[發明專利]一種木材表面快速密實碳化的方法

有效

• 申請號: 201710841500.1
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107457870B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 張海洋;盧曉寧;梅長彤;詹先旭;何倩;崔舉慶;韓書廣
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: B27M1/06
• 分類號: B27M1/06
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 蔣海軍

本發明公開了一種木材表面快速密實碳化的方法，屬于木材加工技術領域。它包括將木材制作成待處理尺寸，控制其含水率，將待改性木材和鈦金屬塊固定于夾具上，對鈦金屬塊與待處理木材進行加壓，在保持步驟壓力的情況下，待處理木材表面與鈦金屬塊接觸相對往復振動，停止振動后保持鈦金屬塊與待處理木材靜止并施加壓力待改性木材表面冷卻，分離鈦金屬塊與待處理木材進行卸壓，最后就得到改性處理的木材表面。本發明利用鈦金屬與木材表面加壓、振動、摩擦的方法，快速提高木材表面硬度、耐水性能，克服了現有技術中木材改性工藝復雜、成本較高、不環保的缺點，木材表面改性處理過程具有工藝周期短、高效、低成本、綠色環保的特點。

技術領域

本發明屬于木材加工技術領域，更具體地說，涉及一種木材表面改性方法及設備，特別涉及一種木材表面快速密實碳化的方法及其碳化設備。

背景技術

木材工業發展至今，越來越依賴于速生材和幼齡材為原料以加工生產。然而由于速生材和幼齡材存在許多天然缺陷，例如，細胞壁中存在著較多的游離羥基和一些極性的官能團以及毛細管，使得不管是氣態水還是液態水都能夠輕而易舉的進入木材，因而使得速生材和幼齡材作為實木使用或者是用于生產各類木質人造板時都面臨著很多問題。比如其中的問題為：一是由于吸濕或者解吸作用而導致木材尺寸穩定性較差；二是由于水分侵入而導致耐久性差。因而，為解決上述問題，人們一直在尋找低成本、高效率、可持續以及效果好的加工處理方式，以降低木材或人造板與水分的作用，從而來提高材料的尺寸穩定性，增強防霉防腐性以及耐久性等。

現階段提高木材耐水性的方式主要可以分為兩種：一種方式是借助木材本身之外的材料來提高木材的耐水性，這些材料主要為石油基或者煤炭基的具有不可持續性的物質；另外一種方式是利用木材本身所含有的天然物質提高木材的耐水性。隨著人們對于可持續發展和環保問題的重視，如何能夠開發出第二種方式，即利用木材本身的天然細胞壁物質改性來提高木質材料的耐水性等性能的方法，且同時具有綠色節能高效可持續的特點，而這種木材加工處理是一直困擾著人們的技術問題。

上述借助木材本身之外的材料來提高木材的耐水性的方法中最常見的方式就是在木質材料表面涂刷或者粘貼保護層。這類保護層主要包括油漆、石蠟、塑料薄膜以及樹脂浸漬紙等等。這種方式雖然有助于提高木材耐水性和耐久性，但這些材料都是通過不可再生的石油生產出來的，具有不可持續的特點，因此并不綠色環保。此外，通過化學原料對木材進行浸漬處理，也可以達到改善木材耐水性的目的，這些方法包括木材乙酰化改性、甲酰化改性、糠醇改性等等。其內在機理都是通過將木質素和半纖維素中的親水的游離羥基改變成疏水性的官能團以達到提高木材耐水性的目的。但是這些方法不但是不可持續的，而且處理的成本和工藝要求都較高，污染也較為嚴重，所以并沒能得到較好的推廣。其中，利用膠黏劑對木材進行浸漬固化處理則更是一種成本高且不環保的處理方法。

上述利用木材本身所含有的天然物質提高木材的耐水性的方法，即是通過對木材本身的纖維素、半纖維素、木質素和內含物進行水熱等的處理從而達到改善木材耐水性的目的。這一類方法中最為成熟和應用較為廣泛的就是木材的水熱碳化處理，一般是在水熱機械力作用下處理，但其缺點是成本較高、周期較長。

中國專利申請號：201610782023.1，發明名稱：一種速生材原位密實及具有吸附功能的加工方法，公開了以下步驟：(1)將速生材放入納米材料、改性劑的混合水溶液A中浸漬45-50h后，密封于真空加壓罐中，抽真空至壓力為0.1-0.16Mpa后加入納米材料、改性劑的混合水溶液A，然后加壓至25-30Mpa保持110-120min后泄壓；(2)再次抽真空為0.1-0.16Mpa保持50-55min，然后加壓25-30Mpa保持80-90min，在高壓下同時對溶液加熱至80-90℃，保溫30-40min后泄壓，然后在100-110℃下，通入二氧化碳進行干燥，得到半成品；(3)將上述半成品進行碳化處理，得到吸附材料。其不足之處在于：該發明通過先添加改性劑再抽取真空的方法對速生材進行密實化處理，并沒有解決不可持續的，處理的成本和工藝要求較高的問題，同時污染也較為嚴重。