[發明專利]一種密度分布可控的實木壓縮密實化板材生產方法

有效

• 申請號: 201810891387.2
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN108943208B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 黃榮鳳
• 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: B27M1/02
• 分類號: B27M1/02;B27D1/08
• 代理公司: 杭州萬合知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33294
• 代理人: 丁海華

本發明公開了一種密度分布可控的實木壓縮密實化板材生產方法，調節實木板材厚度方向各層的含水率，在實木板材內部厚度方向形成干區和濕區，且干區和濕區的屈服應力差在0.2MPa以上，調整干區和濕區的位置分布，再用熱壓機壓縮，在實木板材的濕區形成高密度壓縮層，得到密度分布可控的實木壓縮密實化板材。本發明可以對實木板材進行精準壓縮，使得木材的密實化層與未壓縮層的位置分布精準可控；此外，本發明具有更為優越的力學性能和尺寸穩定性，進一步提高了壓縮木材的品質。

技術領域

本發明涉及一種實木壓縮密實化板材生產方法，特別是密度分布可控的實木壓縮密實化板材生產方法，涉及實木木材加工領域。

背景技術

木材壓縮技術最早出現于20世紀30年代的美國和德國，最初的壓縮木使用在軍用飛機上，用來替代金屬材料，目的是防止被雷達發現。直到20世紀90年代，以改善軟質木材的性能、拓寬人工林木材的應用范圍為目標的木材壓縮技術研究，才受到世界各國學者和產業界的重視。

經過20多年的研究，木材壓縮技術，在木材軟化、壓縮木材的力學性能控制、壓縮變形固定等方面逐步得到完善，并形成了原木整形壓縮、鋸材整體壓縮、單板壓縮、鋸材表面壓縮，以及高頻加熱軟化和變形固定等壓縮木加工技術體系。井上雅文開發的180℃的飽和蒸汽壓力(相當于10Kg壓力)處理10分鐘或者200℃的飽和蒸汽壓力(相當于15Kg壓力)處理2分鐘的壓縮變形固定技術，可以使壓縮變形得到永久固定。這項技術的開發從材料的尺寸穩定性角度，對木材壓縮技術的應用向前推進了一步。但由于材料加工的設備復雜，且設備成本及生產成本很高，到目前為止，這些木材整體壓縮技術并未實現工業化應用。

上述的壓縮技術都是將木材作為一個整體進行軟化和壓縮的。這種壓縮方式下，木材力學性能的提高主要依賴于壓縮率的增加。但提高壓縮率會增加壓縮木的制造成本。針對這個問題，很多學者開展了各種方式的表層壓縮研究，目的是期望在較低的壓縮率下提高木材的表面密度和硬度。涂登云等將干燥楊木在180℃下預熱350秒后，進行高溫熱軟化壓縮，獲得了表層密度相對較大的表面壓縮木材，但是這種壓縮方式獲得的表層密實化木材，從密度分布結果可以看出，中間部分實際上也被壓縮了。這種壓縮木材經過200℃、4小時的常壓后熱處理固定后，回彈率最低可以低至3％。Zhan JF等將基本密度為319kg/m³的冷杉氣干材表面噴水后，直接放在160℃或者180℃的熱壓機上壓縮，0.4分鐘內從28mm壓縮至23.5mm，可以獲得峰值密度大于650kg/m³的上、下表面均被密實化的木材，但密實化層的厚度非常有限(或者非常小)，而且密度分布不能控制。這項研究也做了常壓后熱處理固定實驗，結果表明熱處理后最大可以使尺寸穩定性提高40％。Clevan Lamason和Meng Gong采用對楊木板材表面(深1mm)浸泡于煮沸的水中5min后，用145℃、175℃和205℃的熱壓機壓縮的方式，獲得了單面表面密度較大的壓縮木材。又對145℃壓縮的木材進行了溫度為190℃、200℃和210℃的常壓后熱處理進行壓縮變形固定，可以使回彈率降低至3％。

Inoue M、Gabrielli C、劉君良等報道了采用木材表層浸漬酚醛樹脂和三聚氰胺樹脂等化學聚合物后進行木材表層壓縮，能夠獲得表面性能和尺寸穩定顯著改善的壓縮木材，但由于存在有害物質釋放的問題，限制了其推廣應用。

因此，如何實現低壓縮率下大幅度提高低密度木材的密度和強度，且壓縮變形不回彈，而且壓縮密實化木材的加工過程中和使用過程不會對環境造成污染，工藝容易實現，成為木制品行業普遍關注的前沿研究之一。隨著高質量闊葉材資源的減少，低密度材的增值利用受到木材科學與技術領域的重視，開發人工林速生材的高品質利用技術具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種密度分布可控的實木壓縮密實化板材生產方法。本發明可以對實木板材進行精準壓縮，使得木材的密實化層與未壓縮層的位置分布精準可控；此外，本發明具有更為優越的力學性能和尺寸穩定性，進一步提高了壓縮木材的品質。