 80°C条件下，对干燥后的速生材木材直接浸溃到质量浓度为10 25%的水溶性无机阻燃剂中浸溃时间为12 36h ；(3)第二次高温高湿快速干燥步骤把阻燃处理好的木材放置到干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度> 98%，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度>98%，首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度 I 2°C并保持5 25h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99 100%，加热升温到 103 135°C对速生材木材进行干燥3 15天，使木材的含水率降低到6 8% ；(4)木材表面增强步骤对速生材木材表层进行压缩增强处理的步骤；(5)热处理固定步骤将表面增强后的速生材堆垛好后，送进热处理窑里快速加热加湿直接升温到180 200°C的条件对其进行热处理固定2 4h。
2.根据权利要求1所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的第一次高温高湿快速干燥步骤是把速生材木材堆置于干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度>98%，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度> 98%，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度I 2°C并保持 5 25h，持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99 100%，加热使窑里的干球温度从103升温到135°C，其中木材的厚度在24 50mm按2 6h升温I 2°C干燥3 8天，木材的厚度在50 80_按4 8h升温I 2°C干燥6 11天，木材的厚度在80 100_按6 10.5h升温I 2°C干燥8 15天，使木材的含水率降低到6 12%。
3.根据权利要求1所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的阻燃处理步骤是在常压下浸溃液温度为40°C 80°C条件下，对干燥后的速生材木材直接浸溃到质量浓度为10 25%的水溶性无机阻燃剂中浸溃时间为12 36h，所述的无机阻燃剂为热分解温度> 2200C的磷-氮-硼阻燃剂、聚磷酸铵阻燃剂(APP)、硼酸锌阻燃剂、聚磷酸铵-硼酸锌复合阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的阻燃处理步骤是在常压下浸溃液温度为40°C 80°C条件下，对干燥后的速生材木材立即直接浸溃到质量浓度为10 25%的水溶性无机阻燃剂中浸溃时间为12 36h，所述的无机阻燃剂为热分解温度< 220°C但所热解得到的产物在> 220°C仍具有稳定的阻燃效能的磷-氮-硼阻燃剂、聚磷酸铵阻燃剂(APP)、硼酸锌阻燃剂、聚磷酸铵-硼酸锌复合阻燃剂。
5.根据权利要求1所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的第二次高温高湿快速干燥步骤把阻燃处理好的木材放置到干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度> 98%，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度彡98%，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度I 2°C并保持5 25h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99 100%，加热使窑里的干球温度从103升温135°C，其中木材的厚度在24 50mm按1. O 4. Oh升温I 2°C 到103 105°C，然后再O.1 O. 5h把窑内温度降低比基准温度103 105°C低2 3°C并保持0.5 1. 5h，然后再1. O 4. Oh从上一基准温度103 105°C升温到下一基准温度104 107°C， 然后再O. Γ0. 5h把窑内温度降低比基准温度10Γ107 低2 3°C并保持O. 5^1. 5h，重复上述升温降温动作干燥木材3 8天；木材的厚度在50 80mm按2. 5 4. 5h升I 2°C 到103 105°C，然后再O. 5 1. Oh把窑内温度降低比基准温度103 105°C低2 3°C并保持1.0 2. 5h，然后再2. 5 4. 5h从上一基准温度103 105°C升温到下一基准温度104 107°C， 然后再O. 5 1. Oh把窑内温度降低比基准温度104 107°C低2 3°C并保持1. 0 2. 5h，重复上述升温降温动作干燥木材6 11天；木材的厚度在80 IOOmm按3. 5 6. 5h升温I 2°C到103 105°C，然后再O. 5 1. Oh把窑内温度降低比基准温103 105°C低2 3°C并保持2. (Γ3. 0h，然后再3. 5 6. 5h从上一基准温度103 105°C升温到下一基准温度104 107°C，然后再O. 5 1. Oh把窑内温度降低比基准温度104 107°C低2 3°C并保持2.(Γ3. 0h，重复上述升温降温动作干燥木材8 15天；使木材的含水率降低到6 8%。
6.根据权利要求1所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的木材表面增强步骤将上述所得速生材木材置于热压机上，控制热压机热压板闭合速度为O.5 7mm/s，热压板的温度为15(Tl60°C，使木材表层升温软化，施加的压力为6 15Mpa，根据要求控制木材压缩率为109Γ25%，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间 5飞Omin，热压结束后缓慢泄压取出木材；或者是将上述所得速生材木材置于热压机上热压，闭合热压机热压板并使被压木材上下面形成温度差大于100°C以上并保持5s以上，然后使木材上下两面的温度差逐渐缩小趋于一致，使木材表层升温软化，控制热压板闭合速度为O. 5 7mm/s,控制热压板的温度为15(Tl60°C,施加的压力为6 15Mpa,控制木材压缩率为10°/Γ25%，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间5 60min，热压结束后缓慢泄压取出木材。
7.根据权利要求1所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的热处理固定步骤是把增强后的速生材木材堆垛好并在其顶上压水泥块，直接用叉车送进热处理窑里，关闭热处理窑门，同时开启加热和加湿阀门，快速加热加湿直接升温到180 200°C对其进行热处理固定2 4h，热处理结束后关闭加热采用喷射雾化水方法让木材热处理设备内温度快速降温至11(T12(TC时，结束喷雾化水和停止加湿，自然降温到窑内 40 60°C时即可出窑。
8.根据权利要求1和7所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的热处理固定步骤是在开始快速加热加湿升温过程中湿球温度小于100°C时要保持干球温度大于湿球温度20 30°C，直至湿球温度> 100°C，保持窑里充满蒸汽。
9.根据权利要求1所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的热处理固定步骤后还包括一个含水率恢复的步骤即是将固定步骤完成后的表面阻燃增强速生材木材移到干燥窑或平衡房里进行含水率恢复到7. O 11. 0%。
10.根据权利要求1 9所述的一种表面阻燃增强实木制造方法所制得的一种表面阻燃增强实木，其特征在于实木横断面上分为表面阻燃增强层与自然层，表面阻燃增强层位于实木材的一表面或两表面，自然层位于型材的背面或芯部，表面阻燃增强层的密度明显大于自然层，表面阻燃增强层与自然层通过木材自身纤维自然连接，表面阻燃增强层的厚度为O. 5 3. 0mm，实木燃烧性能达B-s2，d2, t2以上，含水率在7. O 11. 0%，平衡含水率小于6. 0%，耐腐等级达强耐腐级重量损失O 10%，型材表面硬度比素材提高40%以上。
全文摘要
本发明涉及木材功能性改良方法，具体是一种表面阻燃增强实木及其制造方法，属于木材功能性改良及木材加工技术领域。本发明提供了一种表面阻燃增强实木制造方法，它包括以下步骤(1)第一次高温高湿快速干燥步骤；(2)阻燃处理步骤；(3)第二次高温高湿快速干燥步骤；(4)木材表面增强步骤；(5)热处理固定步骤。所处理得到的表面阻燃增强实木具有阻燃、表面增强、尺寸稳定、耐腐耐候、纹理显现、色泽饱满装的更突出优点。本发明技术方案集合高温高湿干燥、阻燃处理、表面增强处理和炭化热处理固定木材四者的优点，克服其各自的缺点，有利于产业化生产。
文档编号B27K5/00GK103009448SQ201110286738
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月24日 优先权日2011年9月24日
发明者葛克宇, 朱林 申请人:朱林, 葛克宇