[发明专利]一种木材表面快速密实碳化的方法

说明书

本发明公开了一种木材表面快速密实碳化的方法，属于木材加工技术领域。它包括将木材制作成待处理尺寸，控制其含水率，将待改性木材和钛金属块固定于夹具上，对钛金属块与待处理木材进行加压，在保持步骤压力的情况下，待处理木材表面与钛金属块接触相对往复振动，停止振动后保持钛金属块与待处理木材静止并施加压力待改性木材表面冷却，分离钛金属块与待处理木材进行卸压，最后就得到改性处理的木材表面。本发明利用钛金属与木材表面加压、振动、摩擦的方法，快速提高木材表面硬度、耐水性能，克服了现有技术中木材改性工艺复杂、成本较高、不环保的缺点，木材表面改性处理过程具有工艺周期短、高效、低成本、绿色环保的特点。

技术领域

本发明属于木材加工技术领域，更具体地说，涉及一种木材表面改性方法及设备，特别涉及一种木材表面快速密实碳化的方法及其碳化设备。

背景技术

木材工业发展至今，越来越依赖于速生材和幼龄材为原料以加工生产。然而由于速生材和幼龄材存在许多天然缺陷，例如，细胞壁中存在着较多的游离羟基和一些极性的官能团以及毛细管，使得不管是气态水还是液态水都能够轻而易举的进入木材，因而使得速生材和幼龄材作为实木使用或者是用于生产各类木质人造板时都面临着很多问题。比如其中的问题为：一是由于吸湿或者解吸作用而导致木材尺寸稳定性较差；二是由于水分侵入而导致耐久性差。因而，为解决上述问题，人们一直在寻找低成本、高效率、可持续以及效果好的加工处理方式，以降低木材或人造板与水分的作用，从而来提高材料的尺寸稳定性，增强防霉防腐性以及耐久性等。

现阶段提高木材耐水性的方式主要可以分为两种：一种方式是借助木材本身之外的材料来提高木材的耐水性，这些材料主要为石油基或者煤炭基的具有不可持续性的物质；另外一种方式是利用木材本身所含有的天然物质提高木材的耐水性。随着人们对于可持续发展和环保问题的重视，如何能够开发出第二种方式，即利用木材本身的天然细胞壁物质改性来提高木质材料的耐水性等性能的方法，且同时具有绿色节能高效可持续的特点，而这种木材加工处理是一直困扰着人们的技术问题。

上述借助木材本身之外的材料来提高木材的耐水性的方法中最常见的方式就是在木质材料表面涂刷或者粘贴保护层。这类保护层主要包括油漆、石蜡、塑料薄膜以及树脂浸渍纸等等。这种方式虽然有助于提高木材耐水性和耐久性，但这些材料都是通过不可再生的石油生产出来的，具有不可持续的特点，因此并不绿色环保。此外，通过化学原料对木材进行浸渍处理，也可以达到改善木材耐水性的目的，这些方法包括木材乙酰化改性、甲酰化改性、糠醇改性等等。其内在机理都是通过将木质素和半纤维素中的亲水的游离羟基改变成疏水性的官能团以达到提高木材耐水性的目的。但是这些方法不但是不可持续的，而且处理的成本和工艺要求都较高，污染也较为严重，所以并没能得到较好的推广。其中，利用胶黏剂对木材进行浸渍固化处理则更是一种成本高且不环保的处理方法。

上述利用木材本身所含有的天然物质提高木材的耐水性的方法，即是通过对木材本身的纤维素、半纤维素、木质素和内含物进行水热等的处理从而达到改善木材耐水性的目的。这一类方法中最为成熟和应用较为广泛的就是木材的水热碳化处理，一般是在水热机械力作用下处理，但其缺点是成本较高、周期较长。

中国专利申请号：201610782023.1，发明名称：一种速生材原位密实及具有吸附功能的加工方法，公开了以下步骤：(1)将速生材放入纳米材料、改性剂的混合水溶液A中浸渍45-50h后，密封于真空加压罐中，抽真空至压力为0.1-0.16Mpa后加入纳米材料、改性剂的混合水溶液A，然后加压至25-30Mpa保持110-120min后泄压；(2)再次抽真空为0.1-0.16Mpa保持50-55min，然后加压25-30Mpa保持80-90min，在高压下同时对溶液加热至80-90℃，保温30-40min后泄压，然后在100-110℃下，通入二氧化碳进行干燥，得到半成品；(3)将上述半成品进行碳化处理，得到吸附材料。其不足之处在于：该发明通过先添加改性剂再抽取真空的方法对速生材进行密实化处理，并没有解决不可持续的，处理的成本和工艺要求较高的问题，同时污染也较为严重。