CN112856939A - 一种地板木材中温热处理的方法 - Google Patents
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Abstract
一种地板木材中温热处理的方法，其属于木板木材的干燥领域。该方法采用真空和微波干燥窑进行中温热处理，使处理后的木材含水率在炭化木与普通木材之间；经过本申请中方法处理后的木材，既能抑制普通木材的高吸潮率，又能避免炭化木极度干燥后易干裂无弹性的问题。采用本方法处理的木材纯天然、纯绿色、无污染。木材在整个的被处理过程中，只与水蒸汽和热空气接触，不添加任何化学试剂，保持了木材的天然本质。同时具有很好的环境稳定性和防腐性能，不容易受周围环境的影响。
Description
技术领域
本发明涉及木板木材的干燥领域，尤其涉及一种地板木材中温热处理的方法。
背景技术
当今世界正面临着森林资源日益减少所带来的环保和生态问题。我国森林资源匮乏，目前人均森林面积只有世界水平的六分之一，木材的综合利用率只及发达国家的一半。与此同时，随着我国经济的快速发展以及人民生活水平和居住条件的改善，人们对木质家具、装饰材料等木制品乃至木建筑的需求量逐年增加。因此，合理利用有限的木材资源是我国面临的一项严峻任务。
实木地板是天然木材经烘干、加工后形成的地面装饰材料，它呈现出的天然原木纹理和色彩图案，给人以自然、柔和、富有亲和力的质感，同时由于它冬暖夏凉、触感好的特性使其成为卧室、客厅、书房等地面装修的理想材料，然而纯实木地板整体采用天然珍贵木材制造，其造价高，并造成资源的浪费，且实木地板易出现干缩离缝、潮湿起拱等问题。特别是弦切木材，其中纤维素、木质素与半纤维素的吸潮能力不同，其在使用过程中由于吸潮或排潮容易引起地板产生排骨纹。实木板炭化是防止吸潮的一种重要手段，但是炭化后失去水分的木材比包含水分的木材要脆，碳化地板虽然坚固，但失去了木材原有的弹性，脚感和触感不及其他地板柔软舒适；并且碳化地板容易发生变形、开裂、扭曲等现象，高温后也严重破坏了木材的结构，使地板少了木材纯天然的清香。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种地板木材中温热处理的方法，既要解决实木复合地板因吸潮或排潮产生的排骨纹的问题，同时又要保证木材中的含水率不能太低，以防止木材干裂或失去木材原有的弹性和清香。
本发明采用的技术方案为：一种地板木材中温热处理的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将木材毛料摆到托盘上，在红外干燥窑中干燥10天；
(2)将真空干燥窑在55℃预热6小时，抽真空，保持窑内压力位20KPa，将木料放入真空干燥窑中；采用梯度升温法进行干燥，木材含水率达到30％后，升温至56-60℃；当木材含水率达到20％后，升高温度至60-70℃；木材含水率达到17％后，温度升至71-73℃；木材含水率达到14％后，温度维持74-76℃；木材含水率达到12％后，温度维持76-78℃，维持12小时；最后，温度维持78℃，维持24小时；
(3)采用1-2℃/h的速率进行梯度降温，降温至40℃时出窑后，养生7天，木材抛光，分选等级；
(4)进入微波干燥窑，进行140-160℃的中温半纤维素脱水；将微波干燥窑在50℃预热6小时；将木材装窑，温度50℃维持1小时，温度70℃维持1小时，温度90℃维持1小时，温度105℃维持2小时，温度115℃维持1小时，温度125℃维持1小时，温度135℃维持1小时，温度140℃维持2小时，温度145℃维持2小时，温度150℃维持2小时，温度155℃维持2小时，温度160℃维持12小时；
(5)采用1-2℃/h的速率进行梯度降温，降温至120℃时出窑后养生3天；冷却，降温，排潮停窑，养生7天，得中温热处理木材。
红外干燥窑采用红外加热短波管、红外加热中波管或红外加热碳纤维管。
所述中温热处理木材的含水率为5-6％。
本发明的有益效果为：采用本方法处理的木材纯天然、纯绿色、无污染。木材在整个的被处理过程中，只与水蒸汽和热空气接触，不添加任何化学试剂，保持了木材的天然本质。采用真空干燥主要解决了木材干裂问题和不产生其它缺陷，并且通过真空抽取木材纤维里的氧气，加快干燥速度。同时具有很好的环境稳定性：木材在中温处理后，木材内部的亲水因子被重组，降低了木材的吸湿性平衡点，不容易受周围环境的影响。经本方法处理的木材还具有极强的防腐性。木材在中温过程中，木材内部的绝大部分菌类和全部的虫类在微波及温度的双重作用下被杀死。木材保持了原有的色泽和弹性，木材在加热过程中木材的内外受热均匀一致，木材的颜色没有明显变化，稳定性明显提高，但没有焦油的味道。
附图说明
图1木材处理的工艺流程图。
图2是木材真空干燥的工艺流程图。
图3是木材微波干燥的工艺流程图。
图4是木材含水率与空气湿度的变化曲线。
图5是常见的木材中的纤维素模型。
具体实施方式
实施例1
结合图1到图3，一种地板木材中温热处理的方法，包括以下步骤：
(1)将木材毛料摆到托盘上，在红外干燥窑中干燥10天；
(2)将真空干燥窑在55℃预热6小时，抽真空，保持窑内压力位20KPa，将木料放入真空干燥窑中；采用梯度升温法进行干燥，木材含水率达到30％后，升温至58℃；当木材含水率达到20％后，升高温度至65℃；木材含水率达到17％后，温度升至72℃；木材含水率达到14％后，温度维持75℃；木材含水率达到12％后，温度维持77℃，维持12小时；最后，温度维持78℃，维持24小时；
(3)采用2℃/h的速率进行梯度降温，降温至40℃时出窑后，养生7天，木材抛光，分选等级；
(4)进入微波干燥窑，进行140-160℃的中温半纤维素脱水；将微波干燥窑在50℃预热6小时；将木材装窑，温度50℃维持1小时，温度70℃维持1小时，温度90℃维持1小时，温度105℃维持2小时，温度115℃维持1小时，温度125℃维持1小时，温度135℃维持1小时，温度140℃维持2小时，温度145℃维持2小时，温度150℃维持2小时，温度155℃维持2小时，温度160℃维持12小时；
(5)采用2℃/h的速率进行梯度降温，降温至120℃时出窑后养生3天；冷却，降温，排潮停窑，养生7天，得中温热处理木材。
实施例2
采用实施例1中方法处理后的中温热处理木材与未经中温热处理的普通木材制成的地板，分别在空气相对湿度为0、30％、60％和90％的环境中，在温度30℃下处理120小时后，检测木材中含水量的变化；检测结果如表1所示。
表1木材含水率变化
从上表中可以看出，未经处理的木材其吸水率高于经中温处理的木材，容易吸潮上卷，出现排骨纹现象。
实施例3
采用实施例1中方法处理后的中温热处理的木材与未经中温热处理的普通木材制成的地板，分别在空气相对湿度为0、30％、60％和90％的环境中，在温度30℃下处理120小时后，检测地板宽度的变化，其结果如表2所示。
表2地板宽度变化
从上表中可以看出，经过中温处理后的地板，在空气湿度为60％时(夏季常见湿度)，地板的宽度变化1.55mm变化非常小，不会引起吸潮与排潮的排骨纹问题。
实施例4
将木材1-8分别按以下方式进行中温热处理：
木材1的处理方式为：将木材装窑，温度50℃维持4小时，温度70℃维持4小时，温度90℃维持4小时，温度100℃维持4小时，温度110℃维持4小时，温度120℃维持28小时。
木材2的处理方式为：将木材装窑，温度50℃维持4小时，温度70℃维持4小时，温度90℃维持4小时，温度100℃维持4小时，温度110℃维持4小时，温度120℃维持28小时。
木材3的处理方式为：将木材装窑，温度50℃维持4小时，温度70℃维持4小时，温度90℃维持4小时，温度100℃维持4小时，温度110℃维持4小时，温度120℃维持28小时，温度130℃维持24小时。
木材4的处理方式为：将木材装窑，温度50℃维持4小时，温度70℃维持4小时，温度90℃维持4小时，温度100℃维持4小时，温度110℃维持4小时，温度120℃维持4小时，温度130℃维持4小时，温度140℃维持20小时。
木材5的处理方式为：将木材装窑，温度50℃维持4小时，温度70℃维持4小时，温度90℃维持4小时，温度100℃维持4小时，温度110℃维持4小时，温度120℃维持4小时，温度130℃维持4小时，温度140℃维持4小时，温度150℃维持16小时。
木材6的处理方式为：将木材装窑，温度50℃维持4小时，温度70℃维持4小时，温度90℃维持4小时，温度100℃维持4小时，温度110℃维持4小时，温度120℃维持4小时，温度130℃维持4小时，温度140℃维持4小时，温度150℃维持4小时，温度160℃维持12小时。
木材7的处理方式为：将木材装窑，温度50℃维持4小时，温度70℃维持4小时，温度90℃维持4小时，温度100℃维持4小时，温度110℃维持4小时，温度120℃维持4小时，温度130℃维持4小时，温度140℃维持4小时，温度150℃维持4小时，温度160℃维持4小时，温度170℃维持8小时。
木材8的处理方式为：将木材装窑，温度50℃维持4小时，温度70℃维持4小时，温度90℃维持4小时，温度100℃维持4小时，温度110℃维持4小时，温度120℃维持4小时，温度130℃维持4小时，温度140℃维持4小时，温度150℃维持4小时，温度160℃维持4小时，温度170℃维持4小时，温度180℃维持4小时。
处理后的木材进行木材构造、颜色的观察以及味道的辨别，其结果如表3所示。
表3处理温度对木材的影响情况
从上表中可以看出，温度小于140℃时，木材的构造无明显变化，此时木材中仅仅进行的是水分的蒸发。温度在140℃-160℃时，木材结构开始变化，木材依靠外界热量开始进行分解，此时温度对木材结构的破坏作用较小，分解的主要是半纤维素，所以木材的颜色没有明显的变化也没有焦油的味道产生。当温度高于160℃时，热解的速度加快，随着温度的升高，木材面板开始变黑发生炭化翻译，木材的强度下降并伴有焦油味道的产生。
中温热处理采用微波干燥可以有效防止木材在干燥过程中发生变形、开裂、霉变、扭曲等现象。在干燥过程中可将原来弯曲的板材(含水率在纤维饱和点以上)中的60％—70％压平压直定型，释放消除干燥应力。干燥速度快，而且含水率非常均匀。
图4是木材经中温处理与未经处理的含水率与空气湿度的变化曲线。显然在相同的空气湿度中，经中温处理木材的含水率低于未经中温处理木材。
木材的主要成分包括：40-50％的纤维素、15-35％的木质素及25-35％的半纤维素；木质素与纤维素的结构相对比较稳定，要破坏其结构需要达到180-250℃的高温，即通常的炭化木处理过程。半纤维素为一些活泼的多糖类结构，构成半纤维素的糖基主要有D-木糖基、D-甘露糖基、D－葡萄糖基、D-半乳糖基、L-阿拉伯糖基、4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸基，D-半乳糖醛酸基和D-葡萄糖醛酸基等，还有少量的L-鼠李糖、L-岩藻糖等。图5是常见的木材中的纤维素模型。
半纤维素具有亲水性能，这将造成细胞壁的润胀，可赋予纤维弹性。从以上模型中可以看出，半纤维素中含有较活泼的—CH2OH，将其脱水后，能减少吸潮。经过中温处理后，木材的含水率在6％左右，常规木材的含水率为8％，经过炭化后的木材含水率仅为3-4％。因此，经过本申请中方法处理后的木材，既能抑制普通木材的高吸潮率，又能避免炭化木极度干燥后易干裂无弹性的问题。
Claims (3)
1.一种地板木材中温热处理的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将木材毛料摆到托盘上，在红外干燥窑中干燥10天；
（2）将真空干燥窑在55℃预热6小时，抽真空，保持窑内压力为20KPa，将木料放入真空干燥窑中；采用梯度升温法进行干燥，木材含水率达到30%后，升温至56-60℃；当木材含水率达到20%后，升高温度至60-70℃；木材含水率达到17%后，温度升至71-73℃；木材含水率达到14%后，温度维持74-76℃；木材含水率达到12%后，温度维持76-78℃，维持12小时；最后，温度维持78℃，维持24小时；
（3）采用1-2℃/h的速率进行梯度降温，降温至40℃时出窑后，养生7天，木材抛光，分选等级；
（4）进入微波干燥窑，进行140-160℃的中温半纤维素脱水；将微波干燥窑在50℃预热6小时；将木材装窑，温度50℃维持1小时，温度70℃维持1小时，温度90℃维持1小时，温度105℃维持2小时，温度115℃维持1小时，温度125℃维持1小时，温度135℃维持1小时，温度140℃维持2小时，温度145℃维持2小时，温度150℃维持2小时，温度155℃维持2小时，温度160℃维持12小时；
（5）采用1-2℃/h的速率进行梯度降温，降温至120℃时出窑后养生3天；冷却，降温，排潮停窑，养生7天，得中温热处理木材。
2.根据权利要求1所述的一种地板木材中温热处理的方法，其特征在于：红外干燥窑采用红外加热短波管、红外加热中波管或红外加热碳纤维管。
3.根据权利要求1所述的一种地板木材中温热处理的方法，其特征在于：所述中温热处理木材的含水率为5-6%。
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