[发明专利]一种木材机械加工性能改善方法

说明书

技术领域

本发明属于木材功能性改良领域，具体涉及一种改善木材机械加工性能的方法。

背景技术

木材被广泛地应用于建筑结构、装饰材料、家具等各种用途。从原木到实木成品需要经过一系列的机械加工，如刨切、砂光、铣削等。木材的机械加工性能不仅受刀具及加工方法的影响，也与自身的材性密切相关。加工性能的好坏直接影响着其在实木制品中的应用及木材附加值的提升。

人们尝试用化学药剂浸注的方法改善木材的加工性能，如用脲醛树脂、酚醛树脂改性等，虽然起到了一定的效果，但化学药剂会挥发一些有毒气体，如甲醛，影响使用者的安全与健康，同时也造成环境污染问题。

高温炭化处理是一种纯物理地改善木材加工性能的方法，其环保，高效，安全。曾被应用于提高木材的尺寸稳定性和耐腐耐候性。高温炭化具体所采用的处理工艺，包括保护介质、压力、流程、温度、时间、加热速率、初含水率等等，都会影响木材产品的最终性能以及生产的成本和效率。中国专利文献CN1868704A公开了一种“木材炭化处理方法”，它采用阶梯式连续升温方法，将温度按每4～6小时提高3～7℃的速度升温到120～140℃，再按每1～3小时提高8～12℃的速度升温到160～240℃，并在最高温度下保持3～6小时的方法进行木材炭化处理。但该方法没有明确木材的初含水率，如果用以处理含水率较高的厚板或硬阔叶材，则易引起开裂、变形等干燥缺陷；同时此工艺中也没有明确炭化处理湿木材过程中的湿球温度及循环风速的数值及控制，难以指导实际生产；再则该方法的升温速率较慢，影响生产效率，保温时间过长，容易使木材强度损失过大，没有涉及风速，木材受热不均，容易产生色差。中国专利文献CN101497799A公开了“一种超高温木材炭化方法”，它将木材放置于炭化罐内，将木材加热到100～120℃，并向木材表面喷射水蒸气，保持2～4小时；干燥木材，使木材含水率达到3～4%；再将木材加热到150～200℃，保持8～10小时。该方法所用炭化罐容积有限，不能实现大规模批量化处理，且设备造价较高；加热到150～200℃时未明确保护气体及湿球温度，罐内容易因温度过高而使木材变焦甚至起火；高温阶段保持时间过长，生产效率较低，且木材强度损失过大。中国专利文献CN101069972A公开了“一种热处理炭化木材的生产方法”，它是将含水率小于12%的木材装入炭化窑内，介质温度以10～18℃/h的速度升温到95～105℃；接着以3～8℃/h的速度升温到120～130℃对素材进行高温干燥，并且木材内部的含水率几乎降到0；再以12～20℃/h的速度升温到185～220℃之间，并保温2～8h，在此升温阶段中采用间歇式喷蒸法进行喷蒸处理，炭化窑内部设置可逆转风机，风速为1～8m/s。该方法中木材的初含水率较高，需经过高温干燥过程，高温干燥不适合桉木等难干易裂的材种，容易造成木材开裂变形。木材处理时间过长，木材力学强度损失大且颜色深，影响后续加工。

发明内容

本发明要解决的技术问题是速生材桉木、杨木纤维长，机械加工困难。如砂光不平整易起毛，切削加工时不光滑。另外，解决现有炭化处理方法后木材色差大、木材力学强度损失大的技术问题。

本发明的木材机械加工性能改善方法，通过以下技术方案予以实现：

S1.预热阶段：将含水率3～5%的木材垛于处理设备内。干球温度以20～60℃/h的升温速率从室温升至100℃，升温过程保证干、湿球温差为10～30℃，气流循环速度2～4m/s。

S2.升湿阶段：将湿球温度快速升至100℃并保温30～50min，气流循环速度2～4m/s。

S3.升温阶段：将干球温度以15～30℃/h的升温速率升至160～200℃，气流循环速度5～7m/s。

S4.保温阶段：在干球温度160～200℃之间处理2～5h，气流循环速度5～7m/s。

S5.降温阶段：保温阶段结束后，停止加热，以20～30℃/h的速率降温至140℃，气流循环速度5～7m/s。再以2～5℃/h的速率降温至110℃，气流循环速度2～4m/s。

S6.调湿阶段：通入100℃的饱和水蒸气对木材进行调湿回潮处理，保持干球温度102～110℃，湿球温度99～100℃，气流循环速度2～4m/s，将木材的含水率回调到5～10%。

S7.冷却阶段：待木材自然冷却至高于室温5～30℃后，处理过程结束。

作为优选，木材为速生桉木和杨木。