CN106217566B - 一种木材表层压缩层渐进增厚的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木材表层压缩层渐进增厚的生产方法，该方法具体包括干燥、封端、浸水、预热、热压、热处理和成品。本发明不仅扩大了压缩层厚度的可控范围，而且也提高了压缩加工的精度，提高了成品率；同时本发明还具有优越的表层密度、硬度、抗弯强度和弹性模量。
Description
技术领域
本发明涉及一种木材表层压缩层渐进增厚的生产方法，涉及木地板和家具领域。
背景技术
随着全面停止天然林商业采伐以及国际市场更严格的贸易壁垒，高品质的木材资源越来越紧缺，杨木(Populus)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinusmassoniana)等速生人工林逐渐成为我国主要的工业用材树种。自从我国“天然林保护工程”与“速生丰产林基地建设工程”实施以来，速生人工林保存面积达到6933万hm2，占中国有林地面积的36％；人工林蓄积24.83亿m3，占森林总蓄积量的17％(国家林业局，2013)。但是，人工林速生软质木材生长周期短、密度小、强度硬度低、不耐腐等诸多缺陷制约了它们的应用领域和使用价值,仅用于包装箱、火柴杆、人造板、造纸材及木纤维工业原料等方面。如果通过改性处理将其应用于运动器材、家具、室内外装饰材料和建筑结构领域,将会提高速生软质木材的产品附加值,提升其应用水平，拓宽其应用范围。
木材压缩技术是将木材进行软化处理后压缩变形，并对压缩变形进行永久固定的一种改性处理技术。压缩后的木材，其解剖构造、物理性质和力学性质较压缩前均发生了很大变化：密度、硬度和耐磨性显著提高，强度和模量增大，性能得到显著改善。目前，以柳杉(Cryptomeria fortunei)、扁柏(Platycladus orientalis)、杨木压缩木材为基材制作的地板、家具、室内装饰板、工艺品等木制品已经开始应用于生活、生产中，整体压缩虽然能有效改善人工林软质木材的物理力学性能，但是材积损耗过大导致木材利用率和经济效益低并未得到广泛推广和工业化生产。而木材表层压缩技术不仅可以减小压缩木材体积损失量，为低密度木材的高效利用开创了新的途径，同时整个过程仅以水、热、压力作为控制条件，对环境友好型生物质功能材料的改良和新材料的开发都具有重要意义。目前，关于木材表面密实化的生产工艺较少，公开号为CN101007415公开了一种表面强化地板的生产工艺。公开号为CN 101603623A公开了一种表面强化实木型材、地板及其制造方法，它的密度可以达到300-580kg/m3，强化表面厚度为1-5mm，强化表面的漆膜硬度为2H-5H，型材整体含水率为6％-9％。然而现有的木材表层压缩技术主要存在着压缩层厚度小、压缩层密度低、压缩层厚度的可控性范围小，次品率高的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种木材表层压缩层渐进增厚的生产方法。本发明不仅扩大了压缩层密度和厚度的可控范围，提高了压缩加工的精度，提高了成品率，而且本发明还具有优越的硬度、抗弯强度和弹性模量。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种木材表层压缩层渐进增厚的生产方法，该方法包括如下具体工序：
a、干燥：将板材干燥至含水率低于14％；
b、封端：对板材进行封端处理；
c、浸水：对板材进行浸水处理，浸水时间根据压缩厚度和浸水系数进行确定；
d、预热：将板材送入热压机热压，进行160s(秒)的预热处理，预热温度为100-200℃(摄氏度)；
e、热压：对板材进行连续热压或者间隔3-25s的间歇式热压，加压压力为2-20MPa，压缩速度为0.1-8mm/s，热压温度为100-200℃，直至板材压缩到指定厚度，保持2min(分钟)以上后降温到70℃以下；
f、热处理：压缩处理完毕后，压缩后的板材在夹板夹持下送入热处理窑进行热处理；
g、成品：热处理完毕后，降温，调湿，出窑，得成品。
上述的木材表层压缩层渐进增厚的生产方法中，步骤a中，将板材干燥至含水率低于12％。
前述的木材表层压缩层渐进增厚的生产方法中，步骤b中，采用石蜡进行封端处理，所述的石蜡的熔点温度为47℃以上。
前述的木材表层压缩层渐进增厚的生产方法中，步骤d中，预热处理的温度为120℃；步骤e中，热压温度为180℃。
前述的木材表层压缩层渐进增厚的生产方法中，步骤f中，所述的热处理是将温度最高升温至180-230℃，保持2-5小时。
前述的木材表层压缩层渐进增厚的生产方法中，所述的热处理是将温度最高升温至200℃，保持2小时。
前述的木材表层压缩层渐进增厚的生产方法中，步骤f中，所述的热处理是在温度升高至150℃后进行蒸气加压，蒸气加压的压力为1MPa以上，保持1h以上。
前述的木材表层压缩层渐进增厚的生产方法中，步骤f中，所述的热处理还包括在处理前对热处理窑抽真空，在真空状态下进行热处理工艺。
前述的木材表层压缩层渐进增厚的生产方法中，步骤f中，具体地，所述的热处理包括以下工序：
(1)在第10～20min内，均匀升温至90-110℃；
(2)在第10-20min～75-85min，从90-110℃均匀升温至120-130℃；
(3)在第75-80min～88-92min，从120-130℃均匀升温至150-160℃；
(4)在第88-92min～105-110min，从150-160℃均匀升温至190-205℃；
(5)在第105-110min～220-230min，温度保温在190-210℃；
(6)在第220-230min～265-272min，从190-205℃均匀降温至150-160℃；
(7)在第265-272min～335-345min，从150-160℃均匀降温至70-80℃。
前述的木材表层压缩层渐进增厚的生产方法中，所述的热处理还包括：
(1)在第10～20min内，氧含量从20-25％均匀降低至13-16％；
(2)在第10-20min～75-85min，氧含量从13-16％均匀降低至9-11％；
(3)在第75-80min～88-92min，含氧量从9-11％降低至2-3％；
(4)在第88-92min～105-110min，含氧量维持在2-3％；
(5)在第105-110min～220-230min，含氧量维持在2-3％；
(6)在第220-230min～265-272min，含氧量维持在2-3％；
(7)在第265-272min～335-345min，含氧量均匀上升至14-16％。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)采用间隔加压方式对表层渐进热压压缩，大大提高了压缩效果，提高了压缩加工的精度，而且也避免了因工艺问题造成的次品数量，提高了成品率。
(2)本发明在热压压缩前还对板材进行浸水处理，通过浸水时间和热压压力控制，精确控制表层压缩层的厚度，扩大了压缩层厚度的可控性范围。
(3)同时本发明还能大大地提高木材的力学性能，据申请人试验，本发明生产得到的压缩表层的最大密度可以达到1.0g/cm3以上，表面硬度依据压缩层厚度不同提高10％到150％之间，压缩表层的抗弯强度提高80％到100％，弹性模量提高56％到70％，在压缩前和压缩后，密度和距中心距离的关系如附图1和附图2所示。
(4)进一步地，申请人还对压缩表层的热处理工艺作了进一步限定，申请人经过反复试验、筛选、比较、总结得出了新的基础温度和含氧量的热处理工艺，经过热处理后的压缩表层进一步地提高了力学性能，申请人检测数据如下：
| 序号 | 项目 | 技术指标 |
| 1 | 压缩层密度g/cm<sup>3</sup> | 0.8-1.0 |
| 2 | 抗压强度MPa | 75-160 |
| 3 | 弹性模量GPa | 12-25 |
| 4 | 硬度N/mm<sup>2</sup> | 20-40 |
附图说明
图1是本发明的压缩前密度检测图；
图2是本发明的压缩后密度检测图；
图3是本发明的工艺流程图；
图4是杨木的压缩量与浸水时间的浸水系数图；
图5是本发明的热处理工艺曲线图。
具体实施方式
实施例1：一种木材表层压缩层渐进增厚的生产方法，如附图3所示，具体包括以下步骤：
a、将板材干燥至含水率12％以下；
b、将熔点温度在47℃-64℃范围内的固体石蜡加热，然后对木材进行封端处理，较高温度下更易形成封闭性好的石蜡疏水层；
c、对板材进行浸水处理，浸水时间根据压缩厚度和浸水系数进行确定，例如，密度为0.40g/cm3的杨木，在180℃条件下压缩时，压缩量与浸水时间的浸水系数见图4，若要压缩成12.5mm的表层时，浸水时间为4h；
d、浸水处理后的木材由表面平整的钢板进行夹持处理，之后送入180℃的多层热压机的压板间；且木材进入多层热压机后，进行160s的预热处理，预热温度为120℃；
e、对板材进行连续热压或者间隔20s的间歇式热压，加压压力为15MPa，压缩速度为4mm/s，热压温度为180℃，直至板材压缩到指定厚度，保持2min以上后降温到70℃以下；
f、木材压缩处理完毕后，将有金属板或高强度的板材夹持的板材经连续输送带送入高温热处理窑内，进行热处理；
g、热处理完毕后，降温、调湿、出窑。
实施例2：如附图5所示，上述压缩表层的热处理工艺：
(1)在第10～20min内，从室温均匀升温至90-110℃，且氧含量从20-25％均匀降低至13-16％；
(2)在第10-20min～75-85min，从90-110℃均匀升温至120-130℃，氧含量从13-16％均匀降低至9-11％；
(3)在第75-80min～88-92min，从120-130℃均匀升温至150-160℃，含氧量从9-11％降低至2-3％；
(4)在第88-92min～105-110min，从150-160℃均匀升温至190-205℃，含氧量维持在2-3％，含氧量维持在2-3％；
(5)在第105-110min～220-230min，温度保温在190-205℃，含氧量维持在2-3％；
(6)在第220-230min～265-272min，从190-205℃均匀降温至150-160℃，含氧量维持在2-3％；
(7)在第265-272min～335-345min，从150-160℃均匀降温至70-80℃，含氧量均匀上升至14-16％。
Claims (1)
1.一种木材表层压缩层渐进增厚的生产方法，其特征在于：该方法包括如下具体工序：
a、将板材干燥至含水率12％以下；
b、将熔点温度在47℃-64℃范围内的固体石蜡加热，然后对木材进行封端处理，形成封闭性好的石蜡疏水层；
c、对板材进行浸水处理，浸水时间根据压缩厚度和浸水系数进行确定，板材选择密度为0.40g/cm3的杨木，在180℃条件下压缩时，浸水时间为y＝0.3x-0.18，其中x为压缩量，压缩量单位为mm，y为浸水时间，浸水时间单位为h，浸水系数为0.3；
d、浸水处理后的木材由表面平整的钢板进行夹持处理，之后送入180℃的多层热压机的压板间；且木材进入多层热压机后，进行160s的预热处理，预热温度为120℃；
e、对板材进行间隔20s的间歇式热压，加压压力为15MPa，压缩速度为4mm/s，热压温度为180℃，直至板材压缩到指定厚度，保持2min以上后降温到70℃以下；
f、木材压缩处理完毕后，将有钢板夹持的板材经连续输送带送入高温热处理窑内，进行蒸汽加压热处理；所述的热处理是在温度升高至150℃后进行蒸气加压，蒸气加压的压力为1MPa以上，保持1h以上；
g、热处理完毕后，降温、调湿、出窑；
具体地，所述的热处理包括以下工序：
(1)在第10～20min内，从室温均匀升温至90-110℃，且氧含量从20-25％均匀降低至13-16％；
(2)在第20min～75min，从90-110℃均匀升温至120-130℃，氧含量从13-16％均匀降低至9-11％；
(3)在第75min～88min，从120-130℃均匀升温至150-160℃，含氧量从9-11％降低至2-3％；
(4)在第88min～105min，从150-160℃均匀升温至190-205℃，含氧量维持在2-3％，含氧量维持在2-3％；
(5)在第105min～220min，温度保温在190-205℃，含氧量维持在2-3％；
(6)在第220min～265min，从190-205℃均匀降温至150-160℃，含氧量维持在2-3％；
(7)在第265min～335min，从150-160℃均匀降温至70-80℃，含氧量均匀上升至14-16％。
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