一種表層浸漬木及其制備方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種表層浸漬木及其制備方法，屬于木材加工領域。
【【背景技術】】
[0002]近年來，隨著天然林保護工程的的實施，木材的加工逐漸由天然林轉變為速生林為主，但像楊木、杉木等速生材的硬度低、尺寸穩定性差，且易腐朽，僅用于造紙和刨花板材，不能直接應用于家具等領域，導致木材資源極大的浪費。
[0003]對木材進行物理或化學改性可以改善軟質木材的材性。主要方法包括:(I)壓縮法。(2)浸漬藥劑法，通過在真空或加壓環境下往木材中注入單體或樹脂，提高木材的力學性能，明顯改善材質的尺寸穩定性，常用的浸漬藥劑主要包括:脲醛樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂、聚乙烯等。
[0004]木材壓縮可以提高其力學性能和尺寸穩定性，但壓縮后的回彈極嚴重，特別是在吸濕環境下。為了減小這種回彈，國內學者方桂珍、劉君良通過采用“樹脂浸漬-壓縮”的方法對木材的壓縮變形進行固定。雖然此方法在一定程度上可以控制木材的壓縮回彈，但復雜的工藝流程降低了其生產效率。為此，中國專利文獻CN101531018B公開了 “一種可調熱風循環式木材干燥壓縮裝置”技術專利，該裝置主要應用于對浸漬處理過的木材在干燥的同時進行壓縮，但由于木材含水率較高，在干燥壓縮過程中容易出現局部開裂的情況，制約著該裝置在生產中的應用與推廣。
[0005]采用藥劑浸漬的木材，其力學性能和尺寸穩定性均可得到顯著改善。針對其浸漬工藝，目前已有一些專利，例如，公告號為CN1208171C的中國專利文獻“呋喃聚合物浸漬木材、制備該聚合物的方法和該聚合物的用途”公開了一種呋喃聚合物浸漬木材，其在整個木材區域具有均勻的顏色和密度。該方案制備的木材在后期干燥過程中容易出現木材變形開裂等現象。中國專利文獻CN102642223A公開了 “一種速生材的浸漬方法”，其制造方法包括:一次烘干、藥劑制備、藥液調制、真空處理、壓力浸注、木材出罐和二次烘干步驟。該方案制備的浸漬木材由于木材內部填充了大量的藥劑，使得二次干燥過程中，藥劑阻塞了細胞壁和細胞腔，木材內部的水分不易揮發，導致二次干燥困難，干燥周期大大延長，干燥出的木材品質較差。
[0006]在木材浸漬方法上，除了傳統的“真空-加壓”浸漬方法，中國專利文獻CN101618559B公開了“一種用于木材改性的藥液加壓浸注方法”，其主要是針對濕度較大的木材，在一定的壓力下從原木的端頭浸注化學藥劑，而將原木的樹液置換出來。該方案能夠解決一些軟質材的浸注，但由于木材軸向管胞較小，并不能完全滿足一些長度較長的木材浸漬，同時其生產效率低、對設備的要求較高，成本較大。
[0007]目前木材浸漬大都采用的是在低含水率下浸漬，把木材干燥到較低的含水率，會使木材變形增大，木材損耗增加，且干燥能耗和成本也很高。另外，現有技術均是對干燥處理后的木材進行完全浸漬，但在木材實際加工應用中，木材內部浸漬的藥劑不僅增加了成本，而且使得浸漬后的干燥變得更加困難，常出現木材內裂、變形等狀況，嚴重影響木材的后續加工和應用。
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【發明內容】
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[0008]針對上述問題，本發明提供一種表層浸漬木的制備方法，在浸漬過程中，樹脂只集中浸漬在木材的表層，從而提高木材表面硬度、尺寸穩定性。本方法具有樹脂消耗量小，生產周期短，生產成本低，木材出材率高等優點，具體包括如下步驟:
[0009]A、一次干燥:將氣干密度為0.35?0.55g/cm3的木材置于溫度為40?70°C，相對濕度為40?95%的條件下，根據木材含水率的變化，對溫濕度進行相應的調整，干燥至平均含水率40?60%，木材厚度含水率呈現內高外低的分布時，停止干燥；
[0010]B、浸漬:采用“抽真空”、“加壓”或“真空-加壓”的浸漬方法將步驟A得到的板材進行浸漬；
[0011 ] C、二次干燥:將步驟B得到的板材在溫度為40?80°C，相對濕度為30?95 %的條件下進行干燥，干燥過程中，根據木材含水率的變化，對溫度和相對濕度進行適當的調節，干燥至含水率為5?12% ；
[0012]D、固化:對經步驟C干燥后的浸漬木材進行樹脂固化處理；
[0013]E、調濕處理:將固化處理后浸漬木材的含水率調整至5?10%。
[0014]優選的，上述步驟A中所用木材干燥前的含水率大于90%，停止干燥時，距離木材表面0-3mm的范圍內，含水率低于30%，距離木材表面5mm以上的中心區域含水率為50-90%。
[0015]上述步驟B采用“抽真空”的浸漬方法，其工藝參數為:負壓0.08?0.15Mpa，持續時間為0.5?2.0ho
[0016]上述步驟B采用“加壓”浸漬方法，其工藝參數為:加壓至0.8?1.5Mpa，持續時間為 0.5 ?2.0h0
[0017]上述步驟B采用“真空-加壓”的浸漬方法，其工藝參數為負壓0.08?0.1Mpa,持續時間為0.5?1.0h，然后恢復至常壓并保持0.5h，再加壓至0.8?1.3Mpa，時間0.5?2.0h0
[0018]上述步驟D中，采用熱壓方式進行樹脂固化，固化溫度為90-140°C，固化時間為20-36h，優選的，固化溫度為120?140°C，固化時間為20?24小時。
[0019]上述步驟E中的調濕處理是在溫度為50?70°C，相對濕度為55?85%的條件下進行的。
[0020]通過上述方法得到的表層浸漬木具有以下特征:包括距離木材表面0_5mm范圍內的的浸漬層和距離木材表面大于5_的自然層。
[0021]所述浸漬層的密度大于自然層的密度。
[0022]上述表層浸漬木中，自然層為未經樹脂浸漬處理的木材結構，但可能表層浸漬過程中對自然層的結構造成影響，上述影響相對于表層浸漬的量可以忽略不計。上述表層浸漬層的密度由表層到距表層I?5_的厚度逐漸減小到木材自然密度，在浸漬層與自然層之間自然纖維連接，與現有的膠合板不同。同時，上述表層浸漬木的力學性能和尺寸穩定性得到明顯改善，具有強重比大，木材尺寸穩定性好的優點，可廣泛用于木地板、衣柜、櫥柜、櫥門等家具中。
[0023]本發明的有益效果在于:
[0024]1、本發明采用低密度木材，在適當的溫濕條件下只使木材表層一定的厚度的含水率低于30%，內部區域含水率高于30%，從而解決了樹脂浸漬到木材內部的問題；
[0025]2、由于第一次干燥，只對木材表層進行干燥，干燥至平均含水率40?60%就結束第一次干燥，所以可以顯著縮短干燥時間和生產周期、降低成本，并顯著減少干燥木材損失;
[0026]3、由于采用了適當的浸漬工藝，配合木材厚度上的含水率分布，獲得表層浸漬木，減小樹脂用量，降低浸漬樹脂的成本；
[0027]4、由于木材中部沒有樹脂填充，在二次干燥過程中，木材中部的水分很容易排出，
縮短二次干燥時間；
[0028]5、按照本發明方法制得的表層浸漬木吸濕性與素材相比降低35%以上，尺寸穩定性與素材相比提高40%以上，硬度比素材提高20%以上。
【【附圖說明】】
[0029]圖1:實施例1中厚度為20mm的表層浸漬楊木的剖面密度圖；
[0030]圖2:實施例2中厚度為25mm的表層浸漬杉木的剖面密度圖；
[0031]圖3:實施例3中厚度為20mm的表層浸漬泡桐木的剖面密度圖。
【【具體實施方式】】
[0032]以下結合實施例來進一步解釋本發明，但實施例并不對本發明做任何形式的限定。
[0033]實施例1
[0034]本實施例以楊木板材為原料，按照下列方法制備表層浸漬楊木:
[0035]—次干燥:將氣干密度為0.43g/cm3、厚度為20mm、含水率為93%的楊木置于溫度為40-70°C，相對濕度為40-75%的條件下干燥，根據木材含水率的變化，對溫濕度進行適當的調整，待木材厚度含水率呈現內高外低的分布時，停止干燥，此時，在距離木材表面0-2.5mm范圍內的表層含水率低于30%，距離木材表面5mm以上的中心區域含水率在50?80%范圍內，木材平均含水率為48%。
[0036]浸漬:將一次干燥后的楊木板材和脲醛樹脂液同時放入浸漬罐中，且樹脂液完全淹沒板材，采用“真空-加壓”的方法浸漬處理，主要參數為:抽真空至-0.08Mpa、持續時間為Ih ;恢復至常壓，持續時間為0.5h ;加壓至1.3Mpa、持續時間為0.5h，浸漬結束后，出料。
[0037]二次干燥:將浸漬好的楊木板材在溫度為40?80°C，相對濕度為30?95%的條件下進行干燥，干燥過程中，根據木材含水率的變化，對溫度和相對濕度進行適當的調節，最終將木材干燥至含水率為8% ；
[0038]樹脂固化處理:將干燥好的浸漬木材采用熱壓方式進行固化處理，固化溫度90 °C，固化時間36h。
[0039]調濕處理:固化處理后的浸漬木材在溫度為70°C，相對濕度為70%的條件下，將其含水率調整至10%。
[0040]經檢測，上述方法得到的表層浸漬木的性能