本发明涉及木材处理技术领域，具体涉及一种提高杉木原木尺寸稳定性的处理工艺。
背景技术：
木材是一种良好的弹塑性材料，且由于质量轻及耐冲击等特点，成为人类最早使用的建材之一。作为一种重要的建筑材料，不仅加工能耗少，且环境污染小，是当今社会可持续发展战略构想的理想材料。
木材主要由纤维素、半纤维素和木素组成，在纤维素和半纤维素分子上存在着大量的羟基，使得木材内部水分会随着环境温度和湿度的变化而发生变化，而木材内部水分在解吸或吸湿过程中会使木材发生干缩湿胀，使得木材的各个方向随木材含水率变化而不均匀胀缩，易产生翘曲、变形、开裂等缺陷，制约了木材的应用范围。因此，木材的尺寸稳定性对木材的高效利用具有重要的意义。
目前有很多方法来提高木材的尺寸稳定性，例如真空浸泡处理、涂漆、化学改性和表面涂层处理，这些方法大多使用了化学试剂，对环境不友好。
作为中国种植面积最广，生长速度最快，产量最高的木材树种之一，中国杉木在中国南方分布广泛。它是中国主要的商业树种，传统上用作建筑材料。由于杉木的广泛应用，中国的木材加工业成功地将木材用于家具制造和建筑用木材。为了在各种应用中有效地利用中国杉木，重要的是对木材进行热改性以提高其在木材工业中的多用途应用的质量。
热处理可以提高木材的尺寸稳定性，表面硬度，耐久性以及木材抵抗微生物侵蚀的能力，且整个热处理过程中，不需添加任何化学药品，对环境无污染。经过高温热处理，木材结构和化学成分发生变化，从而改善了木材吸湿性能，提高了其尺寸稳定性。但只是单单进行常规的热处理对于杉木稳定性的提高仍然有限。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种提高杉木原木尺寸稳定性的处理工艺，采用碱性蔗糖溶液、热甘油以及热硅油联合处理，可有效提高杉木原木的的尺寸稳定。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种提高杉木原木尺寸稳定性的处理工艺，包括以下步骤：
(1)将杉木原木的含水率控制在40-55％之间；再将杉木原木置于干燥室内，调节环境温度至65-70℃，环境湿度为45-60％，在此环境下，让杉木原木放置12-16h；然后将温度降至室温；
(2)将杉木原木置于质量浓度为2-3.2％的碳酸钠溶液中，并加入适量蔗糖，使碳酸钠溶液中蔗糖的质量浓度为3-5.5％，于常温下进行加压，加压压力为0.45-0.6mpa，加压时间为60-150min，之后卸压，取出杉木原木；
(3)将杉木原木置于甘油中常温浸泡1-5h后，将甘油温度缓慢升温至110℃，进行加压，先加压至0.3-0.45mpa，保持10-60min，再加压至0.7-0.8mpa，保持30-110min，之后卸压，待甘油冷却至室温后，取出杉木原木；
(4)将杉木原木置于硅油中，再缓慢加热至135-145℃，浸泡1-5h，然后取出，将其阴干至恒重。
优选地，步骤(2)中，碳酸钠溶液的质量浓度为2.7％；碳酸钠溶液中蔗糖的质量浓度为4.5％。
优选地，步骤(2)中：
对于杉木原木尺寸直径为60-110mm时，加压时间为60-80min；
对于杉木原木尺寸直径为110-200mm时，加压时间为75-110min；
对于杉木原木尺寸直径为200mm以上时，加压时间为110-150min。
优选地，步骤(3)中，先加压至0.3-0.45mpa：
对于杉木原木尺寸直径为60-110mm时，保持10-25min；
对于杉木原木尺寸直径为110-200mm时，保持25-45min；
对于杉木原木尺寸直径为200mm以上时，保持45-60min。
优选地，步骤(3)中，再加压至0.7-0.8mpa：
对于杉木原木尺寸直径为60-110mm时，保持30-50min；
对于杉木原木尺寸直径为110-200mm时，保持50-70min；
对于杉木原木尺寸直径为200mm以上时，保持70-110min。
优选地，步骤(3)中，将甘油温度缓慢升温至110℃，进行加压，先以0.02-0.03mpa/min的速度加压至0.3-0.45mpa，保持10-60min，再以0.03-0.045mpa/min的速度加压至0.7-0.8mpa，保持30-110min。
优选地，步骤(4)中：
对于杉木原木尺寸直径为60-110mm时，浸泡1-2h；
对于杉木原木尺寸直径为110-200mm时，浸泡2-3.5h；
对于杉木原木尺寸直径为200mm以上时，浸泡3.5-5h。
优选地，步骤(4)中，硅油加热至140℃。
优选地，步骤(4)中，将杉木原木置于硅油中，以5.5-7℃/min的速度加热至135-145℃。
优选地，步骤(4)中，将阴干至恒重的杉木原木表面刷一层松节油。
本发明中的杉木原木为去皮、去毛刺处理后的杉木原木。
本发明的有益效果是：
本发明处理工艺，先将杉木原木含水率控制在一定含量之间，之后在一定温度和湿度下进行放置适宜时间，可将杉木原木中的残余应力完全消除。之后在含有蔗糖的碱性碳酸钠溶液进行加压浸泡，在此条件下，蔗糖对细胞壁具有很好的充胀效果，之后再进行甘油浸泡，其余之前的蔗糖复合作用，有利于甘油继续对木材细胞壁进行充胀，并可提高甘油在杉木中的附着力，可有效填充细胞壁孔隙，降低杉木内孔隙率，对于提高杉木的尺寸稳定性有很好的效果。最后经过较高热硅油处理，木材中的微胶粒和微细纤维进一步塑化固定，吸湿能力明显降低，干缩湿胀特性明显降低，进一步提高杉木稳定性。而经过前述操作，杉木中原有的极性羟基会大量减少，吸附水分子的能力极弱，可使杉木长期保持较高的尺寸稳定性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种提高杉木原木尺寸稳定性的处理工艺，包括以下步骤：
(1)将直径为170-180mm的杉木原木的含水率控制在40-55％之间；再将杉木原木置于干燥室内，调节环境温度至65-70℃，环境湿度为45-60％，在此环境下，让杉木原木放置15h；然后将温度降至室温。
(2)将杉木原木置于质量浓度为2.7％的碳酸钠溶液中，并加入适量蔗糖，使碳酸钠溶液中蔗糖的质量浓度为4.5％，于常温下进行加压，加压压力为0.55mpa，加压时间为100min，之后卸压，取出杉木原木。
(3)将杉木原木置于甘油中常温浸泡3h后，将甘油温度缓慢升温至110℃，进行加压，先以0.025mpa/min的速度加压至0.4mpa，保持35min，再以0.035mpa/min的速度加压至0.7mpa，保持60min，之后卸压，待甘油冷却至室温后，取出杉木原木。
(4)将杉木原木置于硅油中，以6℃/min的速度加热至140℃，浸泡3h，然后取出，将其阴干至恒重，再于杉木原木表面刷一层松节油。
实施例2：
一种提高杉木原木尺寸稳定性的处理工艺，包括以下步骤：
(1)将直径为100-110mm的杉木原木的含水率控制在40-55％之间；再将杉木原木置于干燥室内，调节环境温度至65-70℃，环境湿度为45-60％，在此环境下，让杉木原木放置16h；然后将温度降至室温。
(2)将杉木原木置于质量浓度为2.7％的碳酸钠溶液中，并加入适量蔗糖，使碳酸钠溶液中蔗糖的质量浓度4.5％，于常温下进行加压，加压压力为0.6mpa，加压时间为60min，之后卸压，取出杉木原木。
(3)将杉木原木置于甘油中常温浸泡1.5h后，将甘油温度缓慢升温至110℃，进行加压，先以0.02mpa/min的速度加压至0.45mpa，保持25min，再以0.045mpa/min的速度加压至0.7mpa，保持50min，之后卸压，待甘油冷却至室温后，取出杉木原木。
(4)将杉木原木置于硅油中，以6℃/min的速度加热至145℃，浸泡1.5h，然后取出，将其阴干至恒重，再于杉木原木表面刷一层松节油。
实施例3：
一种提高杉木原木尺寸稳定性的处理工艺，包括以下步骤：
(1)将直径为60-70mm的杉木原木的含水率控制在40-55％之间；再将杉木原木置于干燥室内，调节环境温度至65-70℃，环境湿度为45-60％，在此环境下，让杉木原木放置12h；然后将温度降至室温。
(2)将杉木原木置于质量浓度为3.2％的碳酸钠溶液中，并加入适量蔗糖，使碳酸钠溶液中蔗糖的质量浓度为5.5％，于常温下进行加压，加压压力为0.6mpa，加压时间为60min，之后卸压，取出杉木原木。
(3)将杉木原木置于甘油中常温浸泡1h后，将甘油温度缓慢升温至110℃，进行加压，先以0.025mpa/min的速度加压至0.45mpa，保持10min，再以0.04mpa/min的速度加压至0.75mpa，保持30min，之后卸压，待甘油冷却至室温后，取出杉木原木。
(4)将杉木原木置于硅油中，以7℃/min的速度加热至135℃，浸泡1h，然后取出，将其阴干至恒重，再于杉木原木表面刷一层松节油。
实施例4：
一种提高杉木原木尺寸稳定性的处理工艺，包括以下步骤：
(1)将直径为140-150mm的杉木原木的含水率控制在40-55％之间；再将杉木原木置于干燥室内，调节环境温度至65-70℃，环境湿度为45-60％，在此环境下，让杉木原木放置16h；然后将温度降至室温。
(2)将杉木原木置于质量浓度为2％的碳酸钠溶液中，并加入适量蔗糖，使碳酸钠溶液中蔗糖的质量浓度为3％，于常温下进行加压，加压压力为0.5mpa，加压时间为90min，之后卸压，取出杉木原木。
(3)将杉木原木置于甘油中常温浸3h后，将甘油温度缓慢升温至110℃，进行加压，先以0.02mpa/min的速度加压至0.3mpa，保持30min，再以0.03mpa/min的速度加压至0.7mpa，保持60min，之后卸压，待甘油冷却至室温后，取出杉木原木。
(4)将杉木原木置于硅油中，以5.5℃/min的速度加热至140℃，浸泡2.5h，然后取出，将其阴干至恒重，再于杉木原木表面刷一层松节油。
实施例5：
一种提高杉木原木尺寸稳定性的处理工艺，包括以下步骤：
(1)将直径为230-240mm的杉木原木的含水率控制在40-55％之间；再将杉木原木置于干燥室内，调节环境温度至65-70℃，环境湿度为45-60％，在此环境下，让杉木原木放置16h；然后将温度降至室温。
(2)将杉木原木置于质量浓度为2.7％的碳酸钠溶液中，并加入适量蔗糖，使碳酸钠溶液中蔗糖的质量浓度为4.5％，于常温下进行加压，加压压力为0.45mpa，加压时间为135min，之后卸压，取出杉木原木。
(3)将杉木原木置于甘油中常温浸泡5h后，将甘油温度缓慢升温至110℃，进行加压，先以0.03mpa/min的速度加压至0.3mpa，保持55min，再以0.045mpa/min的速度加压至0.8mpa，保持110min，之后卸压，待甘油冷却至室温后，取出杉木原木。
(4)将杉木原木置于硅油中，以6℃/min的速度加热至145℃，浸泡4h，然后取出，将其阴干至恒重，再于杉木原木表面刷一层松节油。
实施例6：
一种提高杉木原木尺寸稳定性的处理工艺，包括以下步骤：
(1)将直径为100-110mm的杉木原木的含水率控制在40-55％之间；再将杉木原木置于干燥室内，调节环境温度至65-70℃，环境湿度为45-60％，在此环境下，让杉木原木放置15h；然后将温度降至室温；
(2)将杉木原木置于质量浓度为2％的碳酸钠溶液中，并加入适量蔗糖，使碳酸钠溶液中蔗糖的质量浓度为5.5％，于常温下进行加压，加压压力为0.55mpa，加压时间为75min，之后卸压，取出杉木原木。
(3)将杉木原木置于甘油中常温浸泡3h后，将甘油温度缓慢升温至110℃，进行加压，先以0.025mpa/min的速度加压至0.45mpa，保持20min，再以0.035mpa/min的速度加压至0.7mpa，保持45min，之后卸压，待甘油冷却至室温后，取出杉木原木。
(4)将杉木原木置于硅油中，以6℃/min的速度加热至145℃，浸泡2h，然后取出，将其阴干至恒重，再于杉木原木表面刷一层松节油。
实施例7：
一种提高杉木原木尺寸稳定性的处理工艺，与实施例1不同的是，步骤(2)，碳酸钠溶液的质量浓度为2％，碳酸钠溶液中蔗糖的质量浓度为3％。其他均与实施例1一致。
实施例8：
一种提高杉木原木尺寸稳定性的处理工艺，与实施例1不同的是，步骤(2)，碳酸钠溶液的质量浓度为3.2％，碳酸钠溶液中蔗糖的质量浓度为5.5％。其他均与实施例1一致。
对比例1：
一种提高杉木原木尺寸稳定性的处理工艺，包括以下步骤：
(1)将直径为170-180mm的杉木原木的含水率控制在40-55％之间；再将杉木原木置于干燥室内，调节环境温度至65-70℃，环境湿度为45-60％，在此环境下，让杉木原木放置15h；然后将温度降至室温；
(2)将杉木原木置于质量浓度为2.7％的碳酸钠溶液中，并加入适量蔗糖，使碳酸钠溶液中蔗糖的质量浓度为4.5％，于常温下进行加压，加压压力为0.55mpa，加压时间为100min，之后卸压，取出杉木原木。
(3)将杉木原木置于硅油中，以6℃/min的速度加热至140℃，浸泡3h，然后取出，将其阴干至恒重，再于杉木原木表面刷一层松节油。
对比例2：
一种提高杉木原木尺寸稳定性的处理工艺，包括以下步骤：
(1)将直径为170-180mm的杉木原木的含水率控制在40-55％之间；再将杉木原木置于干燥室内，调节环境温度至65-70℃，环境湿度为45-60％，在此环境下，让杉木原木放置15h；然后将温度降至室温；
(2)将杉木原木置于甘油中常温浸泡3h后，将甘油温度缓慢升温至110℃，进行加压，先以0.025mpa/min的速度加压至0.4mpa，保持35min，再以0.035mpa/min的速度加压至0.7mpa，保持60min，之后卸压，待甘油冷却至室温后，取出杉木原木。
(3)将杉木原木置于硅油中，以6℃/min的速度加热至140℃，浸泡3h，然后取出，将其阴干至恒重，再于杉木原木表面刷一层松节油。
尺寸稳定性测试：
测试方法：
样品在每个处理阶段测量尺寸和含水率，每个试样两个端面分别选取相互垂直的两条直径l。沿圆周方向等距离划分四点，分别以这四点沿轴线测量4组长度t。尺寸数据均使用游标卡尺测量，精确至0.01mm，测量结果取平均值以计算体积。原木体积v以圆柱体体积公式计算。
处理材在恒温鼓风烘箱中以60℃4h和103±2℃干燥至绝干，用游标卡尺测量直径和长度，精确到0.01mm，计算体积，用电子天平称重，精确到0.001g。然后将试块置于温度为25±2℃、相对湿度为85±5％的环境中3天，此为一个干燥-加湿循环，重复试验三次。抗缩率通过以下公式计算：
式中：vt为处理后的试材体积变化率，vu为未处理材的体积变化率。
试样的含水率用插针式木材含水率测试仪测量，每个试块端面分别在靠近心材和边材的地方选取两个点测量含水率精确至0.1％。
本发明实施例1-8以及对比例1-2中所得到杉木原木均由上述方法进行尺寸稳定性测试，其中杉木原木的长度均为200-220mm之间。具体测试结果如表1所示。
表1各处理工艺的处理材尺寸变化率和抗缩率
如表1可知，采用本发明方法可有效提高杉木原木的尺寸稳定性。由实施例1和对比例1-2相比可知，碱性蔗糖溶液处理与热甘油浸泡处理结合，两者协同效果好，对于提高杉木的尺寸稳定性有很好的效果。而且在，碱性蔗糖溶液处理时，碳酸钠溶液的质量浓度为2.7％；碳酸钠溶液中蔗糖的质量浓度为4.5％时，处理效果要较其它浓度效果优异。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。