本發(fā)明涉及的是一種實木制品用闊葉材中高溫輕度炭化熱改性方法，屬于木制品生產工藝技術領域。
背景技術：
木材炭化或木材高溫熱處理通常是指在部分或完全隔絕氧氣和160~250℃高溫環(huán)境下，利用蒸汽、氮氣、水或導熱油為加熱介質對木材處理數小時后，使木材組分發(fā)生物理化學變化，從而達到增加木材尺寸穩(wěn)定性的目的。高溫炭化熱處理后的木材吸濕性能下降，極大地改進了木材的尺寸穩(wěn)定性，用高溫炭化熱處理木材制成的產品不易變形和開裂，耐腐性能和耐久性能明顯提高，能應用于干燥或潮濕的環(huán)境，在我國主要用于能夠應用于戶外裝飾、園林、建筑等，少量用于室內高檔裝修和地板。目前，高溫炭化熱處理技術主要用于對人工速生材的改性，以改善其易變形、不耐久等缺點，從而拓寬速生材的應用領域和提高其附加值。
在我國傳統的家具生產和室內裝修中，為了提升產品質量和裝飾效果，人們大多喜歡實木家具、實木地板、實木門窗、實木樓梯等產品，這些實木制品一般都需要采用闊葉材的實木板材進行生產。目前，為了防止實木制品出現翹曲變形和開裂，通常都采用木材干燥的方法以提高木材尺寸穩(wěn)定性。但由于木材材種及其含水率的不穩(wěn)定，生產與使用地區(qū)的不一致，木材干燥工藝和技術的不規(guī)范等原因，最終仍然會導致實木制品還出現開裂變形等現象。最近，有些企業(yè)開始嘗試采用高溫炭化熱處理的方法來對闊葉材進行改性處理，但在高溫炭化熱處理材帶來眾多優(yōu)點的同時，也存在缺點，諸如處理材的抗彎強度、抗彎彈性模量、抗沖擊韌性及表面耐磨性等力學強度性能會有所降低，有的下降率達30%甚至更多；處理后木材顏色加深，改變了木材原有的天然材色，降低材色美觀度；此外，高溫對熱處理設備的要求較高，投資成本較高等問題。此外，目前國內外的研究大多集中在高溫炭化熱處理的研究課題上，很少有關于中高溫（120~160℃）熱處理的學術研究，有關文獻較少，至今為止，還未見有對闊葉材進行中高溫（120~160℃）炭化熱處理，并將其應用于實木家具、實木地板、實木門窗、實木樓梯等實木制品的生產。
技術實現要素：
本發(fā)明提出的是一種實木制品用闊葉材中高溫輕度炭化熱改性方法，以飽和蒸汽為加熱和保護介質，在密閉環(huán)境中對木材進行輕度炭化熱處理，從而得到適用于家具加工的實木板材。
本發(fā)明的技術解決方案：一種實木制品用闊葉材中高溫輕度炭化熱改性方法，該方法包括以下步驟：
（1）升溫階段：將木材的溫度從常溫升高至100℃；
（2）干燥階段：溫度緩慢升高至120℃；
（3）炭化階段：在120~160℃溫度條件下，對木材保溫炭化熱處理1~3h；
（4）降溫及平衡階段：炭化結束后，停止加熱并進行噴蒸調濕處理，再冷卻至35~45℃后出窯。
本發(fā)明的優(yōu)點：可以緩和木材內部生長應力和干燥應力，防止木材翹曲變形和開裂；在提高木材尺寸穩(wěn)定性的同時，不會降低木材的材色美觀度及力學性能；可以使木材具有吸濕性小、尺寸穩(wěn)定性和耐腐性好、材色無明顯變化、使用無毒無污染等特點；處理過程高效、節(jié)能和環(huán)保，適用于橡木、柞木、櫟木、楸木、水曲柳、樺木、櫻桃木、胡桃木、鵝掌楸、花梨木、酸枝木等各種闊葉材的輕度炭化熱改性和實木家具、實木地板、實木門窗、實木樓梯等實木制品的生產。
具體實施方式
實木制品用闊葉材中高溫輕度炭化熱改性方法，該方法包括以下步驟：
（1）升溫階段：將木材的溫度從常溫升高至100℃；
（2）干燥階段：溫度緩慢升高至120℃；
（3）炭化階段：在120~160℃溫度條件下，對木材保溫炭化熱處理1~3h；
（4）降溫及平衡階段：炭化結束后，停止加熱并進行噴蒸調濕處理，再冷卻至35~45℃后出窯。
所述的步驟（1）升溫階段：將木材的溫度從常溫升高至100℃。升溫速度為5~10℃/h，以使木材表面溫度和內部溫度趨于一致。木材初始含水率應低于15%。
所述的步驟（2）干燥階段：溫度緩慢升高至120℃。升溫速度為5℃/h，以將木材內殘留的水分排出，使木材在熱處理過程中處于或接近絕干狀態(tài)。升溫速度不易過快，以免木材發(fā)生環(huán)裂或內裂。此階段的持續(xù)時間與木材的初始含水率、樹種、板材厚度等有關。
所述的步驟（3）炭化階段：在120~160℃溫度條件下，對木材保溫炭化熱處理1~3h。升溫速度為10~15℃/h，將溫度迅速升高到炭化熱處理所設定的溫度，并保持溫度不變，保溫時間在1~3h，窯內的氧氣含量控制在2%左右，以實現對木材進行炭化熱處理。此階段設定的炭化熱處理溫度及其保溫持續(xù)時間與木材的樹種、板材厚度等有關。
所述的步驟（4）降溫及平衡階段：炭化結束后，停止加熱并進行噴蒸調濕處理，再冷卻至35~45℃后出窯。炭化熱處理結束后，立即關閉加熱裝置，并用100℃飽和蒸汽進行噴蒸，使木材在緩慢降溫的同時進行調濕處理，使木材含水率達到產品要求的值后，再打開排氣系統自然冷卻降溫至35~45℃后出窯。
實施例1
一種櫻桃木中高溫輕度炭化熱改性方法，包括以下步驟：
（1）升溫：按升溫速度為10℃/h將櫻桃木（板材厚度25mm，初始含水率12%）的溫度從常溫升高至100℃；
（2）干燥：按升溫速度為5℃/h將溫度緩慢升高至120℃。；
（3）炭化：按升溫速度為15℃/h將溫度迅速升高到140℃的炭化熱處理溫度，并保溫時間在2h，窯內的氧氣含量控制在2%左右；
（4）降溫及平衡：炭化結束后，立即停止加熱并用100℃飽和蒸汽進行噴蒸調濕處理，使木材含水率達到7%，并自然冷卻至45℃后出窯。
實施例2
一種橡木中高溫輕度炭化熱改性方法，包括以下步驟：
（1）升溫：按升溫速度為8℃/h將橡木（紅橡，板材厚度25mm，初始含水率11%）的溫度從常溫升高至100℃；
（2）干燥：按升溫速度為5℃/h將溫度緩慢升高至120℃；
（3）炭化：按升溫速度為12℃/h將溫度迅速升高到150℃的炭化熱處理溫度，并保溫時間在2h，窯內的氧氣含量控制在2%左右；
（4）降溫及平衡：炭化結束后，立即停止加熱并用100℃飽和蒸汽進行噴蒸調濕處理，使木材含水率達到5%，并自然冷卻至40℃后出窯。
實施例3
一種非洲花梨木中高溫輕度炭化熱改性方法，包括以下步驟：
（1）升溫：按升溫速度為5℃/h將非洲花梨木（板材厚度30mm，初始含水率14%）的溫度從常溫升高至100℃；
（2）干燥：按升溫速度為5℃/h將溫度緩慢升高至120℃；
（3）炭化：按升溫速度為10℃/h將溫度迅速升高到160℃的炭化熱處理溫度，并保溫時間在1h，窯內的氧氣含量控制在2%左右；
（4）降溫及平衡：炭化結束后，立即停止加熱并用100℃飽和蒸汽進行噴蒸調濕處理，使木材含水率達到4%，并自然冷卻至35℃后出窯。