本發(fā)明屬于竹材料碳化領(lǐng)域，具體涉及一種新鮮竹材的物理深度碳化工藝。
背景技術(shù)：
家具是指人類維持正常生活、從事生產(chǎn)實(shí)踐和開展社會(huì)活動(dòng)必不可少的器具設(shè)施大類，家具也跟隨時(shí)代的腳步不斷發(fā)展創(chuàng)新，到如今門類繁多、用料各異、品種齊全、用途不一，是建立工作生活空間的重要基礎(chǔ)?，F(xiàn)今，家具廣泛應(yīng)用于各類場(chǎng)所中使用，使用量巨大，同時(shí)，現(xiàn)今家具的材料大部分還是使用木質(zhì)制造，因此消耗的木材量巨大。在現(xiàn)今全球森林乃至木材資源日益匱乏的情況下，轉(zhuǎn)變家具用料耗材，減少樹木砍伐，已變得越來越迫切。此時(shí)，竹材家具便應(yīng)運(yùn)而生了，全竹家具已成為未來家具的重要分支，正由于竹子吸濕、吸熱性能高于木材的天然特性，使竹質(zhì)家具具有冬暖夏涼的效果，同時(shí)，處理后的竹材板在一定程度上又能防蟲駐、防開裂，具有極佳的應(yīng)用前景。
碳化又稱干餾、炭化、焦化，是指固體或有機(jī)物在隔絕空氣條件下加熱分解的反應(yīng)過程，或者是加熱固體物質(zhì)來制取液體或氣體(通常會(huì)變?yōu)楣腆w)產(chǎn)物的一種方式。近年來，在木質(zhì)家具的應(yīng)用中，因?yàn)樘蓟芙鉀Q木材防潮、防腐、防地?zé)岬葐栴}，因此，在家具尤其是地板業(yè)，木材的碳化工藝得到了極大地推廣。經(jīng)過碳化后的木地板，不僅可以和未處理的木材一樣進(jìn)行表面涂飾和維護(hù)，比如上漆、上蠟和上油等，而且可以通過磨光或涂刷的方法提高木材保護(hù)劑對(duì)木材的滲入程度，提高木材的使用壽命。為此，現(xiàn)有技術(shù)下，實(shí)竹材料的碳化也借鑒了實(shí)木材料的碳化工藝，目前，竹家具尤其是竹地板所加工的實(shí)竹材料，是先進(jìn)行蒸煮，再經(jīng)過汽化烘干和蒸汽碳化來實(shí)現(xiàn)碳化工藝的。而上述新鮮竹材的碳化工藝又卻存在一定的缺點(diǎn)，首先，該工藝碳化后竹材防蟲蛀、防腐、防霉變、防開裂的性能提升不大，即碳化深度較淺，只實(shí)現(xiàn)了一般的表面碳化而已，其工藝效果也比較有限，碳化后竹材的穩(wěn)定性不足；其次，進(jìn)行一次蒸煮、烘干和碳化的時(shí)間需要5-6天，加工時(shí)間長(zhǎng)，碳化效率低；最后，通過現(xiàn)有的工藝進(jìn)行碳化會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的工業(yè)廢水，如果處理不當(dāng)會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
(1)要解決的技術(shù)問題
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新鮮竹材的物理深度碳化工藝，該工藝能對(duì)新鮮竹材進(jìn)行快速徹底的物理深度碳化，提高碳化后竹材防腐、防霉變、防開裂的性能，而且還能增強(qiáng)碳化后竹材的穩(wěn)定性，同時(shí)，縮短了碳化處理時(shí)間，并且又因?yàn)樵摴に嚍榧兾锢砑庸?，不產(chǎn)生工業(yè)廢水，所以安全環(huán)保。
(2)技術(shù)方案
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了這樣一種新鮮竹材的物理深度碳化工藝，具體步驟為：
a.選取竹齡為4-6年、直徑大于10cm、含水率大于40％的新鮮竹材進(jìn)行斷竹和剖片，把竹材加工成長(zhǎng)度為1-2.5m、寬度為10-35mm的竹條；
b.經(jīng)過粗刨，把竹條內(nèi)外節(jié)打平，同時(shí)完全刨去竹黃，刨去竹青的80％；
c.將竹條放入碳化室內(nèi)并進(jìn)行堆垛，并通過加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，使碳化室內(nèi)的溫度控制在70℃，對(duì)竹條進(jìn)行干燥，使竹條的含水率達(dá)到小于30％；
d.通過過熱蒸汽進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度上升至76-80℃，保持1.1-1.3小時(shí)；再利用噴飽和蒸汽進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至69-71℃，保持4.9-5.1小時(shí)；
e.關(guān)閉噴飽和蒸汽，利用加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，通過每10分鐘均勻上升8℃的方式，將碳化窯內(nèi)的溫度逐漸上升至100℃；再通過每10分鐘均勻上升4℃的方式，將碳化窯內(nèi)的溫度逐漸上升至120℃；再通過每5分鐘均勻上升1℃的方式，將碳化窯內(nèi)的溫度逐漸上升至130℃；
f.利用加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度直接上升至160℃，保持1.7-1.9小時(shí)；再通過加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度直接上升至180℃，保持1.1-1.3小時(shí)；
g.關(guān)閉加熱裝置，利用自然冷卻進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至100℃；再利用噴飽和蒸汽進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至78-82℃，此時(shí)持續(xù)檢測(cè)竹條的含水率，并繼續(xù)噴飽和蒸汽，當(dāng)竹條的含水率達(dá)到了7％時(shí)，關(guān)閉噴飽和蒸汽，使竹條自然冷卻并出窯，從而完成竹條的深度碳化。
優(yōu)選地，在步驟d中，通過過熱蒸汽進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度上升至78℃，保持1.2小時(shí)；再利用噴飽和蒸汽進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至70℃，保持5小時(shí)。
優(yōu)選地，在步驟f中，利用加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度直接上升至160℃，保持1.8小時(shí)；再通過加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度直接上升至180℃，保持1.2小時(shí)。
優(yōu)選地，在步驟g中，關(guān)閉加熱裝置，利用自然冷卻進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至100℃；再利用噴飽和蒸汽進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至80℃，此時(shí)持續(xù)檢測(cè)竹條的含水率，并繼續(xù)噴飽和蒸汽，當(dāng)竹條的含水率達(dá)到了7％時(shí)，關(guān)閉噴飽和蒸汽，使竹條自然冷卻并出窯，從而完成竹條的深度碳化。
(3)有益效果
本發(fā)明的物理深度碳化工藝與現(xiàn)有技術(shù)相比，首先，本發(fā)明在加工過程中，不使用任何的化學(xué)藥劑，過程為純物理加工，不產(chǎn)生工業(yè)廢水安全環(huán)保，并且只需要經(jīng)過高溫碳化一次就能達(dá)到所需的效果，其處理時(shí)間約為20個(gè)小時(shí)，總的加工時(shí)間加起來也才大致2天左右，這使得該碳化工藝在縮短了處理時(shí)間的同時(shí)又更加安全環(huán)保；其次，在深度碳化的步驟d-g中，先通過熱蒸汽加熱進(jìn)行升溫，后再通過噴飽和蒸汽進(jìn)行降溫，并穩(wěn)定一段時(shí)間，再結(jié)合電熱箱進(jìn)行特異性的升溫，最后再將溫度升高至極值，經(jīng)過上述的過程，從而實(shí)現(xiàn)了竹材的深度碳化，使竹材內(nèi)部的半纖維成分完全分解，將糖類等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)完全反應(yīng)或揮發(fā)掉了，竹材內(nèi)部重新生產(chǎn)新的化學(xué)鍵，從而達(dá)到了提高處理后竹材穩(wěn)定性和耐候耐久性的效果，通過上述步驟，使碳化更加徹底和深入；最后，通過合理的步驟安排，同時(shí)結(jié)合各步驟最適宜的參數(shù)選擇，如各步驟中的加熱溫度和保持時(shí)間，都是通過大量的實(shí)驗(yàn)和嘗試才得出的最優(yōu)參數(shù)，具有極高的實(shí)用性，通過最優(yōu)化的加熱和保溫時(shí)間，極大地優(yōu)化了碳化效果，再經(jīng)過分階段的升降溫度，提高了碳化后竹材防腐、防霉變、防開裂的性能，極大地保證了本發(fā)明的深度碳化工藝最終產(chǎn)品的穩(wěn)定性；總體而言，該工藝能對(duì)新鮮竹材進(jìn)行快速徹底的物理深度碳化，提高碳化后竹材防腐、防霉變、防開裂的性能，而且還能增強(qiáng)碳化后竹材的穩(wěn)定性，同時(shí)，縮短了碳化處理時(shí)間，并且又因?yàn)樵摴に嚍榧兾锢砑庸ぃ园踩h(huán)保。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，以進(jìn)一步闡述本發(fā)明，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。
實(shí)施例1
本實(shí)施方式為一種新鮮竹材的物理深度碳化工藝，具體步驟為：
a.選取竹齡為4-6年、直徑大于10cm、含水率大于40％的新鮮竹材進(jìn)行斷竹和剖片，把竹材加工成長(zhǎng)度為1m、寬度為10mm的竹條；
b.經(jīng)過粗刨，把竹條內(nèi)外節(jié)打平，同時(shí)完全刨去竹黃，刨去竹青的80％；
c.將竹條放入碳化室內(nèi)并進(jìn)行堆垛，并通過加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，使碳化室內(nèi)的溫度控制在70℃，對(duì)竹條進(jìn)行干燥，使竹條的含水率達(dá)到小于30％；
d.通過過熱蒸汽進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度上升至76℃，保持1.3小時(shí)；再利用噴飽和蒸汽進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至69℃，保持5.1小時(shí)；
e.關(guān)閉噴飽和蒸汽，利用加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，通過每10分鐘均勻上升8℃的方式，將碳化窯內(nèi)的溫度逐漸上升至100℃；再通過每10分鐘均勻上升4℃的方式，將碳化窯內(nèi)的溫度逐漸上升至120℃；再通過每5分鐘均勻上升1℃的方式，將碳化窯內(nèi)的溫度逐漸上升至130℃；
f.利用加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度直接上升至160℃，保持1.7小時(shí)；再通過加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度直接上升至180℃，保持1.3小時(shí)；
g.關(guān)閉加熱裝置，利用自然冷卻進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至100℃；再利用噴飽和蒸汽進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至78℃，此時(shí)持續(xù)檢測(cè)竹條的含水率，并繼續(xù)噴飽和蒸汽，當(dāng)竹條的含水率達(dá)到了7％時(shí)，關(guān)閉噴飽和蒸汽，使竹條自然冷卻并出窯，從而完成竹條的深度碳化。
通過上述過程，得到完成深度碳化的竹條樣品1。
實(shí)施例2
本實(shí)施方式為一種新鮮竹材的物理深度碳化工藝，具體步驟為：
a.選取竹齡為4-6年、直徑大于10cm、含水率大于40％的新鮮竹材進(jìn)行斷竹和剖片，把竹材加工成長(zhǎng)度為1.7m、寬度為23mm的竹條；
b.經(jīng)過粗刨，把竹條內(nèi)外節(jié)打平，同時(shí)完全刨去竹黃，刨去竹青的80％；
c.將竹條放入碳化室內(nèi)并進(jìn)行堆垛，并通過加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，使碳化室內(nèi)的溫度控制在70℃，對(duì)竹條進(jìn)行干燥，使竹條的含水率達(dá)到小于30％；
d.通過過熱蒸汽進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度上升至78℃，保持1.2小時(shí)；再利用噴飽和蒸汽進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至70℃，保持5小時(shí)；
e.關(guān)閉噴飽和蒸汽，利用加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，通過每10分鐘均勻上升8℃的方式，將碳化窯內(nèi)的溫度逐漸上升至100℃；再通過每10分鐘均勻上升4℃的方式，將碳化窯內(nèi)的溫度逐漸上升至120℃；再通過每5分鐘均勻上升1℃的方式，將碳化窯內(nèi)的溫度逐漸上升至130℃；
f.利用加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度直接上升至160℃，保持1.8小時(shí)；再通過加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度直接上升至180℃，保持1.2小時(shí)；
g.關(guān)閉加熱裝置，利用自然冷卻進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至100℃；再利用噴飽和蒸汽進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至80℃，此時(shí)持續(xù)檢測(cè)竹條的含水率，并繼續(xù)噴飽和蒸汽，當(dāng)竹條的含水率達(dá)到了7％時(shí)，關(guān)閉噴飽和蒸汽，使竹條自然冷卻并出窯，從而完成竹條的深度碳化。
通過上述過程，得到完成深度碳化的竹條樣品2。
實(shí)施例3
本實(shí)施方式為一種新鮮竹材的物理深度碳化工藝，具體步驟為：
a.選取竹齡為4-6年、直徑大于10cm、含水率大于40％的新鮮竹材進(jìn)行斷竹和剖片，把竹材加工成長(zhǎng)度為2.5m、寬度為35mm的竹條；
b.經(jīng)過粗刨，把竹條內(nèi)外節(jié)打平，同時(shí)完全刨去竹黃，刨去竹青的80％；
c.將竹條放入碳化室內(nèi)并進(jìn)行堆垛，并通過加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，使碳化室內(nèi)的溫度控制在70℃，對(duì)竹條進(jìn)行干燥，使竹條的含水率達(dá)到小于30％；
d.通過過熱蒸汽進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度上升至80℃，保持1.1小時(shí)；再利用噴飽和蒸汽進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至71℃，保持4.9小時(shí)；
e.關(guān)閉噴飽和蒸汽，利用加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，通過每10分鐘均勻上升8℃的方式，將碳化窯內(nèi)的溫度逐漸上升至100℃；再通過每10分鐘均勻上升4℃的方式，將碳化窯內(nèi)的溫度逐漸上升至120℃；再通過每5分鐘均勻上升1℃的方式，將碳化窯內(nèi)的溫度逐漸上升至130℃；
f.利用加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度直接上升至160℃，保持1.9小時(shí)；再通過加熱裝置進(jìn)行加熱升溫，將碳化窯內(nèi)的溫度直接上升至180℃，保持1.1小時(shí)；
g.關(guān)閉加熱裝置，利用自然冷卻進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至100℃；再利用噴飽和蒸汽進(jìn)行降溫，將碳化窯內(nèi)的溫度下降至782℃，此時(shí)持續(xù)檢測(cè)竹條的含水率，并繼續(xù)噴飽和蒸汽，當(dāng)竹條的含水率達(dá)到了7％時(shí)，關(guān)閉噴飽和蒸汽，使竹條自然冷卻并出窯，從而完成竹條的深度碳化。
通過上述過程，得到完成深度碳化的竹條樣品3。
實(shí)驗(yàn)對(duì)比：取用使用現(xiàn)有碳化工藝得到的實(shí)竹樣品4，通過樣品1、樣品2、樣品3和樣品4進(jìn)行對(duì)比，得出相關(guān)結(jié)論。
首先，通過分析三個(gè)實(shí)施例的實(shí)施過程，并和現(xiàn)有碳化工藝的實(shí)施過程進(jìn)行對(duì)比，明顯可以看出該實(shí)施例的工藝無需使用化學(xué)試劑就能對(duì)新鮮竹材進(jìn)行快速徹底的深度碳化，縮短處理時(shí)間，而且不產(chǎn)生工業(yè)廢水安全環(huán)保。
其次，通過檢測(cè)可以知道，樣品1、樣品2、樣品3和樣品4的竹材吸水膨脹率分別為6％、5％、7％和10％；樣品1、樣品2、樣品3和樣品4的竹材發(fā)霉等級(jí)分別為2級(jí)、1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)；由此可以看出，該實(shí)施例的工藝能提高碳化后竹材防腐和防霉變性能。
最后，通過檢測(cè)可以知道，將樣品1、樣品2、樣品3和樣品4的竹材放置于相同的潮濕環(huán)境中，樣品1、樣品2、樣品3和樣品4的竹材濕度分別上升了為12％、11％、13％和17％；樣品1、樣品2、樣品3和樣品4的竹材劈裂強(qiáng)度分別降低了為5％、5％、6％和8％；樣品1、樣品2、樣品3和樣品4的竹材因濕度而發(fā)生變形的可能性分別降低了為3％、4％、4％和7％；由此可以看出，該實(shí)施例的工藝能提高碳化后竹材防開裂的和防變形的性能。
綜上可知，該工藝能對(duì)新鮮竹材進(jìn)行快速徹底的物理深度碳化，提高碳化后竹材防腐、防霉變、防開裂的性能，而且還能增強(qiáng)碳化后竹材的穩(wěn)定性，同時(shí)，縮短了碳化處理時(shí)間，并且又因?yàn)樵摴に嚍榧兾锢砑庸?，不產(chǎn)生工業(yè)廢水，所以安全環(huán)保。
以上描述了本發(fā)明的主要技術(shù)特征和基本原理及相關(guān)優(yōu)點(diǎn),對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的構(gòu)思或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。