CN101716790A - 树脂预处理生产橡胶树炭化木方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于木材改性技术领域，具体是一种树脂预处理生产橡胶树炭化木方法，将含水率小于15％的橡胶木锯材置于真空处理罐中进行浸注处理，然后堆垛气干，装窑，常规窑干至含水率小于12％后出窑；将所得木材装入热处理设备中进行高温热处理，出窑得橡胶树炭化木，木材含水率为4～6％。本发明工艺简单，热处理过程升温速度快，生产效率高，通过真空加压浸注树脂能增加橡胶树炭化木的强度，有效防止木材热处理过程中的变形和开裂，所得橡胶树炭化木具有木材强度损失少，颜色典雅，尺寸稳定性及耐久性更加优良等优点，可广泛用于室内户外地板、景观及装饰材料等，拓宽了橡胶树木材的利用领域，能增加橡胶树木材的附加值。
Description
技术领域
本发明属于木材改性技术领域，涉及一种采用树脂浸注预处理橡胶木生产炭化木方法，具体是一种树脂预处理生产橡胶树炭化木方法，特别在于提高热处理木材的力学强度及在户外使用时防霉、防腐性能，并减少开裂。
背景技术
橡胶树(Hevea brasiliensis)广泛种植于我国海南、云南及东南亚，橡胶木为割制橡胶后的副产资源，东南亚年产橡胶木超过1000万m3，我国橡胶树人工林面积1300万亩，每年可获取木材180万m3，橡胶木已经成为热带出产的重要人工林商品材。橡胶木散孔材，干缩小，易加工，适宜制作家具和室内装饰材料。但因含有约1％的蛋白质和3％的淀粉等多糖，采伐后很快就会发生蓝变、腐朽、虫蛀，曾只能作为薪炭材。通过真空加压浸注化学防腐剂的方法改性处理以来，工业上才开始作为商品材利用。(陈达志，云南热作科技2000，23(3)：7-9)，其木材在气干、库存、运输和使用过程中若空气相对湿度高于95％均易发霉(翁文增，南京林业大学学报，1988，(1)：46-52.)，曾广泛使用硼酚合剂(BBP)改性处理，由于五氯酚钠毒性大，欧美国家均禁用。仅使用硼酸硼砂处理虽防虫效果好，但易流失，防腐效果差。另外，由于热带地区水热条件优越，5-6年前幼树生长快，6-7年开割产胶后橡胶树生长减缓，造成木材密度变异大，同时橡胶木应拉木高达30％，木材易变形。
热处理木材(也称炭化木)是在高温(通常160～220℃)低氧含量环境中对木材进行热处理改性，热处理过程木材的主成分半纤维素、纤维素不同程度降解，木质素大分子重排，细胞壁中羟基减少，吸湿性能下降，木材的颜色加深，采用高温热处理方法生产的炭化木既能改善木材的耐腐性能，又能提高木材的尺寸稳定性且不需要添加任何化学药剂，绿色环保(参见CN1868704)。目前经过热处理的针叶材炭化木主要用于室外景观及装饰材料，如户外家具，门，窗及木质装饰墙等，而热处理阔叶材炭化木可以用于室内地板，浴室装饰，镶板材料等。
橡胶木气干密度轻至中(0.5-0.6g/cm3)，木材的强度中等，由于橡胶木易腐朽变形，采用热处理方法能有效提高其尺寸稳定性和耐腐性。应用现有热改性技术在200℃以上温度生产橡胶树炭化木，其颜色明显加深，类似柚木，色泽典雅，但所得的炭化木抗弯强度和冲击韧性明显下降，如在220℃处理3小时，木材的抗弯强度损失达38-50％，木材变脆，生产木制品过程中榫卯易断裂，木材利用率低，而在190℃左右的较低温度处理，木材的抗弯强度损失较小，但木材的颜色较浅，尺寸稳定性和耐腐性能的改善不如200℃以上的处理材。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种树脂预处理生产橡胶树炭化木方法，采用树脂浸注橡胶木材，再进行高温热处理，对橡胶木材进行改性，能有效提高橡胶树炭化木的物理力学性能及耐久性，并赋予炭化橡胶木典雅的深褐色外观。
本发明所采用的技术方案：
一种树脂预处理生产橡胶树炭化木方法，其具体步骤如下：
1)、树脂预处理：将含水率小于15％的橡胶木锯材置于真空处理罐中，对处理罐抽真空，达到真空度(-0.09MPa)后保持10～30min，然后利用罐内负压将1～60％的树脂溶液抽入处理罐，待树脂浸注满后，施加1.0～1.5MPa压力，并保持30～60min，再后真空处理10min，排出木材内残留树脂液，取出木材。
所述树脂的分子量为400～600，pH值9.5～10.5。
所述树脂是脲醛树脂、酚醛树脂及其改性的低分子量树脂。
2)、树脂固化及木材干燥
将经过树脂浸注的木材堆垛气干1～3天后，木材装窑，常规窑干至含水率小于12％后出窑。
3)、高温热处理
a)将步骤2)所得木材装入热处理设备中，将干球温度逐渐升到60℃进行预热，再以3～8℃/h的升温速度升温到130℃，湿球温度控制小于干球10～30℃，对木材进行二次干燥至木材含水率为0；
b)以6～12℃/h的升温速度将干球温度逐渐升到185～220℃，并在此温度下保持2～6h，同时连续喷入蒸汽作为保护气体，保持湿球温度为100℃，以控制窑内低氧气含量，减少木材的强度损失；
c)停止供热，持续喷入蒸汽或喷水让木材降温，控制木材内外温差不超过30℃，使窑内温度降至100℃，然后让木材自然降温至45℃以下，出窑得橡胶树炭化木，木材含水率为4～6％。
本发明通过真空加压浸注树脂以及采用常规窑干方法等前期步骤，能增加橡胶树炭化木的强度，在热处理工艺中采用常压过热蒸汽作为加热介质和保护气体，热处理过程升温速度快，生产效率高，能有效防止木材热处理过程中的变形和开裂，所得橡胶树炭化木具有木材强度损失少，颜色典雅，尺寸稳定性及耐久性更加优良等优点，可广泛用于室内户外地板、景观、及装饰材料等，拓宽了橡胶树木材的利用领域，能增加橡胶树木材的附加值。
具体实施方式
下面用非限定性实施例对本发明进一步说明。
实施例一：10％脲醛树脂预处理生产橡胶树炭化木
1、树脂预处理：
将含水率小于15％的橡胶木锯材置于真空处理罐中，木材尺寸1000mm×130mm×35mm(长×宽×厚)。先对处理罐抽真空，达真空度-0.09MPa后保持10min，利用罐内负压将浓度10％的浸渍树脂(平均分子量500，pH值10)抽入处理罐，待树脂浸注满后，施加1.5MPa压力，并保持40min，再后真空处理10min，排出木材细胞腔内残留树脂，打开罐门，取出木材。
2、树脂固化及木材干燥：
将经过树脂浸注的木材，堆垛气干3天后待含水率降低70％以下，木材堆垛装窑，常规干燥至木材含水率小于12％后出窑，干燥基准如表1。
表1树脂浸渍后橡胶木常规干燥基准
3.高温热处理
a)将木材整齐堆垛，然后装入热处理设备中，并关闭设备大门和排气口；以6℃/h的升温速度将干球温度逐渐升至60℃，对木材进行预热处理；以5℃/h的升温速度将干球温度逐渐升到130℃，湿球温度控制小于干球20℃对木材进行二次干燥至木材含水率为0；
b)以10℃/h的升温速度将干球温度逐渐升到220℃，并在此温度下保持3小时，同时连续喷入蒸汽作为保护气体，保持湿球温度为100℃，以控制窑内低氧气含量，减少木材的强度损失；
c)停止供热，持续喷入蒸汽或喷水让木材降温，打开排气口，控制木材内外温差不超过30℃，使窑内温度降至100℃，停机焖窑，让木材自然降温至45℃以下，出窑，木材含水率为4～6％。
实施例二：15％脲醛树脂预处理生产橡胶树炭化木
1、树脂预处理：预处理树脂浓度为15％，其它处理条件同实施例一；
2、树脂固化及木材干燥与实施例一相同；
3、高温热处理过程同实施例一。
实施例三：15％酚醛树脂预处理生产橡胶树炭化木
1、树脂预处理：预处理树脂为酚醛树脂，浓度为15％，其它处理条件同实施例一；
2、树脂固化及木材干燥与实施例一相同；
3、高温热处理过程同实施例一。
按照国家标准“GB1936.1-91木材抗弯强度试验方法”和“GB1936.2-91木材抗弯弹性模量测定方法”，测试采用脲醛树脂于220℃处理3h获得的橡胶树炭化木的力学性能如表2，橡胶树素材对照的抗弯强度为80.95MPa，其炭化木为43.60MPa，10％树脂预处理炭化木为49.40MPa，15％树脂预处理炭化木抗弯强度为53.04MPa，与未处理材相比，提高了21.7％。采用酚醛树脂处理也能达到提高橡胶树炭化木性能的效果，其力学性能见表3。
表2脲醛树脂预处理炭化木力学性能
表3酚醛树脂预处理炭化木力学性能
Claims (3)
1.一种树脂预处理生产橡胶树炭化木方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)、树脂预处理：将含水率小于15％的橡胶木锯材置于真空处理罐中，对处理罐抽真空，达到真空度(-0.09MPa)后保持10～30min，然后利用罐内负压将1～60％的树脂溶液抽入处理罐，待树脂浸注满后，施加1.0～1.5MPa压力，并保持30～60min，再后真空处理10min，排出木材内残留树脂液，取出木材；
2)、树脂固化及木材干燥
将经过树脂浸注的木材堆垛气干1～3天后，木材装窑，常规窑干至含水率小于12％后出窑；
3)、高温热处理
a)将步骤2)所得木材装入热处理设备中，将干球温度逐渐升到60℃进行预热，再以3～8℃/h的升温速度升温到130℃，湿球温度控制小于干球10～30℃，对木材进行二次干燥至木材含水率为0；
b)以6～12℃/h的升温速度将干球温度逐渐升到185～220℃，并在此温度下保持2～6h，同时连续喷入蒸汽作为保护气体，保持湿球温度为100℃，以控制窑内低氧气含量，减少木材的强度损失；
c)停止供热，持续喷入蒸汽或喷水让木材降温，控制木材内外温差不超过30℃，使窑内温度降至100℃，然后让木材自然降温至45℃以下，出窑得橡胶树炭化木，木材含水率为4～6％。
2.根据权利要求1所述的树脂预处理生产橡胶树炭化木方法，其特征在于：所述树脂的分子量为400～600，pH值9.5～10.5。
3.根据权利要求1所述的树脂预处理生产橡胶树炭化木方法，其特征在于：所述树脂是脲醛树脂、酚醛树脂及其改性的低分子量树脂。
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