[發明專利]一種木材熱改性方法

有效

• 申請號: 201810475409.7
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108687905B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 姚子巍
• 申請（專利權）人: 姚子巍
• 主分類號: B27K5/00
• 分類號: B27K5/00;B27K3/02;B27K3/16
• 代理公司: 蘇州市指南針專利代理事務所(特殊普通合伙) 32268
• 代理人: 馮現偉

本發明公開了本發明涉及一種木材改性方法，具體為一種木材熱改性方法，本申請開創性的采用先促進纖維素水解，再利用高溫促進纖維素結晶的方式，對木材進行熱改性，依次進行超聲預處理、堿蒸汽熱改性、第一次水蒸氣改性、酸蒸汽改性、第二次水蒸氣改性、采用冷卻水降溫冷卻、最后自然冷卻出窯，完成木材改性，本發明極大地改善了熱改性木材的彎曲強度，并使得改性后木材所含有的有機釋放物減少。

技術領域

本發明涉及一種木材改性方法，具體為一種木材熱改性方法。

背景技術

隨著人們生活水平的提高，對木材制品的需求也大幅度增加，因此，發展經濟林業是緩解木材供應的首要手段，但經濟林木密度低、耐久性差，因此，必須通過改性技術延長木材使用壽命。

木材改性研究始于上世紀30年代，主要有熱改性、化學改性和被動改性三種，而熱改性工藝設備簡單、環境友好、經濟效益顯著，是最具商業化前景的木材改性工藝。目前，芬蘭、荷蘭、德國等國均已實現熱改性木材的工業化生產。

熱改性工藝的主要目的，在于促進木材中的纖維素等物質的降解，以去除霉菌等賴以生存的營養環境，并減少吸收水分的羥基結構，熱改性工藝中，往往通過第二階段高溫加熱來促進纖維素的結晶，降低無定形區面積，現有的熱改性工藝有使用過熱蒸汽、熱油等，但現有的工藝對木材改性效果有限。

因此，開發一種改性效果好，含水率更低的熱改性工藝對于緩解木材緊缺具有重要意義。

發明內容

本發明提供一種木材熱改性方法，其步驟包括：

1)超聲預處理，將待改性木材放置在容器中，使用超聲對待改性木材進行預處理；

2)堿蒸汽熱改性：在氨氣氣氛條件下進行熱改性并通入水蒸氣，改性溫度為70-80℃；改性15-30min后排出氨氣；

3)第一次水蒸氣改性：緩慢升溫至130℃，并通入水蒸氣作為保護氣，改性30-45min；

4)酸蒸汽熱改性：緩慢降溫，待溫度降低至110℃后開始通入HCl蒸汽，使得木材在HCl蒸汽條件下進行熱改性，并維持改性溫度在85-100℃范圍內，改性15-30min后排出HCl蒸汽；

5)第二次水蒸氣改性：繼續升溫至200℃，并通入水蒸氣作為保護氣，熱改性1-5h后停止加熱；

6)冷卻：適量通入冷卻水降溫，維持降溫速率為1-2℃/min，并保持通入水蒸氣至溫度低于105℃；

7)自然冷卻出窯。

其中，步驟3、5優選在高于大氣壓的條件下操作；

其中，步驟3、5的壓力為高于大氣壓0.1mpa。

其中，步驟1可以使用連續方式操作，保證微超聲預處理的停留時間不超過1h即可。

其中，步驟1中，微超聲預處理的超聲頻率為30-50KHz,使用頻率較低的超聲波，可以達到促進結晶纖維素降解的效果，又不至于破壞木材的整體和表面結構。

本發明的技術效果：相比于現有技術中的炭化和熱改性，本申請開創性的采用先促進纖維素水解，再利用高溫促進纖維素結晶的方式，對木材進行熱改性，該思路的改進極大地提高了改性后木材的結晶區域，并大福提高了木材的各方面性能。

本申請中，對纖維素進行降解的手段是使用酸、堿蒸汽進行改性。酸、堿對纖維素的水解是公知技術，本申請將現有技術中的水解技術與水蒸氣熱改性相結合，在水蒸氣進行熱改性的同時，分別引入酸蒸汽和堿蒸汽，一方面促進了纖維素的水解程度，另一方面，在酸堿存在的條件下，可以大福提高半纖維素的降解效率。