本发明涉及一种碳化方法，特别是一种高碳防腐竹材的碳化方法。
背景技术：
以竹材作为原料加工制作而成的板材，因为原料廉价、易得、成本低，外形美观且强度高、性能好而被广泛用于地板、墙板、家具等装饰板材或其他行业。特别是毛竹生长快、资源丰富，不仅可以很好代替木质板材，节约了木材资源，而且有利于生态环境的保护，因而越来越受到国家和行业的高度重视。但是，由于竹材内部淀粉、糖类等有机物的含量高于木材，因而在竹材的储存、加工及竹制品的使用过程中，比木材更易产生霉变、褐变和遭受虫蛀，影响竹制品的美观和使用寿命。所以，以竹材作为原料加工制作而成的板材必须要经过有机物的去除。传统的竹材有机物去除方式一般是用蒸煮，通过放入防腐防霉的有毒化学剂处理，从而达到将竹材内的糖、脂等有机物养分进行分解的目的，但是，该方式不仅不能完全的去除有机物，而且在加工过程中又会存储有害成分，如氯、硫等物质，不利于人体健康。
目前，竹材有机物去除方式主要分为高压碳化和高温碳化两种。其中，高压碳化是指将干燥后的竹材置于碳化罐中，通过放入蒸汽升压，将竹材升温至125～175℃，然后恒温一定时间，从而达到去除有机物的目的。一方面，由于通过放入蒸汽的高压碳化，很难将竹材升温到足够使其有机物完全去除掉的温度，另一方面，由于通过放入蒸汽的高压碳化，对温度的控制灵敏度不是很强。而高温碳化是指将干燥后的竹材置于常压的碳化室中，通过导热油将竹材升温至100～300℃，该方法生产过程中工艺参数变化较大，是由于升温过程中，每个阶段的恒温时间不同，以及升温的最高温度没有统一标准，从而导致碳化后的竹材颜色深浅不一，易造成有机物去除度不够或有机物去除过度，从而会导致竹材硬度下降，进而使得生产出来的竹板材产品往往不能满足国际标准，无法最大限度的发挥竹材高温碳化的优势。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种高碳防腐竹材的碳化方法，它不仅可以保证在竹材柔韧性满足要求的条件下通过高温碳化使竹材内有机物的去除率达到最大值，从而大幅度提高竹材的防腐性能，还能使堆放高度不同的竹材得到均匀碳化，从而使得碳化后的竹材颜色均匀、无色差，而且它还具有生产周期短、操作简单、安全环保等优点。
本发明的技术方案是：一种高碳防腐竹材的碳化方法，包括以下步骤：
1）新鲜竹材去除竹黄，制成竹片，干燥；
2）将干燥后的竹片整齐平铺放在碳化窑的放置架上，测量此时竹片的平铺厚度h，根据平铺厚度h，设定碳化基准；
3）按照所设定的碳化基准进行分阶段升温，并对到达每个阶段的温度进行保温，直至碳化窑内的所有竹片的有机物去除率Q都刚好达到满足柔韧性要求时的最大值；
4）碳化完成后，采用雾化降温方式对碳化窑进行降温，温度降到一定温度后，出碳化窑，得到高碳防腐竹材。
本发明进一步的技术方案是：步骤2）中的设定碳化基准的具体步骤为：
（1）将干燥后的竹片均匀整齐地平铺到碳化窑窑车里的多层放置架上，使每层放置架上的竹片厚度统一，测量该厚度h；
（2）根据厚度h，确定需要进行阶段升温的次数N、每个阶段的最高温度T、每个阶梯温度的保温时间t；
3、权利要求2所述的高碳防腐竹材的碳化方法，其特征在于，步骤（2）中当0＜h≤10mm时，N=1，T=180～240℃，t=1～3h；当h＞10mm时，阶段升温的次数大于N＞2，阶段升温的次数与h呈正比。
进一步，步骤3）中只有当每个保温阶段结束后测得的放置架上表面竹材的有机物去除率Q1与内芯竹材的有机物去除率Q2相等时，才进行下一阶段的加热升温。
进一步，步骤4）中的雾化降温方式具体为：
（1）打开雾化水龙头，打开控制箱内雾化水电气开关，待排汽口排汽量变小后，开始喷雾化水冷却；
（2）喷雾过程中，手动关停风机，半小时改变一次风向；
（3）温度降到120～170℃时，注意观察温度表指示的温度数据，当指示的温度数据降低10～50℃时，停止喷雾化水，待指示的数据稳定时，再开始喷雾化水；当温度降到105～115℃时，用抹布塞紧门缝，以防空气进入窑内；
（4）当温度降低到90～100℃时，关闭排气口，继续少量喷雾化水降温到80～85℃时，待数据稳定时关掉风机，最后打开喷蒸水槽水龙头，向水槽中注入冷水；
（5）利用冷却水槽中的冷水进行自然冷却，冷却至温度低于75℃时，即可打开窑门。
进一步，雾化降温过程中温度数据在一分钟内变化不超过2℃即呈稳定状态。
进一步，雾化降温过程的步骤（5）中，打开窑门时，内芯竹材的温度低于75℃。
进一步，步骤3）中前一个升温阶段结束后和后一个升温阶段开始前均要分别测量表面竹材和内芯竹材的有机物去除率。
进一步，步骤1）中干燥完成后，竹片的含水率为13～17%，竹片为经碾压后得到的丝连状竹片。
进一步，步骤3）是在常压下进行。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
（1）本发明提供的高碳防腐竹材的碳化方法通过测量放置架上的竹材的有机物去除率，精确控制升温过程及保温过程，使得竹材的有机物去除率可达到满足柔韧性要求时的最大值，而且有效的避免了有机物去除率过度和过少的情况的出现，从而在提高竹材防腐性能的同时，保证了竹材的硬度符合要求；
（2）本发明提供的高碳防腐竹材的碳化方法通过阶段升温的方式，当放置架上竹材均匀平铺的厚度一定的情况下，设定碳化基准，按碳化基准分阶段设置好各个阶段的最高温度，以及在每个阶段的保温时间,并通过分别测量放置架上的表面竹材的有机物去除率和内芯竹材的有机物去除率，使得放置架上的表面竹材的和内芯竹材的有机物去除率相差较小，进而使得碳化得到竹材有机物去除率均衡，使碳化后的竹材色泽均匀，无色差；
（3）本发明提供的高碳防腐竹材的碳化方法通过精确控制阶段升温的阶段数，以及每个阶段的保温时间，使得整个碳化过程中的升温过程，在达到相同的碳化效果时所用的碳化时间较短，利于加快生产过程，利于提高经济效益；
（4）本发明提供的高碳防腐竹材的碳化方法通过雾化降温的方式，分阶段对碳化结束后的碳化窑内进行降温，既使竹材的品质不受影响，又可有效防止意外情况的发生，在竹材出窑时，不仅通过测量窑内温度，还通过测量放置架上内芯竹材的温度来判断出窑时机，进一步避免了火灾等意外情况的发生。
以下结合具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
具体实施方式
实施例1：
一种高碳防腐竹材的碳化方法，包括以下步骤：
1）新鲜竹材去除竹黄，经碾压后得到的丝连状竹片，经干燥，干燥完成后竹片的含水率为17%；
2）将干燥后的竹片整齐平铺放在碳化窑的放置架上，测量此时竹片的平铺厚度h=12cm，根据平铺厚度h=12cm，设定碳化基准；
3）常压下，按照所设定的碳化基准进行分阶段升温，并对到达每个阶段的温度进行保温，直至碳化窑内的所有竹片的有机物去除率Q都刚好达到满足柔韧性要求时的最大值；
4）碳化完成后，采用雾化降温方式对碳化窑进行降温，温度降到一定温度后，出碳化窑，得到高碳防腐竹材。
其中，步骤2）中的设定碳化基准的具体步骤为：
（1）将干燥后的竹片均匀整齐地平铺到碳化窑窑车里的多层放置架上，使每层放置架上的竹片厚度统一，测量该厚度h=12cm；
（2）根据厚度h=12cm，设定需要进行阶段升温的次数N=6、每个阶段的最高温度T={80℃,100℃,130℃,150℃,170℃,185℃}、每个阶梯温度的保温时间t={1.5h,1h,1.5h,1h,1h,2h}；
其中，步骤3）中对碳化窑内进行阶段升温及保温具体做法为：
（1）当窑内温度刚升温到T1=80℃时，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝10%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝5%，经过保温时间t1=1.5h后，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝12%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝12%时开始升温；
（2）当窑内温度刚升温到T2=100℃时，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝20%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝18%，经过保温时间t2=1h后，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝28%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝28%时开始升温；
（3）当窑内温度刚升温到T3=130℃时，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝35%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝30%，经过保温时间t3=1.5h后，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝40%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝40%时开始升温；
（4) 当窑内温度刚升温到T4=150℃时，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝48%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝42%，经过保温时间t4=1h后，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝50%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝50%时开始升温；
（5) 当窑内温度刚升温到T5=170℃时，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝60%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝55%，经过保温时间t5=1h后，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝65%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝65%时开始升温；
（6) 当窑内温度刚升温到T6=185℃时，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝70%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝68%，经过保温时间t6=2h后，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝75%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝75%，此去除率为该竹材的柔韧性满足要求的最大去除率，停止升温。
另外，步骤4）中的雾化降温方式具体为：
（1）打开雾化水龙头，打开控制箱内雾化水电气开关，待排汽口排汽量变小后，开始喷雾化水冷却；
（2）喷雾过程中，手动关停风机，半小时改变一次风向；
（3）温度降到170℃时，注意观察温度表指示的温度数据，当指示的温度数据降低20℃时，停止喷雾化水，待指示的数据稳定时，再开始喷雾化水；当温度降到115℃时，用抹布塞紧门缝，以防空气进入窑内；
（4）当温度降低到100℃时，关闭排气口，继续少量喷雾化水降温到85℃时，待数据稳定时关掉风机，最后打开喷蒸水槽水龙头，向水槽中注入冷水；
（5）利用冷却水槽中的冷水进行自然冷却，冷却至温度为70℃时，即可打开窑门。
雾化降温过程中温度数据在一分钟内变化不超过2℃即呈稳定状态。
雾化降温过程的步骤（5）中，打开窑门时，内芯竹材的温度也为70℃。
实施例2：
一种高碳防腐竹材的碳化方法，包括以下步骤：
1）新鲜竹材去除竹黄，经碾压后得到的丝连状竹片，经干燥，干燥完成后竹片的含水率为15%；
2）将干燥后的竹片整齐平铺放在碳化窑的放置架上，测量此时竹片的平铺厚度h=8cm，根据平铺厚度h=8cm，设定碳化基准；
3）常压下，按照所设定的碳化基准进行分阶段升温，并对到达每个阶段的温度进行保温，直至碳化窑内的所有竹片的有机物去除率Q都刚好达到满足柔韧性要求时的最大值；
4）碳化完成后，采用雾化降温方式对碳化窑进行降温，温度降到一定温度后，出碳化窑，得到高碳防腐竹材。
其中，步骤2）中的设定碳化基准的具体步骤为：
（1）将干燥后的竹片均匀整齐地平铺到碳化窑窑车里的多层放置架上，使每层放置架上的竹片厚度统一，测量该厚度h=8cm；
（2）根据厚度h=12cm，设定需要进行阶段升温的次数N=4、每个阶段的最高温度T={100℃,150℃,170℃,187℃}、每个阶梯温度的保温时间t={1.5h,1h,1h,2h}。
其中，步骤3）中对碳化窑内进行阶段升温及保温具体做法为：
（1）当窑内温度刚升温到T1=100℃时，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝20%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率2＝15%，经过保温时间t1=1.5h后，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝25%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝25%时开始升温；
（2）当窑内温度刚升温到T2=150℃时，测量放置架上表面竹材的有机物去除率1＝30%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝24%，经过保温时间t2=1h后，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝35%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝35%时开始升温；
（3）当窑内温度刚升温到T3=170℃时，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝40%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率2＝36%，经过保温时间t3=1h后，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝48%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝48%时开始升温；
（4) 当窑内温度刚升温到T4=187℃时，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝60%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝53%，经过保温时间t4=2h后，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝75%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝75%，此去除率为该竹材的柔韧性满足要求的最大去除率，停止升温。
另外，步骤4）中的雾化降温方式具体为：
（1）打开雾化水龙头，打开控制箱内雾化水电气开关，待排汽口排汽量变小后，开始喷雾化水冷却；
（2）喷雾过程中，手动关停风机，半小时改变一次风向；
（3）温度降到150℃时，注意观察温度表指示的温度数据，当指示的温度数据降低30℃时，停止喷雾化水，待指示的数据稳定时，再开始喷雾化水；当温度降到110℃时，用抹布塞紧门缝，以防空气进入窑内；
（4）当温度降低到90℃时，关闭排气口，继续少量喷雾化水降温到85℃时，待数据稳定时关掉风机，最后打开喷蒸水槽水龙头，向水槽中注入冷水；
（5）利用冷却水槽中的冷水进行自然冷却，冷却至温度为72℃时，即可打开窑门。
雾化降温过程中温度数据在一分钟内变化不超过2℃即呈稳定状态。
雾化降温过程的步骤（5）中，打开窑门时，内芯竹材的温度也为72℃。
实施例3：
一种高碳防腐竹材的碳化方法，包括以下步骤：
1）新鲜竹材去除竹黄，经碾压后得到的丝连状竹片，经干燥，干燥完成后竹片的含水率为13%；
2）将干燥后的竹片整齐平铺放在碳化窑的放置架上，测量此时竹片的平铺厚度h=4cm，根据平铺厚度h=4cm，设定碳化基准；
3）常压下，按照所设定的碳化基准进行分阶段升温，并对到达每个阶段的温度进行保温，直至碳化窑内的所有竹片的有机物去除率Q都刚好达到满足柔韧性要求时的最大值；
4）碳化完成后，采用雾化降温方式对碳化窑进行降温，温度降到一定温度后，出碳化窑，得到高碳防腐竹材。
其中，步骤2）中的设定碳化基准的具体步骤为：
（1）将干燥后的竹片均匀整齐地平铺到碳化窑窑车里的多层放置架上，使每层放置架上的竹片厚度统一，测量该厚度h=4cm；
（2）根据厚度h=4cm，设定需要进行阶段升温的次数N=4、每个阶段的最高温度T={100℃,160℃,190℃}、每个阶梯温度的保温时间t={1h,0.5h, 1.5h}。
其中，步骤3）中对碳化窑内进行阶段升温及保温具体做法为：
（1）当窑内温度刚升温到T1=100℃时，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝30%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝22%，经过保温时间t1=1h后，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝35%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝35%时开始升温；
（2）当窑内温度刚升温到T2=160℃时，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝45%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝39%，经过保温时间t2=0.5h后，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝56%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝56%时开始升温；
（3）当窑内温度刚升温到T3=190℃时，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝65%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝60%，经过保温时间t3=2h后，测量放置架上表面竹材的有机物去除率Q1＝75%，测量放置架上的内芯竹材的有机物去除率Q2＝75%，此去除率为该竹材的柔韧性满足要求的最大去除率，停止升温。
另外，步骤4）中的雾化降温方式具体为：
（1）打开雾化水龙头，打开控制箱内雾化水电气开关，待排汽口排汽量变小后，开始喷雾化水冷却；
（2）喷雾过程中，手动关停风机，半小时改变一次风向；
（3）温度降到130℃时，注意观察温度表指示的温度数据，当指示的温度数据降低40℃时，停止喷雾化水，待指示的数据稳定时，再开始喷雾化水；当温度降到100℃时，用抹布塞紧门缝，以防空气进入窑内；
（4）当温度降低到90℃时，关闭排气口，继续少量喷雾化水降温到82℃时，待数据稳定时关掉风机，最后打开喷蒸水槽水龙头，向水槽中注入冷水；
（5）利用冷却水槽中的冷水进行自然冷却，冷却至温度为71℃时，即可打开窑门。
雾化降温过程中温度数据在一分钟内变化不超过2℃即呈稳定状态。
雾化降温过程的步骤（5）中，打开窑门时，内芯竹材的温度也为71℃。
实施例4：
一种高碳防腐竹材的碳化方法，包括以下步骤：
1）新鲜竹材去除竹黄，经碾压后得到的丝连状竹片，经干燥，干燥完成后竹片的含水率为15%；
2）将干燥后的竹片整齐平铺放在碳化窑的放置架上，测量此时竹片的平铺厚度h=10mm，根据平铺厚度h=10mm，设定碳化基准；
3）常压下，按照所设定的碳化基准进行分阶段升温，并对到达每个阶段的温度进行保温，直至碳化窑内的所有竹片的有机物去除率Q都刚好达到满足柔韧性要求时的最大值；
4）碳化完成后，采用雾化降温方式对碳化窑进行降温，温度降到一定温度后，出碳化窑，得到高碳防腐竹材。
步骤2）中的设定碳化基准的具体步骤为：
（1）将干燥后的竹片均匀整齐地平铺到碳化窑窑车里的多层放置架上，使每层放置架上的竹片厚度统一，测量该厚度h；
（2）根据厚度h=10mm，确定需要进行阶段升温的次数N=1、阶段升温的最高温度T=200、保温时间t=0h，由于竹材的厚度较小，很容易使表面竹材与内芯竹材的有机物去除率达到一致，测得最终竹材的有机物去除率为75%，此去除率为该竹材的柔韧性满足要求的最大去除率；
步骤4）中的雾化降温方式具体为：
（1）打开雾化水龙头，打开控制箱内雾化水电气开关，待排汽口排汽量变小后，开始喷雾化水冷却；
（2）喷雾过程中，手动关停风机，半小时改变一次风向；
（3）温度降到160℃时，注意观察温度表指示的温度数据，当指示的温度数据降低40℃时，停止喷雾化水，待指示的数据稳定时，再开始喷雾化水；当温度降到105℃时，用抹布塞紧门缝，以防空气进入窑内；
（4）当温度降低到90℃时，关闭排气口，继续少量喷雾化水降温到80℃时，待数据稳定时关掉风机，最后打开喷蒸水槽水龙头，向水槽中注入冷水；
（5）利用冷却水槽中的冷水进行自然冷却，冷却至温度为60℃时，即可打开窑门。
雾化降温过程中温度数据在一分钟内变化不超过2℃即呈稳定状态。
雾化降温过程的步骤（5）中，打开窑门时，内芯竹材的温度也为60℃。