CN103317567B - 一种炭化复合木的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种炭化复合实木材的生产方法，属于林业产品加工技术领域，通过普通实木加工、同质炭化木加工和炭化复合实木材加工三大工作段完成；其有益效果是通过采用同一批次加工的普通实木材和同质炭化木材为原材料，使得普通实木材和同质炭化木材具有基本相同的特性，大大降低了炭化复合实木材产品的不良率；本产品特别适合用于木屋的外墙，既可以保持室内墙面清爽的原木色彩，又可以取代化学防腐而大大提高室外墙面的抗腐性能；本发明可采用马尾松木材为原材料生产，大大扩展了马尾松木材的应用领域，提高了经济价值，可以取代珍贵木材和树种，为维护天然林木资源和保护自然环境做出贡献。

Description

一种炭化复合木的生产方法

技术领域

本发明属于林业产品加工技术领域，特别是一种采用同质炭化木和常规实木为原材料加工成复合木材的炭化复合木的生产方法。

背景技术

由于不可再生资源日已枯竭，环境不堪重负，我国资源环境正面临着非常严峻的考验，为保证国民经济长期的可持续性发展，应充分利用可再生资源。

速生林木材是可循环再生的工程材料，利用我国丰富的速生林木材资源开发环境友好和可循环利用的木材，对于节能减排、建设资源节约型和环境友好型经济循环体系具有重大的社会意义。

由于我国早已开始实施天然林保护工程，优质天然木材的来源十分短缺，正在快速发展的速生林产业正在弥补这个缺口，但是速生林木材存在三大缺陷大大限制了其应用领域，一个缺陷是材质疏松，力学性能差；一个缺陷是油脂多，易燃烧；还一个是有机质多，不耐腐。因此，提高速生林木材的性能成了非常重要的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有问题提供一种将同质炭化木和常规实木复合而制成大口径复合木材的方法，以弥补天然大口径木材的短缺和速生林木材的不足，满足社会经济发展的需要。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种炭化复合木的生产方法，通过常规实木加工、同质炭化木加工和炭化复合木加工三大工作段完成，其特征在于各工作段的具体加工步骤如下。

一、普通实木加工。

⑴裁锯：将木材裁锯成长度为100-300cm，厚度2-6cm的木材。

⑵脱脂：将木材堆码后浸没在石灰水溶液中连续煮沸5-6小时，然后在清水中漂洗干净，然后再浸没在双氧水溶液中连续煮沸5-6小时，然后再在清水中漂洗干净；其中石灰水溶液的浓度为20%，双氧水溶液浓度为1‰。

⑶干燥：将常规蒸气干燥窑内温度调节在72-78℃之间，并向常规蒸气干燥窑内喷洒水蒸气使之呈饱和状态，然后将脱脂后的木材放入常规蒸气干燥窑内充分吸水，25-30小时后木材吸水达到饱和状态，然后停止喷洒水蒸气，调节常规蒸气干燥窑内温度在65-70℃，闷窑12-15小时，然后开启排气孔向外排气，并将常规蒸气干燥窑内温度逐渐升至82-87℃，进行排脱水3-5小时；如此反复2-4次，然后检测木材含水率，直到含水率为6-8%。

⑷养生回潮：将干燥后的木材移至回潮室堆放7-12天，使木材内的纤维均匀稳定地吸潮，并将含水率控制在10-12%，得到普通实木材。

二、同质炭化木加工。

⑴堆垛：将上述得到的普通实木材码放在钢架上，木材与木材之间用不锈钢条隔开，上层放置压块；其中钢条的厚度为1-2cm，压块为性能稳定的高密度物体，其放置量为0.5-1.0吨/平方米。

⑵进窑：将码好的木材推入炭化处理窑内，密封窑门，关闭炭化处理窑的各气孔。

⑶升温：将窑内升温，每小时升温9-12℃，间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100%；首先在80℃温度处稳定持续保持2-4小时，然后在120℃温度处稳定持续保持2-4小时，再在140℃温度处稳定持续保持2-4小时，然后逐渐升至160-220℃。

⑷炭化：根据木材原料情况和颜色需求保持窑内温度为160-220℃，间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100%，持续处理100-300min。

⑸降温：开启各气孔，将窑内降温，每小时降温9-12℃，间断向窑内喷发水蒸气，并使窑内相对湿度从100%逐渐降至40%-45%；在降温过程中首先在140℃温度处保持2-4小时，再在120℃温度处保持2-4小时，然后继续降温，将炉内温度维持在高于室温50℃处进行干燥，直到木材含水率为4.5%-8.0%时，关闭热源，停止喷发水蒸气，完全开窑，自然降温。

⑹出窑：当窑内温度降至45℃以下时，取出木材，得到同质碳化木材。

三、炭化复合木加工。

⑴蒸煮：将上述得到的普通实木材和同质炭化木材浸没在清水中连续煮沸2-3小时，然后放入蒸气室中静置3-4天；间断向蒸气室喷发水蒸气，使蒸气室内相对湿度保持为100%。

⑵吸湿：将普通实木材和同质炭化木材同时放入常规蒸气干燥窑内，以每小时5-6℃的速度逐渐升温至75-80℃，并向常规蒸气干燥窑内喷洒水蒸气使之呈饱和状态，然后闷炉12-15小时。

⑶脱水干燥：接着将常规蒸气干燥窑降温，以每小时5-6℃的速度逐渐降温至45℃，间断向常规蒸气干燥窑内喷发水蒸气，并使相对湿度从100%逐渐降至40%；直到测得普通实木材和同质炭化木材含水率相同并处在4.5%-8.0%之间时，关闭热源，停止喷发水蒸气，打开常规蒸气干燥窑，自然降至常温。

⑷涂胶：将普通实木材和同质炭化木材的复合面均匀全面地涂刷白乳胶，白乳胶为不含甲醛、苯酚的具有耐水、耐热和耐溶剂特点的乳胶。

⑸复合：将涂刷好白乳胶的普通实木材和同质炭化木材的复合面进行贴合，然后通过机器拼合、成型、压实制作成炭化复合木初品。

⑹回潮养护：将炭化复合木初品移至回潮室堆放10-12天，使木材均匀稳定地吸潮，直到含水率在10-12%之间。

⑺检验：经破坏性检验，将整齐完整，没有脱落、裂缝、变形和吸胀的木材取出，得到炭化复合木成品；所述的破坏性检验是用橡皮锤在木材复合处用3-5kg的力度进行敲打。

一种炭化复合木的生产方法，其特征在于以马尾松木材为原材料进行加工。

在普通实木加工工作段的裁锯步骤⑴中，是将马尾松木材裁锯成长度为200cm，宽度为15cm，厚度为5cm的木材。

在炭化复合木加工工作段的复合步骤⑸中，是将同质炭化木材作为第一层，普通实木材作为第二层和第三层，将涂刷好白乳胶的复合面进行贴合，然后通过机器拼合、成型、压实制作成长度为200cm，宽度为15cm，厚度为15cm的炭化复合木初品。

以往，没有发现将炭化木作为一层，将普通实木作为另一层的炭化复合木；申请人研发小组经过长期反复试验，总是出现炭化木材和实木材之间出现裂缝、脱落、变形现象，分析其原因，主要是普通实木材和同质炭化木材之间具有不同的特性造成的，特别是含水率不同，同时普通实木材还有吸胀现象，所以一旦吸潮，就会出现裂缝，造成大量废品。

本发明的有益效果是通过采用同一批次加工的普通实木材和同质炭化木材为原材料，使得普通实木材和同质炭化木材具有基本相同的特性，特别是含水率、尺寸稳定性和胶合性，这样生产的炭化复合木产品的不良率就大大降低了；本产品特别适合用于木屋的外墙，既可以保持室内墙面清爽的原木色彩，又可以取代化学防腐而大大提高室外墙面的抗腐性能。

特别是本发明可采用马尾松木材为原材料生产，而以往因马尾松木材材质疏松，松脂多使得其应用领域非常狭窄，仅用于包装箱、建筑模板或经济价值低的刨花板、大芯板等，通过本发明方法，可以大大扩展马尾松木材的应用领域，提高经济价值，可以取代更多的珍贵木材和树种，为维护天然林木资源和保护自然环境做出贡献。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1。

将30m3木材裁锯成长度为100cm，厚度2cm的木材；然后浸没在浓度为20%的石灰水溶液中连续煮沸5小时，再放入清水中漂洗干净，接着浸没在浓度为1‰双氧水溶液中连续煮沸5小时，再放入清水中漂洗干净；然后将常规蒸气干燥窑内温度调节为72℃，并向常规蒸气干燥窑内喷洒水蒸气使之呈饱和状态，然后将脱脂后的木材放入常规蒸气干燥窑内充分吸水，25小时后马尾松木材吸水达到饱和状态，然后停止喷洒水蒸气，调节常规蒸气干燥窑内温度为65℃，闷窑12小时，然后开启排气孔向外排气，并将常规蒸气干燥窑内温度逐渐升至82℃，进行排脱水3小时；如此反复2次，然后检测木材含水率，测得含水率为6%；然后将干燥后的马尾松木材移至回潮室堆放10天，使马尾松木材内的纤维均匀稳定地吸潮，得到含水率为10%的普通实木材。

然后取10m3普通实木材码放在钢架上，木材与木材之间用厚度为1cm的不锈钢条隔开，因上层表面积为5平方米，于是放置2.5吨槽钢作为压块；然后将码好的马尾松木材推入炭化处理窑内，再密封窑门，关闭各气孔；接着将窑内升温，每小时升温9℃，间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100%；首先在80℃温度处稳定持续保持2小时，然后在120℃温度处稳定持续保持2小时，再在140℃温度处稳定持续保持2小时，然后逐渐升至160℃；并继续间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100%，持续处理100min后开启各气孔，将窑内降温，每小时降温9℃，同时继续间断向窑内喷发水蒸气，并使窑内相对湿度从100%逐渐降至40%；在降温过程中首先在140℃温度处保持2小时，再在120℃温度处保持2小时，然后继续降温，当时室温为30℃，于是将炉内温度维持在80℃处干燥4小时，这时测得木材含水率为4.5%时，于是关闭热源，停止喷发水蒸气，完全开窑，进行自然降温；当窑内温度降至45℃以下时，取出木材，得到同质碳化木成品。

接着将普通实木材和同质炭化木材浸没在清水中连续煮沸2小时，然后放入蒸气室中静置3天；间断向蒸气室喷发水蒸气，使蒸气室内相对湿度保持为100%；然后同时转入到常规蒸气干燥窑内，以每小时5℃的速度逐渐升温至75℃，并向常规蒸气干燥窑内喷洒水蒸气使之呈饱和状态，然后闷炉12小时；接着将常规蒸气干燥窑降温，以每小时5℃的速度逐渐降温至45℃，间断向常规蒸气干燥窑内喷发水蒸气，并使相对湿度从100%逐渐降至40%；然后测得普通实木材和同质炭化木材含水率均为4.5%，接着关闭热源，停止喷发水蒸气，打开常规蒸气干燥窑，自然降至常温；然后将普通实木材和同质炭化木材的复合面均匀全面地涂刷美森娜白乳胶（购自厦门欧拜工贸有限公司），该白乳胶不含甲醛、苯酚的具有耐水、耐热和耐溶剂；然后将复合面进行贴合，再通过机器拼合、成型、压实制作成炭化复合木初品；接着将炭化复合木初品移至回潮室堆放10天，使木材均匀稳定地吸潮，10天后测得其含水率为10%；最后取出用橡皮锤在木材复合处用3-5kg的力度进行敲打来进行破坏性检验，将整齐完整，没有脱落、裂缝、变形和吸胀的木材取出，得到炭化复合木成品。

实施例2。

将30m3马尾松木材晚材裁锯成长度为200cm，宽度为15cm，厚度5cm的木材；然后浸没在浓度为20%的石灰水溶液中连续煮沸6小时，再放入清水中漂洗干净，接着浸没在浓度为1‰双氧水溶液中连续煮沸6小时，再放入清水中漂洗干净；然后将常规蒸气干燥窑内温度调节在76℃，并向常规蒸气干燥窑内喷洒水蒸气使之呈饱和状态，然后将脱脂后的马尾松木材放入常规蒸气干燥窑内充分吸水，28小时后马尾松木材吸水达到饱和状态，然后停止喷洒水蒸气，调节常规蒸气干燥窑内温度在68℃，闷窑14小时，然后开启排气孔向外排气，并将常规蒸气干燥窑内温度逐渐升至85℃，进行排脱水4.5小时；如此反复3次，然后检测木材含水率，测得含水率为8%；然后将干燥后的马尾松木材移至回潮室堆放12天，使马尾松木材内的纤维均匀稳定地吸潮，得到含水率为12%的马尾松实木材。

然后取10m3马尾松实木材码放在钢架上，木材与木材之间用厚度为1.5cm的不锈钢条隔开，因上层表面积为5平方米，于是放置3.5吨槽钢作为压块；然后将码好的马尾松木材推入炭化处理窑内，再密封窑门，关闭炭化处理窑的各气孔；接着将窑内每小时升温10℃，间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100%；首先在80℃温度处稳定持续保持3.5小时，然后在120℃温度处稳定持续保持3.5小时，再在140℃温度处稳定持续保持3.5小时，然后逐渐升至180℃；继续间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100%，持续处理180min；然后开启各气孔，将窑内每小时降温10℃，间断向窑内喷发水蒸气，并使窑内相对湿度从100%逐渐降至43%；在降温过程中首先在140℃温度处保持3.5小时，再在120℃温度处保持3.5小时，然后继续降温，因室温为31℃，故将炉内温度维持在81℃处干燥4小时，测得木材含水率为7.0%，于是关闭热源，停止喷发水蒸气，完全开窑，进行自然降温；当窑内温度降至45℃以下时，取出木材，得到马尾松木材的同质碳化木成品。

接着将20m3马尾松实木材和10m3马尾松同质炭化木材浸没在清水中连续煮沸2.5小时，然后放入蒸气室中静置3天半；间断向蒸气室喷发水蒸气，使蒸气室内相对湿度保持为100%；然后同时转入到常规蒸气干燥窑内，以每小时5.5℃的速度逐渐升温至78℃，并向常规蒸气干燥窑内喷洒水蒸气使之呈饱和状态，然后闷炉13.5小时；接着将常规蒸气干燥窑降温，以每小时5.5℃的速度逐渐降温至45℃，间断向常规蒸气干燥窑内喷发水蒸气，并使相对湿度从100%逐渐降至40%；然后测得马尾松实木材和同质炭化木材含水率均为6.1%，接着关闭热源，停止喷发水蒸气，打开常规蒸气干燥窑，自然降至常温；然后将马尾松实木材和同质炭化木材的复合面均匀全面地涂刷美森娜白乳胶（购自厦门欧拜工贸有限公司），该白乳胶不含甲醛、苯酚的具有耐水、耐热和耐溶剂；然后将马尾松同质炭化木材作为第一层，将马尾松实木材作为第二层和第三层，将涂刷好白乳胶的复合面进行贴合，然后通过机器拼合、成型、压实制作成长度为200cm，宽度为15cm，厚度为15cm的炭化复合木初品；接着将炭化复合木初品移至回潮室堆放11天，使木材均匀稳定地吸潮，11天后，测得含水率为11%；最后取出用橡皮锤在木材复合处用3-5kg的力度进行敲打来进行破坏性检验，将整齐完整，没有脱落、裂缝、变形和吸胀的木材取出，得到长度为200cm，宽度为15cm，厚度为15cm马尾松炭化复合木成品30m3。

实施例3。

将30m3木材裁锯成长度为300cm，厚度6cm的木材；然后浸没在浓度为20%的石灰水溶液中连续煮沸6小时，再放入清水中漂洗干净，接着浸没在浓度为1‰双氧水溶液中连续煮沸6小时，再放入清水中漂洗干净；然后将常规蒸气干燥窑内温度调节在78℃之间，并向常规蒸气干燥窑内喷洒水蒸气使之呈饱和状态，然后将脱脂后的木材放入常规蒸气干燥窑内充分吸水，30小时后木材吸水达到饱和状态，然后停止喷洒水蒸气，调节常规蒸气干燥窑内温度在70℃，闷窑15小时，然后开启排气孔向外排气，并将常规蒸气干燥窑内温度逐渐升至87℃，进行排脱水5小时；如此反复4次，然后检测木材含水率，直到含水率为8%；然后将干燥后的木材移至回潮室堆放12天，使木材内的纤维均匀稳定地吸潮，得到含水率为12%的普通实木材。

然后取20m3普通实木材码放在钢架上，木材与木材之间用厚度为2cm的不锈钢条隔开，因上层表面积为5平方米，于是放置5吨槽钢作为压块；然后将码好的木材推入炭化处理窑内，再密封窑门，关闭炭化处理窑的各气孔；接着将窑内每小时升温12℃，间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100%；首先在80℃温度处稳定持续保持4小时，然后在120℃温度处稳定持续保持4小时，再在140℃温度处稳定持续保持4小时，然后逐渐升至220℃；持续间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100%，持续处理300min；然后开启各气孔，将窑内每小时降温12℃，间断向窑内喷发水蒸气，并使窑内相对湿度从100%逐渐降至45%；在降温过程中首先在140℃温度处保持4小时，再在120℃温度处保持4小时，然后继续降温，因室温为30℃，故将炉内温度维持在80℃处干燥4小时，测得木材含水率为8.0%，于是关闭热源，停止喷发水蒸气，完全开窑，进行自然降温；当窑内温度降至45℃以下时，取出木材，得到同质碳化木成品。

接着将普通实木材和同质炭化木材浸没在清水中连续煮沸3小时，然后放入蒸气室中静置4天；间断向蒸气室喷发水蒸气，使蒸气室内相对湿度保持为100%；然后同时转入到常规蒸气干燥窑内，以每小时6℃的速度逐渐升温至80℃，并向常规蒸气干燥窑内喷洒水蒸气使之呈饱和状态，然后闷炉15小时；接着将常规蒸气干燥窑降温，以每小时6℃的速度逐渐降温至45℃，间断向常规蒸气干燥窑内喷发水蒸气，并使相对湿度从100%逐渐降至40%；测得普通实木材和同质炭化木材含水率均为8.0%，然后关闭热源，停止喷发水蒸气，打开常规蒸气干燥窑，自然降至常温；然后将普通实木材和同质炭化木材的复合面均匀全面地涂刷美森娜白乳胶（购自厦门欧拜工贸有限公司），该白乳胶不含甲醛、苯酚的具有耐水、耐热和耐溶剂；然后将复合面进行贴合，再通过机器拼合、成型、压实制作成炭化复合木初品；接着将炭化复合木初品移至回潮室堆放12天，使木材均匀稳定地吸潮，直到含水率为12%；最后取出用橡皮锤在木材复合处用3-5kg的力度进行敲打来进行破坏性检验，将整齐完整，没有脱落、裂缝、变形和吸胀的木材取出，得到炭化复合木成品。

Claims (2)

1.一种炭化复合实木材的生产方法，通过普通实木加工、同质炭化木加工和炭化复合实木材加工三大工作段完成，其特征在于各工作段的具体加工步骤如下：

一、普通实木加工：

⑴裁锯：将木材裁锯成长度为100-300cm，厚度2-6cm的木材；

⑵脱脂：将木材堆码后浸没在石灰水的悬浮液中连续煮沸5-6小时，然后在清水中漂洗干净，然后再浸没在双氧水溶液中连续煮沸5-6小时，然后再在清水中漂洗干净；其中石灰水的悬浮液的浓度为20%，双氧水溶液的浓度为1‰；

⑶干燥：将蒸烤炉内温度调节在72-78℃之间，并向蒸烤炉内喷洒水蒸气使之呈饱和状态，然后将脱脂后的木材放入蒸烤炉内充分吸水，25-30小时后木材吸水达到饱和状态，然后停止喷洒水蒸气，调节蒸烤炉内温度在65-70℃，闷窑12-15小时，然后开启排气孔向外排气，并将蒸烤炉内温度逐渐升至82-87℃，进行排脱水3-5小时；如此反复2-4次，然后检测木材含水率，直到含水率为6-8%；

⑷回潮：将干燥后的木材移至回潮室堆放10-12天，使木材内的纤维均匀稳定地吸潮，并将含水率控制在10-12%，得到普通实木材；

二、同质炭化木加工：

⑴堆垛：将上述得到的普通实木材码放在钢架上，木材与木材之间用不锈钢条隔开，上层放置压块；其中钢条的厚度为1-2cm，压块为性能稳定的高密度物体，其放置量为0.5-1.0吨/平方米；

⑵进窑：将码好的木材推入炭化处理窑内，密封窑门，关闭炭化处理窑的各气孔；

⑶升温：将窑内升温，每小时升温9-12℃，间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100%；首先在80℃温度处稳定持续保持2-4小时，然后在120℃温度处稳定持续保持2-4小时，再在140℃温度处稳定持续保持2-4小时，然后逐渐升至160-220℃；

⑷炭化：根据木材原料情况和颜色需求保持窑内温度为160-220℃，间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100%，持续处理100-300min；

⑸降温：开启各气孔，将窑内降温，每小时降温9-12℃，间断向窑内喷发水蒸气，并使窑内相对湿度从100%逐渐降至40%-45%；在降温过程中首先在140℃温度处保持2-4小时，再在120℃温度处保持2-4小时，然后继续降温，将炉内温度维持在高于室温50℃处进行干燥，直到木材含水率为4.5%-8.0%时，关闭热源，停止喷发水蒸气，完全开窑，自然降温；

⑹出窑：当窑内温度降至45℃以下时，取出木材，得到同质炭化木材；

三、炭化复合实木材加工：

⑴蒸煮：将上述得到的普通实木材和同质炭化木材浸没在清水中连续煮沸2-3小时，然后放入蒸气室中静置3-4天；间断向蒸气室喷发水蒸气，使蒸气室内相对湿度保持为100%；

⑵吸湿：将普通实木材和同质炭化木材同时放入蒸烤炉内，以每小时5-6℃的速度逐渐升温至75-80℃，并向蒸烤炉内喷洒水蒸气使之呈饱和状态，然后闷炉12-15小时；

⑶脱水干燥：接着将蒸烤炉降温，以每小时5-6℃的速度逐渐降温至45℃，间断向蒸烤炉内喷发水蒸气，并使相对湿度从100%逐渐降至40%；直到测得普通实木材和同质炭化木材含水率相同并处在4.5%-8.0%之间时，关闭热源，停止喷发水蒸气，打开蒸烤炉，自然降至常温；

⑷涂胶：将普通实木材和同质炭化木材的复合面均匀全面地涂刷白乳胶，白乳胶为不含甲醛、苯酚的具有耐水、耐热和耐溶剂特点的乳胶；

⑸复合：将涂刷好白乳胶的普通实木材和同质炭化木材的复合面进行贴合，然后通过机器拼合、成型、压实制作成炭化复合实木材初品；

⑹回潮养护：将炭化复合实木材初品移至回潮室堆放10-12天，使木材均匀稳定地吸潮，直到含水率在10-12%之间；

⑺检验：经破坏性检验，将整齐完整，没有脱落、裂缝、变形和吸胀的木材取出，得到炭化复合实木材成品；所述的破坏性检验是用橡皮锤在木材复合处用3-5kg的力度进行敲打。

2.根据权利要求1所述的一种炭化复合实木材的生产方法，其特征在于以马尾松木材为原材料进行加工生产；

在普通实木加工工作段的裁锯步骤⑴中，是将马尾松木材裁锯成长度为200cm，宽度为15cm，厚度为5cm的木材；

在炭化复合实木材加工工作段的复合步骤⑸中，是将同质炭化木材作为第一层，普通实木材作为第二层和第三层，将涂刷好白乳胶的复合面进行贴合，然后通过机器拼合、成型、压实制作成长度为200cm，宽度为15cm，厚度为15cm的炭化复合实木材初品。