[发明专利]一种改性人工林木材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种木材的改性处理方法，特别涉及一种木材浸渍-热处理的方法。

背景技术

随着国家经济建设的发展及人民生活水平的提高，人们对木材的需求量越来越大。而天然林保护工程的实施，使得木材供求矛盾更加突出。为缓解供需矛盾，我国已营造了大面积的工业人工林。人工林木材虽然有速生丰产等优点，但是人工速生林木材的物理力学性能较差，密度低，材质松软，易产生干缩变形。

为了拓展人工林木材的应用范围，提高人工林木材的经济价值，人们用各种方法对人工速生林木材进行改性。目前研究较多的是采用热固性树脂对木材进行浸渍处理，热固性合成树脂在固化后耐水性强，不流失，而且强度高，受热不软化，适用于浸渍木材。用于浸渍木材的合成树脂必须具有粘度低的特点，否则无法对木材进行充分浸渍。聚合度的高低是决定树脂浸渍处理效果好坏的主要因素，所以应采用低聚合度的初期树脂。目前已有许多不同类型的树脂能成功地在木材内部聚合，如酚醛树脂(PF)、脲醛树脂(UF)、三聚氰胺甲醛(MF)以及异氰酸酯等。具体的浸渍处理方式是将木材浸渍在水溶性低分子量的树脂溶液中，树脂扩散进入木材细胞中并使木材增容，经干燥除去水分，树脂由于加热而固化，生成不溶于水的聚合物，沉积填充于细胞内，或与木材组分发生交联，从而使木材密度增大、硬度及强度提高、尺寸稳定性改善。

随着人们环保意识的增强，木材改性专家把目光投向较为环保的热处理木，主要为炭化木，利用高温(200℃左右)处理木材，提高了木材尺寸稳定性，其中比较典型的有以下四种热处理工艺：

①芬兰的Thermwood工艺

Thermwood工艺方法分3个阶段进行：第一阶段，采用热和蒸汽使干燥窑内木材升温，并在高温下干燥使木材的湿度降为零，干燥窑的温度快速升温至100℃左右，之后平稳升温至130℃；第二阶段为高温热处理木材阶段，即干燥窑内的温度升高并保持为185℃～230℃，当达到目标温度后，保持在该温度下热处理2h～3h；第三阶段为冷却和调湿处理阶段，即将热处理后木材用喷水系统进行降温；当温度降低至80℃～90℃时，重新调节湿度使木材含水率达到4％～7％。Thermwood工艺主要处理树种为松木、杉木、杨木及桦木。热处理后的木材主要用于室外，例如：甲板、栅栏、庭院家具、门、窗等。室内用作厨房家具、正厅及面板等。

②荷兰的Plato Wood工艺

Plato Wood工艺既可以处理生材又可以处理气干材，该工艺分四步进行：第一步，水热处理(hydrothermolysis)：常压条件下，将木材置于温度为160℃～190℃的潮湿环境中，处理4h～5h；第二步，木材干燥：用3天～5天时间，用传统干燥工艺将木材干燥至含水率低于10％；第三步，热处理：将木材加热至170℃～190℃，处理时间为14h～16h；第四步，通常是将木材平衡含水率提高，使之与大气环境中的相当。这种处理方法已经被阿纳姆(荷兰)工厂应用于商业化生产，年生产能力达35000m³。

③法国有两种生产工艺：Rectification工艺和Boisperdure工艺

Rectification工艺是在200℃～240℃的氮气中处理木材，处理材的含水率为12％；而Boisperdure工艺是在200℃～240℃的水蒸气中快速干燥生材。

④德国的OHT处理工艺

OHT处理工艺采用油作为热处理介质，在高温下处理木材。首先将木材放入一个充满热油的密闭容器中处理18h～24h。油具有良好的导热及绝氧能力。但不利条件是，油将浸入木材内部使木材重量增加50％～70％，且热处理材有油烟味。

上述四种热处理工艺过程繁杂，工艺条件苛刻，控制困难，产品质量的稳定性难以保证，有的处理工艺还需要特殊的热处理介质，例如：法国的Rectification工艺需要氮气，德国的OHT处理工艺需要油作为热处理介质。

虽然木材经热处理改性后能提高其尺寸的稳定性，木材中的平衡含水率下降，耐腐性能也有所增加，胶结性能提高，木材颜色变深，改善了外观较差的木材外观，然而热处理后的木材的物理力学性能下降，木材强度值下降较大，如：抗弯强度降低、表面润湿性能下降等，很大程度上限制了炭化木的应用范围。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种改性木材及其制备方法，该方法制备的木材其尺寸稳定性高，木材强度高，抗湿胀性能和耐腐蚀性能增加。