一种环保稳定型表层浸渍木材及其制备方法与流程

本发明属于木材改性及木制品生产工艺技术领域，更具体地，涉及一种环保稳定型木材及其制备方法。

背景技术：

木材是一种天然多孔吸湿性材料，木材在使用过程中会随环境相对湿度的变化而引起木材含水率的变化。又因为木材是一种具有各向异性的天然材料，当木材含水率产生变化时，木材在弦向、径向和顺纹方向将产生不同的尺寸变化。通常纵向最小，全干缩率约为0.1～0.3％，对木材使用变形影响很小，在木材加工使用中可以忽略不计。径向居中，约4.5～8％，弦向最大约8～12％，对于大多数木材，弦向干缩率与径向干缩率的比(又称弦径向干缩比)为2左右。正是由于木材存在弦、径向干缩不一致，使得木材制成家具、地板、木门等木制品在使用中产生变形、开裂等严重的产品质量问题，给企业蒙受重大经济损失，从而限制了木材的广泛应用。

针对木材尺寸不稳定的材料属性，中国专利cn201810665942.x公开了“一种改善木材稳定性的处理工艺”。先将木材采用清水进行表面清洗，再将木材用水蒸气熏蒸，然后采用400w与350w微波对木材进行交替处理，将处理后的木材温度冷却至0℃，然后在10分钟的时间里，迅速升温至20℃，保温15分钟，然后在压力为2.8～3.2mpa、二氧化碳浓度为80％的环境下处理20～22分钟后泄压最后将木材浸渍到过硫酸钾/硝酸锌混合水溶液中加热至82℃，在温度为82℃的条件下恒温3～3.5小时，然后取出，采用去离子水对木材表面清洗，烘干至恒重。此种方法在减小木材力学强度损失的同时，提高了木材的尺寸稳定性，但其引入了化学药剂对木材浸渍处理，对环境及人们的健康带来一定的威胁，不易被大众接受。同时处理过的木材仍然存在弦径向干缩比大的问题。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种环保稳定型表层浸渍木材。

本发明的另一目的在于提供一种上述环保稳定型表层浸渍木材的制备方法。该方法采用非对称单侧浸渍的方法，利用蜂蜡对弦切板的外板面进行蜂蜡浸渍处理，然后对浸渍后的弦切板进行含水率调制，克服了现有技术中存在的污染问题和改性木材的弦径向干缩比大的技术问题。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种环保稳定型表层浸渍木材，所述环保稳定型表层浸渍木材的两侧表层为外板面浸渍层和内板面层，所述外板面浸渍层的弦向干缩率与内板面层的径向干缩率的比值为1.3～1.7，所述外板面浸渍层的密度与内板面层的密度的比值为1.1～1.5；内板面层的含水率与外板面浸渍层的含水率的比值为1.2～2.2，内板面层的含水率为7～15％，外板面浸渍层的含水率为4～9％，经过所述外板面浸渍层的最外层年轮与外板面浸渍层的交点处切线与外板面浸渍层形成夹角β1，0°≤β1≤30°，经过所述内板面层的最内层年轮与内板面层的交点处切线与内板面层形成夹角β2，60°≤β2≤90°。

优选地，所述外板面浸渍层的厚度为2～5mm，内板面层的厚度为2～5mm。

所述的环保稳定型表层浸渍木材的制备方法，包括以下具体步骤：

s1.熔蜡处理：将固态蜂蜡加热至温度40～80℃，保温时间20～40min至蜂蜡完全熔化；

s2.浸蜡处理：将木材的外板面层浸入液态蜂蜡的液面深度为2～5mm，浸渍时间为1～5min，制得外板面浸渍层；

s3.渗蜡处理：将步骤s2处理木材的内板面层推送至冷平板上，闭合热平板，使热平板与外板面浸渍层接触，保持热平板的温度为100～180℃，保持冷平板的温度为10～40℃；在压力0.1～0.3mpa下，整个过程中热平板与外板面浸渍层紧密贴合并保温3～15min；

s4.固蜡处理：保温结束后，热平板冷却至10～50℃，开启热平板，取出木材，将浸蜡一面朝上，静置于15～30℃的环境中至蜂蜡固化；

s5.调整水分：在温度为20～40℃和相对湿度为60％～85％的条件下，调节内板面层和外板面浸渍层的平均含水率，制得环保稳定型表层浸渍木材。

优选地，步骤s1中所述的温度为45～55℃；所述的保温的时间为25～35min。

优选地，步骤s2中所述的木材为杨木、橡胶木、泡桐、沙比利或奥古曼。

优选地，步骤s2中所述的木材的外板面层的弦向干缩率与内板面层的径向干缩率的比值超过1.8的木材；所述木材的初始含水率为0～15％。

更为优选地，所述的木材的初始含水率为6～10％。

优选地，步骤s2中所述液态蜂蜡的液面深度为3～4mm；浸渍时间为2～3min；步骤s3中所述的热平板的温度为120～150℃；冷平板的温度为20～30℃；保温的时间为5～8min。

优选地，步骤s5中所述的环保稳定型表层浸渍木材的平均含水率为7～15％；所述内板面层的含水率为7～15％；所述外板面浸渍层的含水率为4～9％。

更为优选地，所述的环保稳定型表层浸渍木材的平均含水率为8～12％；所述内板面层的含水率为8～12％；所述外板面浸渍层的含水率为5～8％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明利用非对称单侧浸渍处理方法对弦切板外板面进行浸渍蜂蜡改性处理，通过减少弦切板外板面的弦向干缩率，降低弦切板外板面与内板面的弦径向干缩比，从而提弦切板的稳定性。

2.本发明采用二次渗蜡方法，特别是在第二次渗蜡时，仅让外板面与热压板接触，并在木材外板面与内板面间产生温差，在压力和温差条件下，更易于表面蜂蜡的外板面的高效渗入，从而有效提到蜂蜡渗透率和渗透深度，从而减小了第一次渗蜡残留在木材表面蜂蜡的浪费。

3.本发明采用浸渍蜂蜡处理，浸渍时间短，所需能耗少。整个处理过程仅添加天然蜂蜡，无其他化学药物，克服了现有技术中存的污染问题和处理周期长的技术不足。

4.本发明在不损坏木材本身性能的情况下，可以大幅提高木材的尺寸稳定性，处理过程无化学污染，设备简单，生产效率高，成本低，具有高效、环保的优点，能改善木材的尺寸稳定性和装饰性能，广泛应用于实木地板、实木家具、实木门等木制品行业。

附图说明

图1为本发明的环保稳定型表层浸渍木材的结构示意图。

图2为本发明的环保稳定型表层浸渍木材的制备过程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

图1为本发明的环保稳定型表层浸渍木材的结构示意图。其中，1为木材(弦切板)，2为外板面浸渍层，3为内板面层；木材1的两侧表层分别为外板面浸渍层2和内板面层3；β1为经过外板面浸渍层最外层年轮与外板面浸渍层交点的切线与外板面浸渍层形成的夹角，0°≤β1≤30°，β2为经过内板面层最内层年轮与内板面层交点的切线与内板面层形成的夹角，60°≤β2≤90°。

图2为环保稳定型表层浸渍木材的制备过程示意图。从图2中可知，弦切板的外板面浸渍层2与预热至目标温度的热平板接触，内板面层3与预热至目标温度的冷平板接触，实现环保稳定型表层浸渍木材的渗蜡处理，经过固蜡处理和水分调制阶段制得环保稳定型表层浸渍木材。

实施例1

本实施例对杨木进行表层浸渍蜂蜡处理，使用的杨木为弦切板，β1为20°，β2为65°，弦径向干缩比1.88，初含水率为8％。

1.熔蜡处理：将固态蜂蜡加热至目标温度45℃，加热25分钟。

2.浸蜡处理：将杨木木材外板面层浸入液态蜂蜡的液面深度为2mm，浸渍2分钟，制得外板面浸渍层，如图1所示。

3.渗蜡处理：将热平板温度升至目标温度120℃，保持冷平板温度20℃。将步骤2处理的木材的内板面层置于冷平板上，闭合热平板，施加压力0.2mpa，保证在整个过程中热平板与木材外板面浸渍层紧密贴合，保温时间5分钟，制备过程如图2所示。

4.固蜡处理：保温结束后，热平板冷却至45℃后开启，取出木材，远离热源。将浸蜡一面朝上，静置于30℃的环境中至蜂蜡固化。

5.调整水分：在温度为20℃、相对湿度为65％的恒温恒湿设备中，调节木材(包括外板面浸渍层和内板面层)的平均含水率至8％。

将板材外板面浸渍层锯截成20mm×5mm×20mm(弦×径×纵)，内板面层锯截成5mm×20mm×20mm(弦×径×纵)的试件用做木材密度、含水率及弦径向干缩比测定。采用gb/t1933-2009《木材密度测定方法》，测定木材外板面浸渍层、内板面层的密度，结果分别为0.53g/cm³、0.48g/cm³。采用gb/t1931-2009《木材含水率测定方法》，测定内板面、外板面浸渍层的含水率，结果分别为10％、6％，木材内板面层含水率与外板面浸渍层含水率比为1.67。从板材剖面可测出外板面浸渍层蜂蜡渗透深度为0.82mm。参照gb/t1932-2009《木材干缩性测定方法》测定外板面浸渍层、内板面层从气干状态到全干状态下的干缩率，利用公式(1)计算弦径向干缩比。浸渍表层处理后的杨木弦径向干缩比为1.45。

实施例2

本实施例对杨木进行表层浸渍蜂蜡处理，使用的杨木为弦切板，β1为25°，β2为67°，弦径向干缩比1.93，初含水率为10％。

1.熔蜡处理：将固态蜂蜡加热至目标温度65℃，加热30分钟。

2.浸蜡处理：将杨木木材外板面层浸入液态蜂蜡的液面深度为3mm，，浸渍3分钟，制得外板面浸渍层，如图1所示。

3.渗蜡处理：将热平板温度升至目标温度140℃，保持冷平板温度25℃。将步骤2处理的木材的内板面层置于冷平板上，闭合热平板，施加压力0.2mpa，保证在整个过程中热平板与木材外板面浸渍层紧密贴合，保温时间9分钟，制备过程如图2所示。

4.固蜡处理：保温结束后，将热平板冷却至30℃后开启，取出木材，远离热源。将浸蜡一面朝上，静置于25℃的环境中至蜂蜡固化。

5.调整水分：在温度为25℃、相对湿度为70％的恒温恒湿设备中，调节木材平均含水率至10％。

将板材外板面浸渍层锯截成20mm×5mm×20mm(弦×径×纵)，内板面层锯截成5mm×20mm×20mm(弦×径×纵)的试件用做木材密度、含水率及弦径向干缩比测定。采用gb/t1933-2009《木材密度测定方法》，测定木材外板面浸渍层、内板面层的密度，结果分别为0.61g/cm³、0.47g/cm³。采用gb/t1931-2009《木材含水率测定方法》，测定内板面层、外板面浸渍层的含水率，结果分别为9％、5％，木材内板面层含水率与外板面浸渍层含水率比为1.80。从板材剖面可测出外板面浸渍层蜂蜡渗透深度为1.02mm。参照gb/t1932-2009《木材干缩性测定方法》测定外板面浸渍层、内板面层从气干状态到全干状态下的干缩率，利用公式(1)计算弦径向干缩比。浸渍表层处理后的杨木弦径向干缩比为1.39。

实施例3

本实施例对橡胶木进行表层浸渍蜂蜡处理，使用的橡胶木为弦切板，β1为28°，β2为75°，弦径向干缩比2.16，初含水率为12％。

1.熔蜡处理：将固态蜂蜡加热至目标温度70℃，加热35分钟。

2.浸蜡处理：将杨木木材外板面层浸入液态蜂蜡的液面深度为4mm，浸渍5分钟，制得外板面浸渍层，如图1所示。

3.渗蜡处理：将热平板温度升至目标温度150℃，保持冷平板温度30℃。将步骤2处理的木材的内板面层置于冷平板上，闭合热平板，施加压力0.2mpa，保证在整个过程中热平板与木材外板面浸渍层紧密贴合，保温时间12分钟，制备过程如图2所示。

4.固蜡处理：保温结束后，将热平板冷却至25℃后开启，取出木材，远离热源。将浸蜡一面朝上，静置于20℃的环境中至蜂蜡固化。

5.调整水分：在温度为30℃、相对湿度为75％的恒温恒湿设备中，调节木材平均含水率至11％。

将板材外板面浸渍层锯截成20mm×5mm×20mm(弦×径×纵)，内板面层锯截成5mm×20mm×20mm(弦×径×纵)的试件用做木材密度、含水率及弦径向干缩比测定。采用gb/t1933-2009《木材密度测定方法》，测定木材外板面浸渍层、内板面层的密度，结果分别为0.75g/cm³、0.63g/cm³。采用gb/t1931-2009《木材含水率测定方法》，测定内板面层、外板面浸渍层的含水率，结果分别为11％、8％，木材内板面层含水率与外板面浸渍层含水率比为1.38。从板材剖面可测出外板面浸渍层蜂蜡渗透深度为1.68mm。参照gb/t1932-2009《木材干缩性测定方法》测定外板面浸渍层、内板面层从气干状态到全干状态下的干缩率，利用公式(1)计算弦径向干缩比。浸渍表层处理后的杨木弦径向干缩比为1.65。

实施例4

本实施例对泡桐进行表层浸渍蜂蜡处理，使用的泡桐为弦切板，β1为5°，β2为62°，弦径向干缩比1.92，初含水率为12％。

依据实施例1方法，所得环保稳定型表层浸渍木材的两侧表层分别为外板面浸渍层和内板面层，测得外板面浸渍层的弦向干缩率与内板面层的径向干缩率的比值为1.68，所述外板面浸渍层的密度与内板面层的密度的比值为1.1；内板面层的含水率与外板面浸渍层的含水率的比值为1.53，内板面层的含水率为11.2％，外板面浸渍层的含水率为7.3％。

实施例5

本实施例对沙比利进行表层浸渍蜂蜡处理，使用的沙比利为弦切板，β1为15°，β2为60°，弦径向干缩比1.82，初含水率为10％。

依据实施例2方法，所得环保稳定型表层浸渍木材的的两侧表层分别为板面浸渍层和内板面层，测得外板面浸渍层的弦向干缩率与内板面层的径向干缩率的比值为1.49，所述外板面浸渍层的密度与内板面层的密度的比值为1.30；内板面层的含水率与外板面浸渍层的含水率的比值为1.86，内板面层的含水率为9.5％，外板面浸渍层的含水率为5.1％。

实施例6

本实施例对奥古曼进行表层浸渍蜂蜡处理，使用的奥古曼为弦切板，β1为30°，β2为90°，弦径向干缩比2.02，初含水率为12％。

依据实施例3方法，所得环保稳定型表层浸渍木材的两侧表层分别为外板面浸渍层和内板面层，测得外板面浸渍层的弦向干缩率与内板面层的径向干缩率的比值为1.66，所述外板面浸渍层的密度与内板面层的密度的比值为1.2；内板面层的含水率与外板面浸渍层的含水率的比值为1.6，内板面层的含水率为12％，外板面浸渍层的含水率为7.5％。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。