《木材炭化浸膠處理方法》是阜陽市金木工藝品有限公司、南京林業大學、蔡家斌於2013年1月20日申請的發明專利，該專利申請號為2013100190957，公布號為CN103112065A，專利公布日為2013年5月22日，發明人是蔡家斌、孫照斌、董會軍、鄒國政、酆智博、周洪傑。
《木材炭化浸膠處理方法》提供一種處理後的木材密度更大、強度更高、再乾燥的時間短的木材炭化浸膠處理方法。它包括以下步驟，把軟質木材幹燥至含水率10-14%；將乾燥後木材在120-130℃下進行2小時炭化處理；在炭化後木材放置在浸漬罐內，先對浸漬罐抽真空後再加入固化溫度＜100℃的樹脂，提高罐內壓力至0.4-0.6兆帕，保壓3-5小時；再把木材進入乾燥窯內，首先控制乾燥介質的幹球溫度為75-80℃，濕球溫度和乾球接近或相等，預處理22-26h；預處理結束後再降低幹球溫度至54-56℃，濕球溫度至52-54℃，以後隨著木材的含水率降低再升高溫度，最後把浸膠後木材在80-90℃下乾燥，使樹脂完全固化。
2019年5月16日，《木材炭化浸膠處理方法》獲得安徽省第六屆專利獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：木材炭化浸膠處理方法
- 公布號：CN103112065A
- 公布日：2013年5月22日
- 申請號：2013100190957
- 申請日：2013年1月20日
- 申請人：阜陽市金木工藝品有限公司、南京林業大學、蔡家斌
- 地址：安徽省阜陽市穎東區常青路8號
- 發明人：蔡家斌、孫照斌、董會軍、鄒國政、酆智博、周洪傑
- 代理機構：北京科億智慧財產權代理事務所(普通合夥)11350
- 代理人：湯東鳳
- Int.Cl.：B27K3/08(2006.01)I；B27K5/04(2006.01)I；B27M1/06(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
木材經低分子樹脂浸漬處理後，木材的尺寸穩定性顯著提高，力學強度得到改善，使用耐久性延長，可以用來製作夾具、門窗，甚至作為建築裝飾用材使用。例如，以酚醛樹脂浸漬後木材在耐腐、耐酸、絕緣性能方面有很大提高。常規的木材浸膠方法是：把木材進行乾燥（初乾燥），然後進行浸膠，再次乾燥。舉例來說，對於厚度3厘米的楊木（軟質木材）板材，先乾燥至含水率12%，然後放置在壓力為0.5兆帕的酚醛樹脂浸漬4小時，再在70-80℃溫度下乾燥（再乾燥）得到浸膠板材，再乾燥的時間大約13-15天。該2013年1月之前的方法的不足是：
1、浸膠板材的密度較低。對於楊木素板來說，密度約為0.4克/立方厘米，浸膠後板材密度最大也只能達到0.57克/立方厘米，強度和力學性能還不足。
2、再乾燥的時間較長，生產效率較低；乾燥質量差，木材表面容易皺縮而不平整，木材刨光時材積損耗大。
3、因為生產上常用樹脂（尿醛樹脂和酚醛樹脂）的固化溫度為115-155℃,用常規窯乾燥時這些樹脂不能完全固化，導致木材強度升高數值有限。
4、對於4-5.5毫米厚度楊木板材，再乾燥的生產過程中（15-17天），低分子浸漬樹脂預固化形成預固化體，阻塞了木材內部部分水分移動的通道，影響了乾燥速度，所以乾燥時間長。
發明內容
專利目的
《木材炭化浸膠處理方法》的目的是提供一種處理的木材密度更大、強度更高、再乾燥的時間短的木材炭化浸膠處理方法。
技術方案
《木材炭化浸膠處理方法》它包括以下步驟：
初乾燥：把軟質木材幹燥至含水率10-14%；
炭化：將乾燥後的木材放置在120-130℃的密閉環境下中2小時進行炭化處理；
浸膠：把炭化後的木材放置在浸漬罐內，先對浸漬罐抽真空，再加入固化溫度＜100℃的樹脂，提高罐內壓力至0.4-0.6兆帕，保壓3-5小時；
再乾燥：木材進入乾燥窯內，首先控制乾燥介質的幹球溫度為75-80℃，濕球溫度和乾球接近或相等，預處理22-26h；預處理結束後再降低幹球溫度至54-56℃，濕球溫度至52-54℃，以後隨著木材的含水率降低再升高溫度，最後把浸膠後木材在80-90℃下乾燥，使樹脂完全固化。
改善效果
《木材炭化浸膠處理方法》的有益效果：該發明在浸膠前對木材進行炭化處理，炭化後木材內部的通路增多、增大，阻塞少，水分及低分子樹脂移動的速度快。在同樣的條件下，浸漬的樹脂量多，再乾燥的時間短。而未進行炭化直接浸膠的2013年1月之前方法，木材內部的通路少而小，浸漬的樹脂量少，再乾燥時木材內部水分移動的通路可能被更多阻塞，加上乾燥時因有部分樹脂預先固化，生成的預固體物質阻塞了木材內部部分通路，導致水分移動速度更慢，所以再乾燥時間長。例如，對於厚度3厘米的楊木板材，按照該發明的方法，先乾燥至含水率12%，將乾燥後的木材放置在130℃的密閉環境下加熱2小時進行炭化處理；然後放置在壓力為0.5兆帕的尿醛樹脂浸漬4小時，再在80-90℃溫度下乾燥（再乾燥）7-8天即可。相對於2013年1月之前技術的再乾燥時間13-15天來說，顯著提高了生產效率。
另外，按該發明方法的處理後木材的密度更大，強度更高。該發明選擇的炭化溫度為120-130℃，而避免選擇常用的180℃以上的炭化溫度，因為高溫炭化木材的力學強度下降較多，木材的質量也下降，合格率降低。該發明採用2小時的短時間炭化，短時間的低溫炭化木材力學強度下降在3-5%，比長時間高溫乾燥對木材力學強度下降的數值還少些，同時也增加了木材內部的水分移動通路。例如。對於楊木板材，按發明方法的處理後的密度可以達到0.64-0.66克/立方厘米，不易變形，強度高。
同時，該發明進行再乾燥時，先在75-80℃下進行預處理，預處理目的是提高初期浸漬樹脂預固化率，減少在後續乾燥過程中出現的樹脂流失問題，保證木材內的樹脂量更多。
上述的木材炭化浸膠處理方法，初乾燥時把軟質木材幹燥至含水率12%。
上述的木材炭化浸膠處理方法，浸膠時，先對浸漬罐抽真空至0.02兆帕，半小時後再加入樹脂。
上述的木材炭化浸膠處理方法，軟質木材為楊木。
上述的木材炭化浸膠處理方法，軟質木材厚度為4-5.5厘米；再乾燥時的乾燥時間為11-12天。該厚度為4-5.5厘米軟質木材經該發明的方法處理後，一般用於製作家具、地板。 上述的木材炭化浸膠處理方法，軟質木材厚度為3厘米；再乾燥時的時間為7-8天。
上述的木材炭化浸膠處理方法，樹脂為分子量200-250的低分子量樹脂。該分子量的樹脂更容易浸入木材。
技術領域
《木材炭化浸膠處理方法》涉及木材的浸膠處理技術。
權利要求
1.《木材炭化浸膠處理方法》包括以下步驟：初乾燥：把軟質木材即楊木乾燥至含水率10-14%；
炭化：將乾燥後的木材放置在120-130℃的密閉環境下中2小時進行炭化處理；浸膠：把炭化後的木材放置在浸漬罐內，先對浸漬罐抽真空，再加入固化溫度＜100℃的樹脂，提高罐內壓力至0.4-0.6兆帕，保壓3-5小時；再乾燥：木材進入乾燥窯內，首先控制乾燥介質的幹球溫度為75-80℃，濕球溫度和乾球接近或相等，預處理22-26h；預處理結束後再降低幹球溫度至54-56℃，濕球溫度至52-54℃，以後隨著木材的含水率降低再升高溫度，最後把浸膠後木材在80-90℃下乾燥，使樹脂完全固化。
2.如權利要求1所述的木材炭化浸膠處理方法，其特徵是：初乾燥是把軟質木材幹燥至含水率12%。
3.如權利要求1所述的木材炭化浸膠處理方法，其特徵是：浸膠時，先對浸漬罐抽真空至0.02兆帕，半小時後再加入樹脂。
4.如權利要求1所述的木材炭化浸膠處理方法，其特徵是：軟質木材厚度為4-5.5厘米；再乾燥時的時間為11-12天。
5.如權利要求1所述的木材炭化浸膠處理方法，其特徵是：軟質木材厚度為3厘米；再乾燥時的時間為7-8天。
6.如權利要求1所述的木材炭化浸膠處理方法，其特徵是：樹脂為分子量200-250的低分子量樹脂。
實施方式
- 實施例：楊木板的炭化浸膠處理方法
把3厘米厚的楊木板放入乾燥窯內初乾燥，使得其含水率達到12%。再將乾燥後的楊木板放置在120℃的密閉環境下中進行2小時炭化處理。接著把炭化後楊木板放入浸膠罐，先對浸漬罐抽真空至0.02兆帕，半小時後加入固化溫度為85-90℃的改性脲醛樹脂，對浸漬罐內加壓至0.5兆帕保持4小時。最後把浸膠後的楊木板放置在乾燥窯中再乾燥。首先控制乾燥介質的幹球溫度為75-80℃，濕球溫度和乾球接近或相等，預處理24h；預處理目的是提高初期浸漬樹脂預固化率，減少在後續乾燥過程中出現的樹脂流失問題。預處理結束後，木材的含水率超過40%，參見表1，先降低幹球溫度至55℃，濕球溫度53℃，以後隨著木材的含水率降低再逐漸升高溫度，最後把浸膠後木材在85℃下乾燥，使脲醛樹脂在此溫度下完全固化。再乾燥時間7天，最後得到炭化浸膠後的楊木板材。
含水率MC（%） | 幹球溫度Td（℃） | 濕球溫度Tw（℃） |
|---|---|---|
>40 | 55.0 | 53.0 |
40-30 | 57.0 | 53.0 |
30-25 | 60.0 | 53.0 |
25-20 | 65.0 | 53.0 |
20-15 | 70.0 | 55.0 |
＜15 | 85.0 | 60.0 |
- 對比例：楊木板的炭化浸膠處理方法
把4.5-5厘米厚的楊木板放入乾燥窯內初乾燥，使得其含水率達到12%；接著把楊木板放入浸膠罐，先對浸漬罐抽真空至0.02兆帕，半小時後加入脲醛樹脂，對浸漬罐內加壓至0.5兆帕保持4小時；然後把浸膠後的楊木板放置在乾燥窯中，乾燥窯溫度在控制在72-75℃、相對濕度為95-100%的條件下預處理24h，再按表2所示，隨著木材的含水率降低再逐漸升高溫度，最後把浸膠後木材在85℃下乾燥。預預處理後的乾燥時間11天，最後得到浸膠後的楊木板材。
含水率MC（%） | 幹球溫度Td（℃） | 濕球溫度Tw（℃） |
|---|---|---|
>40 | 53.0 | 51.0 |
40-30 | 55.0 | 52.0 |
30-25 | 60.0 | 54.0 |
25-20 | 65.0 | 54.0 |
20-15 | 72.0 | 55.0 |
<15 | 85.0 | 57.0 |
對實施例和對比例所得的楊木板材進行力學性能測試，結果見表3。從表3的對比中可以看出，採用該發明的方法處理所得楊木板材的力學性能明顯優於採用常規方法處理所得楊木板材的力學性能，而且可以節約再乾燥的時間。
\ | 密度克/立方厘米 | 順紋抗壓強度兆帕 | 靜力抗彎強度兆帕 | 順紋抗剪強度兆帕 |
|---|---|---|---|---|
實施例 | 0.64 | 50 | 84 | 17 |
對比例 | 0.58 | 45 | 80 | 13 |
榮譽表彰
2019年5月16日，《木材炭化浸膠處理方法》獲得安徽省第六屆專利獎優秀獎。
