[发明专利]一种提高木材声学性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高木材声学性能的新型处理方法，特别涉及一种在超声波和高温热处理条件下提高木材声学性能的处理设备和处理方法，属于木材声学改良处理技术领域。

背景技术

木材因其弹性模量高，密度小，具有较好的声学性能，又有自然的美感，一直是制作乐器的优选材料。其中云杉、泡桐等木材以其优良的声学振动特性，被广泛应用于乐器及声学器具等的共鸣音板的制作当中。近年来，我国森林面积不断增长，林业产出得到了提高，但是产出木材的质量却普遍不高。而乐器用材，虽然实际用量不大，但品质要求较高。且由于长期以来很多木质乐器有其特用的一些传统珍贵树种，使得乐器用木材的需求更加仍然难以得到满足。同时，木材用做乐器音板等部件时，出材率相对较低，这更加使得乐器用材短缺。那么，如何解决这个困难，成了值得我们探索和思考的问题。

为了缓解这一供需矛盾，培育适合制作乐器的珍贵树种是必然的，但这需要较长的周期。而充分利用现有的木材资源，并对其进行改性处理，使普通的木材具有珍贵木材的声学性能，使新伐材能够拥有陈放材的传声品质。所以，对木材声学进行性能改良的研究势在必行。

木材声学改性就是通过一定的化学和物理方法改变木材的密度、含水率、吸湿特性及抽提物含量和尺寸稳定性等特性以实现对木材声学振动性能的改良。

目前国内外学者对木材声学性能的改良进行了一定的研究，并且已经取得了较多的成果，但总体研究范围较窄，主要集中于通过浸渍方法改善木材的吸湿特性及尺寸稳定性和改变抽提物含量来达到改善木材声学振动性能的目的。

现有木材声学改性的化学浸渍方法主要包括甲醛，硅烷等浸渍处理方法，其中甲醛浸渍处理方法：将木材放入甲醛溶液中进行浸渍处理，然后在真空烘箱10 0℃烘4小时，进行化学交联反应。但是通过化学方法处理过的木材难免会对环境造成一定程度的污染，应该选取更加无害的改性处理方法来代替化学方法来提高木材的声学性能，真正做到绿色改性的目的。

近年来，木材的超声波处理作为一种新型高效的处理方式得到了越来越多的关注。超声波对于多孔性物质具有良好的脱水作用，其产生的空穴效应增加了木材中的传质效率，使木材中的内含物向外流出，改变了木材抽提物的含量。同时，适当的超声波处理能促进木材纤维素中微纤丝的有序排列，从而提高其结晶度，即提高了木材的声学性能。而木材高温热处理也使木材中的半纤维素通过脱乙酰和解聚作用释放出乙酸，产生一些低分子量的化合物，也造成了木材中抽提物的变化。此外，高温条件还使纤维素准结晶区内的分子得到重新排列从而结晶化，半纤维素中包含的木聚糖和甘露聚糖也因为乙酰基的去除而获得了结晶化能力，使高温热处理材的结晶度得到提高。而结晶度的提高和抽提物的变化都有利于改善木材的声学性能，因此，超声波和高温方式处理木材提高其声学性能是有一定实际意义和研究价值的。

发明内容

本发明的目的是鉴于现有木材声学改性的化学浸渍方法中存在的技术问题提供一种绿色新型的改善木材声学性能的处理方法，本发明方法在不损坏木材材质的前提下，既不降低木材力学性能，又能提高了木材的声学性能。

为了实现本发明的目的，本发明一方面提供一种改善木材声学性能的方法，包括对木材依次进行超声波处理、干燥处理、热处理。

其中，所述超声波处理是将木材浸泡于装有水的超声波设备中，然后开启设备电源，对木材进行超声波浸提处理。

超声波浸提处理使木材中的内含物向外流出，减少了木材中的抽提物含量；并促进木材纤维素中微纤丝的有序排列，提高木材的结晶度，提高木材的声学性能。

特别是，所述超声波处理过程中超声波功率是160-400W，优选为160-340W，进一步优选为340W；超声波频率是≥20KHz，优选为20-40KHz，进一步优选为40KHz。

尤其是，超声处理过程中的温度为10-30℃，优选为20-30℃。

特别是，超声处理时间为2-12min/mm，优选为2-5min/mm，进一步优选为3-4min/mm，即在超声波处理过程中每1mm厚木材超声处理时间为2-12min，优选为2-5min，进一步优选为3-4min，也就是如果木材厚度为1mm，则超声处理过程中超声处理时间为2-5min；木材厚度为10mm，则超声处理时间为20-50min。

尤其是，超声波处理过程中浸泡木材的水与木材的体积之比为1-10:1，优选为4-10:1。

其中，所述木材选择生材。

特别是，所述生材的含水率≥80％。

尤其是，所述木材采用锯切、旋切方式制成，优选为锯切方式制成。