[發明專利]一種改性人工林木材及其制備方法

有效

• 申請號: 200910243390.4
• 申請日: 2009-12-22
• 公開（公告）號: CN101745951A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 劉君良;柴宇博;陽財喜;秦韶山;劉煥榮;孫柏玲;王雪花
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院木材工業研究所
• 主分類號: B27K3/08
• 分類號: B27K3/08;B27K1/00
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 葉凡;曹廣生

技術領域

本發明涉及一種木材的改性處理方法，特別涉及一種木材浸漬-熱處理的方法。

背景技術

隨著國家經濟建設的發展及人民生活水平的提高，人們對木材的需求量越來越大。而天然林保護工程的實施，使得木材供求矛盾更加突出。為緩解供需矛盾，我國已營造了大面積的工業人工林。人工林木材雖然有速生豐產等優點，但是人工速生林木材的物理力學性能較差，密度低，材質松軟，易產生干縮變形。

為了拓展人工林木材的應用范圍，提高人工林木材的經濟價值，人們用各種方法對人工速生林木材進行改性。目前研究較多的是采用熱固性樹脂對木材進行浸漬處理，熱固性合成樹脂在固化后耐水性強，不流失，而且強度高，受熱不軟化，適用于浸漬木材。用于浸漬木材的合成樹脂必須具有粘度低的特點，否則無法對木材進行充分浸漬。聚合度的高低是決定樹脂浸漬處理效果好壞的主要因素，所以應采用低聚合度的初期樹脂。目前已有許多不同類型的樹脂能成功地在木材內部聚合，如酚醛樹脂(PF)、脲醛樹脂(UF)、三聚氰胺甲醛(MF)以及異氰酸酯等。具體的浸漬處理方式是將木材浸漬在水溶性低分子量的樹脂溶液中，樹脂擴散進入木材細胞中并使木材增容，經干燥除去水分，樹脂由于加熱而固化，生成不溶于水的聚合物，沉積填充于細胞內，或與木材組分發生交聯，從而使木材密度增大、硬度及強度提高、尺寸穩定性改善。

隨著人們環保意識的增強，木材改性專家把目光投向較為環保的熱處理木，主要為炭化木，利用高溫(200℃左右)處理木材，提高了木材尺寸穩定性，其中比較典型的有以下四種熱處理工藝：

①芬蘭的Thermwood工藝

Thermwood工藝方法分3個階段進行：第一階段，采用熱和蒸汽使干燥窯內木材升溫，并在高溫下干燥使木材的濕度降為零，干燥窯的溫度快速升溫至100℃左右，之后平穩升溫至130℃；第二階段為高溫熱處理木材階段，即干燥窯內的溫度升高并保持為185℃～230℃，當達到目標溫度后，保持在該溫度下熱處理2h～3h；第三階段為冷卻和調濕處理階段，即將熱處理后木材用噴水系統進行降溫；當溫度降低至80℃～90℃時，重新調節濕度使木材含水率達到4％～7％。Thermwood工藝主要處理樹種為松木、杉木、楊木及樺木。熱處理后的木材主要用于室外，例如：甲板、柵欄、庭院家具、門、窗等。室內用作廚房家具、正廳及面板等。

②荷蘭的Plato?Wood工藝

Plato?Wood工藝既可以處理生材又可以處理氣干材，該工藝分四步進行：第一步，水熱處理(hydrothermolysis)：常壓條件下，將木材置于溫度為160℃～190℃的潮濕環境中，處理4h～5h；第二步，木材干燥：用3天～5天時間，用傳統干燥工藝將木材干燥至含水率低于10％；第三步，熱處理：將木材加熱至170℃～190℃，處理時間為14h～16h；第四步，通常是將木材平衡含水率提高，使之與大氣環境中的相當。這種處理方法已經被阿納姆(荷蘭)工廠應用于商業化生產，年生產能力達35000m³。

③法國有兩種生產工藝：Rectification工藝和Boisperdure工藝

Rectification工藝是在200℃～240℃的氮氣中處理木材，處理材的含水率為12％；而Boisperdure工藝是在200℃～240℃的水蒸氣中快速干燥生材。

④德國的OHT處理工藝

OHT處理工藝采用油作為熱處理介質，在高溫下處理木材。首先將木材放入一個充滿熱油的密閉容器中處理18h～24h。油具有良好的導熱及絕氧能力。但不利條件是，油將浸入木材內部使木材重量增加50％～70％，且熱處理材有油煙味。

上述四種熱處理工藝過程繁雜，工藝條件苛刻，控制困難，產品質量的穩定性難以保證，有的處理工藝還需要特殊的熱處理介質，例如：法國的Rectification工藝需要氮氣，德國的OHT處理工藝需要油作為熱處理介質。

雖然木材經熱處理改性后能提高其尺寸的穩定性，木材中的平衡含水率下降，耐腐性能也有所增加，膠結性能提高，木材顏色變深，改善了外觀較差的木材外觀，然而熱處理后的木材的物理力學性能下降，木材強度值下降較大，如：抗彎強度降低、表面潤濕性能下降等，很大程度上限制了炭化木的應用范圍。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種改性木材及其制備方法，該方法制備的木材其尺寸穩定性高，木材強度高，抗濕脹性能和耐腐蝕性能增加。