CN107053415A - 竹材碳化的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于竹材加工预处理，具体的讲是一种竹材碳化的加工方法，包括以下步骤：(1)将竹材原料装栏，80‑90℃的温度下蒸煮4‑5小时；(2)提栏沥干，冷却，剔除出现裂缝的竹材，然后再入水浸泡50‑80分钟；(3)将步骤(2)得到的竹材错位堆码在真空干燥箱中，抽真空至0.009‑0.8Mpa，升温至110‑120℃，保持50‑70分钟，然后继续升温至140‑145℃，保持2‑3小时，然后停止加热，密闭冷却至室温，泄压，得到处理好的竹材；本发明提供的竹材碳化的加工方法，确保了竹材外观颜色相近，避免了现有技术中油漆做色带来的环保问题；同时，本发明提供的特定含水率的竹材便于后期的雕刻加工，得到的竹艺制品具有优异的防裂性能。

Description

竹材碳化的加工方法
技术领域
本发明属于竹材加工预处理，具体的讲是一种竹材碳化的加工方法。
背景技术
竹子不仅可以用作建筑材料，还可以用于制作各式各样的工艺品。为了提高竹材的使用寿命，需要将竹材在高温条件下进行碳化，一方面可以消灭竹材中的虫卵以及真菌，另一方面可以使蛀虫失去营养来源，避免竹材在后期使用过程中出现霉变和虫蛀，提高竹材使用的可靠性。
用于制作工艺品的竹材通常要求外观颜色具有一致性，现有技术中通常在其表面进行油漆做色或在碳化处理后进行同色竹材的筛选，油漆做色的方法很不环保，而碳化后竹材的同色筛选也费时费力；另外，用于制作工艺品的竹材常需要进行后期加工，如雕刻成型，为了获得最佳含水率及表面硬度的竹材以便于雕刻机的加工成型，其工艺的处理也是很有讲究的；此外，加工成型后的竹材的防裂性能也是本领域技术人员需要关注及解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种竹材碳化的加工方法，确保竹材外观颜色的一致性，便于雕刻机的雕刻加工以及提高竹材的防裂性能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种竹材碳化的加工方法，包括以下步骤：
(1)将竹材原料装栏，80-90℃的温度下蒸煮4-5小时；
(2)提栏沥干，冷却，剔除出现裂缝的竹材，然后再入水浸泡50-80分钟；
(3)将步骤(2)得到的竹材错位堆码在真空干燥箱中，抽真空至0.009-0.8Mpa，升温至110-120℃，保持50-70分钟，然后继续升温至140-145℃，保持2-3小时，然后停止加热，密闭冷却至室温，泄压，得到处理好的竹材。
与现有技术相比，本发明提供的竹材碳化的加工方法，确保了竹材外观颜色相近，避免了现有技术中油漆做色带来的环保问题，同时避免后期颜色筛选处理的繁琐工作；相比常压的烘干条件制作的竹材，本发明提供的真空碳化方法提高了竹材表层的均密性，促使其表面硬度的提高，同时，本发明提供的特定含水率的竹材便于后期的雕刻加工，得到的竹艺制品具有优异的防裂性能。
附图说明
图1为本发明提供的竹材碳化的加工方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种竹材碳化的加工方法，包括以下步骤：
(1)将竹材原料装栏，入锅，在80-90℃的温度下蒸煮4-5小时，高温蒸煮不仅可以将附着在竹材表面的虫卵或真菌进行初步的杀灭，还可以对竹材表面的霉点进行去除，还原竹材的本色；
(2)为了避免在碳化的过程中发生竹材的崩裂，需要对竹材进行一次表面应力的释放，将蒸煮好的竹材提栏沥干，冷却，在该过程中可以及时的发现前道打磨工序中产生的缺陷，及时的剔除出现裂缝的竹材或对有瑕疵的竹材进行重新打磨，然后再次将竹材放置到水中浸泡50-80分钟，再次入水浸泡是为了确保碳化前的竹材的含水率趋于一致，入水浸泡的时间过长没有意义，但是过短会影响含水率的一致性，影响碳化的效果。
(3)为了保证在真空干燥箱中的热传递的均匀性，将步骤(2)得到的竹材错位堆码在真空干燥箱中，然后抽真空，真空压力会影响本发明中竹材碳化的效果，若真空压力过低，则会导致竹材原料起毛刺，严重的会出现开裂，导致原材料的报废，而压力过大，则需要延长碳化时间，导致能耗升高，优选的，本发明中所述的真空干燥箱抽真空至0.009-0.8Mpa，升温至110-120℃，保持50-70分钟，在此条件下，竹材的水分大量流失，竹材内部的真菌、蛀虫被杀灭，提高了竹材的防蛀性能，然后继续升温至140-145℃并在此温度下保持2-3小时，在此阶段，竹材的水分进一步流失，同时在热循环的作用下，竹材的颜色开始发生变化且趋于一致，若温度过高，则竹材的外观颜色变化过快，则得到的竹材产品的外观颜色一致性较差，随后停止加热，为了防止温度骤降导致竹材的表面出现崩裂的情况，在密闭的条件下冷却至室温，泄去压力，得到处理好的竹材。
本发明提供的竹材碳化的加工方法，确保了竹材碳化加工后外观颜色趋于一致，避免采用油漆做色时带来的环保问题，同时也避免了后期竹材同色筛选的繁琐工作；此外，相比于常压烘干的竹材，本发明的加工方法有助于提高竹材表层的致密性，促使其表面硬度的提高，与此同时，竹材特定的含水率适于在较低的能耗下实施后期的加工，如雕刻成型，在加工及后期作为竹艺制品时不易出现裂缝。
进一步的，为了提高竹材蒸煮过程中杀菌除霉点的效果，所述的蒸煮液为35％的双氧水与水按重量比1:35-45的混合溶液，利用双氧水的强氧化性杀灭真菌和虫卵，同时对竹材表面的霉点进行处理，还原竹材的本色。
进一步的，为了提高竹材沥干冷却的速度，本发明所述的步骤(2)中竹材沥干时由鼓风机吹风辅助冷却。
进一步的，为了使真空碳化过程中竹材原料之间空气流通，提高热处理时温度的均匀性，所述的步骤(3)中根据竹材的尺寸选用如下放置方式，对于竹材尺寸长度≤70cm且宽度≤10cm且厚度≤3cm的，随机堆放在栏筐中，所述的栏筐在真空干燥箱中采用错位堆码的方式；对于竹材尺寸的长度＞70cm或宽度＞10cm或厚度＞3cm的直接在真空干燥箱中错位堆码，如此，确保了在碳化处理过程中温度的均匀性。
进一步的，雕刻机雕刻竹材时，雕刻同样深度时输出电流的大小主要是与竹材含水率的大小及其表面硬度有关，在一般的竹材上进行雕刻0.3mm深度时，其输出电流为20mA，在常压的烘干条件下得到的竹材上雕刻0.3mm深度时，其输出电流为15mA，而经过真空碳化后，雕刻0.3mm的深度，雕刻机的输出电流为5-10mA。本发明中经过真空碳化完成的竹材的含水率为11-13％，在此含水率范围内竹材最利于雕刻机的雕刻，相比常压烘干条件得到的竹材后续加工时降低了能耗。
为了进一步说明本发明公布的技术方案，以下通过实施例来说明，本发明提供的竹材，从真空干燥箱中，按照边缘区域和中心区域取样比例为1：2，取样总片数的1％。利用下述方法来检测各项性能：
1、竹材碳化完成后的含水率
根据GB/T 15780-1995竹材物理力学性质试验方法的规定，从每片竹材上取样后立即称重，重量记为m1，然后在烘箱内烘干，记录样品烘至绝干的重量m2，计算得到每片竹材的含水率w1，然后计算从真空干燥箱中取样的竹材的含水率的均值作为本次竹材碳化后的含水率W。
每片竹材含水率为：
真空碳化完成后含水率为：
2、竹材的颜色一致性
将竹材平铺，在相同的光线及视角下主观观察，并作出如下颜色一致性的判定：
○：所有取样的竹材表观颜色近乎一致；
△：有2-3个竹材颜色不同；
╳：有超过3个竹材颜色一致性不同。
3、竹材表面的硬度
采用莱州华银试验仪器有限公司提供的HR-150A型洛氏硬度计对取样的竹材表面硬度进行测试，每片正反面各测试3次计均值作为该片竹材的表面硬度。
实施例1
将竹材原料装栏，放入35％的双氧水与水按照重量比1：40的混合溶液中，在90℃的条件下蒸煮4h，然后提栏沥干，冷却并剔除出现裂缝的竹材，再入水浸泡60min，然后将竹材错位堆码在真空干燥箱中，抽真空至0.009Mpa，升温至120℃并保持1h，然后继续升温至140℃并保持2h，然后停止加热，密闭冷却至室温，泄压，得到碳化处理好的竹材。取样测试竹材相关性能并记录到表1中。
实施例2
将实施例1中真空干燥箱的真空条件设置在0.8Mpa，其它处理条件与实施例1相同，得到碳化后的竹材并取样测试相关性能记录到表1中。
实施例3
将实施例1中真空干燥箱的真空条件设置在0.45Mpa，其它处理条件与实施例1相同，得到碳化后的竹材并取样测试相关性能记录到表1中。
实施例4
将竹材原料装栏，放入35％的双氧水与水按照重量比1：40的混合溶液中，在80℃的条件下蒸煮5h，然后提栏沥干，冷却并剔除出现裂缝的竹材，再入水浸泡50min，然后将竹材错位堆码在真空干燥箱中，抽真空至0.45Mpa，升温至110℃并保持70min，然后继续升温至140℃并保持3h，然后停止加热，密闭冷却至室温，泄压，得到碳化处理好的竹材。取样测试竹材相关性能并记录到表1中。
实施例5
将竹材原料装栏，放入35％的双氧水与水按照重量比1：40的混合溶液中，在90℃的条件下蒸煮4h，然后提栏沥干，冷却并剔除出现裂缝的竹材，再入水浸泡80min，然后将竹材错位堆码在真空干燥箱中，抽真空至0.45Mpa，升温至120℃并保持50min，然后继续升温至145℃并保持2h，然后停止加热，密闭冷却至室温，泄压，得到碳化处理好的竹材。取样测试竹材相关性能并记录到表1中。
对比例1
将实施例3中入水浸泡的时间改为20min，其它处理条件不变，得到碳化后的竹材并取样测试相关性能记录到表1中。
对比例2
将实施例3中真空干燥箱的真空条件设置在1Mpa，其它处理条件与实施例3相同，得到碳化后的竹材并取样测试相关性能记录到表1中。
对比例3
将实施例3中抽真空后为温度升至100℃并保持1h，其它处理条件与实施例3相同，得到碳化后的竹材并取样测试相关性能记录到表1中。
对比例4
将实施例3中第二阶段的温度升至160℃，其它处理条件与实施例3相同，得到碳化后的竹材并取样测试相关性能记录到表1中。
对比例5
将实施例3中第二阶段升温至140℃后保温时间更改为4h，其它处理条件不变，得到碳化后的竹材并取样测试相关性能记录到表1中。
表1实施例1-5、对比例1-5竹材相关性能
由表1数据可以看出，本发明提供的竹材碳化的加工方法，得到的竹材的外观颜色一致性好，相比于常压条件下烘烤出来的竹材的表面硬度要高，竹材的含水率为11-13％，利于雕刻机的雕刻加工，在竹艺制品的加工过程中不易出现裂缝。

Claims (5)

1.一种竹材碳化的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将竹材原料装栏，80-90℃的温度下蒸煮4-5小时；
(2)提栏沥干，冷却，剔除出现裂缝的竹材，然后再入水浸泡50-80分钟；
(3)将步骤(2)得到的竹材错位堆码在真空干燥箱中，抽真空至0.009-0.8Mpa，升温至110-120℃，保持50-70分钟，然后继续升温至140-145℃，保持2-3小时，然后停止加热，密闭冷却至室温，泄压，得到处理好的竹材。
2.根据权利要求1所述的竹材碳化的加工方法，其特征在于：步骤(1)中的蒸煮液为35％的双氧水与水按重量比1:35-45的混合溶液。
3.根据权利要求1所述的竹材碳化的加工方法，其特征在于：步骤(2)中竹材沥干时由鼓风机吹风辅助冷却。
4.根据权利要求1所述的竹材碳化的加工方法，其特征在于：步骤(3)中根据竹材的尺寸选用如下放置方式：
对于竹材尺寸长度≤70cm且宽度≤10cm且厚度≤3cm的，随机堆放在栏筐中，所述的栏筐在真空干燥箱中采用错位堆码的方式；
对于竹材尺寸的长度＞70cm或宽度＞10cm或厚度＞3cm的直接在真空干燥箱中错位堆码。
5.根据权利要求1所述的竹材碳化的加工方法，其特征在于：所述的步骤(3)中碳化完成的竹材的含水率为11-13％。
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