CN102626941B - 一种速生材表面增强制造方法及其型材 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种速生材表面增强制造方法及其型材，属于木材功能性改良和木材加工技术领域。本发明的技术方案由以下步骤制得：（1）干燥步骤：将速生材木材干燥至含水率为5～12%；（2）炭化步骤：将速生材木材炭化的步骤；（3）表面增强步骤：对速生材木材表面进行压缩增强处理的步骤；（4）热处理固定步骤：是将速生材木材置于180～220℃条件下热处理固定的步骤。本发明解决了现有技术方案生产工艺复杂，生产成本高，出材率低，所得型材木材纹理色泽差，产品稳定性差。与现有技术相比本发明速生材表面增强制造方法工艺简单，生产过程不添加任何化学药剂生产环保、生产效率高，可实现大规模流水线生产，木材损失小，出材率高，生产成本低等优点，所得速生材表面增强型材具有表面硬中间软或底软，尺寸稳定性好，耐腐性强，木材纹理显现、色泽饱满装饰效果好等优点。

Description

一种速生材表面增强制造方法及其型材

技术领域

本发明涉及木材功能性改良及其型材，尤其涉及一种速生材表面增强制造方法及其型材，属于木材功能性改良和木材加工技术领域。

背景技术

随着天然林资源的枯竭和国家天然林保护工程的实施，人工速生丰产林木材必将成为今后缓解我国木材供需矛盾的主要途径。人工速生丰产林木材主要包括杉木、马尾松、落叶松、杨木、泡桐等树种，它具有生长速度快、产量高、成材周期短等特点，由于其生长速度快、材质较差、密度及表面硬度低，不耐腐不耐候、易变形易开裂等缺陷限制了其应用范围，一般只能应用于生产胶合板、刨花板和纤维板等低附加值半成品，而不能应用于实木地板及实木家具等高附加值木制品。

对速生丰产林木材进行功能性改良是对速生材高附加值利用的有效途径。所谓的木材功能性改良，一般是指应用先进的物理技术、化学技术和生物技术等，对木材进行改性处理，克服天然木材尤其是速生林木材的缺陷，提高木材物理性能和加工性能，延长木材的使用寿命，提高木材的防腐、抗老化性能，改善木材的颜色纹理，提高木材的使用档次和商业价值。目前对速生材进行功能性改良常采用的制造方法有：1.低分子树脂浸渍木材技术即是在水溶性低分子量树脂的溶液中高压浸渍时，树脂扩散进入木材细胞壁并使木材增容，经干燥除去水分，树脂由于加热而固化，生成不溶于水的聚合物，形成浸渍木。机理是把低分子量的树脂浸注于木材中，在高温条件下树脂彼此间聚合，或与木材中的活性基团如羟基形成氢键结合或化学结合，在细胞壁内生成不溶性聚合物，降低了木材中的活性基团，即降低了木材的亲水性，从而抑制细胞壁对水分的吸着；树脂聚合物亦使细胞壁充胀增容，达到抑制细胞壁收缩性能的作用，提高木材的密度和强度，也使木材的尺寸稳定性、阻湿性、力学强度等得到提高。

目前，常用的浸渍树脂是酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、间本二酚树脂等，常采用的浸渍方法是加压浸渍法、超声波法、预抽提法和高温干燥法。如2008年方桂珍、李淑君等采用低分子量酚醛树脂对大青杨木材进行浸渍改性，处理方法为：将试件放放浸渍罐中先抽真空(绝对压力为8kPa)1h，注入药液，浸渍一段时间后，再加压(绝对压力0.8MPa)6～8h，然后将试件取出，进行二次抽真空，气干后在120℃固化3h。

从上述方法、生产工艺及所用的树脂来看，采用化学试剂处理，其必定产生废气或废水排放，噪声大，污染环境，生产工艺复杂，所用树脂价格贵，成本高，有甲醛释放，所能处理的木材也只能是厚度溥的木材如木皮、单板等，而所处理得到的厚木材如18mm规格的实木地板坯料，只能有表面浸渍到树脂，不会浸注满整个实木地板，在使用过程中容易引起变形和产生内腐，耐腐耐候性不理想，使用寿命短，出材率不高等缺点，而且所处理得到的木材表面纹理暗淡无色泽，使得这一技术只能实验室开发，并末实现产业化推广。

2.木材压密技术木材压密是指通过对木材进行软化、压缩、定形的工艺过程，使软质木材的密度和强度得以提高从而达到木材强化目的的方法，所得的木制品称为压缩木。目前已有的木材压密技术有两种，一种是普通压缩木，另一种是整形压缩木。

①普通压缩木的生产工艺工艺一将木块喷蒸处理，使含水率达到17～20％，内部温度升到85℃以上，然后将木块在热压机中横向压缩，压板温度一般在120℃以上，木块压缩时采用分段施压的方法，压力逐渐增大，通常都在10MPa以上(与树种、软化程度、压板的温度有关)；也可以保持压力的条件下，自然冷却至压缩木中心温度降至30～40℃时出料。

工艺二在一个内部带有压缩装置的密闭高温高压处理罐中，用高温高压蒸汽软化木材，我后将其压缩，并在压缩状态下用高温高压蒸汽处理，用180℃或者200℃的饱和水蒸汽相应处理8min或者1min。然后经强制冷却至60℃以下出料。

上述两种工艺是目前日本和欧洲常采用的压缩木工艺。但这一工艺生产周期长，生产工艺复杂，木材利用率低，产量低，产品色泽不美观等缺点，使其只能在局部实现产业化，但产量低，应用途径小。

②整形压缩木的生产工艺是应用木材可塑化原理，加热木要材使之塑化，经过压缩、整形处理，使木材从原木状态直接加工成断面为方形或矩形的木材。但这工艺生产能耗高，产量低，所得到产品易变形，从而其末实现产业化应用过。

中国专利文献CN101603623A公开了“表面强化实木型材、地板及其制造方法”技术专利，其制造方法包括(1)干燥原木型材；(2)将原木型材在210～250℃的热压机中压缩；(3)将压缩后的原木型材保温20～60分钟；(4)控制原木型材的含水率在6～9％之间。上述方案，在在压缩过程中，由于木材在干燥过程中含水率很高，木材渗透性差，在210～250℃的热压机中压缩时木材里的水蒸汽分压力大，使被压密木要材容易产生炸裂、爆裂和表面凸起，木材损耗大，出材率低约为60～70％，而且处理出来的木材纹理色泽暗淡，给人以闷闷的感觉，有烧焦味，同时其耐腐等级只能达到III级，防腐性能较差，尺寸稳定差，在使用过程中吸湿回弹率高，回弹不均匀容易引起表裂。

中国专利文献CN101214675A公开了“木材热压炭化强化方法”技术专利，其包括(1)干燥：根据木材密度，将木材在干燥窑中把含水率控制在3～17％；(2)刨光：对木材进行了刨光处理；(3)热压炭化：将刨光的木材放入温度为160～260℃的热压机中进行热压炭化，木材的压缩比控制在5～50％，保温10～240分钟；冷却：将炭化后的木材冷却至80％以下；(4)成品：将木材的放在自然条件或调温调湿房内，根据木材的用途把木材的含水率调到5～10％。上述方案在压缩炭化过程中，木材很容易产生炸裂、，爆裂和表面凸起，出材率低约为50～60％；而且处理出来的木材纹理色泽暗淡，给人以闷闷的感觉，同时上述方案处理得到的木材耐腐性能差(通常在III级以下)且不稳定、尺寸稳定性差，在使用过程中吸湿回弹率高，回弹不均匀容易引起表裂。

中国专利文献CN101486212A公开了“压缩炭化杨木三层实木复合地板的生产方法”技术专利，其公开的面层材料的制备：将速生材杨木锯剖成板材，经干燥、刨削、根据压缩率(压缩率30％、40％、50％、60％)和面板的厚度为2～4mm加工成含水率为20～40％的杨木薄板，板在压机中被压缩到所需的压缩率，压缩时的温度70～110℃，施加的压力根据薄板设计的压缩率而确定；压缩后的板在一定的压力条件下或在特制的夹具中进行炭化固定，炭化过程在热压机中进行或在特制的夹具中进行，炭化温度为190～220℃，时间1.5～5小时，炭化装置设有排气孔；炭化处理结束后，在一定的压力条件下将杨木薄板温度降至40～60℃，取出杨木薄板，用宽带砂光机砂去颜色变深的外层，砂光后的杨木薄板厚度在2～4mm。现有技术的上述方案，杨木的含水率大，在纤维饱和点左右，在70～110℃的条件下进行干燥后木材收缩率很大会导致木材的残余应力也很大，然后在190～220℃条件下炭化时，使得木材很容易开裂，而且木材压缩率大，形成了整体压缩，木材损耗率大，炭化装置设有的排气孔，会使得压缩出来的木材表面出现凹凸不平的点，经砂光后，这些点所在的位置会使得这一区域硬度降低，而且后期又没有进行含水率调湿处理，会使得木材在使用过程中因吸湿而产生变形；这样的工艺也不能利于产业化的运作。

发明内容

本发明的目的是提供了一种速生材物理木材功能性改良制造方法，解决速生材的材质软，密度小，容易开裂变形等缺陷，同时解决现有技术的上述问题，即生产工艺复杂，生产成本高，出材率低，木材纹理色泽差，产品稳定性差。具体是提供一种即能增强速生材表面硬度，提高速生材尺寸稳定性，突出速生材纹理色泽微环境优秀特性，提高速生材出材率的速生材表面增强制造方法，且所处理得到的型材能适合各种气候的应用，能制造生产成实木地板及实木家具高附加值木质品。与现有技术相比本发明技术方案工艺简单，生产过程不添加任何化学药剂生产环保、生效效率高，可实现大规模流水线生产，木材损失小，出材率高，生产成本低等优点。通过实施该制造方法所得速生材表面增强型材的得材率高，具有表面硬中间软或底软，尺寸稳定性好，木材纹理显现、色泽饱满装饰效果好等优点。

本发明提供了一种速生材表面增强制造方法，包含以下步骤：(1)干燥步骤：将速生材木材干燥至含水率为5～12％；(2)炭化步骤：将速生材木材炭化处理的步骤；(3)表面增强步骤：对速生材木材表面进行压缩增强处理的步骤；(4)热处理固定步骤：是将表面增强后速生材木材置于180～220℃条件下热处理固定的步骤。

作为优选，所述的干燥步骤采用的是气干与窑干联合干燥方法，即前期采用气干先使速生材木材的含水率降低到25％左右，使速生材木材已渡过易皱缩含水率40～60％，再采用窑干常规干燥时，就不容易出现干燥缺陷，而且还是一种节能环保的干燥方法。将速生材木材干燥至含水率为5～12％。

作为干燥步骤的优选，干燥后的速生材木材含水率低至5.0％～8.0％、木材厚度上含水率偏差小于2.0％且木材内部残余应力小于2.0％，再进行炭化处理。使木材在能耗低的干燥阶段使木材的含水率降低，利于能耗高的炭化阶段可以快速升温，而不影响炭化木的质量和出材率。

作为优选，所述的炭化步骤是：是将干燥得到的木材装入木材炭化设备中，迅速升温和加湿，温度升高到80℃～90℃，湿度加湿到相对湿度为70％～80％，保持2h～4h，然后采用阶梯式升温方法按照(10℃～20℃)/h的速度升温到125℃～135℃并保持2h～4h，然后再采用阶梯式升温方法，将温度按照(8℃～15℃)/h至175℃～200℃，并在最高温度下保持2h～4h，结束后采用连续喷射雾化水方法让木材快速降温至炭化设备内温度120℃以下时，停止加热和喷雾化水结束炭化，自然降温至40℃～60℃时立即出窑。

本发明的所采用的木材炭化处理工艺，是对对速生材炭化生产处理工艺进行多年生产实践改进的，兼顾节能和炭化所得产品质量的基础上改进所得。本工艺缩短了炭化处理时间，提高了产品质量。在炭化过程中采用175℃～200℃高温高湿条件下处理木材，溶解木材抽提物如松脂等，使木材里的活性基团如羟基等减少，打通木材导道和纹孔，提高木材的通透性，使木材纹理显现色泽饱满，而且使得后续的表面增强步骤处理时由于木材的渗透性好，而又没有过多改变原来速生材木材的物理性能等，保证了速生材在180～220℃条件下进行表面压缩增强处理时，木材不会产生现有技术压缩增强时出现的炸裂、爆裂和表面凸起的缺陷，而且使得压缩增强时木材纹理仍然显现自然，色泽仍然饱满自然。

作为优选，所述的炭化步骤后还包括一个含水率恢复的步骤：是将炭化后所得的速生材木材移到干燥窑或平衡房里进行含水率恢复处理到含水率为6～9％。一般炭化后所得的木材含水率约在2％～4％，过低的含水率在表面增强处理时会得到表面增强型材表面增强层较溥，而且还略有整体压缩的特征，而且在炭化窑内直接恢复木材含水率能耗高。因此，取出木材移到常规干燥窑或平衡房里进行含水率恢复即节能，又有利于表面压密增强处理效果。

作为优选，所述的表面增强步骤：将上述所得速生材木材置于热压机中，控制热压板闭合热压板速度为0.5～7mm/s，热压板的温度为120～160℃，使木材表层升温软化，施加的压力为6～15Mpa，根据要求控制木材压缩率为2％～20％，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间5～30min，热压结束后缓慢泄压取出木材，得到的是双表面增强速生材型材。

作为进一步优选，所述的表面增强步骤：将上述所得速生材木材置于热压机中，控制热压板闭合速度为1.0～2.0mm/s，热压板的温度为150～160℃，使木材表层升温软化，施加的压力为8～12Mpa，根据要求控制木材压缩率为5％～10％，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间15～20min，热压结束后缓慢泄压取出木材，得到的是双表面增强速生材型材。

作为另一优选，所述的表面增强步骤：将上述所得速生材木材置于热压机上热压，闭合热压机热压板并使被压木材上下面形成温度差大于100℃以上并保持5s以上一段时间后，然后使木材上下两面的温度差逐渐缩小趋于一致，使木材单表层升温软化，控制热压板闭合速度为0.5～7mm/s，控制热压板的温度为120～160℃，施加的压力为6～15Mpa，控制木材压缩率为2％～20％，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间5～30min，热压结束后缓慢泄压取出木材，得到的是单表面增强速生材型材。

作为进一步优选，所述的表面增强步骤：将上述所得速生材木材置于热压机上热压，闭合热压机热压板并使被压木材上下面形成温度差大于100℃以上并保持5s以上一段时间后，然后使木材上下两面的温度差逐渐缩小趋于一致，使木材单表层升温软化，控制热压板闭合速度为1.0～2.0mm/s，控制热压板的温度为150～160℃，施加的压力为8～12Mpa，控制木材压缩率为5％～10％，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间15～20min，热压结束后缓慢泄压取出木材，得到的是单表面增强速生材型材。

作为优选，所述的热处理固定步骤：是将所得表面增强速生材木材整齐码垛并在木材堆顶压压块，然后装入木材热处理设备中，迅速升温和加湿，在升温和加湿过程中要保持干湿球温度差40～50℃，直至湿球温度达100℃后，直接升温到180～220℃对木材进行热处理2～4h，结束后采用连续喷射雾化水方法让木材快速降温至热处理设备内温度小于120℃以下时，停止加热和喷雾化水结束热处理，自然降温热处理设备内温度降至40℃～60℃后取出。

作为优选，它还包括一个在热处理固定步骤后的含水率恢复步骤：即是将固定步骤完成后的速生材型材移到干燥窑或平衡房里进行含水率恢复到含水率为7～10％。

本发明还包括通过上述一种速生材表面增强制造方法所制得的型材，型材横断面上分为表面增强层1与自然层2，表面增强层1的密度明显大于自然层2，自然层2保持了型材自然密度，表面增强层1的密度是自然层2密度的1.3～3倍，表面增强层1与自然层2通过木材自身纤维自然连接，表面增强层1的厚度为0.5～2.5mm，耐腐性能等级达强耐腐I级以上(即质量损失0～10％)。

作为优选，所述的型材经机械加工涂装后制成的速生材表面增强实木地板及速生材表面增强实木家具。所得到的型材特别适合用于直接制造实木地板和实木家具高附加值木制品。

本型材具有如下优点：(1)克服了速生材表面软的特性，具有表硬底软或中间软的独特使用效果，与素材相比，表面硬度提高了50％以上；(2)克服了速生材易变形不耐腐，型材的尺寸稳定性和耐腐耐候性，与素材相比，尺寸稳定性提高55％以上，耐腐耐候性达到了强耐腐等级达I级以上(即质量损失0～10％)；(3)型材厚度方向上耐湿尺寸稳定性(膨胀率)≤2％，耐热尺寸稳定性(收缩率)≤1％，厚度方向上的干缩系数仅是其弦向干缩系数的1～1.5倍，在使用过程中型材表面平整，使用寿命长3倍以上；(4)型材具有优秀的视觉特性，纹理显现色泽饱满，使速生材能呈现出柚木、榆木、栎木等珍贵树种纹理色泽。

上述速生材表面增强实木型材的原料是速生丰产林产的速生材，例如杨木、杉木、马尾松、南方松、落叶松、泡桐等，它们未经处理时，力学性能较差，防腐防潮性能不理想，稳定性差，很容易受到菌虫的侵害，容易开裂变形。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、速生材表面增强制造方法中，通过在前设置干燥步骤，可防止木材发生霉变或蓝变、影响木材的表面美观度，同时克服了速生材直接进行常规干燥易出现皱缩缺陷，皱缩缺陷会降低木材的出材率，采用气干与窑干联合干燥技术是一种非常节能环保的干燥方法，特别适合于速生材干燥；2、速生材表面增强制造方法中，采用改进后针对速生材的炭化工艺，即节能高效，又保证型材的物理力学性能，同时又打通了速生材的纹孔导管，提高速生渗透性，在后续采用的表面增强步骤中使木材里的水蒸汽能够得到及时蒸发，木材里的水蒸汽分压力低，防止了速生材木材在表面增强处理时发生开裂或爆裂，能达到100％的出材率，同时使速生材纹理显现色泽饱满，使得木材具有珍贵木材的高级感；3、速生材表面增强制造方法中，采用的表面增强工艺，通过控制压力、热压温度、压合速度、压缩率的优化应用，能保证速生材能得表面增强型材，而且仍然保持了炭化后木材所具有的纹理显现色泽饱满的视觉特性；4、速生材表面增强制造方法中，所采用的热处理固定方法，与现有的热处理方法有着本质的区别，采用本方法是在充分研究本发明表面增强得到的木材性质的基础上，为其独自开发出来的，具有热处理周期短，节能环保的实质特点，所得产品纹理色泽美观，如采用本方法用于替代现有的木材热处理方法，会使得热处理得到的木材全部出现表裂或内裂；5、速生材表面增强制造方法，本技术方案生产工艺简单，生产周期短，生产效率高，生产成本低，木材损失小，森材出材率高，生产过程中无废水、废气产生，生产过程中不添加任何化学药剂环保，可实现多层热压表面增强，可连续化、大规模产业化生产，克服了速生材木材的固有缺陷，解决了现有技术的回弹与环保二者不兼顾的难题。本发明涉及的关键步骤主要是炭化步骤、表面增强步骤、热处理固定步骤，只要每一步都保证设备完好，工艺合适，并保证工艺得到正确的实施就能得到质量过硬的产品；同时克服了木材先表面增强处理，后炭化热处理固定导致的型材表面硬度大幅下降的缺点；6、所得到的型材表面增强层与自然层是通过自身的木纤维自然连接，它们之间不存在胶合、分开等技术问题，具有的表面硬底层软或芯层软的独特使用效果，同时克服了速生材木材原有的纹理色泽单一，使木材表面的纹理更加显现色泽更加饱满，呈现出更优秀的木材纹理微环境视觉特性，用做实木地板时具有独特的优势，做成的实木地板，木纹显现，脚感舒适，无任何有害气体排放，兼顾了视感、触觉、嗅觉的统一，特别适合于有老年人或小孩的家庭用作地板，这是现在普通实木地板所不能比拟的；7、所用于制造的木材是速生丰产林产的速生材，具有资源丰富，价格低廉的特点，制得的型材具备珍贵天然林木材优良的木材微环境特性和物理力学性能，可直接应用于实木地板、实木家具或实木复合地板的面板、木家具、木门的面板，从而实现了速生材的高附加值利用，达到了优材优用劣材优用的最优使用效果。

附图说明

图1为本发明的一个优选实施例中，速生材双表面增强型材的横截面结构示意图；图2为本发明的另一个优选实施例中，速生材单表面增强型材的横截面结构示意图。

具体实施方式

实施例1a.干燥步骤：马尾松原木，通过制材方法使马尾松尽可能多地出弦切板实木地板规格坯料，规格为：930×132×26mm，采用气干与窑干联合干燥方法，采用气干干燥即(昼夜平均温度25.3℃，昼夜平均风速2.1m/s，时季9月份)，使木材含水率低25％左右时，移动到干燥窑按表1生产型工艺进行干燥，干燥坯料含水率到8％左右。表1马尾松气干与窑干联合干燥工艺

b.炭化处理：将干燥后的马尾松木材按干燥时的堆垛直接装入木材炭化设备中，迅速升温和加湿，温度升高到90℃，湿度加湿到相对湿度为80％，保持4h，然后采用阶梯式升温方法按照20℃/h的速度升温到135℃并保持4h，然后再采用阶梯式升温方法，将温度按照15℃/h至200℃，并在最高温度下保持4h，结束后采用喷射雾化水方法让木材快速降温至炭化设备内温度小于120℃时，停窑结束炭化，自然降温至60℃时立即出窑。

c.含水率恢复：把出窑后的炭化马尾松移到干燥窑，控制干球温度为55℃，温球湿度为53℃处理4天，使炭化马尾松的含水率恢复到8％左右，出窑在室内养生2天，经四面刨进行四面光处理得到四面光板。

d.表面增强步骤：将马尾松四面光板置于14层热压机上热压，闭合热压机热压板并使被压木材上表面热压板温度大于下表面热压板温度100℃以上并保持15s，然后使木材上下两面的温度差在3min左右逐渐缩小趋于一致，使木材表层升温软化，控制热压板闭合速度为4mm/s，控制热压板的温度为160℃，施加的压力为12Mpa，控制木材压缩率为10％，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间20min，热压结束后缓慢泄压取出木材，然后可立即热压下一批马尾松。

e.热处理固定步骤：将上述表面增强得到的速生材木材整齐码垛并在木材堆顶压压块，然后装入木材热处理设备中，迅速升温和加湿，在升温和加湿过程中要保持干湿球温度差在40～50℃，直至湿球温度达100℃后，直接升温到200℃对木材进行热处理4h，结束后采用连续喷射雾化水方法让木材快速降温至热处理设备内温度小于120℃以下时，停止加热和喷雾化水结束热处理，自然降温热处理设备内温度降至40℃后取出。

c.含水率恢复：把热处理固定步骤得到的马尾松型材移到干燥窑，控制干球温度为56℃，温球湿度为54℃处理4天，使马尾松型材的含水率恢复到8％左右，取出后放在室内养生2天，从而最终得到单面增强马尾松型材地板坯料。

马尾松型材经截断，横断面呈现出如图2所示的单面增强型材结构，型材横断面上分为表面增强层1与自然层2，表面增强层1的密度明显大于自然层2，自然层2保持了型材自然密度，表面增强层1的密度是自然层2密度的2.3倍，表面增强层1与自然层2通过木材自身纤维自然连接，表面增强层1的厚度为1.5mm，其耐腐性能等级达强耐腐I级以上(质量损失4.5％)，而且型材纹理显现，色泽饱满呈柚木色。

对速生材马尾松表面增强型材进行砂光找平，然后通过机械加工并开榫开槽涂装成实木地板，与末经表面增强处理的马尾松素材按同样的机加工涂装工艺得到的实木地板，及与只经炭化步骤、热处理固定步骤(但末经表面增强步骤)处理得到的马尾松炭化木材按同样的机加工涂装工艺得到的实木地板，和栎木实木地板、马尾松纤维板强化地板物理性能比较如表2所示。表2马尾松各实木地板物理性能指标

从表2可以得出，经本发明技术方案得到的速生材表面型材，制作得到的速生材实木地板，具有优秀的木材综合物理性能，克服了速生材本身材质软，不能直接应用于实木地板等高附加值木制品。

实施例2a.干燥步骤：杨木原木通过制材方法得到规格为：1250×140×37mm，采用气干与窑干联合干燥方法，采用气干干燥即(昼夜平均温度23.3℃，昼夜平均风速2.7m/s，时季10月份)，使木材含水率低25％左右时，移动到干燥窑按表3生产型工艺进行干燥，干燥坯料含水率到12％左右。表3杨木气干与窑干联合干燥工艺

b.炭化处理：将干燥后好的杨木直接装入木材炭化设备中，迅速升温和加湿，温度升高到80℃，湿度加湿到相对湿度为70％，保持2h，然后采用阶梯式升温方法按照10℃/h的速度升温到125℃并保持2h，然后再采用阶梯式升温方法，将温度按照8℃/h至175℃，并在最高温度下保持2h，结束后采用喷射雾化水方法让木材快速降温至炭化设备内温度小于120℃时，停窑结束炭化，自然降温至40℃时立即出窑。

c.含水率恢复：把出窑后的炭化杨木移到平衡房，控制干球温度为55℃，温球湿度为53℃处理5天，使炭化杨木的含水率恢复到6％左右，出窑在室内养生1天，经四面刨进行四面光处理得到四面光板。

d.表面增强步骤：将杨木四面光板置于14层热压机上热压，控制热压板闭合速度为7mm/s，热压板的温度为120℃，使木材表层升温软化，施加的压力为6Mpa，根据要求控制木材压缩率为2％，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间5min，热压结束后缓慢泄压取出木材，然后可立即热压下一批杨木板材。

e.热处理固定步骤：将上述表面增强得到的杨木速生材木材整齐码垛并在木材堆顶压压块，然后装入木材热处理设备中，迅速升温和加湿，在升温和加湿过程中要保持干湿球温度差在40～50℃，直至湿球温度达100℃后，直接升温到180℃对木材进行热处理4h，结束后采用连续喷射雾化水方法让木材快速降温至热处理设备内温度小于120℃以下时，停止加热和喷雾化水结束热处理，自然降温热处理设备内温度降至60℃后取出。

c.含水率恢复：把热处理固定步骤得到的杨木型材移到干燥窑，控制干球温度为56℃，温球湿度为54℃处理6天，使杨木型材的含水率恢复到10％左右，取出后放在室内养生1天，从而最终得到双面增杨木型材。

杨木型材经截断，横断面呈现出如图1所示的双面增强型材结构，型材横断面上分为表面增强层1与自然层2，表面增强层1的密度明显大于自然层2，自然层2保持了型材自然密度，表面增强层1的密度是自然层2密度的1.4倍，表面增强层1与自然层2通过木材自身纤维自然连接，表面增强层1的厚度为0.5mm，其耐腐性能等级达强耐腐I以上(质量损失7.6％)，而且型材纹理显现，色泽饱满呈榆木色。

对速生材杨木表面增强型材，与末经表面增强处理的杨木素材，及与只经炭化步骤、热处理固定步骤(但末经表面增强步骤)处理得到的杨木炭化木材，和栎木、杨木纤维板物理性能比较如表4所示。表4杨木各型材物理性能指标

从表4可以得出，经本发明技术方案得到的型材，具有优秀的物理性能，克服了速生材本身材质软，经机械加工制造得到的实木家具，连接处好，载重能力强，大大延长了家具的使用寿命。

实施例3a.干燥步骤：杨木原木，通过制材方法使杨木尽可能多地出弦切板实木地板规格坯料，规格为：1250×140×26mm，采用气干与窑干联合干燥方法，采用气干干燥即(昼夜平均温度23.3℃，昼夜平均风速2.7m/s，时季10月份)，使木材含水率低25％左右时，移动到干燥窑按表5生产型工艺进行干燥，干燥坯料含水率到5％左右。表5杨木气干与窑干联合干燥工艺

b.炭化处理：将干燥好的杨木直接装入木材炭化设备中，迅速升温和加湿，温度升高到85℃，湿度加湿到相对湿度为75％，保持3h，然后采用阶梯式升温方法按照15℃/h的速度升温到130℃并保持3h，然后再采用阶梯式升温方法，将温度按照11℃/h至190℃，并在最高温度下保持3h，结束后采用喷射雾化水方法让木材快速降温至炭化设备内温度小于120℃时，停窑结束炭化，自然降温至50℃时立即出窑。

c.含水率恢复：把出窑后的炭化杨木移到干燥窑，控制干球温度为55℃，温球湿度为53℃处理4天，使炭化杨木的含水率恢复到6％左右，出窑在室内养生1天，经四面刨进行四面光处理得到四面光板。

d.表面增强步骤：将杨木四面光板置于14层热压机上热压，控制热压板闭合速度为0.5mm/s，热压板的温度为150℃，使木材表层升温软化，施加的压力为15Mpa，根据要求控制木材压缩率为20％，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间10min，热压结束后缓慢泄压取出木材，然后可立即热压下一批杨木板材。

e.热处理固定步骤：将上述表面增强得到的杨木速生材木材整齐码垛并在木材堆顶压压块，然后装入木材热处理设备中，迅速升温和加湿，在升温和加湿过程中要保持干湿球温度差在40～50℃，直至湿球温度达100℃后，直接升温到220℃对木材进行热处理2h，结束后采用连续喷射雾化水方法让木材快速降温至热处理设备内温度小于120℃以下时，停止加热和喷雾化水结束热处理，自然降温热处理设备内温度降至60℃后取出。

c.含水率恢复：把热处理固定步骤得到的杨木型材移到干燥窑，控制干球温度为56℃，温球湿度为54℃处理5天，使杨木型材的含水率恢复到10％左右，取出后放在室内养生1天，从而最终得到双面增杨木型材。

杨木型材经截断，横断面呈现出如图1所示的双面增强型材结构，型材横断面上分为表面增强层1与自然层2，表面增强层1的密度明显大于自然层2，自然层2保持了型材自然密度，表面增强层1的密度是自然层2密度的2.8倍，表面增强层1与自然层2通过木材自身纤维自然连接，表面增强层1的厚度为2.5mm，其耐腐性能等级达强耐腐I以上(质量损失5.4％)，而且型材纹理显现，色泽饱满呈柚木色。

对速生材杨木表面增强型材，与末经表面增强处理的杨木素材，及与经炭化步骤、热处理固定步骤(但末经表面增强步骤)处理得到的杨木炭化木材，和栎木、杨木纤维板物理性能比较如表6所示。表6杨木各型材物理性能指标

从表6可以得出，经本发明技术方案得到的型材，与其素材相比，表面硬度高，尺寸稳定性好，耐腐性强，吸水回弹率小，具有纹理清晰色泽饱满的视觉特性，克服了速生材经炭化处理后表面硬度急剧下降的缺陷。

实施例4：a.干燥步骤：泡桐原木经制材得到厚度为26mm的板材，采用常规窑常规干燥方法使木材含水率降到12％，然后移到炭化窑里。

b.炭化处理：关好炭化窑门迅速升温和加湿，温度升高到85℃，湿度加湿到相对湿度为75％，保持3h，然后采用阶梯式升温方法按照15℃/h的速度升温到130℃并保持3h，然后再采用阶梯式升温方法，将温度按照11℃/h至175℃，并在最高温度下保持2h，结束后采用喷射雾化水方法让木材快速降温至炭化设备内温度小于120℃时，停窑结束炭化，自然降温至50℃时立即出窑。

c.含水率恢复：把出窑后的炭化泡桐移到平衡房，控制干球温度为55℃，温球湿度为53℃处理4天，使炭化杨木的含水率恢复到9％左右，出窑在室内养生1天，经框锯机剖成厚度为6mm的单板。

d.表面增强步骤：将泡桐炭化木单板置于14层热压机上热压，闭合热压机热压板并使被压木材上表面热压板温度大于下表面热压板温度100℃以上并保持5s，然后使木材上下两面的温度差在5min左右逐渐缩小趋于一致，使木材上表层单独升温软化，控制热压板闭合速度为4mm/s，控制热压板的温度为160℃，施加的压力为6Mpa，控制木材压缩率为12％，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间20min，热压结束后缓慢泄压取出木材，然后可立即热压下一批泡桐单板。

e.热处理固定步骤：将上述表面增强得到的泡桐单板整齐码垛并在木材堆顶压压块，然后装入木材热处理设备中，迅速升温和加湿，在升温和加湿过程中要保持干湿球温度差在40～50℃，直至湿球温度达100℃，然后直接升温到180℃对木材进行热处理4h，结束后采用连续喷射雾化水方法让木材快速降温至热处理设备内温度小于120℃以下时，停止加热和喷雾化水结束热处理，自然降温热处理设备内温度降至60℃后取出。

c.含水率恢复：把热处理固定步骤得到的泡桐单板型材移到干燥窑，控制干球温度为56℃，温球湿度为54℃处理2天，使泡桐单板型材的含水率恢复到7％左右，取出后放在室内养生1天，从而最终得到单面增杨木型材。

泡桐单板型材经截断，横断面呈现出如图2所示的单面增强型材结构，型材横断面上分为表面增强层1与自然层2，表面增强层1的密度明显大于自然层2，自然层2保持了型材自然密度，表面增强层1的密度是自然层2密度的1.5倍，表面增强层1与自然层2通过木材自身纤维自然连接，表面增强层1的厚度为0.8mm，其耐腐性能等级达强耐腐I以上(质量损失9.4％)，而且型材纹理显现，色泽饱满呈栎木色，所得到的泡桐单板型材可直接替代珍贵树种木皮应用于制作实木复合地板的表面装饰板，也可直接就用于制家具的表面装饰板。

Claims (8)

1.一种速生材表面增强制造方法，其特征在于，它由以下步骤制得：

(1)干燥步骤：将速生材木材干燥至含水率为5～12％；

(2)炭化步骤：将速生材木材炭化的步骤；

(3)表面增强步骤：将上述所得速生材木材置于热压机上热压，闭合热压机热压板并使被压木材上下面形成温度差大于100℃以上并保持5s以上，进行压缩增强处理的步骤；

(4)热处理固定步骤：是将表面增强得到的速生材木材整齐码垛并在木材堆顶压压块，然后装入木材热处理设备中，迅速升温和加湿，在升温和加湿过程中要保持干湿球温度差40～50℃，直至湿球温度达100℃，直接升温到180～220℃对木材进行热处理2～4h，结束后采用连续喷射雾化水方法让木材快速降温至热处理设备内温度小于120℃时，停止加热和喷雾化水结束热处理，自然降温热处理设备内温度降至60℃后取出木材。

2.根据权利要求1所述的一种速生材表面增强制造方法，其特征在于，所述的炭化步骤是：是将干燥好的速生材木材放在炭化设备里175℃～200℃的条件下炭化2h～4h。

3.根据权利要求1所述的一种速生材表面增强制造方法，其特征在于，所述的炭化步骤后还包括一个含水率恢复的步骤：是将炭化后所得的速生材木材移到干燥窑或平衡房里进行含水率恢复处理到6～9％。

4.根据权利要求1所述的一种速生材表面增强制造方法，其特征在于，所述的表面增强步骤：将上述所得速生材木材置于热压机中，控制热压板闭合速度为0.5～7mm/s，热压板的温度为120～160℃，使木材表层升温软化，施加的压力为6～15Mpa，根据要求控制木材压缩率为2％～20％，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间5～30min，热压结束后缓慢泄压取出木材。

5.根据权利要求1所述的一种速生材表面增强制造方法，其特征在于，所述的表面增强步骤：将上述所得速生材木材置于热压机上热压，闭合热压机热压板并使被压木材上下面形成温度差大于100℃以上并保持5s以上，然后使木材上下两面的温度差逐渐缩小趋于一致，使木材单表层升温软化，控制热压板闭合速度为0.5～7mm/s，控制热压板的温度为120～160℃，施加的压力为6～15Mpa，控制木材压缩率为2％～20％，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间5～30min，热压结束后缓慢泄压取出木材。

6.根据权利要求1所述的一种速生材表面增强制造方法，其特征在于，所述的热处理固定步骤后还包括一个含水率恢复的步骤：即是将固定步骤完成后的速生材型材移到干燥窑或平衡房里进行含水率恢复到7～10％。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种速生材表面增强制造方法所制得的型材，其特征在于，型材横断面上分为表面增强层(1)与自然层(2)，表面增强层(1)的密度明显大于自然层(2)，自然层(2)保持了型材自然密度，表面增强层(1)的密度是自然层(2)密度的1.3～3倍，表面增强层(1)与自然层(2)通过木材自身纤维自然连接，表面增强层(1)的厚度为0.5～2.5mm，与素材相比，型材表面硬度提高了50％以上，尺寸稳定性提高55％以上，耐腐耐候性达到了强耐腐等级，厚度方向上耐湿尺寸稳定性≤2％，耐热尺寸稳定性≤1％，厚度方向上的干缩系数是其弦向干缩系数的1～1.5倍，且型材纹理显现色泽饱满，使速生材能呈现出柚木珍贵树种纹理色泽。

8.根据权利要求7所述的一种速生材表面增强制造方法所制得的型材，其特征在于，所述的型材经机械加工涂装后制成的速生材表面增强实木地板及速生材表面增强实木家具。