專利名稱：一種實(shí)木型材改良方法及其型材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及木材功能性改良及其型材，尤其涉及一種實(shí)木型材改良方法及其型材，屬于木材功能性改良及木制加加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著天然林資源的枯竭和國家天然林保護(hù)工程的實(shí)施，人工速生豐產(chǎn)林木材必將成為今后緩解我國木材供需矛盾的主要途徑。人工速生豐產(chǎn)林木材主要包括杉木、馬尾松、落葉松、楊木、泡桐等樹種，它具有生長速度快、產(chǎn)量高、成材周期短等特點(diǎn)，由于其生長速 度快、材質(zhì)較差、密度及表面硬度低，不耐腐不耐候、易變形易開裂等缺陷限制了其應(yīng)用范圍，一般只能應(yīng)用于生產(chǎn)膠合板、刨花板和纖維板等低附加值半成品，而不能應(yīng)用于實(shí)木地板及實(shí)木家具等聞附加值木制品。對速生豐產(chǎn)林木材進(jìn)行功能性改良是對速生材高附加值利用的有效途徑。所謂的木材進(jìn)行功能性改良，一般是指應(yīng)用先進(jìn)的物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)和生物技術(shù)，對木材進(jìn)行改良處理，克服天然木材尤其是速生林木材的缺陷，提高木材物理性能和加工性能，度延長木材的使用壽命，改善木材的顏色紋理，提高木材的使用檔次和商業(yè)價值。中國專利文獻(xiàn)CN101603623A公開了 “表面強(qiáng)化實(shí)木型材、地板及其制造方法”技術(shù)專利，其制造方法包括(I)干燥原木型材含水率為7 16% ; (2)將原木型材在210 250°C的熱壓機(jī)中壓縮；(3)將壓縮后的原木型材保溫20 60分鐘；(4)控制原木型材的含水率在6 9%之間。上述方案在壓縮過程中，由于木材在干燥過程中含水率很高，在210 250°C的熱壓機(jī)中壓縮時由于木材里的水蒸汽分壓力很大容易使被壓木材產(chǎn)生炸裂、爆裂和表面凸起，木材損耗大，出材率低約為60 70%，而且處理出來的木材紋理色澤暗淡，給人以悶悶的感覺，有燒焦味。中國專利文獻(xiàn)CN101214675A公開了 “木材熱壓炭化強(qiáng)化方法”技術(shù)專利，其包括(I)干燥根據(jù)木材密度，將木材在干燥窯中把含水率控制在3 17% ; (2)刨光對木材進(jìn)行了刨光處理；(3)熱壓炭化將刨光的木材放入溫度為160 260°C的熱壓機(jī)中進(jìn)行熱壓炭化，木材的壓縮比控制在5 50%，保溫10 240分鐘；冷卻將炭化后的木材冷卻至80°C以下；(4)成品將木材的放在自然條件或調(diào)溫調(diào)濕房內(nèi)，根據(jù)木材的用途把木材的含水率調(diào)到5 10%。上述方案在壓縮炭化過程中，當(dāng)木材的含水率很底如低于6%，壓縮比很高如達(dá)30%以上時，木材很容易被壓裂；當(dāng)木材含水率很高如達(dá)12%以上時，被壓木材很容易炸裂、爆裂和表面凸起，出材率低約為50 60% ;而且處理出來的木材紋理色澤暗淡，給人以悶悶的感覺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種木材物理功能性改良制造方法，解決速生材的材質(zhì)軟，密度小，容易開裂變形等缺陷，同時解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，即木材損耗大，出材率低，木材紋理色澤差不自然，產(chǎn)品穩(wěn)定性差。具體是提供一種即能增強(qiáng)木材表面硬度，提高木材尺寸穩(wěn)定性，突出木材紋理色澤微環(huán)境優(yōu)秀特性，提高木材出材率的木材改良方法,且所處理得到的型材能適合各種氣候的應(yīng)用，能制造生產(chǎn)成實(shí)木地板及實(shí)木家具高附加值木質(zhì)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明技術(shù)方案エ藝簡單，生產(chǎn)過程不添加任何化學(xué)藥劑生產(chǎn)環(huán)保、生效效率高，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模流水線生產(chǎn)，木材損失小，出材率高,生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。通過實(shí)施該改良方法所得實(shí)木型材的得材率高，具有表面硬中間軟或底軟，尺寸穩(wěn)定性好，木材紋理顯現(xiàn)、色澤飽滿裝飾效果好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供了ー種實(shí)木型材改良方法，它包括以下步驟(I)干燥步驟將木材干燥至含水率為5 12% ;(2)炭化步驟將木材經(jīng)炭化處理的步驟； (3)表面增強(qiáng)固定一次成型步驟木材經(jīng)表面壓密增強(qiáng)固定一次成型處理的步驟； (4)含水率恢復(fù)步驟將表面增強(qiáng)得到的木材經(jīng)含水率恢復(fù)到7 11 %。作為優(yōu)選，所述的干燥步驟采用的是氣干與窯干聯(lián)合干燥方法，所用的原材料速生材，速生材在容易發(fā)生藍(lán)變霉變和干燥皺縮。因此，前期采用氣干先使速生材木材的含水率降低到25%后，使速生材木材已渡過易皺縮含水率40 60%，就不容易出現(xiàn)干燥缺陷，再采用窯干常規(guī)干燥時，將速生材木材干燥至含水率為5 12%。這是因?yàn)樵跉飧筛稍锏倪^程中，白天溫度高風(fēng)量大，起到干燥的作用，但到了晚上溫度低，木材周圍濕度大，起到了平衡處理的作用，內(nèi)高外低的含水率使得木材里面的水份往外木材表面移動,從而形成白天干燥，晚上平衡這ー個循環(huán)，從而可以有效克服木材干燥的殘余應(yīng)力，及削弱了皺縮的成因。而且這還是ー種節(jié)能環(huán)保的干燥方法。作為干燥步驟的優(yōu)選，干燥后的速生材木材含水率低至5. 0% 8. O %、木材厚度上含水率偏差小于2. O %且木材內(nèi)部殘余應(yīng)カ小于2. 0%，再進(jìn)行炭化處理。使木材在能耗低的干燥階段使木材的含水率更低，利于能耗高的炭化階段可以快速升溫炭化節(jié)能，而不影響炭化木的質(zhì)量和出材率。作為優(yōu)選，所述的炭化步驟是是將速生材木材整齊碼垛并在木材堆頂部壓壓塊，然后裝入木材炭化設(shè)備中，迅速升溫和加濕，溫度升高到80°C 90°C，濕度加濕到相對濕度為70% 80%，保持2h 4h，然后采用階梯式升溫方法按照(10°C 20°C )/h的速度升溫到125°C 135°C并保持2h 4h，然后再采用階梯式升溫方法，將溫度按照(8°C 15°C ) /h至175°C 200°C，并在最高溫度下保持2h 4h，結(jié)束后采用連續(xù)噴射霧化水方法讓木材快速降溫至炭化設(shè)備內(nèi)溫度120°C以下時，停止加熱和噴霧化水結(jié)束炭化，自然降溫至40°C 60°C時立即出窯。本發(fā)明的所采用的木材炭化處理工藝，是對現(xiàn)有炭化生產(chǎn)處理工藝進(jìn)行多年生產(chǎn)實(shí)踐改進(jìn)的，兼顧節(jié)能和炭化所得產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上改進(jìn)所得。本エ藝縮短了炭化處理時間，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。在炭化過程中采用175°C 200°C高溫高濕條件下處理木材，溶解木材抽提物如松脂等，減少木材里的易變色物質(zhì)，使木材里的活性基團(tuán)如羥基等減少，打通木材導(dǎo)道和紋孔，提高木材的滲透性，使木材紋理顯現(xiàn)色澤飽滿，而且使得后續(xù)的表面增強(qiáng)一次成型步驟處理時由于木材的滲透性好，而又幾乎沒有改變原來木材的力學(xué)性能等，在200 230°C條件下進(jìn)行表面壓縮增強(qiáng)處理時，木材不會產(chǎn)生現(xiàn)有技術(shù)壓縮增強(qiáng)時出現(xiàn)的炸裂、爆裂和表面凸起的缺陷，而且使得壓縮增強(qiáng)時木材紋理仍然顯現(xiàn)自然，色澤仍然飽滿自然。作為優(yōu)選，所述的炭化步驟后還包括ー個含水率恢復(fù)的步驟是將炭化后所得的木材移到干燥窯或平衡房里進(jìn)行含水率恢復(fù)處理到6 9%。一般炭化后所得的木材含水率約在2% 4%，過低的含水率在表面增強(qiáng)處理時會得到表面增強(qiáng)型材表面增強(qiáng)層較溥，而且還略有整體增強(qiáng)的特征,而且在炭化窯內(nèi)直接恢復(fù)木材含水率能耗高。因此,取出木材移到常規(guī)干燥窯或平衡房里進(jìn)行含水率恢復(fù)到6 9%，有利于表面壓縮增強(qiáng)處理效果和f 倉^:。作為優(yōu)選，所述的表面增強(qiáng)固定一次成型步驟將上述所得炭化木材置于熱壓機(jī)中，控制熱壓板閉合速度為I 5mm/s，熱壓板的溫度為200 230°C，使木材表層升溫軟化，施加的壓カ為6 15Mpa，根據(jù)要求控制木材壓縮率為木材被壓到指定厚度后，保持木材與熱壓板接觸時間40 60min，熱壓結(jié)束后緩慢泄壓取出木材，得到的是雙表面增強(qiáng)型材。作為進(jìn)ー步優(yōu)選，所述的表面增強(qiáng)一次成型步驟將上述所得炭化木材置于熱壓 機(jī)中，控制熱壓板閉合速度為2 3mm/s，熱壓板的溫度為210 220°C，使木材表層升溫軟化，施加的壓カ為8 12Mpa，根據(jù)要求控制木材壓縮率為木材被壓到指定厚度后，保持木材與熱壓板接觸時間45 50min，熱壓結(jié)束后緩慢泄壓取出木材，得到的是雙表面增強(qiáng)型材。作為另ー優(yōu)選，所述的表面增強(qiáng)固定一次成型步驟將上述所得炭化木材置于熱壓機(jī)上熱壓，閉合熱壓機(jī)熱壓板并使被壓木材上下面形成溫度差大于100°c以上并保持5s以上，然后使木材上下兩面的溫度差逐漸縮小趨于一致，使木材單表層升溫軟化，控制熱壓板閉合速度為I 5mm/s,控制熱壓板的溫度為200 230°C,施加的壓カ為6 15Mpa,控制木材壓縮率為2% 15%，木材被壓到指定厚度后，保持木材與熱壓板接觸時間40 60min，熱壓結(jié)束后緩慢泄壓取出木材，得到的是單表面增強(qiáng)型材。作為進(jìn)ー步優(yōu)選，所述的表面增強(qiáng)固定一次成型步驟將上述所得炭化木材置于熱壓機(jī)上熱壓，閉合熱壓機(jī)熱壓板并使被壓木材上下面形成溫度差大于100°c以上并保持5s以上，然后使木材上下兩面的溫度差逐漸縮小趨于一致，使木材單表層升溫軟化，控制熱壓板閉合速度為2 3mm/s，控制熱壓板的溫度為210 220°C，施加的壓カ為8 UMpa，控制木材壓縮率為5% 10%，木材被壓到指定厚度后，保持木材與熱壓板接觸時間45 50min，熱壓結(jié)束后緩慢泄壓取出木材，得到的是單表面增強(qiáng)型材。作為優(yōu)選，所述的含水率恢復(fù)步驟即是將表面增強(qiáng)固定所得木材移到干燥窯或平衡房里進(jìn)行含水率恢復(fù)到7 11%。本發(fā)明還包括通過上述ー種實(shí)木型材改良方法所制得的型材，型材橫斷面上分為表面增強(qiáng)層I與自然層2，表面增強(qiáng)層I的密度明顯大于自然層2，自然層2保持了型材原有的密度，表面增強(qiáng)層I的密度是自然層2密度的I. 3 3倍，表面增強(qiáng)層I與自然層2通過木材自身纖維自然連接，表面增強(qiáng)層I的厚度為O. 5 2mm。作為優(yōu)選，所述的實(shí)木型材所用的原材料是速生豐產(chǎn)林產(chǎn)的速生材，例如楊木、杉木、馬尾松、南方松、落葉松、泡桐等，它們未經(jīng)處理時，力學(xué)性能較差，防腐防潮性能不理想，穩(wěn)定性差，很容易受到菌蟲的侵害，容易開裂變形。作為優(yōu)選，所述的型材可經(jīng)機(jī)械加工涂裝后制成的速生才表面增強(qiáng)實(shí)木地板及速生才表面增強(qiáng)實(shí)木家具。所得到的型材特別適合用于制造實(shí)木地板和實(shí)木家具高附加值木制品。本型材具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)克服了速生材表面軟的特性，具有表硬底軟或中間軟的獨(dú)特使用效果，與素材相比，表面硬度提高了 40%以上；(2)炭化處理和表面增強(qiáng)固定一次成型處理提高了型材的尺寸穩(wěn)定性和耐腐耐候性，與素材相比，尺寸穩(wěn)定性提高55%以上，耐腐耐候性達(dá)到了強(qiáng)耐腐等級達(dá)I以上(即質(zhì)量損失O 10% )；(3)厚度方向上耐濕尺寸穩(wěn)定性(膨脹率)彡2%，耐熱尺寸穩(wěn)定性(收縮率)< 1%，厚度方向上的干縮系數(shù)是其弦向干縮系數(shù)的I I. 5倍，在使用過程中型材表面平整；(4)本型材具有優(yōu)秀的視覺特性，紋理顯現(xiàn)色澤飽滿，使速生材能呈現(xiàn)出柚木、榆木、櫟木等珍貴樹種紋理色澤。綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果I、通過在前設(shè)置干燥步驟，可防止木材發(fā)生霉變或藍(lán)變、影響木材的表面美觀度，同時克服了速生材直接進(jìn)行干燥易出現(xiàn)皺縮缺陷，降低木材的出材率，采用氣干與窯干聯(lián)合干燥技術(shù)是ー種非常節(jié)能環(huán)保的干燥方法；2、采用改進(jìn)后炭化エ藝，即保證型材的物理力學(xué)性能的同時，又打通了速生材的紋孔導(dǎo)管，提高速生滲透性，使易變色的抽提物分解掉，使在后續(xù)采用的表面增強(qiáng)固定一次成型步驟中使木材里的水蒸汽能夠得到及時蒸發(fā)，木材里的水蒸汽分壓カ低于木材里的木纖維橫紋抗拉強(qiáng)度，防止了速生材木材在表面增強(qiáng)處理時發(fā)生開裂或爆裂，能達(dá)到100%的出材率，同時使速生材紋理顯現(xiàn)色澤飽滿，使得木材具有珍貴木材的高級感；3、采用的表面增強(qiáng)固定一次成型エ藝，通過控制壓力、熱壓溫度、壓合速度、壓縮率的優(yōu)化應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)流水線化生產(chǎn)，能保證速生材能得表面增強(qiáng)型材，而且仍然保持了炭化后木材所具有的紋理顯現(xiàn)色澤飽滿的視覺特性；4、本技術(shù)方案生產(chǎn)エ藝簡單，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，木材損失小，生產(chǎn)過程中無廢水、廢氣物產(chǎn)生，生產(chǎn)過程中不添加任何化學(xué)藥劑環(huán)保，可實(shí)現(xiàn)多層熱壓表面增強(qiáng)，可連續(xù)化、大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，克服了速生材木材的固有缺陷，解決了現(xiàn)有技術(shù)的難題；5、所得到的型材表面增強(qiáng)層與自然層是通過自身的木纖維自然連接，它們之間不存在膠合、分開等技術(shù)問題，具有的表面硬底層軟或芯層軟的獨(dú)特使用效果，同時克服了木材原有的紋理色澤單一，使木材表面的紋理更加顯現(xiàn)色澤更加飽滿，呈現(xiàn)出更優(yōu)秀的木材紋理微環(huán)境視覺特性，用做實(shí)木地板時具有獨(dú)特的優(yōu)勢，做成的實(shí)木地板，木紋顯現(xiàn)，腳感舒適，無任何有害氣體排放，兼顧了視感、觸覺、嗅覺的統(tǒng)一，特別適合于有老年人或小孩的家庭用作地板，這是現(xiàn)在普通實(shí)木地板所不能比擬的；6、所用于制造的木材是速生豐產(chǎn)林產(chǎn)的速生材，具有資源豐富，價格低廉的特點(diǎn)，制得的型材具備珍貴天然林木材優(yōu)良的木材微環(huán)境特性和物理力學(xué)性能，可直接應(yīng)用于實(shí)木地板、實(shí)木家具或?qū)嵞緩?fù)合地板的面板、木家具、木門的面板，從而實(shí)現(xiàn)了速生材的高附加值利用，達(dá)到了優(yōu)材優(yōu)用劣材優(yōu)用的最優(yōu)使用效果


圖I為本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例中，速生材雙表面增強(qiáng)型材的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實(shí)施例中，速生材單表面增強(qiáng)型材的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例Ia.干燥步驟馬尾松原木，通過制材方法使馬尾松盡可能多地出弦切板實(shí)木地板規(guī)格還料，規(guī)格為930X 132X26mm,米用氣干與窯干聯(lián)合干燥方法,米用氣干干燥即(晝夜平均溫度25. 3 °C，晝夜平均風(fēng)速2. lm/s,時季9月份)，使木材含水率低25%左右時，移動到干燥窯按表I生產(chǎn)型エ藝進(jìn)行干燥，干燥坯料含水率到8%左右。 表I楊木氣干與窯干聯(lián)合干燥エ藝
權(quán)利要求
1.一種實(shí)木型材改良方法，其特征在于，它包括以下步驟 (1)干燥步驟將木材干燥至含水率為5 12%； (2)炭化步驟將木材經(jīng)炭化處理的步驟； (3)表面增強(qiáng)固定一次成型步驟木 材經(jīng)表面壓密增強(qiáng)固定一次成型處理的步驟； (4)含水率恢復(fù)步驟將表面增強(qiáng)得到的木材經(jīng)含水率恢復(fù)到7 11%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種實(shí)木型材改良方法，其特征在于，所述的炭化步驟是是將干燥好的木材放炭化窯里在175°C 200°C的條件下炭化2h 4h。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種實(shí)木型材改良方法，其特征在于，所述的炭化步驟后還包括一個含水率恢復(fù)的步驟是將炭化后的木材移到干燥窯或平衡房里進(jìn)行含水率恢復(fù)到6 9%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種實(shí)木型材改良方法，其特征在于，所述的表面增強(qiáng)固定一次成型步驟是將上述炭化好的木材置于熱壓機(jī)中，控制熱壓板閉合速度為f5mm/s，熱壓板的溫度為20(T230°C，施加的壓力為6 15Mpa，根據(jù)要求控制木材壓縮率為2% 15%，木材被壓到指定厚度后，保持木材與熱壓板接觸時間40 60min，熱壓結(jié)束后緩慢泄壓取出木材。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種實(shí)木型材改良方法，其特征在于，所述的表面增強(qiáng)固定一次成型步驟將炭化好的木材置于熱壓機(jī)上熱壓，閉合熱壓機(jī)熱壓板并使被壓木材上下面形成溫度差大于100°C以上并保持5s以上，然后使木材上下兩面的溫度差逐漸縮小趨于一致，控制熱壓板閉合速度為I 5mm/s，控制熱壓板的溫度為20(T23(TC，施加的壓力為6 15Mpa，控制木材壓縮率為29Tl5%，木材被壓到指定厚度后，保持木材與熱壓板接觸時間40 60min，熱壓結(jié)束后緩慢泄壓取出木材。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種實(shí)木型材改良方法，其特征在于，所述的含水率恢復(fù)的步驟是將表面增強(qiáng)固定所得的木材移到干燥窯或平衡房里進(jìn)行含水率恢復(fù)到7 11%。
7.根據(jù)權(quán)利要求re所述的一種實(shí)木型材改良方法所制得的實(shí)木型材，其特征在于，橫斷面上分為表面增強(qiáng)層I與自然層2，表面增強(qiáng)層I與自然層2通過自木纖維自然連接，表面增強(qiáng)層I的密度明顯大于自然層2，自然層保持了木材原有的密度，表面增強(qiáng)層I的密度是自然層2密度的I. 5 2. 5倍，表面增強(qiáng)層的厚度為0. 5 2mm，表面增強(qiáng)層I的密度從表面往里逐漸變小。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種實(shí)木型材，其特征在于，所述的實(shí)木型材所用的原材料是楊木、馬尾松、南方松、泡桐速生豐產(chǎn)林產(chǎn)的速生材。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種實(shí)木型材改良方法及其型材，屬于木材功能性改良及木制加加工領(lǐng)域。本發(fā)明技術(shù)方案包括以下步驟1)干燥步驟將木材干燥至含水率為5～12%；(2)炭化步驟將木材經(jīng)炭化處理的步驟；(3)表面增強(qiáng)固定一次成型步驟木材經(jīng)表面壓密增強(qiáng)固定處理的步驟；(4)含水率恢復(fù)步驟將表面增強(qiáng)得到的木材經(jīng)含水率恢復(fù)到7~11%。本發(fā)明技術(shù)方案解決了現(xiàn)有技術(shù)上生產(chǎn)過程存在的木材損耗大，出材率低，所得型材紋理色澤差，產(chǎn)品穩(wěn)定性差等。本技術(shù)方案具有改良工藝簡單，生產(chǎn)過程不添加任何化學(xué)藥劑生產(chǎn)環(huán)保、生效效率高，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，木材損失小，出材率高，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。通過實(shí)施本發(fā)明技術(shù)方案得到的實(shí)木型材得材率高，型材具有表面硬中間軟或底軟，尺寸穩(wěn)定性好，木材紋理顯現(xiàn)、色澤飽滿裝飾效果好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B27M1/02GK102626940SQ20111003294
公開日2012年8月8日 申請日期2011年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月7日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:劉錫麗, 潘平