CN103009448A - 一种表面阻燃增强实木及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及木材功能性改良方法，具体是一种表面阻燃增强实木及其制造方法，属于木材功能性改良及木材加工技术领域。本发明提供了一种表面阻燃增强实木制造方法，它包括以下步骤：（1）第一次高温高湿快速干燥步骤；（2）阻燃处理步骤；（3）第二次高温高湿快速干燥步骤；（4）木材表面增强步骤；（5）热处理固定步骤。所处理得到的表面阻燃增强实木具有阻燃、表面增强、尺寸稳定、耐腐耐候、纹理显现、色泽饱满装的更突出优点。本发明技术方案集合高温高湿干燥、阻燃处理、表面增强处理和炭化热处理固定木材四者的优点，克服其各自的缺点，有利于产业化生产。

Description

一种表面阻燃增强实木及其制造方法

技术领域

本发明涉及木材功能性改良方法，尤其是涉及一种经木材高温高湿干燥、阻燃处理再增强和热处理固定这样的处理工艺改良的速生材表面阻燃增强实木及其制造方法，具体是一种表面阻燃增强实木及其制造方法，属于木材功能性改良及木材加工技术领域。

背景技术

中国专利文献CN1868704A公开了“一种木材炭化处理方法”技术专利，其制造方法包括：a.将木材整齐码垛并在木材堆顶部按1t/m²的标准加压钢板框浇混凝土压块，然后装入木材炭化设备中；b.在木材炭化设备中采用阶梯式连续升温方法，将温度按每4～6小时提高3～7℃的速度升温至120～140℃；c.采用阶梯式连续升温方法，按每1～3小时提高8～12℃的速度升温至160～240℃，并在最高温度下保持3～6小时，炭化处理过程结束；d.待炭化结束后，停止加热，采用喷雾化水方法让木材缓慢降温到100℃，然后通入100℃的饱和蒸汽对木材进行调湿回潮处理，处理时间为6～8小时，将木材的含水率回调到4～6％；e.木材在自然条件下冷却到温度高于室温15～30℃出窑。经研究发现这一工艺能够提高木材的尺寸稳定性，耐腐耐候性，改善木材的纹理色泽，是一种很好的木材功能性改良方法，但是改良出来的木材表面硬度降低，力学性能有所下降，特别是对于本来就软的速生材，表面硬度降低和力学性能有所下降与其素材相比幅度更大。另外，经生产实践证明，炭化处理的木材与其素材相比，更容易燃烧，特别是对于速生材而言，这一容易燃烧性能就尤为突出了。

中国专利文献CN102107446A曾公开了“一种表面增强实木型材及其制造方法”，它由以下步骤制得：(1)干燥步骤：将气干密度小于700kg/m³的木材干燥至含水率为5～12％；(2)压缩步骤：干燥的木材经表面压缩密实的步骤，即热压机高温压板的温度为140～200℃，低温压板的温度比高温压板的温度低100℃以上；(3)炭化步骤：木材经170～230℃的条件下对木材进行炭化热处理1～5小时的步骤；它还包括一个在炭化步骤后调整木材的含水率为5～12％的步骤。上述的技术方案由于末对木材进行渗透性改良处理，存在着干燥好的木材含水率达8％以上，经压缩步骤处理160℃以上处理时，木材被压到指定厚度保持一段时间后木材很容易出现炸裂、鼓泡缺陷，并随着热压温度越高炸裂、鼓泡缺陷越来越多，而且这种木材表面的纹理暗淡，色泽给以人沉闷的感觉，而且经炭化后得木材更容易燃烧。

一直以来，由于木材的渗透性差，人们采用以下方法来对木材进行阻燃处理。加压浸注法，典型工艺是在浸渍罐中，加压浸注或先抽真空、再加压浸注或先抽真空、再加压浸注、再抽真空这三种工艺，把阻燃剂浸注到木材里面。但这种方法对设备要求高，生产工艺复杂，出材率低，生产能耗高，生产成本高，未真正实现产业化应用，而且所得到的产品稳定性差，使使用过程中容易变形开裂。

中国专利文献CN1651202A曾公开“木材木制品阻燃剂及其处理方法”，其处理方法是：将木材如板、木条等，木制品如细木工板、木质胶合板、纤维板等，放入处理罐中，封闭罐门；抽真空至真空度为0.084±0.008MPa，同时保持10～90分钟；然后将阻燃剂于常温下注入上述真空状态下的处理罐中，同时加压至02～1.0MPa时保持1～6MPa，卸掉压力及排空阻燃剂；然后再对处理罐抽真空至真空度为0.084±0.008MPa，同时保持20～90分钟，最后排除真空。然而该方法生产工艺复杂，生产成本高，而且所得到的阻燃型材尺寸稳定性差、或容易发生霉变蓝变、或不耐腐朽使用寿命短的缺陷。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种表面阻燃增强实木及其制造方法，它集合高温高湿干燥、阻燃处理、表面增强处理和炭化热处理固定木材四者的优点，克服其各自的缺点，有利于产业化生产。具体就是高温高湿干燥处理打通木材的纹孔、导道，提高木材的渗透性，阻燃处理提高了速生材的阻燃效能，表面增强克服了速生材表面软，热处理固定对前面表面阻燃增强进行固定，而又不影响木材的阻燃效能，从而实现了高温高湿干燥处理、阻燃处理、表面增强处理和炭化热处理固定木材四者优点的有效结合。本发明技术方案与现有技术相比，具有生产工艺简单，产量大，能耗低，出材率高，生产成本低等优点。所处理得到的表面阻燃增强实木具有阻燃、表面增强、尺寸稳定、耐腐耐候、纹理显现、色泽饱满装的更突出优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明提供了一种表面阻燃增强实木制造方法，它包括以下步骤：

(1)第一次高温高湿快速干燥步骤：把速生材木材堆置于干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度≥98％，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度≥98％，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度1～2℃并保持5～25h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99～100％，加热升温到103～135℃对速生材木材进行干燥3～15天，使木材的含水率降低到6～12％；

(2)阻燃处理步骤：是在常压下浸渍液温度为40℃～80℃条件下，对干燥后的速生材木材直接浸渍到质量浓度为10～25％的水溶性无机阻燃剂中浸渍时间为12～36h；

(3)第二次高温高湿快速干燥步骤：把阻燃处理好的木材放置到干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度≥98％，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度≥98％，首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度1～2℃并保持5～25h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99～100％，加热升温到103～135℃对速生材木材进行干燥3～15天，使木材的含水率降低到6～8％；

(4)木材表面增强步骤：对速生材木材表层进行压缩增强处理的步骤；

(5)热处理固定步骤：将表面增强后的速生材堆垛好后，送进热处理窑里快速加热加湿直接升温到180～200℃的条件对其进行热处理固定2～4h。

作为优选，所述的第一次高温高湿快速干燥步骤：把速生材木材堆置于干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度≥98％，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度≥98％，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度1～2℃并保持5～25h，持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99～100％，加热使窑里的干球温度从103升温到135℃，其中木材的厚度在24～50mm按2～6h升温1～2℃干燥3～8天，木材的厚度在50～80mm按4～8h升温1～2℃干燥6～11天，木材的厚度在80～100mm按6～10.5h升温1～2℃干燥8～15天，使木材的含水率降低到6～12％。在高温高湿干燥条件下，在常压饱和蒸汽的保持下，通过木材里的过热水蒸汽分压力打能木材里的闭塞导道和纹孔，提高了木材渗透性，为后续的阻燃处理提供了非常好的前提条件，而且经本发明技术工艺干燥得到的木材含水率分布均匀，木材厚度方向上的含水率偏差小，木材含水率低，内应力小，有利于其后阻燃剂的渗入；木材渗透性的改善，也确保了后续表面增强时不出现木材炸裂、表裂、鼓泡缺陷，使表面增强时木材质量合格率达100％。

如即使采用缓慢升温方式或者是缓慢升温降温交替方式干球温度高达135～180℃干燥木材，由于水蒸汽的分压力随温度的升高呈抛物线增长，木材表层的水分移动得更快，而木材心部里的水分由于导管纹孔阻塞移动或向外渗透得慢了，木材里的水分分布就不均匀和木材厚度上的含水率梯度就大，此时容易引起木材的变形开裂。

作为优选，所述的阻燃处理步骤：是在常压下浸渍液温度为40℃～80℃条件下，对干燥后的速生材木材直接浸渍到质量浓度为10～25％的水溶性无机阻燃剂中浸渍时间为12～36h，所述的无机阻燃剂为热分解温度≥220℃的磷-氮-硼阻燃剂、聚磷酸铵阻燃剂(APP)、硼酸锌阻燃剂、聚磷酸铵-硼酸锌复合阻燃剂。作为优选的这些无机阻燃剂都属于膨胀型热稳定性好，能产生协同作用，阻燃性好，又不影响木材的纹理色泽，是目前常用环保阻燃剂，所选用的这些阻燃剂可以直接从市场里卖到，也可以自行配制或按现有公开的技术资料方法配制。热稳定性好，热分温度≥220℃的要求是为了后续的表面增强和热处理固定后，所浸渍的阻燃剂仍然具有良好的阻燃效能。

作为另一优选，所述的阻燃处理步骤：是在常压下浸渍液温度为40℃～80℃条件下，对干燥后的速生材木材立即直接浸渍到质量浓度为10～25％的水溶性无机阻燃剂中浸渍时间为12～36h，所述的无机阻燃剂为热分解温度＜220℃但所热解得到的产物在≥220℃仍具有稳定的阻燃效能的磷-氮-硼阻燃剂、聚磷酸铵阻燃剂(APP)、硼酸锌阻燃剂、聚磷酸铵-硼酸锌复合阻燃剂。磷-氮-硼阻燃剂在经温度最高为200℃以的表面增强和热处理固定步骤后，其部分发生反应得到的偏硼酸、氧化硼、缩合磷酸胍、聚磷酸铵产物在高温时具有很好的阻燃效能。而且，在经最高温度160℃进行表面增强或经最高温度200℃的热处理固定，上述阻燃剂反应产生的产物在木材表面层形成立体的覆盖层，也会再次增强了木材的表面硬度和提高木材稳定性。除已知的磷-氮-硼阻燃剂在热分解温度＜220℃但所热解得到的产物在≥220℃仍具有稳定的阻燃效能外，其他水溶性无机阻燃剂具有这样相似性能也可作为本发明所用的阻燃剂。

作为优选，所述的第二次高温高湿快速干燥步骤：把阻燃处理好的木材放置到干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度≥98％，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度≥98％，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度1～2℃并保持5～25h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99～100％，加热使窑里的干球温度从103升温135℃，其中木材的厚度在24～50mm按1.0～4.0h升温1～2℃到103～105℃，然后再0.1～0.5h把窑内温度降低比基准温度103～105℃低2～3℃并保持0.5～1.5h，然后再1.0～4.0h从上一基准温度103～105℃升温到下一基准温度104～107℃，然后再0.1～0.5h把窑内温度降低比基准温度104～107℃低2～3℃并保持0.5～1.5h，重复上述升温降温动作干燥木材3～8天；木材的厚度在50～80mm按2.5～4.5h升温1～2℃到103～105℃，然后再0.5～1.0h把窑内温度降低比基准温度103～105℃低2～3℃并保持1.0～2.5h，然后再2.5～4.5h从上一基准温度103～105℃升温到下一基准温度104～107℃，然后再0.5～1.0h把窑内温度降低比基准温度104～107℃低2～3℃并保持1.0～2.5h，重复上述升温降温动作干燥木材6～11天；木材的厚度在80～100mm按3.5～6.5h升温1～2℃到103～105℃，然后再0.5～1.0h把窑内温度降低比基准温度103～105℃低2～3℃并保持2.0～3.0h，然后再3.5～6.5h从上一基准温度103～105℃升温到下一基准温度104～107℃，然后再0.5～1.0h把窑内温度降低比基准温度104～107℃低2～3℃并保持2.0～3.0h，重复上述升温降温动作干燥木材8～15天；使木材的含水率降低到6～8％。

作为优选，所述的木材表面增强步骤：将上述所得速生材木材置于热压机上，控制热压机热压板闭合速度为0.5～7mm/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6～15Mpa，根据要求控制木材压缩率为10％～25％，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间5～60min，热压结束后缓慢泄压取出木材。

作为另一优选，所述的木材增强步骤：是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150～160℃，施加的压力为6～15Mpa，控制木材压缩率为10％～25％，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间5～60min，热压结束后缓慢泄压取出木材。

作为优选，所述的热处理固定步骤：是把增强后的速生材木材堆垛好并在其顶上压水泥块，直接用叉车送进热处理窑里，关闭热处理窑门，同时开启加热和加湿阀门，快速加热加湿直接升温到180～200℃对其进行热处理固定2～4h，热处理结束后关闭加热采用喷射雾化水方法让木材热处理设备内温度快速降温至110～120℃时，结束喷雾化水和停止加湿，自然降温到窑内40～60℃时即可出窑。本技术方案的热处理固定步骤，是专门为本技术方案的木材而开发设计的，与现有技术有质的差别和质的突破，如按本技术方案处理现有的木材，会使处理得到的木材出现表裂、内裂、端裂和弯曲变形缺陷。

作为进一步优选，所述的热处理固定步骤：是在开始快速加热加湿升温过程中湿球温度小于100℃时要保持干球温度大于湿球温度20～30℃，直至湿球温度≥100℃，保持窑里充满蒸汽。

作为优选，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阻燃增强速生材木材移到干燥窑或平衡房里进行含水率恢复到7.0～11.0％。

本发明还包括一种表面阻燃增强实木制造方法所制得的一种阻燃增强实木，其特征在于：实木横断面上分为表面阻燃增强层与自然层，表面阻燃增强层的密度明显大于自然层，表面阻燃增强层与自然层通过木材自身纤维自然连接，表面阻燃增强层的厚度为0.5～3mm，实木燃烧性能达B-s2，d2，t2以上，含水率在7.0～11.0％，平衡含水率小于6.0％，耐腐等级达强耐腐级重量损失0～10％，型材表面硬度比素材提高40％以上。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.采用高温高湿干燥步骤在常压饱和蒸汽的保护下，加热木材使木材里的水分变成过热蒸汽形成常压过热水蒸汽分压力为动力，从而使木材里的水蒸汽能够从木材里移动出来。在饱和蒸汽的保护下，采用缓慢升温方式或者是缓慢升温降温交替方式进行干燥，使得木材里的水分能够较均匀地移动出来，木材中的含水率分布比较均匀，木材厚度上的含水率梯度很小，从而能够干燥得到质量很好的难干木材或厚板木材；而且，对于速生材而言，采用本发明的高温高湿干燥步骤干燥速生材时，在饱和蒸汽的保护下，由于速生材里的水分能够均匀地移动出，木材上的含水率分布比较均匀，木材厚度方向上的含水率偏差非常小，所以能够克服速生材干燥时出现的皱缩塌陷现象；另外，在高温高湿干燥条件下，在常压饱和蒸汽的保持下，通过木材里的过热水蒸汽分压力打能木材里的闭塞导道和纹孔，提高了木材渗透性，而且经本发明技术工艺干燥得到的木材含水率分布均匀，木材厚度方向上的含水率偏差小，木材含水率低，内应力小，有利于其后阻燃剂的渗入；

2.本发明集合高温高湿干燥处理、阻燃处理、表面增强处理和热处理固定四者的优点，克服其各自的缺点。具体就是高温高湿干燥处理打通速生材木材的纹孔、导道，提高木材的渗透性，阻燃处理提高了速生材的阻燃效能，表面增强克服了速生材表面软，热处理对前面表面阻燃增强进行固定，而又不影响木材的阻燃效能，也不影响木材的材色，从而实现了高温高湿干燥处理、阻燃处理、表面增强处理和热处理固定木材四者优点的有效结合；

3.经本发明所得到表面阻燃增强实木具有阻燃效能高，因为经阻燃处理后，阻燃剂均匀渗透在木材表层2～4mm内，经表面增强处理后使得木材表层被压密，从而便增强层的阻燃剂密度增强，阻燃效果就会更好，而且木材纵向的渗透性远远大于木材横向的，因而木材端面渗透进去的阻燃剂更多更深，使得到的整体型材的阻燃效能大幅提高；

4.所得到的实木还具有表面增强硬度高、尺寸稳定好、耐腐耐候强、纹理显现、色泽饱满的更突出优点，从而延长了木材的使用寿命和提高了速生材的使用商业价值；

5.本发明选用的阻燃剂可以不具备防腐防霉性，也不需要尺寸稳定增强剂，只需具有阻燃性能和热稳定性高的阻燃剂即可，从而可以选用成本低的阻燃剂，降低了生产成本；

6.本技术方案的热处理固定步骤，是专门为本技术方案的木材而开发设计的，与现有技术有质的差别和质的突破，如按本技术方案处理现有的木材，会使处理得到的木材出现表裂、内裂、端裂和弯曲变形缺陷；

7.本发明以速生材为原料，所得到的表面阻燃增强实木可取代硬阔叶材直接应用于家具、地板、木门用材，成为制造家居用品的性价比超高的材料，可减少对硬阔叶材砍伐，节约森林能源，保护森林资源。

具体实施方式

实施例1

(1)第一次高温高湿快速干燥步骤：把24mm厚马尾松速生材木材堆置于干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度≥98％，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度≥98％，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度1℃并保持5h，持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99～100％，加热使窑里的干球温度从103升温到135℃，木材的厚度24mm的马尾松按2h升温2℃干燥3天，使木材的含水率降低到6％。

(2)阻燃处理步骤：是在水泥池里配制溶液浓度为10％热分解温度220℃的的水溶性无机磷-氮-硼阻燃剂，所用的阻燃剂从市场上购买。水泥池溶液温度为40℃，把干燥后的马尾松木材浸渍到池里，上面负压块使木材全面浸渍在溶液中，浸渍12h。结束后取出来，按干燥时的方式用隔条堆垛好，上面压水泥块在室内养生2天。

(3)第二次高温高湿快速干燥步骤：把阻燃处理好的木材放置到干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度≥98％，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度≥98％，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度1.5℃并保持5h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99～100％，加热使窑里的干球温度从103升温135℃，木材厚24mm马尾松按1.0h升温1℃到105℃，然后再0.1h把窑内温度降低比基准温度105℃低2℃并保持0.5h，然后再1.0h从上一基准温度105℃升温到下一基准温度106℃，然后再0.1h把窑内温度降低比基准温度106℃低2℃并保持0.5h，然后再1.0h从上一基准温度106℃升温到下一基准温度107℃，然后再0.1h把窑内温度降低比基准温度107℃低2℃并保持0.5h，重复上述升温降温动作干燥木材3天，使木材的含水率降低到8％。

(4)木材表面增强步骤：是将上述马尾松木材置于热压机中，控制热压机热压板闭合速度为0.5mm/s，热压板的温度为160℃，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10％，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间60min，热压结束后缓慢泄压取出木材，得到双面表面增强层。

(5)热处理固定步骤：是把上述阻燃增强好的速生材马尾松堆垛好并在其顶上压水泥块，用叉车送进热处理窑里，关闭热处理窑门，同时开启加热和加湿阀门，快速加热加湿直接升温到200℃对其进行热处理固定4h，热处理结束后关闭加热采用喷射雾化水方法让木材热处理设备内温度快速降温至110℃时，结束喷雾化水和停止加湿，自然降温到窑内40℃时即可出窑。注意在快速加热加湿升温过程中当湿球温度小于100℃时要保持干球温度大于湿球温度20～30℃，直至湿球温度≥100℃，并保持窑里充满蒸汽。

(6)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表面阻燃增强速生材马尾松实木移到干燥窑进行含水率恢复到7.0％。

经上述技术方案所得到的马尾松表面阻燃增强实木，表面阻燃增强实木横断面上分为表面阻燃增强层与自然层，表面阻燃增强层位于实木两表面，自然层位于实木的芯部，表面阻燃增强层的密度明显大于自然层，表面阻燃增强层与自然层通过木材自身纤维自然连接，表面阻燃增强层的厚度为0.5mm，表面阻燃增强实木燃烧性能达B-s1，d1，t1以上，含水率在7.0％，平衡含水率小于6.0％，耐腐等级达强耐腐级重量损失0～10％，型材表面硬度比素材提高40％以上。

按GB 8624-2006建筑材料及其制品燃烧性能分级标准，对本发明马尾松表面阻燃增强实木、炭化马尾松、素材马尾松、及按中国专利文献CN102107446A曾公开了“一种表面增强实木型材及其制造方法”制得的表面增强马尾松实木进行燃烧性能比较，按GB/T 1941-2009木材硬度试验方法对上述实木进行表面硬度的比较(见表1)。

表1马尾松各种实木理化性能指标

由表1结果可见，经本发明技术方案处理得到的马尾松表面阻燃增强实木，实现了表面硬度提高，阻燃效能良好，而且采用本技术方案与中国专利文献CN102107446A公开的表面增强方案所得到的实木相比，本技术方案得到实木不仅具有表面硬度更高，还具有阻燃效能更好。

实施例2

(1)第一次高温高湿快速干燥步骤：把厚100mm的杨木速生材木材堆置于干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度≥98％，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度≥98％，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度2℃并保持25h，持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99～100％，加热使窑里的干球温度从103升温到135℃，杨木厚度在100mm按10.5h升温2℃干燥15天，使木材的含水率降低到12％。

(2)阻燃处理步骤：是在水泥池里配制溶液浓度为25％的聚磷酸铵(APP)阻燃剂，其中，聚磷酸铵(APP)是采用85％的磷酸与99％的尿素按1∶1.7(摩尔比)经配制合成而得，其热分解温度为250℃，加水后配制成的聚磷酸铵(APP)溶液。将水泥池里的聚磷酸铵(APP)溶液温度升高至80℃，把干燥后杨木浸渍到池里，上面负压块使杨木全面浸渍溶液中，浸渍36h。结束后取出来，按干燥时的方式用隔条堆垛好，上面压水泥块在室内养生4天。

(3)第二次高温高湿快速干燥步骤：把阻燃处理好的杨木木材放置到干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度≥98％，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度≥98％，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度2℃并保持25h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99～100％，加热使窑里的干球温度从103升温135℃，杨木木材的厚度在100mm按6.5h升温1℃到103℃，然后再1.0h把窑内温度降低比基准温度103℃低2℃并保持3.0h，然后再6.5h从上一基准温度103℃升温到下一基准温度104℃，然后再1.0h把窑内温度降低比基准温度104℃低2℃并保持3.0h，重复上述升温降温动作干燥木材12天；使木材的含水率降低到6％。

(4)木材表面增强步骤：将上述所得速生材杨木置于热压机上热压，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，使木材表层升温软化，控制热压板闭合速度为7mm/s，控制热压板的温度为150℃，施加的压力为15Mpa，控制木材压缩率为25％，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，得到单面表面增强层。

(5)热处理固定步骤：是将阻燃增强好的上述速生材杨木堆垛好并在其顶上压水泥块，用叉车送进热处理窑里，关闭热处理窑门，同时开启加热和加湿阀门，快速加热加湿直接升温到180℃对其进行热处理固定2h，热处理结束后关闭加热采用喷射雾化水方法让木材热处理设备内温度快速降温至120℃时，结束喷雾化水和停止加湿，自然降温到窑内60℃时即可出窑。注意在快速加热加湿升温过程中当湿球温度小于100℃时要保持干球温度大于湿球温度20～30℃，直至湿球温度≥100℃，并保持窑里充满蒸汽。

(6)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阻燃增强速生材杨木移到平衡房进行含水率恢复到11.0％。

经上述技术方案所得到的杨木表面阻燃增强实木，表面阻燃增强实木横断面上分为表面阻燃增强层与自然层，表面阻燃增强层位于实木材的一表面，自然层位于实木的背面，表面阻燃增强层的密度明显大于自然层，表面阻燃增强层与自然层通过木材自身纤维自然连接，表面阻燃增强层的厚度为3.0mm，杨木阻燃增强型材燃烧性能达B-s3，d2，t2，含水率在11.0％，平衡含水率小于6.0％，耐腐等级达强耐腐级重量损失0～10％，型材表面硬度比素材提高40％以上。

按GB 8624-2006建筑材料及其制品燃烧性能分级标准，对本发明杨木表面阻燃增强实木、炭化杨木、素材杨木、及按中国专利文献CN102107446A曾公开了“一种表面增强实木型材及其制造方法”制得的表面增强杨木实木进行燃烧性能比较，按GB/T 1941-2009木材硬度试验方法对上述实木进行表面硬度的比较(见表2)。

表2杨木各种实材理化性能指标

实施例3

(1)第一次高温高湿快速干燥步骤：把厚度为50mm的辐射松速生材木材堆置于干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度≥98％，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度≥98％，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度1.8℃并保持20h，持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99～100％，加热使窑里的干球温度从103升温到135℃，辐射松木材的厚度在50mm按6h升温1.5℃干燥8天，使木材的含水率降低到8％。

(2)阻燃处理步骤：是在水泥池里配制溶液浓度为25％的阻燃效能的磷-氮-硼阻燃剂，此阻燃剂从中国东北林业大学购买，其热分解温度为跨度很大热分解温度150～280℃，加水后配制成的磷-氮-硼阻燃剂溶液。将水泥池里的磷-氮-硼阻燃剂溶液温度升高至65℃，把炭化后辐射松浸渍到池里，上面负压块使辐射松全面浸渍溶液中，浸渍18h。结束后取出来，按干燥时的方式用隔条堆垛好，上面压水泥块在室内养生7天。

(3)第二次高温高湿快速干燥步骤：把阻燃处理好的木材放置到干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度≥98％，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度≥98％，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度12℃并保持15h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99～100％，加热使窑里的干球温度从103升温135℃，辐射松木材的50mm按3.0h升温1.5℃到104℃，然后再0.3h把窑内温度降低比基准温度104℃低2.5℃并保持1h，然后再3.0h从上一基准温度104℃升温到下一基准温度105.5℃，然后再0.3h把窑内温度降低比基准温度105.5℃低2.5℃并保持1h，重复上述升温降温动作干燥木材7天，使木材的含水率降低到7％。

(4)木材表面增强步骤：将上述所得辐射松速生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，使木材表层升温软化，控制热压板闭合速度为6mm/s，控制热压板的温度为155℃，施加的压力为7.5Mpa，控制木材压缩率为15％，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，得到单面表面增强层。

(5)热处理固定步骤：是将阻燃增强好的上述辐射松速生材堆垛好并在其顶上压水泥块，用叉车送进热处理窑里，关闭热处理窑门，同时开启加热和加湿阀门，快速加热加湿直接升温到190℃对其进行热处理固定3h，热处理结束后关闭加热采用喷射雾化水方法让木材热处理设备内温度快速降温至115℃时，结束喷雾化水和停止加湿，自然降温到窑内50℃时即可出窑。注意在快速加热加湿升温过程中当湿球温度小于100℃时要保持干球温度大于湿球温度20～30℃，直至湿球温度≥100℃，并保持窑里充满蒸汽。

(6)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表面阻燃增辐射松速生材移到平衡房进行含水率恢复到10.0％。

经上述技术方案所得到的辐射松表面阻燃增强实木，表面阻燃增强实木横断面上分为表面阻燃增强层与自然层，表面阻燃增强层位于实木的一表面，自然层位于实木的背面，表面阻燃增强层的密度明显大于自然层，表面阻燃增强层与自然层通过木材自身纤维自然连接，表面阻燃增强层的厚度为2.0mm，阻燃增强型材燃烧性能达B-s2，d0，t2，含水率在10.0％，平衡含水率小于6.0％，耐腐等级达强耐腐级重量损失0～10％，型材表面硬度比素材提高40％以上。

按GB 8624-2006建筑材料及其制品燃烧性能分级标准，对本发明辐射松表面阻燃增强实木、炭化辐射松、素材辐射松、及按中国专利文献CN102107446A曾公开了“一种表面增强实木型材及其制造方法”制得的表面增强实木辐射松进行燃烧性能比较，按GB/T 1941-2009木材硬度试验方法对上述实木进行表面硬度的比较(见表3)。

表3辐射松各种实木理化性能指标

Claims (10)

1.一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）第一次高温高湿快速干燥步骤：把速生材木材堆置于干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度≥98%，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度≥98%，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度1～2℃并保持5～25h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99～100%，加热升温到103～135℃对速生材木材进行干燥3～15天, 使木材的含水率降低到6～12%；

（2）阻燃处理步骤：是在常压下浸渍液温度为40℃～80℃条件下，对干燥后的速生材木材直接浸渍到质量浓度为10～25%的水溶性无机阻燃剂中浸渍时间为12～36h；

（3）第二次高温高湿快速干燥步骤：把阻燃处理好的木材放置到干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度≥98%，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度≥98%，首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度1～2℃并保持5～25h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99～100%，加热升温到103～135℃对速生材木材进行干燥3～15天，使木材的含水率降低到6～8%；

（4）木材表面增强步骤：对速生材木材表层进行压缩增强处理的步骤；

（5）热处理固定步骤：将表面增强后的速生材堆垛好后，送进热处理窑里快速加热加湿直接升温到180～200℃的条件对其进行热处理固定2～4h。

2.根据权利要求1所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的第一次高温高湿快速干燥步骤：是把速生材木材堆置于干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度≥98%，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度≥98%，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度1～2℃并保持5～25h，持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99～100%，加热使窑里的干球温度从103升温到135℃，其中木材的厚度在24～50mm按2～6h升温1～2℃干燥3～8天，木材的厚度在50～80mm按4～8h升温1～2℃干燥6～11天，木材的厚度在80～100mm按6～10.5h升温1～2℃干燥8～15天，使木材的含水率降低到6～12%。

3.根据权利要求1所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的阻燃处理步骤：是在常压下浸渍液温度为40℃～80℃条件下，对干燥后的速生材木材直接浸渍到质量浓度为10～25%的水溶性无机阻燃剂中浸渍时间为12～36h，所述的无机阻燃剂为热分解温度≥220℃的磷-氮-硼阻燃剂、聚磷酸铵阻燃剂（APP）、硼酸锌阻燃剂、聚磷酸铵-硼酸锌复合阻燃剂。

4.根据权利要求1所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的阻燃处理步骤：是在常压下浸渍液温度为40℃～80℃条件下，对干燥后的速生材木材立即直接浸渍到质量浓度为10～25%的水溶性无机阻燃剂中浸渍时间为12～36h，所述的无机阻燃剂为热分解温度＜220℃但所热解得到的产物在≥220℃仍具有稳定的阻燃效能的磷-氮-硼阻燃剂、聚磷酸铵阻燃剂（APP）、硼酸锌阻燃剂、聚磷酸铵-硼酸锌复合阻燃剂。

5.根据权利要求1所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的第二次高温高湿快速干燥步骤：把阻燃处理好的木材放置到干燥窑里首先打开加湿阀门向干燥窑里快速加湿直接加湿到相对湿度≥98%，使干燥窑内充满水蒸汽，然后保持加湿阀门打开，保持相对湿度≥98%，并首次打开加热阀门快速加热到干球温度大于湿球温度1～2℃并保持5～25h，最后持续加湿控制干燥窑里的相对湿度达99～100%，加热使窑里的干球温度从103升温135℃，其中木材的厚度在24～50mm按1.0～4.0h升温1～2℃到103~105℃，然后再0.1~0.5h把窑内温度降低比基准温度103~105℃低2～3℃并保持0.5~1.5h，然后再1.0～4.0h从上一基准温度103~105℃升温到下一基准温度104~107℃，然后再0.1~0.5h把窑内温度降低比基准温度104~107℃低2～3℃并保持0.5~1.5h，重复上述升温降温动作干燥木材3～8天；木材的厚度在50～80mm按2.5～4.5h升温1～2℃到103~105℃，然后再0.5~1.0h把窑内温度降低比基准温度103~105℃低2～3℃并保持1.0~2.5h，然后再2.5～4.5h从上一基准温度103~105℃升温到下一基准温度104~107℃，然后再0.5~1.0h把窑内温度降低比基准温度104~107℃低2～3℃并保持1.0~2.5h，重复上述升温降温动作干燥木材6～11天；木材的厚度在80～100mm按3.5～6.5h升温1～2℃到103~105℃，然后再0.5~1.0h把窑内温度降低比基准温度103~105℃低2～3℃并保持2.0~3.0h，然后再3.5～6.5h从上一基准温度103~105℃升温到下一基准温度104~107℃，然后再0.5~1.0h把窑内温度降低比基准温度104~107℃低2～3℃并保持2.0~3.0h，重复上述升温降温动作干燥木材8～15天；使木材的含水率降低到6～8%。

6.根据权利要求1所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的木材表面增强步骤：将上述所得速生材木材置于热压机上，控制热压机热压板闭合速度为0.5~7mm/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6~15Mpa，根据要求控制木材压缩率为10%~25%，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间5~60min，热压结束后缓慢泄压取出木材；或者是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150~160℃，施加的压力为6~15Mpa，控制木材压缩率为10%~25%，木材被压到指定厚度后，保持木材与热压板接触时间5~60min，热压结束后缓慢泄压取出木材。

7.根据权利要求1所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的热处理固定步骤：是把增强后的速生材木材堆垛好并在其顶上压水泥块，直接用叉车送进热处理窑里，关闭热处理窑门，同时开启加热和加湿阀门，快速加热加湿直接升温到180～200℃对其进行热处理固定2～4h，热处理结束后关闭加热采用喷射雾化水方法让木材热处理设备内温度快速降温至110~120℃时，结束喷雾化水和停止加湿，自然降温到窑内40～60℃时即可出窑。

8.根据权利要求1和7所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，其特征在于，所述的热处理固定步骤：是在开始快速加热加湿升温过程中湿球温度小于100℃时要保持干球温度大于湿球温度20～30℃，直至湿球温度≥100℃，保持窑里充满蒸汽。

9.根据权利要求1所述的一种表面阻燃增强实木制造方法，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表面阻燃增强速生材木材移到干燥窑或平衡房里进行含水率恢复到7.0～11.0%。

10.根据权利要求1～9所述的一种表面阻燃增强实木制造方法所制得的一种表面阻燃增强实木，其特征在于：实木横断面上分为表面阻燃增强层与自然层，表面阻燃增强层位于实木材的一表面或两表面，自然层位于型材的背面或芯部，表面阻燃增强层的密度明显大于自然层，表面阻燃增强层与自然层通过木材自身纤维自然连接，表面阻燃增强层的厚度为0.5～3.0mm，实木燃烧性能达B-s2,d2,t2以上，含水率在7.0～11.0%，平衡含水率小于6.0%，耐腐等级达强耐腐级重量损失0～10%，型材表面硬度比素材提高40%以上。