[發明專利]一種竹材干燥和熱處理方法

有效

• 申請號: 201811221293.0
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109227839B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 李延軍;王新洲;許斌;何文;蔣身學
• 申請（專利權）人: 南京林業大學;福建華宇集團有限公司
• 主分類號: B27K9/00
• 分類號: B27K9/00;B27K5/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;孟捷

本發明公開了一種竹材干燥和熱處理方法，采用聚乙烯蠟對石蠟進行改性，將改性石蠟液注入裝有竹材的處理罐中進行干燥處理，直至竹材含水率降至6～8%；加熱改性石蠟至160～200℃，保持該溫度2～6h；冷卻改性石蠟溫度降至75～100℃時，將竹材取出后，直至進入竹材中的改性石蠟充分固化；本發明采用聚乙烯蠟改性石蠟作為介質對竹材進行干燥和熱處理，處理過程中竹材細胞壁中的毛細管開始不斷擴漲，低分子量的改性石蠟滲透入竹材的毛細管中，實現與水分的置換，使竹材得到快速干燥；另外在高溫改性石蠟的作用下，竹材細胞壁中半纖維素、糖類等有機物質發生降解，形成孔隙結構，改性石蠟可進入細胞壁結構，冷卻固化后起到物理填充增強作用。

技術領域

本發明屬于竹材加工技術領域，特別涉及一種竹材干燥和熱處理方法。

背景技術

竹材高溫熱處理技術是將竹質材料放置于高溫無氧或低含氧量的環境下進行短期熱解處理的改性技術。通過竹材中的半纖維素降解，親水基團減少，淀粉、糖類等營養物質熱解，從而有效改善竹材的顏色、耐候性以及尺寸穩定性。在處理過程中不加入任何化學改性劑，具有良好的環保性，近年來，已經實現了竹材熱處理技術的工業化應用。根據熱處理介質不同，目前研究較多的工藝主要分為三類：蒸汽處理工藝、惰性氣體處理工藝以及熱油處理工藝。蒸汽處理工藝可以顯著改善竹材的尺寸穩定性、耐候和耐腐蝕性能，但高溫度水蒸汽將對竹材半纖維素和纖維素物質產生強烈的熱解、水解和酸解作用，導致竹材強度顯著下降。惰性氣體處理工藝主要以氮氣作為隔氧保護介質，也可改善竹材的尺寸穩定性和耐腐性能，但氮氣會導致木材表面硬化，使木材脆性顯著增加。熱油處理工藝中熱油介質熱傳遞效率高，處理時間較短，強度相對損失較小，但該方法處理成本高，會污染材料表面，且存在廢油處理問題。另外，在以上方式熱處理后的竹材的吸水性有所下降，但是由于竹材自身的微孔和物質降解后形成的孔隙的存在，處理后的竹材仍然具有一定的吸水性。尤其在室外使用時，其尺寸穩定性以及防腐效果仍需進一步提高。

石蠟是從石油精煉制得的一種固體烴混合物，無色或白色、近乎半透明的物質，其熔點在45～70℃之間，分子量約為240～450。石蠟的化學活性較低，呈中性，化學性質穩定，不僅可作為竹材熱處理中的傳熱介質，同時在冷卻后可填充于材料中。但石蠟存在著軟化點低（約30℃），凝固收縮大，表面硬度小等問題。聚乙烯蠟具有硬度大，與其它種類的蠟具有良好的相容性；但其熔點相對較高、分子量較大?；趦煞N蠟的特點，將聚乙烯蠟作為添加劑改性石蠟，既保持石蠟具有的分子量小、流動性浸潤性好的特點，又改善了石蠟的硬度、韌性和粘附性，為改性石蠟在竹材熱處理以及增強改性中的應用提供了可行性。

發明內容

本發明提供一種竹材干燥和熱處理方法，該方法可以顯著降低竹材的吸水性，改善竹材的尺寸穩定性，同時可以解決熱處理竹材力學性能下降的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種竹材干燥和熱處理方法，采用改性石蠟為介質對竹材進行干燥和熱處理，包含以下步驟：

S1、石蠟改性處理：采用聚乙烯蠟對石蠟進行改性，得到改性石蠟；

S2、竹材干燥處理：將步驟S1中得到的改性石蠟液注入裝有竹材的處理罐中進行干燥處理，直至竹材含水率降至6～8%；

S3、竹材熱處理：以10～15℃/h速度繼續加熱步驟S2中的改性石蠟，當改性石蠟的溫度升至160～200℃，保持該溫度2～6h；

S4、竹材后處理：將步驟S3中的改性石蠟進行冷卻，直至改性石蠟的溫度降至75～100℃時，將竹材取出后，在空氣或冷藏室中放置，直至進入竹材中的改性石蠟充分固化。

進一步的，所述竹材為原竹、竹片材、竹束材、竹板材、竹集成材中的一種或多種。

進一步的，所述步驟S1中，聚乙烯蠟的添加量為石蠟質量的3～10%，將兩者混合后，以10℃/h的速度將混合物升溫至100℃，待石蠟充分熔融后攪拌2～4h。