一种炭化、阻燃一体化木材的生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于木制品生产技术领域，特别是涉及一种炭化加阻燃一体化木材的生产工艺。
【背景技术】
[0002]众所周知，炭化木为在阻隔氧化与水解反应的环境中，为了改善木材的尺寸稳定性、耐久性等性能，在高温下对木材进行短期热解改性处理的木材。
[0003]按炭化程度可分为表面炭化木和深度炭化木。表面炭化木是用氧焊枪烧烤，使木材表面具有一层很薄的炭化层，对木材性能的改变可以类比木材的油漆，但可以突显表面凹凸的木纹，产生立体效果。应用方面集中在工艺品、装修材料和水族罐制品。也称为工艺炭化木、炭烧木。深度炭化木也称为完全炭化木、同质炭化木。是经过高温炭化技术处理的木材，由于其营养成分被破坏，使其具有较好的防腐防虫功能，由于其吸水官能团半纤维素被重组，使产品具有较好的物理性能，深度炭化防腐木是真正的绿色环保产品，尽管产品具有防腐防虫性能，却不含任何有害物质，不但提高了木材的使用寿命，而且不会在生产过程中使用过程中以及使用后的废料处理对人体、动物和环境有任何的负面影响。深度炭化木在欧洲有接近十年的使用经验，是禁用CCA防腐木材后的主要换代产品。深度炭化防腐木广泛应用于可墙板、户外地板、厨房装修、桑那房装修、家具等许多方面。
[0004]深度炭化木的优点:
[0005](I)深度炭化木源自欧洲，有十年的使用记录。著名的里昂歌剧院就在1997年采用了全炭化防腐木结构。
[0006](2)深度炭化木安全环保。是不含任何防腐剂或化学添加剂的完全环保的防腐防虫木材，具有较好的防腐防虫功能。无特殊气味，对联结件、金属件无任何副作用，适用于户内外。
[0007](3)深度炭化木不易吸水，含水率低，是不开裂的木材。耐潮湿，不易变形。是优秀的防潮木材。
[0008](4)深度炭化木加工性能好，克服产品表面起毛的弊病。经完全脱脂处理，涂布方便。
[0009](5)深度炭化木里外颜色一致，泛柔和絹丝样亮泽，纹理变得更清晰。手感温暖。
[0010]目前，国内采用的木材炭化方法多为罐式、窑式。如公告号CN101214675B的“木材热压炭化强化方法”中的窑式木材碳化处理工艺是用热压机作为木材炭化设备，将木材在压缩的状态下进行热压炭化处理，热压机进行压制瞬间产生高温，使木材碳化这种工艺温度、时间、木材炭化的深度以及木材的利用率难以控制，生产的木材极易出现假炭化现象。同时由于木材是从常温直接跨入炭化温度，在炭化窑内碳化时会产生烟气不能回收造成环境污染。
[0011]一直以来，由于实木型材的渗透性差，人们采用以下方法来对实木型材进行阻燃处理。加压浸注法，典型工艺是在浸渍罐中，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。
【发明内容】
[0012]发明目的:本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种集合了炭化热处理木材和阻燃木材的优点，克服其各自的缺点，使处理得到的木材尺寸稳定性高，耐腐耐候性强，表层充满阻燃剂，阻燃性能好，生产成本低的木材生产工艺。
[0013]技术方案:本发明所述的一种炭化、阻燃一体化木材的生产工艺，包括如下步骤:
[0014](I)将含水率< 12%的木材，按常规干燥法堆垛木材炭化窑内，所述炭化窑用饱和蒸汽作保护，风机做气流循环，用热油或电加热系统缓慢对窑内加热，形成高温，窑内产生的压力经泄压系统排除形成常压，产生的烟气经水膜除尘系统处理达到环保要求；
[0015](2)将木材加热至120?130°C，保持I?1.5小时并将木材水分和酯化物多醣体气化，使木材的含水率为5?6% ;
[0016](3)将炭化窑内的温度以16?25 °C /h的速度升温至200?250°C，保持5?6小时，并对木材进行压化，反应釜内的绝对压力为1.0MPa?2.0Mpa ；
[0017](4)于炭化窑内加入氮化物，氧化物于炭化窑内产生氮气，氮气与木材反应产生结炭含氮体，保持热处理炭化温度2?8小时；
[0018](5)关闭热源，令炭化窑降温至100?130°C并以间歇式向木材喷射水蒸汽，使木材形成纤维物；
[0019](6)然后以风机吹风令木材降温干燥，风速为10?15m/s，每隔I?3小时改变一次风向，木材降至常温后形成炭化木；
[0020](7)将木材阻燃剂加水配制成质量浓度为15%?22%的阻燃液；
[0021](8)将炭化干燥后的木材装入高压浸渍罐中盖好盖后，将高压浸渍罐抽真空度至0.07MPa?0.08MPa，保持20?50分钟，然后在高压浸渍罐内注满阻燃液，卸除真空，缓慢加压至1.0?1.5MPa，并保持2?4小时，卸压，排出阻燃液，然后将高压浸渍罐再次抽真空至0.07MPa?0.08MPa，在保持20?50分钟后，解除真空，取出木材；
[0022](9)将浸渍处理后的木材在真空干燥箱50°C?80°C干燥8?15小时，得到阻燃处理木材。
[0023]进一步的，步骤(4)的整个过程中保持绝对压力在0.5MPa?1.0Mpa,温度保持在150 ?180?。
[0024]进一步的，步骤⑴所述的风机做气流循环时每半个小时到一个小时换向一次。
[0025]进一步的，步骤(7)所述的木材阻燃剂，其组分按质量百分数配比为:聚磷酸铵20%?50%、八硼酸二钠20%?50%、二氧化硅溶胶10%?20%、碱式碳酸镁2%?8%、二乙醇胺0.5%?3%，硼酸2% -3%。
[0026]进一步优选的，所述的二氧化硅溶胶中的二氧化硅的含量为30?45wt%。
[0027]有益效果:本发明集合了炭化热处理木材和阻燃木材的优点，克服其各自的缺点，使处理得到的木材尺寸稳定性高，耐腐耐候性强，表层充满阻燃剂，阻燃性能好，生产成本低，且通过本工艺生产出来的木材安全无污染，具有尺寸稳定性好、耐久性好、抗腐蚀能力高的特点。
【具体实施方式】
[0028]以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0029]实施例1
[0030]一种炭化、阻燃一体化木材的生产工艺，包括如下步骤:
[0031](I)将含水率< 12%的木材，按常规干燥法堆垛木材炭化窑内，所述炭化窑用饱和蒸汽作保护，风机做气流循环且每半个小时换向一次，用热油或电加热系统缓慢对窑内加热，形成高温，窑内产生的压力经泄压系统排除形成常压，产生的烟气经水膜除尘系统处理达到环保要求；
[0032](2)将木材加热至120°C，保持I小时并将木材水分和酯化物多醣体气化，使木材的含水率为5?6% ；
[0033](3)将炭化窑内的温度以16°C /h的速度升温至200°C，保持5小时，并对木材进行压化，反应釜内的绝对压力为1.0Mpa ；
[0034](4)于炭化窑内加入氮化物，氧化物于炭化窑内产生氮气，氮气与木材反应产生结炭含氮体，保持热处理炭化温度2小时，整个过程中保持绝对压力在0.5MPa，温度保持在150 0C ；
[0035](5)关闭热源，令炭化窑降温至100°C并以间歇式向木材喷射水蒸汽，使木材形成纤维物；
[0036](6)然后以风机吹风令木材降温干燥，风速为lOm/s，每隔I小时改变一次风向，木材降至常温后形成炭化木；
[0037](7)将木材阻燃剂加水配制成质量浓度为15%的阻燃液，木材阻燃剂其组分按质量百分数配比为:聚磷酸铵40%、八硼酸二钠45.5%、二氧化硅溶胶10%、碱式碳酸镁2%、二乙醇胺0.5%，硼酸2%，二氧化硅溶胶中的二氧化硅的含量为30wt% ；
[0038](8)将炭化干燥后的木材装入高压浸渍罐中盖好盖后，将高压浸渍罐抽真空度至0.07MPa，保持20分钟，然后在高压浸渍罐内注满阻燃液，卸除真空，缓慢加压至1.0MPa，并保持2小时，卸压，排出阻燃液，然后将高压浸渍罐再次抽真空至0.07MPa，在保持20分