一种改性木材的制备方法与流程

本发明涉及木材改性，特别涉及一种改性木材的制备方法。

背景技术：

1、木材是能够次级生长的植物，所形成的木质化组织，这些植物在初生生长结束后，根茎中的维管形成层开始活动，向外发展出韧皮，向内发展出木材；

2、木材是维管形成层向内的发展出植物组织的统称，包括木质部和薄壁射线，木材对于人类生活起着很大的支持作用。根据木材不同的性质特征，人们将它们用于不同途径，木材具有强重比高、生产成本低、结构和纹理美观、保温性能好、耗能小、可再生和循环使用、应用范围广、无毒害和环境友好等特点，是四大建筑材料中唯一可持续发展的建材资源，同时也是一个国家建设和经济发展中不可或缺的绿色环保型材料之一，全世界的木材供应仍处于短缺状态，如今限砍限伐、国外木材限制出口，国内需求日益高涨，都使得国内木材资源的需求持高不下，而速生林杨木具有产量大、生长速度快的优点，速生材是获取木材资源的重要选择之一，但是速生杨木的木质松软、硬度、强度和密度普遍偏低，且易发生翘曲变形、尺寸稳定性较差等缺点，主要应用在低附加值的林产品的工业生产中，杨木利用率低，对于紧俏的木材资源造成浪费。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种改性木材的制备方法以解决现有速生杨木的木质松软、硬度、强度和密度普遍偏低，且易发生翘曲变形、尺寸稳定性较差等缺点，主要应用在低附加值的林产品的工业生产中，杨木利用率低，对于紧俏的木材资源造成浪费的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种改性木材的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、木材预处理，首先对原木材进行预处理，包括去皮、锯成需要的尺寸和形状，然后对木材进行干燥处理，加热木材使其失去一部分水分和挥发性成分，以确保木材的含水率在理想的范围内；

5、s2、准备改性液：制备相应的改性液，选用对环境无污染的氯化钙溶液、碳酸钠溶液进行复配，作为改性剂，通过设计正交试验，筛选最佳工艺参数，还包括防腐剂，根据需要可以添加防真菌剂、防火剂；

6、s3、真空处理：将干燥的木材放入真空处理室内，将室内空气抽出，使木材内部形成真空状态；

7、s4、加压浸渍：使木材压缩并改变其结构，从而增加木材的硬度和密度，在木材处于真空状态时，将预先准备好的改性液注入真空处理室内，通过加压使改性液渗透到木材内部，达到改性的目的；

8、s5、压力保持：在改性液充分渗透到木材内部后，保持一定时间的压力，确保改性液充分渗透和固定在木材内部；

9、s6、释放压力和真空：在改性液充分渗透后，释放压力和恢复真空状态，并对木材进行干燥处理；

10、s7、检查和包装：对处理后的木材进行检查，确认改性效果符合要求后，进行包装和存储，以便后续使用。

11、可选地，s3、s4中，真空度-0.09mpa,，抽真空时间20min，浸渍加压压力0.4mpa，加压时间10min。

12、可选地，s5中，将配置后的氯化钙-碳酸钠无机盐溶液通过复分解反应生成碳酸钙沉积在木材内部的孔隙结构中。

13、可选地，，s2中，通过浓度为40％的氯化钙液和浓度为25％的碳酸钠溶液，在木材内部形成的碳酸钠均匀分布在细胞腔和细胞壁中，紧贴于表面。

14、可选地，s7中，在进行木材检查前，需在木材表面涂覆保护层或进行特殊处理，来增加木材的硬度和耐用性，表面处理可以使木材具有更好的抗污、抗刮和抗褪色等特性。

15、可选地，s1中，若原木材潮湿度较大则需要进行除湿处理，将木材送至干燥窑干燥处理，木材干燥窑内温度为70-80℃，时间为70-100小时，可选用微波干燥窑，其中微波是波长在1mm～1m之间，频率在30×102～3.0×105mhz具有穿透性的一种电磁波。

16、可选地，s3、s4中，原木材的含水率在25-30％，s4步骤处理后木材的增重量为35-40％，浸渍处理后木材的增重量为12-15％，热固压缩处理后木材的含水率≤15％、木材的增重量为15-20％。

17、可选地，干燥窑中，窑体内设有至少一组送风装置和加热装置，在窑体(内设有多个排气装置，在窑体，内设有温湿度检测装置和含水率检测装置，还设有喷蒸汽管，温湿度检测装置、含水率检测装置、送风装置、加热装置和喷蒸汽管的控制阀门均与主控装置连接，采用plc，由此实现温、湿度的自动控制。

18、可选地，由送风装置驱动窑内的干燥介质(流动空气)，经过加热装置加热后进入材堆，将一部分热量传给木材，并吸收木材中蒸发出来的水分，再由排气装置排出一部分湿空气，温湿度检测装置和含水率检测装置可动态测定至少六个测点的木材含水率变化。

19、本发明与现有技术相比，至少具有如下有益效果：

20、上述方案中，本发明以杨木为研究对象，通过两步真空-加压浸渍，研究氯化钙和碳酸钠两相无机盐溶液内部反应沉积改性杨木的改性工艺。通过采用较适宜的真空-加压改性处理条件制备改性杨木，再结合酚醛树脂胶黏剂和脲醛树脂胶黏剂，研究改性试件的综合性能。

21、本发明通过采用真空加压-无机碳酸钙沉积改性的方法，解决了杨木材性本身存在的材质松软、易变形、力学强度低等天然缺陷，同时避免了有毒有害的化学试剂在改性木材的加工利用和后期使用的过程中释放大量的有毒有害气体，危及身体健康和生命安全，为开发高稳定性的环保性家具、高性能的家居装饰用材提供了技术支撑，对提高速生杨木的利用价值、带动产品升级具有重要意义。

技术特征：

1.一种改性木材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的改性木材的制备方法，其特征在于，s3、s4中，真空度-0.09mpa,，抽真空时间20min，浸渍加压压力0.4mpa，加压时间10min。

3.根据权利要求1所述的改性木材的制备方法，其特征在于，s5中，将配置后的氯化钙-碳酸钠无机盐溶液通过复分解反应生成碳酸钙沉积在木材内部的孔隙结构中。

4.根据权利要求1所述的改性木材的制备方法，其特征在于，s2中，通过浓度为40％的氯化钙液和浓度为25％的碳酸钠溶液，在木材内部形成的碳酸钠均匀分布在细胞腔和细胞壁中，紧贴于表面。

5.根据权利要求1所述的改性木材的制备方法，其特征在于，s7中，在进行木材检查前，需在木材表面涂覆保护层或进行特殊处理，来增加木材的硬度和耐用性，表面处理可以使木材具有更好的抗污、抗刮和抗褪色等特性。

6.根据权利要求1所述的改性木材的制备方法，其特征在于，s1中，若原木材潮湿度较大则需要进行除湿处理，将木材送至干燥窑干燥处理，木材干燥窑内温度为70-80℃，时间为70-100小时，可选用微波干燥窑，其中微波是波长在1mm～1m之间，频率在30×102～3.0×105mhz具有穿透性的一种电磁波。

7.根据权利要求1所述的改性木材的制备方法，其特征在于，s3、s4中，原木材的含水率在25-30％，s4步骤处理后木材的增重量为35-40％，浸渍处理后木材的增重量为12-15％，热固压缩处理后木材的含水率≤15％、木材的增重量为15-20％。

8.根据权利要求1所述的改性木材的制备方法，其特征在于，干燥窑中，窑体内设有至少一组送风装置和加热装置，在窑体(内设有多个排气装置，在窑体，内设有温湿度检测装置和含水率检测装置，还设有喷蒸汽管，温湿度检测装置、含水率检测装置、送风装置、加热装置和喷蒸汽管的控制阀门均与主控装置连接，采用plc，由此实现温、湿度的自动控制。

9.根据权利要求7所述的改性木材的制备方法，其特征在于，由送风装置驱动窑内的干燥介质(流动空气)，经过加热装置加热后进入材堆，将一部分热量传给木材，并吸收木材中蒸发出来的水分，再由排气装置排出一部分湿空气，温湿度检测装置和含水率检测装置可动态测定至少六个测点的木材含水率变化。

技术总结
本发明提供一种改性木材的制备方法，属于木材改性技术领域；包括以下步骤：S1、木材预处理，首先对原木材进行预处理，包括去皮、锯成需要的尺寸和形状，然后对木材进行干燥处理，加热木材使其失去一部分水分和挥发性成分，以确保木材的含水率在理想的范围内；S2、准备改性液：S3、真空处理；S4、加压浸渍；S5、压力保持；S6、释放压力和真空；S7、检查和包装。本发明通过采用真空加压‑无机碳酸钙沉积改性的方法，解决了杨木材性本身存在的材质松软、易变形、力学强度低等天然缺陷，同时避免了有毒有害的化学试剂在改性木材的加工利用和后期使用的过程中释放大量的有毒有害气体，对提高速生杨木的利用价值、带动产品升级具有重要意义。

技术研发人员：沈杨,朱松建,张玲云,孙雪峰,朱寿明,李立辉
受保护的技术使用者：亚振家居股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7