一種表層浸漬木及其制備方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表層浸漬木及其制備方法，屬于木材加工領(lǐng)域。
【【背景技術(shù)】】
[0002]近年來，隨著天然林保護(hù)工程的的實(shí)施，木材的加工逐漸由天然林轉(zhuǎn)變?yōu)樗偕譃橹鳎駰钅?、杉木等速生材的硬度低、尺寸穩(wěn)定性差，且易腐朽，僅用于造紙和刨花板材，不能直接應(yīng)用于家具等領(lǐng)域，導(dǎo)致木材資源極大的浪費(fèi)。
[0003]對(duì)木材進(jìn)行物理或化學(xué)改性可以改善軟質(zhì)木材的材性。主要方法包括:(I)壓縮法。(2)浸漬藥劑法，通過在真空或加壓環(huán)境下往木材中注入單體或樹脂，提高木材的力學(xué)性能，明顯改善材質(zhì)的尺寸穩(wěn)定性，常用的浸漬藥劑主要包括:脲醛樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、聚乙烯等。
[0004]木材壓縮可以提高其力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性，但壓縮后的回彈極嚴(yán)重，特別是在吸濕環(huán)境下。為了減小這種回彈，國內(nèi)學(xué)者方桂珍、劉君良通過采用“樹脂浸漬-壓縮”的方法對(duì)木材的壓縮變形進(jìn)行固定。雖然此方法在一定程度上可以控制木材的壓縮回彈，但復(fù)雜的工藝流程降低了其生產(chǎn)效率。為此，中國專利文獻(xiàn)CN101531018B公開了 “一種可調(diào)熱風(fēng)循環(huán)式木材干燥壓縮裝置”技術(shù)專利，該裝置主要應(yīng)用于對(duì)浸漬處理過的木材在干燥的同時(shí)進(jìn)行壓縮，但由于木材含水率較高，在干燥壓縮過程中容易出現(xiàn)局部開裂的情況，制約著該裝置在生產(chǎn)中的應(yīng)用與推廣。
[0005]采用藥劑浸漬的木材，其力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性均可得到顯著改善。針對(duì)其浸漬工藝，目前已有一些專利，例如，公告號(hào)為CN1208171C的中國專利文獻(xiàn)“呋喃聚合物浸漬木材、制備該聚合物的方法和該聚合物的用途”公開了一種呋喃聚合物浸漬木材，其在整個(gè)木材區(qū)域具有均勻的顏色和密度。該方案制備的木材在后期干燥過程中容易出現(xiàn)木材變形開裂等現(xiàn)象。中國專利文獻(xiàn)CN102642223A公開了 “一種速生材的浸漬方法”，其制造方法包括:一次烘干、藥劑制備、藥液調(diào)制、真空處理、壓力浸注、木材出罐和二次烘干步驟。該方案制備的浸漬木材由于木材內(nèi)部填充了大量的藥劑，使得二次干燥過程中，藥劑阻塞了細(xì)胞壁和細(xì)胞腔，木材內(nèi)部的水分不易揮發(fā)，導(dǎo)致二次干燥困難，干燥周期大大延長(zhǎng)，干燥出的木材品質(zhì)較差。
[0006]在木材浸漬方法上，除了傳統(tǒng)的“真空-加壓”浸漬方法，中國專利文獻(xiàn)CN101618559B公開了“一種用于木材改性的藥液加壓浸注方法”，其主要是針對(duì)濕度較大的木材，在一定的壓力下從原木的端頭浸注化學(xué)藥劑，而將原木的樹液置換出來。該方案能夠解決一些軟質(zhì)材的浸注，但由于木材軸向管胞較小，并不能完全滿足一些長(zhǎng)度較長(zhǎng)的木材浸漬，同時(shí)其生產(chǎn)效率低、對(duì)設(shè)備的要求較高，成本較大。
[0007]目前木材浸漬大都采用的是在低含水率下浸漬，把木材干燥到較低的含水率，會(huì)使木材變形增大，木材損耗增加，且干燥能耗和成本也很高。另外，現(xiàn)有技術(shù)均是對(duì)干燥處理后的木材進(jìn)行完全浸漬，但在木材實(shí)際加工應(yīng)用中，木材內(nèi)部浸漬的藥劑不僅增加了成本，而且使得浸漬后的干燥變得更加困難，常出現(xiàn)木材內(nèi)裂、變形等狀況，嚴(yán)重影響木材的后續(xù)加工和應(yīng)用。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0008]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種表層浸漬木的制備方法，在浸漬過程中，樹脂只集中浸漬在木材的表層，從而提高木材表面硬度、尺寸穩(wěn)定性。本方法具有樹脂消耗量小，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)成本低，木材出材率高等優(yōu)點(diǎn)，具體包括如下步驟:
[0009]A、一次干燥:將氣干密度為0.35?0.55g/cm3的木材置于溫度為40?70°C，相對(duì)濕度為40?95%的條件下，根據(jù)木材含水率的變化，對(duì)溫濕度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，干燥至平均含水率40?60%，木材厚度含水率呈現(xiàn)內(nèi)高外低的分布時(shí)，停止干燥；
[0010]B、浸漬:采用“抽真空”、“加壓”或“真空-加壓”的浸漬方法將步驟A得到的板材進(jìn)行浸漬；
[0011 ] C、二次干燥:將步驟B得到的板材在溫度為40?80°C，相對(duì)濕度為30?95 %的條件下進(jìn)行干燥，干燥過程中，根據(jù)木材含水率的變化，對(duì)溫度和相對(duì)濕度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，干燥至含水率為5?12% ；
[0012]D、固化:對(duì)經(jīng)步驟C干燥后的浸漬木材進(jìn)行樹脂固化處理；
[0013]E、調(diào)濕處理:將固化處理后浸漬木材的含水率調(diào)整至5?10%。
[0014]優(yōu)選的，上述步驟A中所用木材干燥前的含水率大于90%，停止干燥時(shí)，距離木材表面0-3mm的范圍內(nèi)，含水率低于30%，距離木材表面5mm以上的中心區(qū)域含水率為50-90%。
[0015]上述步驟B采用“抽真空”的浸漬方法，其工藝參數(shù)為:負(fù)壓0.08?0.15Mpa，持續(xù)時(shí)間為0.5?2.0ho
[0016]上述步驟B采用“加壓”浸漬方法，其工藝參數(shù)為:加壓至0.8?1.5Mpa，持續(xù)時(shí)間為 0.5 ?2.0h0
[0017]上述步驟B采用“真空-加壓”的浸漬方法，其工藝參數(shù)為負(fù)壓0.08?0.1Mpa,持續(xù)時(shí)間為0.5?1.0h，然后恢復(fù)至常壓并保持0.5h，再加壓至0.8?1.3Mpa，時(shí)間0.5?2.0h0
[0018]上述步驟D中，采用熱壓方式進(jìn)行樹脂固化，固化溫度為90-140°C，固化時(shí)間為20-36h，優(yōu)選的，固化溫度為120?140°C，固化時(shí)間為20?24小時(shí)。
[0019]上述步驟E中的調(diào)濕處理是在溫度為50?70°C，相對(duì)濕度為55?85%的條件下進(jìn)行的。
[0020]通過上述方法得到的表層浸漬木具有以下特征:包括距離木材表面0_5mm范圍內(nèi)的的浸漬層和距離木材表面大于5_的自然層。
[0021]所述浸漬層的密度大于自然層的密度。
[0022]上述表層浸漬木中，自然層為未經(jīng)樹脂浸漬處理的木材結(jié)構(gòu)，但可能表層浸漬過程中對(duì)自然層的結(jié)構(gòu)造成影響，上述影響相對(duì)于表層浸漬的量可以忽略不計(jì)。上述表層浸漬層的密度由表層到距表層I?5_的厚度逐漸減小到木材自然密度，在浸漬層與自然層之間自然纖維連接，與現(xiàn)有的膠合板不同。同時(shí)，上述表層浸漬木的力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性得到明顯改善，具有強(qiáng)重比大，木材尺寸穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于木地板、衣柜、櫥柜、櫥門等家具中。
[0023]本發(fā)明的有益效果在于:
[0024]1、本發(fā)明采用低密度木材，在適當(dāng)?shù)臏貪駰l件下只使木材表層一定的厚度的含水率低于30%，內(nèi)部區(qū)域含水率高于30%，從而解決了樹脂浸漬到木材內(nèi)部的問題；
[0025]2、由于第一次干燥，只對(duì)木材表層進(jìn)行干燥，干燥至平均含水率40?60%就結(jié)束第一次干燥，所以可以顯著縮短干燥時(shí)間和生產(chǎn)周期、降低成本，并顯著減少干燥木材損失;
[0026]3、由于采用了適當(dāng)?shù)慕n工藝，配合木材厚度上的含水率分布，獲得表層浸漬木，減小樹脂用量，降低浸漬樹脂的成本；
[0027]4、由于木材中部沒有樹脂填充，在二次干燥過程中，木材中部的水分很容易排出，
縮短二次干燥時(shí)間；
[0028]5、按照本發(fā)明方法制得的表層浸漬木吸濕性與素材相比降低35%以上，尺寸穩(wěn)定性與素材相比提高40%以上，硬度比素材提高20%以上。
【【附圖說明】】
[0029]圖1:實(shí)施例1中厚度為20mm的表層浸漬楊木的剖面密度圖；
[0030]圖2:實(shí)施例2中厚度為25mm的表層浸漬杉木的剖面密度圖；
[0031]圖3:實(shí)施例3中厚度為20mm的表層浸漬泡桐木的剖面密度圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0032]以下結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明做任何形式的限定。
[0033]實(shí)施例1
[0034]本實(shí)施例以楊木板材為原料，按照下列方法制備表層浸漬楊木:
[0035]—次干燥:將氣干密度為0.43g/cm3、厚度為20mm、含水率為93%的楊木置于溫度為40-70°C，相對(duì)濕度為40-75%的條件下干燥，根據(jù)木材含水率的變化，對(duì)溫濕度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，待木材厚度含水率呈現(xiàn)內(nèi)高外低的分布時(shí)，停止干燥，此時(shí)，在距離木材表面0-2.5mm范圍內(nèi)的表層含水率低于30%，距離木材表面5mm以上的中心區(qū)域含水率在50?80%范圍內(nèi)，木材平均含水率為48%。
[0036]浸漬:將一次干燥后的楊木板材和脲醛樹脂液同時(shí)放入浸漬罐中，且樹脂液完全淹沒板材，采用“真空-加壓”的方法浸漬處理，主要參數(shù)為:抽真空至-0.08Mpa、持續(xù)時(shí)間為Ih ;恢復(fù)至常壓，持續(xù)時(shí)間為0.5h ;加壓至1.3Mpa、持續(xù)時(shí)間為0.5h，浸漬結(jié)束后，出料。
[0037]二次干燥:將浸漬好的楊木板材在溫度為40?80°C，相對(duì)濕度為30?95%的條件下進(jìn)行干燥，干燥過程中，根據(jù)木材含水率的變化，對(duì)溫度和相對(duì)濕度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，最終將木材干燥至含水率為8% ；
[0038]樹脂固化處理:將干燥好的浸漬木材采用熱壓方式進(jìn)行固化處理，固化溫度90 °C，固化時(shí)間36h。
[0039]調(diào)濕處理:固化處理后的浸漬木材在溫度為70°C，相對(duì)濕度為70%的條件下，將其含水率調(diào)整至10%。
[0040]經(jīng)檢測(cè)，上述方法得到的表層浸漬木的性能