[發明專利]一種碳化成形竹材及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201611033793.2
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN108081421B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 戴武軍;梁何興;陳迅;譚英韜;龍金玉;彭炎武;劉建軍
• 申請（專利權）人: 株洲祥能新竹材產業園區開發有限公司
• 主分類號: B27M1/06
• 分類號: B27M1/06;B27M1/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重;馮振寧

本發明涉及竹材加工領域，公開了一種碳化成形竹材及制備方法和應用。本發明制備方法采用定形、升溫處理、熱處理以及加濕處理，整個碳化成形過程中采取不同溫度，分階段完成竹材的碳化成形，制得碳化成形竹材；所述碳化成形竹材可用于建筑材料、家具材料或裝飾材料。本發明將竹材碳化工藝和成形工藝結合，在碳化之前將竹材固定在模具中，利用碳化過程中的高溫即可用完成成形，而不需要額外的工藝和設備去完成成形，大大提高了生產效率。本發明采用純物理方法，整個碳化成形過程不添加任何化學試劑，健康環保，也不需要添加壓力，對設備、材料要求較低，現有技術中的加熱爐體均可使用。

技術領域

本發明涉及竹材加工領域，更具體地，涉及一種碳化成形竹材及制備方法和應用。

背景技術

碳化竹素有物理“防腐竹”之稱，也稱為熱處理竹。炭化防腐成形竹材，其強度等結構性能比新鮮竹子材還好，其他性能基本一致；通過物理碳化等科技加工，實現竹材的防腐、防蟲、防開裂。

目前，竹材的碳化處理主要是純物理方法、化學與物理方法結合。純物理方法是指將粗刨好的竹片放入專用的炭化爐內，打開蒸汽閥，使壓力達0.3MPa左右，保持70～90min后，排出蒸汽，取出竹片，竹片經過蒸煮或炭化后，含水率一般可達35％～50％左右，然后在干燥窯采用60～70℃左右的溫度連續烘干72～84h。這種方法由于溫度不高，對竹材碳化不但不徹底，而且生產周期較長，不適應于工業化生產；而化學與物理方法結合是先將竹材浸泡在防腐防蟲劑中，然后放入碳化爐中進行加溫加壓處理，最后添加粘合劑等成形，這種方法制備的竹材存在化學物質，對人體有害，不夠環保。

現有技術中，對竹材的碳化和成形往往分開處理，成形則一般仍采取傳統的彎曲方法、化學劑粘合或通過模具高壓成形，上述成形方法不僅難以保證竹制產品的質量和美觀度，不適應現代企業規模生產的要求，而且安全性差，材料浪費嚴重，高能耗，勞動強度大，工作效率低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對現有技術不足，提供一種碳化成形竹材及制備方法和應用。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

提供一種碳化成形竹材的制備方法，包括以下步驟：

S1.定形：將竹材固定在成形模具中，然后放入加熱爐體內；

S2.升溫處理：在爐體中以1～2℃/min的升溫速率升至100℃，然后以2～4℃/min的升溫速率升至120℃；

S3.熱處理；完成步驟S2后在爐體中以2～4℃/min的升溫速率升至180～390℃，然后保持恒溫2～5h；

S4.加濕處理：完成步驟S3后停止加熱，采用人工降溫或自然冷卻，當爐體內溫度達到80～90℃對竹材進行加濕，最終得到碳化成形竹材。

本發明將竹材碳化工藝和成形工藝結合，在碳化之前將竹材固定在模具中，利用碳化過程中的高溫即可用完成成形，而不需要額外的工藝和設備去完成成形，大大提高了生產效率。

本發明采用純物理方法，整個碳化成形過程不添加任何化學試劑，也不需要添加壓力，對設備要求較低，現有技術中的加熱爐體均可使用，例如碳化爐。

本發明整個碳化成形過程中采取不同溫度分階段完成竹材的碳化成形，首先將爐體1～2℃/min加熱到100℃，如果加熱時間太快會造成竹材開裂，此時水蒸氣取代空氣充斥整個爐體內，再加熱到120℃進一步保證水蒸氣的蒸發，將竹材含水率干燥至3～4％，然后根據對竹材不同的炭化等級要求，將爐體加熱到120～390℃，并保持恒溫2～5h，隨后碳化箱內溫度下降到80～90℃；經過炭化成形和冷卻過程后，進行加濕處理讓竹材吸收水蒸氣，將含水率提高到4～9％，不僅提高了竹材的材料性能，還能使得竹材成形后不易變形。