CN102029633A

CN102029633A - 一种蓝变木材的处理方法

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Publication number: CN102029633A
Application number: CN2010105170481A
Authority: CN
Inventors: 黄荣凤; 吕建雄; 周永东; 赵有科
Original assignee: Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry
Current assignee: Jiusheng Wood Co ltd
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2030-10-15
Also published as: CN102029633B

Abstract

本发明提供了一种蓝变木材的处理方法，其特征在于，该方法包括在氧气含量为3体积％以下的保护气体气氛下，将蓝变木材在温度为190-230℃下加热1-10小时，所述蓝变木材的含水量为8-13重量％。使用本发明的方法对蓝变木材进行处理，可以使蓝变木材与未蓝变木材的颜色均一、目测无区别，从而大大改善蓝变木材的外观质量，且由于热处理后密度和强度的变化，基本与未蓝变木材一致，因而处理后的蓝变木材能够发挥未蓝色的木材的作用，使木材由低档向中高档转变，大幅提升了蓝变木材的应用前景和市场价值，是一项非常有前景的木材加工技术。

Description

一种蓝变木材的处理方法

技术领域

本发明涉及的是一种木材加工领域的方法，具体来说，涉及一种蓝变木材的处理方法。

背景技术

砍伐后木材很容易受到蓝变菌的寄存，导致木材变色。蓝变菌以木材中的低分子碳水化合物为营养原进行繁殖，并不分解木材中纤维素、半纤维素、木质素等主要成分，因此不影响木材的强度。但是，变色后的木材由于外观质量较差，因此在使用范围上受到了很大的限制，例如只能在合板的内层以及建筑框架等不在表面显现的情况下使用。这样，就降低了其商业价值。

目前还没有一种有效的方法能够改善蓝变木材的外观质量。有采用碱性溶液漂白处理，以改变蓝变木材的颜色方面的研究，但由于木材染色后酸碱度发生变化，会影响木材的油漆的后期加工性能，而且这种漂白处理方法处理时间长，所需的成本高，因此，这种方法在生产上推广和应用的前景不大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善蓝变木材外观质量的蓝变木材的处理方法。

本发明的发明人意外地发现，在氧气含量为3体积％以下的保护气体气氛下，将蓝变木材在温度为190-230℃下加热1-10小时，即可有效地消除蓝变，使木材的整体颜色均一，且木材的强度基本与未蓝变木材一致，特别是温度为200-210℃，加热时间为3-5小时时，木材的整体颜色均一，目测无区别，且木材的强度基本不降低。

由此，本发明提供了一种蓝变木材的处理方法，其特征在于，该方法包括在氧气含量为3体积％以下的保护气体气氛下，将蓝变木材在温度为190-230℃下加热1-10小时，所述蓝变木材的含水量为8-13重量％。

使用本发明的方法对蓝变木材进行处理，可以使蓝变木材与未蓝变木材的颜色均一、目测无区别，从而大大改善蓝变木材的外观质量，且由于热处理后密度和强度的变化，基本与未蓝变木材一致，因而处理后的蓝变木材能够发挥未蓝变的木材的作用，使木材由低档向中高档转变，大幅提升了蓝变木材的应用前景和市场价值，是一项非常有前景的木材加工技术。

具体实施方式

本发明提供一种蓝变木材的处理方法，其特征在于，该方法包括在氧气含量为3体积％以下的保护气体气氛下，将蓝变木材在温度为190-230℃下加热1-10小时，所述蓝变木材的含水量为8-13重量％。

本发明中，所述蓝变木材的含水量高于13重量％时，在热处理前可以通过公知技术将其含水量干燥至8-13重量％，优选为干燥至9-10重量％。干燥方法可以使用干燥窑干燥，也可以在热处理箱中干燥，干燥的温度一般要在60-70℃以下。

根据本发明的方法，通过控制氧气含量为3体积％以下来控制蓝变木材在加热过程中被氧化或碳化。其中，所述保护气体可以为各种不与木材发生化学反应的气体，优选为水蒸气、二氧化碳、氮气和惰性气体中的一种或多种。

本发明的方法中，当加热的温度小于190℃，由于温度低，无法达到使蓝变木材和未蓝变木材的颜色目测无区别；当加热的温度大于230℃时，蓝变木材和未蓝变木材的强度显著降低；但在温度为190-230℃下加热1-10小时，可以使蓝变木材和未蓝变木材的颜色均一，且木材的强度基本与未蓝变木材一致。为了在颜色和强度方面均获得更好的效果，加热的温度越高，所需的加热时间相应越短。例如，当加热的温度为190℃至小于200℃时，加热的时间优选为3小时以上，进一步优选为3-10小时；当温度为200-230℃时，加热的时间优选为3-5小时。由于在温度为200-210℃下加热3-5小时使得蓝变木材和未蓝变木材的颜色均一、目测无区别，且木材的强度基本不降低，因此，特别优选为在温度为200-210℃下加热3-5小时。本发明中，木材的强度基本不降低是指木材蓝变处理前后强度改变在10％以内。

本发明提供蓝变木材的处理方法适用于各种木材蓝变后的处理，例如，所述蓝变木材可以为蓝变后的马尾松、扭叶松、樟子松等针叶材和杨木等阔叶材中的一种或多种。在本发明中，所述蓝变木材为蓝变后的马尾松时，其最佳条件为加热温度为200-210℃，时间为3-5小时；所述蓝变木材为蓝变后的扭叶松时，其最佳条件为加热的温度为200-210℃，时间为3-5小时。

根据本发明，对蓝变木材的蓝变程度没有特别的限制，即可以为整体发生蓝变的木材，也可以为部分发生蓝变的木材。

在本发明中，通过目测以及CIE L^*a^*b^*色值来评价处理过木材的颜色。CIE L^*a^*b^*色值表示色度。根据本发明，所述蓝变木材的蓝变部分的色度为L不大于85，a^*小于3，b^*小于40，通常L^*值72-85，a^*值-2.7-0，b^*值17-33。而通常未蓝变部分的CIE L^*a^*b^*色值为L^*值72-83，a^*值0-5，b^*值26-33。因此，蓝变木材的蓝变部分的CIE L^*a^*b^*色值和未蓝变部分的CIE L^*a^*b^*色值越接近，则蓝变木材的颜色越接近，从而整个蓝变木材的颜色越均一。

也可以使用色差ΔE^*值和色相差ΔH^*值来表示蓝变木材处理前后的颜色差异。色差ΔE^*值和色相差ΔH^*值值越小，处理前后差异越小。但差异越小，蓝变材与未蓝变材的差异就越大。蓝变材和未蓝变材在热处理后颜色都变深了，当颜色深到一定程度，蓝变材与未蓝变材颜色一致，从而目测无区别。色差ΔE^*值和色相差ΔH^*值可以根据上述CIE L^*a^*b^*色值计算得到，其具体的计算方法已为本领域技术人员所公知。一般地，蓝变木材采用本发明的方法处理前后的色差ΔE^*值为4-45，色相差ΔH^*值为0.5-6。而色差ΔE^*值为4.0以上，色相差ΔH^*值为3.0以上，则目测蓝变材与未蓝变材颜色无区别。

根据本发明，所述蓝变木材的蓝变部分可以由各种蓝变菌腐蚀木材后引起。蓝变菌以木材中的低分子碳水化合物为营养原进行繁殖，并不分解木材中纤维素、半纤维素、木质素等主要成分，不影响木材的强度。所述蓝变菌可以为已知的各种蓝变菌，例如：可以为长喙壳属(Ceratocystis)和长喙壳状属(Ophiostorna)、囊菌纲和半知菌纲的真菌中的一种或多种。

本发明提供的蓝变木材的处理方法可以在各种对木材进行热处理的设备中进行，本发明在箱式常压热处理设备中进行，该箱式常压热处理设备购自南京星楠干燥设备有限公司，氧含量控制系统购自中国林科院木材工业研究所。

下面通过具体实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明并不仅限于下述实施例。

实施例1

该实施例用于说明本发明提供的蓝变木材的处理方法。

选取加拿大产、长度为4000mm、厚度为40mm的蓝变扭叶松(pinuscontorla)板材，含水量为10重量％，蓝变率(即蓝变部分的面积占板材总表面积的百分比)为30面积％，蓝变部分的颜色为深蓝色，CIE L^*a^*b^*色值为L^*值78.107，a^*值-1.215，b^*值24.785、未蓝变部分的CIE L^*a^*b^*色值为L^*值81.025，a^*值1.832，b^*值30.481进行实验。

将上述板材锯解为6个长度为500mm、宽度为90mm、厚度为40mm的实验体，其中3个实验体未发生蓝变，其余3个实验体均部分或全部蓝变。将上述实验体置于密闭的加热炉中，通过喷洒150℃的过热水蒸气来控制氧气含量为3体积％，之后将加热炉内的温度升高到200℃，并在该温度下保持5小时，进行热处理。之后将实验体从加热炉中取出，木材颜色通过目测以及CIE L^*a^*b^*色值来确定，CIE L^*a^*b^*色值采用Minolta CR-300测色装置来测试，结果如表1所示。密度、体积膨胀率、体积干缩率、抗弯强度、抗弯弹性模量采用中国国家标准GB/T1931-1936-2009进行。结果如表2所示。表1和表2中各指标的数值均为平均值。

实施例2

按照实施例1的方法对蓝变扭叶松板材(来源与实施例1相同)进行加热处理，不同的是加热温度为205℃，加热时间为4小时，热处理后的木材的CIE L^*a^*b^*色值采用Minolta CR-300测色装置来测试，结果如表1所示。密度、体积膨胀率、体积干缩率、抗弯强度、抗弯弹性模量采用中国国家标准GB/T1931-1936-2009进行。结果如表2所示。表1和表2中各指标的数值均为平均值。

实施例3

该实施例用于说明本发明提供的蓝变木材的处理方法。

选取加拿大产、长度为4000mm、厚度为40mm的蓝变扭叶松(pinuscontorla)板材，含水量为13重量％，蓝变率(即蓝变部分的面积占板材总表面积的百分比)为50面积％。蓝变部分的颜色为深蓝色，CIE L^*a^*b^*色值为L^*值74.61，a^*值-1.42，b^*值21.02、未蓝变部分的CIE L^*a^*b^*色值为L^*值77.84，a^*值0.83，b^*值26.40进行实验。

将上述板材锯解为6个长度为500mm、宽度为90mm、厚度为40mm的实验体，其中3个实验体未发生蓝变，其余3个实验体均部分或全部蓝变。将上述实验体置于密闭的加热炉中，通过通入水蒸气来控制氧气含量为2体积％，之后将加热炉内的温度升高到210℃，并在该温度下保持3小时，进行热处理。之后将实验体从加热炉中取出，木材颜色通过目测以及CIEL^*a^*b^*色值1来确定，CIE L^*a^*b^*色值1采用Minolta CR-300测色装置来测试，结果如表1所示。密度、体积膨胀率、体积干缩率、抗弯强度、抗弯弹性模量采用中国国家标准GB/T1931-1936-2009进行。结果如表2所示。表1和表2中各指标的数值均为平均值。

实施例4

该实施例用于说明本发明提供的蓝变木材的处理方法。

选取加拿大产、长度为4000mm、厚度为40mm的蓝变扭叶松(pinuscontorla)板材，蓝变率(即蓝变部分的面积占板材总表面积的百分比)为80面积％。蓝变部分的颜色为深蓝色，CIE L^*a^*b^*色值为L^*值82.45，a^*值-2.73，b^*值20.36、未蓝变部分的CIE L^*a^*b^*色值为L^*值75.04，a^*值1.83，b^*值30.97进行实验。

将上述板材锯解为6个长度为500mm、宽度为90mm、厚度为40mm的实验体，其中3个实验体未发生蓝变，其余3个实验体均部分或全部蓝变。将上述实验体置于密闭的加热炉中，通过通入氮气来控制氧气含量为2体积％，之后将加热炉内的温度升高到190℃，并在该温度下保持5小时，进行热处理。之后将实验体从加热炉中取出，木材颜色通过目测以及CIE L^*a^*b^*色值1来确定，CIE L^*a^*b^*色值1采用Minolta CR-300测色装置来测试，结果如表1所示。密度、体积膨胀率、体积干缩率、抗弯强度、抗弯弹性模量采用中国国家标准GB/T1931-1936-2009进行。结果如表2所示。表1和表2中各指标的数值均为平均值。

对比例1

按照实施例1的方法对蓝变扭叶松板材(来源与实施例1相同)进行加热处理，不同的是，加热的温度为180℃，加热的时间为5小时，热处理后的木材的CIE L^*a^*b^*色值1值采用Minolta CR-300测色装置来测试，结果如表1所示。密度、体积膨胀率、体积干缩率、抗弯强度、抗弯弹性模量采用中国国家标准GB/T1931-1936-2009进行。结果如表2所示。表1和表2中各指标的数值均为平均值。

参考例1

实验材料为蓝变扭叶松木材和未蓝变扭叶松木材，不做任何处理。结果见表1、表2。表1和表2中各指标的数值均为平均值。

实施例5

该实施例用于说明本发明提供的蓝变木材的处理方法。

选取中国广西产、长度为4000mm、厚度为40mm的蓝变马尾松(pinusmassoniana)板材，含水量为11重量％，蓝变率(即蓝变部分的面积占板材总表面积的百分比)为30面积％。蓝变部分的颜色为深蓝色，CIE L^*a^*b^*色值为L^*值73.96，a^*值-0.28，b^*值24.79、未蓝变部分的CIE L^*a^*b^*色值为L^*值77.96，a^*值1.33，b^*值26.51进行实验。

将上述板材锯解为6个长度为500mm、宽度为90mm、厚度为40mm的实验体，其中3个实验体未发生蓝变，其余3个实验体均部分或全部蓝变。将上述实验体置于密闭的加热炉中，通过抽真空来控制氧气含量为0.2体积％，之后将加热炉内的温度升高到200℃，并在该温度下保持5小时，进行热处理。之后将实验体从加热炉中取出，木材颜色通过目测以及CIE L^*a^*b^*色值1来确定，CIE L^*a^*b^*色值1采用Minolta CR-300测色装置来测试，结果如表1所示。密度、体积膨胀率、体积干缩率、抗弯强度、抗弯弹性模量采用中国国家标准GB/T1931-1936-2009进行。结果如表2所示。表1和表2中各指标的数值均为平均值。

实施例6

该实施例用于说明本发明提供的蓝变木材的处理方法。

按照实施例2的方法对蓝变板材进行加热处理，不同的是蓝变板材为马尾松(Pinus massoniana)板材。热处理后的木材的CIE L^*a^*b^*色值1采用Minolta CR-300测色装置来测试，结果如表1所示。密度、体积膨胀率、体积干缩率、抗弯强度、抗弯弹性模量采用中国国家标准GB/T1931-1936-2009进行。结果如表2所示。表1和表2中各指标的数值均为平均值。

实施例7

该实施例用于说明本发明提供的蓝变木材的处理方法。

按照实施例3的方法对蓝变板材进行加热处理，不同的是蓝变板材为马尾松(pinus massoniana)板材。热处理后的木材的CIE L^*a^*b^*色值1采用Minolta CR-300测色装置来测试，结果如表1所示。密度、体积膨胀率、体积干缩率、抗弯强度、抗弯弹性模量采用中国国家标准GB/T1931-1936-2009进行。结果如表2所示。表1和表2中各指标的数值均为平均值。

实施例8

该实施例用于说明本发明提供的蓝变木材的处理方法。

按照实施例1的方法对蓝变板材进行加热处理，不同的是蓝变板材为马尾松(pinus massoniana)板材，加热温度为230℃，加热时间为1小时。热处理后的木材的CIE L^*a^*b^*色值1采用Minolta CR-300测色装置来测试，结果如表1所示。密度、体积膨胀率、体积干缩率、抗弯强度、抗弯弹性模量采用中国国家标准GB/T1931-1936-2009进行。结果如表2所示。表1和表2中各指标的数值均为平均值。

对比例2

该实施例用于说明本发明提供的蓝变木材的处理方法。

按照实施例1的方法对蓝变板材进行加热处理，不同的是蓝变板材为马尾松(pinus massoniana)板材，加热的温度为240℃，加热的时间为1小时。热处理后的木材的CIE L^*a^*b^*色值采用Minolta CR-300测色装置来测试，结果如表1所示。密度、体积膨胀率、体积干缩率、抗弯强度、抗弯弹性模量采用中国国家标准GB/T1931-1936-2009进行。结果如表2所示。表1和表2中各指标的数值均为平均值。

参考例2

实验材料为蓝变马尾松(pinus massoniana)木材和未蓝变马尾松(pinusmassoniana)木材，不做任何处理。结果见表1、表2。表1和表2中各指标的数值均为平均值。

表1

注：A：颜色均一，目测无区别；B：颜色均一，目测稍有区别；C：颜色不均一，目测区别明显。

表2

注：综合评价项中的评价标准解释如下

A：干缩率降低(与参考例相比降低15％以内)，强度基本不降低(与参考例相比强度改变在10％以内)；

B：干缩率降低(与参考例相比降低15％-30％以内)，强度稍降低(与参考例相比变化在15-30％内)；

C：干缩率降低(与参考例相比降低30％以上)，强度明显降低(与参考例相比变化在30％以上)。

其中强度变化率的正值表示提高，负值表示降低。

根据表1、表2可知，当处理的温度小于190℃，由于温度低，无法达到使蓝变木材和未蓝变木材的颜色目测无区别；当处理的温度大于230℃时，蓝变木材和未蓝变木材发生碳化使木材的强度开始显著降低；但在温度为190-230℃下加热1-5小时，可以使蓝变木材和未蓝变木材的颜色均一，抗胀缩率提高，强度有一定的降低，但处理后的木材强度仍然可以达到杉木和杨木素材的水平，作为非承重用木材完全可以使用；在温度为200-210℃下加热3-5小时使得蓝变木材和未蓝变木材的颜色均一、目测无区别，且木材的强度基本不降低。

Claims

1.一种蓝变木材的处理方法，其特征在于，该方法包括在氧气含量为3体积％以下的保护气体气氛下，将蓝变木材在温度为190-230℃下加热1-10小时，所述蓝变木材的含水量为8-13重量％。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述保护气体为水蒸气、二氧化碳、氮气和惰性气体中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热的温度为200-210℃，时间为3-5小时。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蓝变木材为整体发生蓝变的木材和部分发生蓝变的木材。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述蓝变木材的蓝变部分的色度为L^*不大于85、a^*小于3、b^*小于40。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述蓝变木材的蓝变部分的色度为L^*值72-85，a^*值-2.7-0、b^*值17-33。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蓝变木材的蓝变部分由蓝变菌腐蚀木材后引起，所述蓝变菌为长喙壳属(Ceratocystis)、长喙壳状属(Ophiostorna)、囊菌纲和半知菌纲的真菌中的一种或多种。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，所述蓝变木材为蓝变后的马尾松、扭叶松、樟子松和容易发生蓝变的针叶材和阔叶材中的一种或多种。