CN106182307A - 一种薄板木材的碳化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄板木材的碳化方法，包括如下步骤：（1）选材、（2）干燥处理、（3）碳化处理、（4）冷却处理。本发明制作出来的薄板木材稳定性好、色泽均匀、有效碳化层厚度增加了1~1.5倍，其抗裂性、抗弯强度、抗冲击韧性、握钉力等性能均有很好的改善，使用价值较高。
Description
技术领域
本发明属于木材碳化技术领域，具体涉及一种薄板木材的碳化方法。
背景技术
木材是人们生活中必不可少的物质之一，为了增强木材的性能，有时需要对木材进行碳化处理。木材经过高温碳化处理后，不仅会使其表面更为美观，还使其具有防腐及抗生物侵袭、抗变形开裂，耐高温的优点，并且又具有含水率低、不易吸水、材质稳定、不变形、完全脱脂不溢脂、隔热性能好、无特殊气味等特点。
多数人习惯将厚度不大于8mm的木板称为薄板，对于此类木材的碳化制作通常有两种方式，一种是将较厚的木材碳化后切割成片，保证其厚度不大于8mm，进而得到薄板，但是，由于木材碳化后会有体积缩小的现象，并且切割过程中有锯路的产生，导致木材的损耗较大，且木材碳化过程中存在内应力，切割时易使表皮变形；另一种是单板碳化，即直接对厚度不大于8mm的薄板进行高温碳化操作，但由于薄板厚度较小，在干燥、高温碳化过程中容易造成薄板变形、翘曲等形变，且处理后的薄板木材内应力较大，易开裂，综合力学性能下降严重等问题，目前还未有较好的针对此类薄板木材的碳化工艺。
发明内容
本发明旨在提供一种薄板木材的碳化方法。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种薄板木材的碳化方法，包括如下步骤：
（1）选材：选取中性密度、厚度不大于8mm的木板备用；
（2）干燥处理：将步骤（1）所得的木板放入密闭箱内，控制密闭箱内的温度为50~55℃、真空度为0.075~0.080MPa，待木板的含水量不大于18%时取出备用；
（3）碳化处理：将步骤（2）处理后的木板放入碳化窑中进行碳化处理，期间分为前期加热、中期加热和后期加热三个阶段：
a．前期加热：先将碳化窑预热至50~53℃，然后将步骤（2）干燥处理后的木板移放到碳化窑中，然后以70~80℃/h的速度将窑内的温度升至100~110℃，然后维持此温度40~50min，在此期间对木板施加频率为28~30KHz的超声波进行处理；
b．中期加热：前期加热完成后，进入中期加热阶段，此时以60~70℃/h的速度将窑内的温度升至160~170℃，然后维持此温度30~40min，在此期间对木板施加频率为33~35KHz的超声波进行处理；
c．后期加热：中期加热完成后，进入后期加热阶段，此时以40~50℃/h的速度将窑内的温度升至240~250℃，然后维持此温度15~25min，在此期间对木板施加频率为38~40KHz的超声波进行处理；
（4）冷却处理：待步骤（3）碳化处理操作完成后，以80~90℃/h的速度对窑内进行降温处理，直至窑内温度不大于30℃时，将木板取出即可。
进一步的，步骤（2）中所述密闭箱内的温度优选为51~53℃。
进一步的，步骤（3）操作a中所述超声波频率优选为29KHz。
进一步的，步骤（3）操作b中所述超声波频率优选为34KHz。
进一步的，步骤（3）操作c中所述超声波频率优选为39KHz。
本发明具有如下有益效果：本发明在干燥处理时，降低气压，利用较低的温度即可快速的对木板进行干燥处理，不易造成应力残留和形变；在碳化处理时，前期加热时主要对木材进一步的干燥处理，施加的超声波可促进水分的蒸发，并提高木材各处水含量的一致性，中期加热时主要对木材的半纤维素进行破坏，此时较易产生应力和变形，施加的超声波可匀化、消除木材内的应力，防止形变的产生；后期加热时主要对木材进行深入碳化，此时温度较高，木材内部易形成裂纹，施加的超声波可加快温度的传导，降低木材各处温度的差异程度，减少裂纹产生的几率。在各步骤的合理配合下，本发明制作出来的薄板木材稳定性好、色泽均匀、有效碳化层厚度增加了1~1.5倍，其抗裂性、抗弯强度、抗冲击韧性、握钉力等性能均有很好的改善，使用价值较高，此外，本发明方法生产过程中的次品率减少了20~25%。
具体实施方式
实施例1
一种薄板木材的碳化方法，包括如下步骤：
（1）选材：选取中性密度、厚度不大于8mm的木板备用；
（2）干燥处理：将步骤（1）所得的木板放入密闭箱内，控制密闭箱内的温度为52℃、真空度为0.080MPa，待木板的含水量不大于18%时取出备用；
（3）碳化处理：将步骤（2）处理后的木板放入碳化窑中进行碳化处理，期间分为前期加热、中期加热和后期加热三个阶段：
a．前期加热：先将碳化窑预热至53℃，然后将步骤（2）干燥处理后的木板移放到碳化窑中，然后以73℃/h的速度将窑内的温度升至108℃，然后维持此温度45min，在此期间对木板施加频率为29KHz的超声波进行处理；
b．中期加热：前期加热完成后，进入中期加热阶段，此时以66℃/h的速度将窑内的温度升至167℃，然后维持此温度35min，在此期间对木板施加频率为34KHz的超声波进行处理；
c．后期加热：中期加热完成后，进入后期加热阶段，此时以45℃/h的速度将窑内的温度升至245℃，然后维持此温度18min，在此期间对木板施加频率为39KHz的超声波进行处理；
（4）冷却处理：待步骤（3）碳化处理操作完成后，以85℃/h的速度对窑内进行降温处理，直至窑内温度不大于30℃时，将木板取出即可。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，在步骤（3）碳化处理时，不进行超声波处理操作，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有的木材碳化处理方法。
为了对比本发明效果，选用同一批木板，分别使用上述三种方式进行处理，然后将其放入最大温差为45℃、相对湿度为80~85%的模拟实验箱中，统计四个月后各组木板的开裂率，具体如下表所示：
| 实施例1 | 对比实施例1 | 对照组 | |
| 开裂率（%） | 4.2 | 8.6 | 10.7 |
由上表可知，本发明处理后的木板防开裂性能更好。
对实施例1和对照组对应处理后的木板进行性能检测发现，实施例1的有效碳化层厚度是对照组的2.2倍，抗弯强度是其1.4倍，握钉力是其1.2倍，有更好的使用价值。
Claims (5)
1.一种薄板木材的碳化方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）选材：选取中性密度、厚度不大于8mm的木板备用；
（2）干燥处理：将步骤（1）所得的木板放入密闭箱内，控制密闭箱内的温度为50~55℃、真空度为0.075~0.080MPa，待木板的含水量不大于18%时取出备用；
（3）碳化处理：将步骤（2）处理后的木板放入碳化窑中进行碳化处理，期间分为前期加热、中期加热和后期加热三个阶段：
a．前期加热：先将碳化窑预热至50~53℃，然后将步骤（2）干燥处理后的木板移放到碳化窑中，然后以70~80℃/h的速度将窑内的温度升至100~110℃，然后维持此温度40~50min，在此期间对木板施加频率为28~30KHz的超声波进行处理；
b．中期加热：前期加热完成后，进入中期加热阶段，此时以60~70℃/h的速度将窑内的温度升至160~170℃，然后维持此温度30~40min，在此期间对木板施加频率为33~35KHz的超声波进行处理；
c．后期加热：中期加热完成后，进入后期加热阶段，此时以40~50℃/h的速度将窑内的温度升至240~250℃，然后维持此温度15~25min，在此期间对木板施加频率为38~40KHz的超声波进行处理；
（4）冷却处理：待步骤（3）碳化处理操作完成后，以80~90℃/h的速度对窑内进行降温处理，直至窑内温度不大于30℃时，将木板取出即可。
2.根据权利要求1所述的一种薄板木材的碳化方法，其特征在于，步骤（2）中所述密闭箱内的温度优选为51~53℃。
3.根据权利要求1所述的一种薄板木材的碳化方法，其特征在于，步骤（3）操作a中所述超声波频率优选为29KHz。
4.根据权利要求1所述的一种薄板木材的碳化方法，其特征在于，步骤（3）操作b中所述超声波频率优选为34KHz。
5.根据权利要求1所述的一种薄板木材的碳化方法，其特征在于，步骤（3）操作c中所述超声波频率优选为39KHz。
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