一种基于高周波无胶压密技术的朽木压密材料及方法与流程

本发明属于木板加工
技术领域：
，特别涉及一种基于高周波无胶压密技术的朽木压密材料及方法。
背景技术：
：朽木自古以来被认为“不可雕”，但是，朽木却有着独特的表面机理和复古的美感，虽然目前也有雕刻者应用朽木制备雕刻各种精美的产品，但雕刻时即使雕刻者小心翼翼，依然有朽木因雕刻而发生断裂或掉渣的情况，雕刻者雕刻成功较为困难，废弃率高。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于高周波(即高频波)无胶压密技术的朽木压密材料的制备方法，该方法制备的压密材料具有独特的颜色和纹理，富有美感，且应用该压密材料进行雕刻，雕刻的成品率高，废弃率极低。本发明具体技术方案如下：本发明提供一种基于高周波无胶压密技术的朽木压密材料，该朽木压密材料主要由顺纹静曲强度小于25mpa、横纹静曲强度小于8mpa、平面抗拉强度小于0.4mpa、耐热尺寸稳定性大于8.0％、耐湿尺寸稳定性大于5.0％的腐朽木板通过高周波进行加热压制而成，所述朽木压密材料的顺纹静曲强度高于85mpa、横纹静曲强度高于30mpa、平面抗拉强度大于1.5mpa、耐热尺寸稳定性小于1.5％、耐湿尺寸稳定性小于0.8％。本发明提到的腐朽木板或朽木均指符合顺纹静曲强度小于25mpa、横纹静曲强度小于8mpa、平面抗拉强度小于0.4mpa、耐热尺寸稳定性大于8.0％的、耐湿尺寸稳定性大于5.0％的木板，除该限定以外，其他参数均不作限定，如木板的材质、腐朽程度等。进一步地，该朽木压密材料还包括与所述腐朽木板热合在一起的压密木，所述朽木压密材料是通过高周波将所述腐朽木板与所述压密木加热压制而成。本发明此处提到的压密木制得是密度在0.4-0.7kg/m3之间的木板，并非单只压密过的木板，压密木的数量比腐朽木板多一个，压密时根据实际需要，可以采用1块腐朽木板、2块压密木，也可以采用2块腐朽木板、3块压密木，以此类推。本发明还提供了一种基于高周波无胶压密技术的朽木压密材料的制备方法，制备方法包括以下步骤：a.高温高湿处理：将腐朽木板放置于干燥窖内进行加热加湿，调整干燥窖内相对湿度为50％-60％、温度为50℃-60℃，加热加湿时间为3h-5h，再调整干燥窖内相对湿度为80％-86％，温度为44℃-46℃，加热加湿时间为20min-40min，制得高温高湿处理腐朽木板；b.干燥处理：将高温高湿处理腐朽木板降至室温，在室温下平衡12-16h，再将干燥后的腐朽木板放置于干燥窖内，加热升温至120℃-140℃，保温1-2天，制得干燥腐朽木板；c.加热加压处理：将干燥腐朽木板用高周波进行加热加压；d.固化处理：将加热加压处理后的腐朽木板用高周波进行固化；e.降温处理：将固化后的腐朽木板降至70℃-90℃。本发明通过以上步骤，能够显著提高腐朽木板的顺纹静曲强度、横纹静曲强度、平面抗拉强度，降低腐朽木板的耐热尺寸稳定性和耐湿尺寸稳定性。进一步地，加热加压处理和固化处理之间还包括升温压缩处理，具体方法为：将经过加热加压处理的木材利用高周波加热至木材温度为130-140℃，保温至含水率降至5％以下。该步骤是通过在下压板和最底层压密木之间设置筛网实现的，压密过程中产生的水分通过筛网流出，从而达到含水率降至5％以下，本发明通过升温压缩处理，能够显著地降低压密材料的吸湿恢复率。进一步地，步骤c所述加热加压处理具体包括以下步骤：c1.第一次压缩处理：将干燥腐朽木板用高周波加热至60℃-70℃，保温15min-20min，以10％-15％的压缩率对干燥腐朽木板进行压缩，保压10min-20min，制得第一压缩木板；c2.第二次压缩处理：将第一压缩木板用高周波加热至120℃-130℃，保温20min-30min，以20％-30％的压缩率对干燥腐朽木板进行压缩，保压20min-30min，制得第二压缩木板。由于腐朽木板各性能较差，因此，一步压缩会导致腐朽木板开裂，而分步压缩能够使腐朽木板逐步适应承受的压力，充分的软化，压缩后无开裂情况。进一步地，步骤e所述固化处理具体包括以下步骤：e1.第一次固化处理：将加热加压处理后的第二压缩木板用高周波继续加热至180℃-200℃，保温4min-6min；e2.除水处理：将第一次固化处理后的腐朽木板用风冷技术吹至腐朽木板表面温度为165℃-175℃，风冷温度为60℃-70℃，风速为3m/s-5m/s；e3.第二次固化处理：将除水处理后的腐朽木板用高周波加热至200℃-220℃，保温20min-30min。本发明通过以上三步固化，能够提高固化效果，显著降低压密材料的吸湿恢复率。进一步地，步骤f所述降温处理具体包括如下步骤：f1.第一次降温处理：将固化处理后的腐朽木板用风冷技术吹至木板表面温度为110℃-120℃，风冷温度为40℃-50℃，风速为10m/s-12m/s；f2.第二次降温处理：将第一次降温处理后的腐朽木板用水冷技术吹至表面温度为70℃-90℃，水冷温度为10℃-20℃，水流速为5m/s-7m/s。本发明通过具体限定降温处理步骤，能够显著降低压密材料的浸水恢复率。本发明还提供了一种基于高周波无胶压密技术的朽木压密材料的制备方法，该方法包括以下步骤：s1：预处理：将腐朽木板进行预处理，制得预处理腐朽木板；s2：层叠处理：将预处理腐朽木板与所述压密木间隔层叠，并在相邻的所述腐朽木板与所述压密木之间放置pvb中间膜，制得层叠木板；s3：热合处理：将层叠处理后的层叠木板用高周波加热至130℃-140℃，以4％-6％的压缩率对干燥腐朽木板进行压缩，保压3min-5min，制得热合木板；s4：降温处理：将热合木板降温至70℃-90℃，即得朽木压密材料。进一步地，pvb中间膜的厚度为0.7-0.9mm，粘度为18.5-19.5pa·s，所述pvb中间膜的弹性模量为70-90×106pa，所述木板与所述pvb中间膜接触面的面积比为1:2-2:1。本发明通过以上能够提高压密材料的顺纹抗压性能、顺纹抗拉性能、顺纹剪切性能、横纹剪切性能和抗弯强度。进一步地，s1所述的预处理包括以下步骤：s11：高温高湿处理：将腐朽木板放置于干燥窖内进行加热加湿，调整干燥窖内相对湿度为50％-60％、温度为50℃-60℃，加热加湿时间为3h-5h，再调整干燥窖内相对湿度为80％-86％，温度为45℃-46℃，加热加湿时间为20min-40min，制得高温高湿处理腐朽木板；s12：干燥处理：将高温高湿处理腐朽木板降至室温，在室温下平衡12-16h，再将干燥后的腐朽木板放置于干燥窖内，加热升温至120℃-140℃，保温10-12天，制得干燥腐朽木板；s13：加热加压处理：将干燥腐朽木板用高周波进行加热加压；s14：固化处理：将加热加压处理后的腐朽木板用高周波进行固化；s15：降温处理：将固化后的腐朽木板降至70℃-90℃。本发明还提供了一种基于高周波无胶压密技术的朽木压密材料的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)层叠处理：将所述腐朽木板与所述压密木间隔层叠，并在相邻的所述腐朽木板与所述压密木之间放置pvb中间膜，制得层叠木板；(2)加热处理：将层叠处理后的层叠木板用高周波加热至80-100℃，保温20min-30min，制得加热木板；(3)升温压缩处理：将加热木板用高周波继续升温至130℃-140℃，保温8-10min，以25％-35％的压缩率对干燥腐朽木板进行压缩，保压15min-20min，制得升温压缩木板；(4)固化处理：将升温压缩木板用高周波继续升温至200℃-220℃，保温10min-12min，制得固化木板；(5)降温处理：将固化木板降温至70℃-90℃，即得朽木压密材料。本发明通过直接将腐朽木板与压密木进行热合，能够进一步地提高压密材料的抗弯强度。本发明提供的制备方法制备的基于高周波无胶压密技术的朽木压密材料具有独特的颜色和纹理，富有美感，且应用该压密材料进行雕刻，雕刻的成品率高，废弃率极低。附图说明图1为通过高周波无胶压密技术对朽木单独压密制得的朽木压密材料的结构示意图；图2为先通过高周波技术对朽木进行预处理，再与压密木通过高周波热合制得的朽木压密材料的结构示意图；图3为通过高周波无胶压密技术对压密木和朽木同时进行压密制得的朽木压密材料的结构示意图；图4为通过高周波无胶压密技术对压密木和朽木同时进行压密制得的朽木压密材料的实物图。其中，1为朽木单独压密制得的朽木压密材料，2为第一压密木层，3为第二压密木层，4为第一压密朽木层，5为第二压密朽木层，6为第三压密木层，7为第四压密木层。具体实施方式实施例1单独压密腐朽木板本实施例提供了一种朽木压密材料，该朽木压密材料的制备方法包括以下步骤：a.高温高湿处理：将腐朽木板放置于干燥窖内进行加热加湿，调整干燥窖内相对湿度为50％、温度为50℃，加热加湿时间为3h，再调整干燥窖内相对湿度为80％，温度为44℃，加热加湿时间为20min，制得高温高湿处理腐朽木板；b.干燥处理：将高温高湿处理腐朽木板降至室温，在室温下平衡12，再将干燥后的腐朽木板放置于干燥窖内，加热升温至120℃，保温1天，制得干燥腐朽木板；c.加热加压处理：将干燥腐朽木板用高周波进行加热加压；d.固化处理：将加热加压处理后的腐朽木板用高周波进行固化；e.降温处理：将固化后的腐朽木板降至70℃；其中，步骤c所述加热加压处理具体包括以下步骤：c1.第一次压缩处理：将干燥腐朽木板用高周波加热至60℃，保温15min，以10％的压缩率对干燥腐朽木板进行压缩，保压10min，制得第一压缩木板；c2.第二次压缩处理：将第一压缩木板用高周波加热至120℃，保温20min，以20％的压缩率对干燥腐朽木板进行压缩，保压20min，制得第二压缩木板；步骤e所述固化处理具体包括以下步骤：e1.第一次固化处理：将加热加压处理后的第二压缩木板用高周波继续加热至180℃，保温4min；e2.除水处理：将第一次固化处理后的腐朽木板用风冷技术吹至腐朽木板表面温度为165℃，风冷温度为60℃，风速为3m/s；e3.第二次固化处理：将除水处理后的腐朽木板用高周波加热至200℃，保温20min；步骤f所述降温处理具体包括如下步骤：f1.第一次降温处理：将固化处理后的腐朽木板用风冷技术吹至木板表面温度为110℃，风冷温度为40℃，风速为10m/s；f2.第二次降温处理：将第一次降温处理后的腐朽木板用水冷技术吹至表面温度为70℃，水冷温度为10℃，水流速为5m/s；pvb中间膜的厚度为0.9mm，粘度为19.5pa·s，所述pvb中间膜的弹性模量为70×106pa，所述木板与所述pvb中间膜接触面的面积比为2:1；本发明实施例中的腐朽木板采用的是加拿大枫木，该腐朽木板的厚度为20cm，含水率为16％；本发明的pvb膜均购自上海美邦塑胶有限公司。实施例2本实施例提供了一种朽木压密材料，该朽木压密材料的制备方法包括以下步骤：a.高温高湿处理：将腐朽木板放置于干燥窖内进行加热加湿，调整干燥窖内相对湿度为50％、温度为50℃，加热加湿时间为3h，再调整干燥窖内相对湿度为80％，温度为44℃，加热加湿时间为20min，制得高温高湿处理腐朽木板；b.干燥处理：将高温高湿处理腐朽木板降至室温，在室温下平衡12，再将干燥后的腐朽木板放置于干燥窖内，加热升温至120℃，保温1天，制得干燥腐朽木板；c.加热加压处理：将干燥腐朽木板用高周波进行加热加压；d.固化处理：将加热加压处理后的腐朽木板用高周波进行固化；e.降温处理：将固化后的腐朽木板降至70℃；其中，步骤c所述加热加压处理具体包括以下步骤：c1.第一次压缩处理：将干燥腐朽木板用高周波加热至60℃，保温15min，以10％的压缩率对干燥腐朽木板进行压缩，保压10min，制得第一压缩木板；c2.第二次压缩处理：将第一压缩木板用高周波加热至120℃，保温20min，以20％的压缩率对干燥腐朽木板进行压缩，保压20min，制得第二压缩木板；步骤f所述降温处理具体包括如下步骤：f1.第一次降温处理：将固化处理后的腐朽木板用风冷技术吹至木板表面温度为110℃，风冷温度为40℃，风速为10m/s；f2.第二次降温处理：将第一次降温处理后的腐朽木板用水冷技术吹至表面温度为70℃，水冷温度为10℃，水流速为5m/s；pvb中间膜的厚度为0.7mm，粘度为18.5pa·s，所述pvb中间膜的弹性模量为80×106pa，所述木板与所述pvb中间膜接触面的面积比为1:2；加热加压处理和固化处理之间还包括升温压缩处理，具体方法为：将经过加热加压处理的木材利用高周波加热至木材温度为135℃，保温至含水率为4％。实施例3本实施例提供了一种朽木压密材料，该朽木压密材料由压密木和腐朽木板经高周波热合制得，该朽木压密材料的制备方法包括以下步骤：s1：通过实施例1的方法制备预处理腐朽木板；s2：层叠处理：将预处理腐朽木板与所述压密木间隔层叠，并在相邻的所述腐朽木板与所述压密木之间放置pvb中间膜，制得层叠木板；s3：热合处理：将层叠处理后的层叠木板用高周波加热至130℃，以4％-6％的压缩率对干燥腐朽木板进行压缩，保压3min，制得热合木板；s4：降温处理：将热合木板降温至70℃，即得朽木压密材料。实施例4本实施例提供了一种朽木压密材料，该朽木压密材料由木板和腐朽木板经高周波热合制得，该朽木压密材料的制备方法包括以下步骤：(1)层叠处理：将所述腐朽木板与所述木板间隔层叠，并在相邻的所述腐朽木板与所述木板之间放置pvb中间膜，制得层叠木板；(2)加热处理：将层叠处理后的层叠木板用高周波加热至80℃，保温20min，制得加热木板；(3)升温压缩处理：将加热木板用高周波继续升温至130℃，保温8min，以25％的压缩率对干燥腐朽木板进行压缩，保压15min，制得升温压缩木板；(4)固化处理：将升温压缩木板用高周波继续升温至200℃，保温10min，制得固化木板；(5)降温处理：将固化木板降温至70℃，即得朽木压密材料。实施例5本实施例提供了一种朽木压密材料，该朽木压密材料的制备方法包括以下步骤：a.选取顺纹静曲强度为20mpa、横纹静曲强度为7mpa、平面抗拉强度为0.3mpa、耐热尺寸稳定性为10.0％、耐湿尺寸稳定性为7.0％的腐朽木板；b.加热加压处理：将干燥腐朽木板用高周波进行加热加压；c.固化处理：将加热加压处理后的腐朽木板用高周波进行固化；d.降温处理：将固化后的腐朽木板降至70℃；其中，步骤b所述加热加压处理具体包括以下步骤：b1.第一次压缩处理：将干燥腐朽木板用高周波加热至60℃，保温15min，以10％的压缩率对干燥腐朽木板进行压缩，保压10min，制得第一压缩木板；b2.第二次压缩处理：将第一压缩木板用高周波加热至120℃，保温20min，以20％的压缩率对干燥腐朽木板进行压缩，保压20min，制得第二压缩木板；步骤c所述固化处理具体包括以下步骤：c1.第一次固化处理：将加热加压处理后的第二压缩木板用高周波继续加热至180℃，保温4min；c2.除水处理：将第一次固化处理后的腐朽木板用风冷技术吹至腐朽木板表面温度为165℃，风冷温度为60℃，风速为3m/s；c3.第二次固化处理：将除水处理后的腐朽木板用高周波加热至200℃，保温20min；步骤d所述降温处理具体包括如下步骤：d1.第一次降温处理：将固化处理后的腐朽木板用风冷技术吹至木板表面温度为110℃，风冷温度为40℃，风速为10m/s；d2.第二次降温处理：将第一次降温处理后的腐朽木板用水冷技术吹至表面温度为70℃，水冷温度为10℃，水流速为5m/s。试验例1常规性能测试测定实施例1、3-4、6-7和对照例1-2的压密材料的顺纹抗压、顺纹抗拉、抗弯强度、顺纹剪切和横纹剪切(分别依据国家标准gb1935-91、gb1938-91、gb1937-91、gb1939-91的方法测定)，实施例6-7和对照例1-2相比于实施例1的各参数见表1，表1中未提到的参数均与实施例1相同，制备方法与实施例1相同；每种压密材料分别做5个平行样，结果取平均值考，考察结果见表2。表1.相对于实施例1的各参数设置表2.各组压密材料的性能测定结果由表2可知，通过对腐朽木材用高周波进行预处理后再与压密木进行高周波加热压缩，能够显著地提高压密材料的各性能参数。试验例2压缩方法考察试验观察实施例1、8-9和对照例4-5的压密材料的压制过程并观察压制过程中是否有开裂情况，实施例8-9和对照例4-5的相对于实施例1的各参数和观察结果见表3，表3中未提到的参数与实施例1相同。表3.各组压密材料的压缩参数设置由表3可知，本发明通过对朽木进行分步压缩，能够避免压制过程中产生裂缝，提高压密材料的合格率。试验例3吸湿恢复率试验实施例10-11和对照例6-7的相对于实施例1的各参数见表4，表4中未提到的参数与实施例1相同，将实施例1-2、10-11和对照例6-7放在相对湿度为90％的条件下放置到150天，测定吸湿恢复率。吸湿恢复率：压密材料膨胀前后厚度的差值与膨胀前厚度的比值，即为吸湿恢复率(％)，测定结果见表5。表4.各组压密材料固化处理的参数设置组别吸湿恢复率(％)实施例10.9实施例20.5实施例100.7实施例110.7对照例62.7对照例72.8表5.吸湿恢复率测定试验结果本发明通过分步固化处理和升温压缩处理，均可以达到降低压密材料的吸湿恢复率的效果。试验例3浸水恢复率测试实施例12-13和对照例8-10的压密材料的降温处理的参数见表6，表6中未提到的参数均与实施例1相同，取各组压密材料，在50℃下干燥20小时后105℃烘至绝干，测得压密木的绝干初始厚度t0,然后，抽真空再注水获得湿态初始厚度w0，在水中煮沸2小时后，从水中取出测量煮沸后厚度wt，按照公式i计算湿态厚度恢复率(w％)，然后将试件在50℃下干燥20小时后105℃烘至绝干tt,再次测量厚度,按照公式ii计算干态厚度恢复率(t％).结果见表6；湿态厚度恢复率(w％)：w＝(wt-w0)/(r*h)×100％公式i其中，w表示湿态厚度恢复率(w％)、w0湿态初始厚度、wt煮沸后厚度、r表示一次压缩木的压缩率(其中1＞r＞0)、h表示一次压缩木的原始厚度。干态厚度恢复率(t％)：t＝(tt-t0)/(r*h)×100％公式ii其中，t表示干态厚度恢复率(t％)、t0初始绝干厚度、tt煮沸后绝干厚度、r表示一次压缩木的压缩率(其中1＞r＞0)、h表示一次压缩木的原始厚度。表6.各个压密材料的浸水恢复率测定结果试验结果表明：实施例1、12-13的浸水恢复率均小于对照例8和对照例9，证明本发明提供的降温处理方法，能够显著地降低压密材料的浸水恢复率。试验例4弯曲断裂模量测试测定实施例3-4、12-13和对照例8-9的弯曲断裂模量(根据国家标准gbt9341—2000进行测定)，实施例12-13和对照例8-9的各参数见表7，其他未提到的参数与实施例4相同；每种压密材料分别做5个平行样，结果取平均值考，考察结果见表7。表7.各组压密材料制备时对应的参数实施例3-4的各参数该表未示出，详见具体实施方式；由表7可知，本发明提供的压密材料的制备方法能够显著提高压密材料的抗弯强度，当改变该方法中的参数时，将会降低压密材料的抗弯强度。以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。当前第1页12