CN109877928B - 木材表面热处理防腐方法及经过表面热处理的木材 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木材表面热处理防腐方法及经过表面热处理的木材，该木材表面热处理防腐方法包括如下步骤：提供木材原料，对木材原料进行初次干燥处理；对经过初次干燥处理的木材进行表面活化处理，得到表面活化的木材；利用纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液来配置纳米表面涂覆液；将表面活化的木材浸泡在纳米表面涂覆液中，得到表面增强的木材；将表面增强的木材放入热处理箱中进行初级热处理，初级热处理温度为第一温度，初级热处理时间为第一时间长度；对经过初级热处理的木材进行第二热处理；对经过第二热处理的木材进行热压处理；以及对经过热压处理的木材进行退火处理。
Description
技术领域
本发明是关于木材表面处理工艺技术领域，特别是关于一种木材表面热处理防腐方法及经过表面热处理的木材。
背景技术
木材常被广泛的用于建筑室内装修与装饰材料，它不仅给人以自然美的享受，而且能够另室内空间产生温暖感和亲切感。木材是一种重要的可再生资源，其综合利用水平直接关系到全球经济甚至社会的可持续发展。现有研究表明，热处理有望改善木材的耐腐性和尺寸稳定性。
现有技术CN109434998A公开了一种木材干燥与低温热处理一体化工艺，包括抽真空阶段、加热升温阶段、低温热处理阶段和降温冷却阶段，其中，抽真空阶段和加热升温阶段交叉进行，并进行至少三次循环，在低温热处理过程中，使处理室内空气压力保持在0.04MPa以下，直到木材含水率达到10％以下，然后进入降温冷却阶段。
现有技术CN109016032A公开了一种楼梯踏板的生产方法，包括以下步骤，(a)、将榉木材质的木板切割成用于制作楼梯踏板的板材，得A品，(b)、将A品刨光，得B品，(c)、在用两块铝板分别置于B品正反两面并夹紧，得C品，(d)、将C品将入窑中碳化，碳化的温度180-210℃，碳化的时间1-2h，碳化的同时采用超声波处理C品，超声波的频率为40-45KHz，得D品，(e)、将D品上的铝板去除后放入回潮室，使得D品的含水率上升至7-9％，得E品，(f)、将E品进行油漆处理，得F品，(g)、将F品覆盖茶叶后放入窑中保温，得G品，(h)、采用苯酚熏蒸G品，得H品，(i)、用酒精擦洗H品表面，使H品的表面干净整洁，得成品。
现有技术CN109304782A公开了一种重组竹或木碳化的加工工艺，依次包括碳化处理、干燥、浸胶、陈放、组坯、热压和陈化，具体地在碳化处理中将竹束放入含有0.2-1份的碳化剂和0.05-0.2份的催化剂的处理罐内浸渍碳化，浸渍温度为25-80℃，浸渍时间为2-6小时。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种木材表面热处理防腐方法及经过表面热处理的木材，其能够克服现有技术的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种木材表面热处理防腐方法，该木材表面热处理防腐方法包括如下步骤：
提供木材原料，对木材原料进行初次干燥处理；
对经过初次干燥处理的木材进行表面活化处理，得到表面活化的木材；
提供纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液；
利用纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液来配置纳米表面涂覆液；
将表面活化的木材浸泡在纳米表面涂覆液中，得到表面增强的木材，其中，浸泡时间为3-5min；
将表面增强的木材放入热处理箱中进行初级热处理，初级热处理温度为第一温度，初级热处理时间为第一时间长度；
对经过初级热处理的木材进行第二热处理，第二热处理温度为第二温度，第二热处理时间为第二时间长度；
对经过第二热处理的木材进行热压处理，热压处理温度为第三温度，热压处理时间为第三时间长度；以及
对经过热压处理的木材进行退火处理，退火处理温度为第四温度，退火处理时间为第四时间长度。
在一优选的实施方式中，对木材原料进行初次干燥处理的具体工艺为：初次干燥温度为30-40℃，初次干燥时间为20-30h，初次干燥之后的木材含水率小于11％。
在一优选的实施方式中，对经过初次干燥处理的木材进行表面活化处理的具体工艺为：将经过初次干燥处理的木材置于烘箱中，烘箱温度设定为60-70℃，烘烤时间为5-10min。
在一优选的实施方式中，利用纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液来配置纳米表面涂覆液具体工艺为：将纳米二氧化硅以及纳米二氧化钛倒入酚醛树脂胶液，得到混合胶液，其中，在混合胶液中纳米二氧化硅的质量百分数为1-3％，纳米二氧化钛的质量百分数为1-3％；以及对混合胶液进行机械搅拌以得到纳米表面涂覆液，搅拌速度为30-50rpm，搅拌时间为10-20min。
在一优选的实施方式中，其中，第一温度为80-90℃，第一时间长度为20-40min。
在一优选的实施方式中，第二温度为150-170℃，第二时间长度为4-6h。
在一优选的实施方式中，热压处理过程中，热压压力为3-7MPa，第三温度为190-200℃，第三时间长度为5-6h。
在一优选的实施方式中，第四温度为50-60℃，第四时间长度为20-30h。
在一优选的实施方式中，在完成热压处理之后，以0.3-0.7MPa/min的速度卸压，同时以5-8℃/min的速度将温度从第三温度降至第四温度。
本发明还提供了一种经过表面热处理的木材，该木材是由前述木材表面热处理防腐方法处理的。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：现有技术CN109434998A所公开的方法工艺相对复杂，抽真空与加热同时进行降低了热处理效率，同时这种工艺可能由于热处理腔室内气压波动较大而导致某些真空设备的损坏，此外这种工艺的处理效果并不十分理想；现有技术CN109016032A所公开的工艺也较为复杂，并且为了实现其工艺，必须使用多种特殊生产设备，对于一些厂家而言，该现有技术的工艺成本过于昂贵；现有技术CN109304782A所公开的工艺的处理效果并不十分理想。相比而言，本申请工艺复杂程度与现有技术工艺复杂程度相近或者略有降低；本申请的工艺无需厂家添置任何特殊生产设备，本申请的工艺实现成本低；此外，根据实验结果可知，通过本申请的处理，木材的防腐蚀效果得到了明显提升，该技术效果优于现有技术的效果。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的木材表面热处理防腐方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。虽然本发明的方法对于所有木材都具有相类似的效果，但是为了方便比较技术效果，本发明的各个实施例和对比例将使用毛白杨作为处理对象。
图1是根据本发明一实施方式的木材表面热处理防腐方法流程图。如图所示，本发明的木材表面热处理防腐方法包括如下步骤：
步骤101：提供木材原料，对木材原料进行初次干燥处理；
步骤102：对经过初次干燥处理的木材进行表面活化处理，得到表面活化的木材；
步骤103：提供纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液；
步骤104：利用纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液来配置纳米表面涂覆液；
步骤105：将表面活化的木材浸泡在纳米表面涂覆液中，得到表面增强的木材，其中，浸泡时间为3-5min；
步骤106：将表面增强的木材放入热处理箱中进行初级热处理，初级热处理温度为第一温度，初级热处理时间为第一时间长度；
步骤107：对经过初级热处理的木材进行第二热处理，第二热处理温度为第二温度，第二热处理时间为第二时间长度；
步骤108：对经过第二热处理的木材进行热压处理，热压处理温度为第三温度，热压处理时间为第三时间长度；以及
步骤109：对经过热压处理的木材进行退火处理，退火处理温度为第四温度，退火处理时间为第四时间长度。
实施例1
木材表面热处理防腐方法包括如下步骤：提供木材原料，对木材原料进行初次干燥处理；对经过初次干燥处理的木材进行表面活化处理，得到表面活化的木材；提供纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液；利用纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液来配置纳米表面涂覆液；将表面活化的木材浸泡在纳米表面涂覆液中，得到表面增强的木材，其中，浸泡时间为3min；将表面增强的木材放入热处理箱中进行初级热处理，初级热处理温度为第一温度，初级热处理时间为第一时间长度；对经过初级热处理的木材进行第二热处理，第二热处理温度为第二温度，第二热处理时间为第二时间长度；对经过第二热处理的木材进行热压处理，热压处理温度为第三温度，热压处理时间为第三时间长度；对经过热压处理的木材进行退火处理，退火处理温度为第四温度，退火处理时间为第四时间长度。对木材原料进行初次干燥处理的具体工艺为：初次干燥温度为30℃，初次干燥时间为20h，初次干燥之后的木材含水率小于11％。对经过初次干燥处理的木材进行表面活化处理的具体工艺为：将经过初次干燥处理的木材置于烘箱中，烘箱温度设定为60℃，烘烤时间为5min。利用纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液来配置纳米表面涂覆液具体工艺为：将纳米二氧化硅以及纳米二氧化钛倒入酚醛树脂胶液，得到混合胶液，其中，在混合胶液中纳米二氧化硅的质量百分数为1％，纳米二氧化钛的质量百分数为1％；对混合胶液进行机械搅拌以得到纳米表面涂覆液，搅拌速度为30rpm，搅拌时间为10min。其中，第一温度为80℃，第一时间长度为20min。第二温度为150℃，第二时间长度为4h。热压处理过程中，热压压力为3MPa，第三温度为190℃，第三时间长度为5h。第四温度为50℃，第四时间长度为20h。在完成热压处理之后，以0.3MPa/min的速度卸压，同时以5℃/min的速度将温度从第三温度降至第四温度。
实施例2
木材表面热处理防腐方法包括如下步骤：提供木材原料，对木材原料进行初次干燥处理；对经过初次干燥处理的木材进行表面活化处理，得到表面活化的木材；提供纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液；利用纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液来配置纳米表面涂覆液；将表面活化的木材浸泡在纳米表面涂覆液中，得到表面增强的木材，其中，浸泡时间为5min；将表面增强的木材放入热处理箱中进行初级热处理，初级热处理温度为第一温度，初级热处理时间为第一时间长度；对经过初级热处理的木材进行第二热处理，第二热处理温度为第二温度，第二热处理时间为第二时间长度；对经过第二热处理的木材进行热压处理，热压处理温度为第三温度，热压处理时间为第三时间长度；对经过热压处理的木材进行退火处理，退火处理温度为第四温度，退火处理时间为第四时间长度。对木材原料进行初次干燥处理的具体工艺为：初次干燥温度为40℃，初次干燥时间为30h，初次干燥之后的木材含水率小于11％。对经过初次干燥处理的木材进行表面活化处理的具体工艺为：将经过初次干燥处理的木材置于烘箱中，烘箱温度设定为70℃，烘烤时间为10min。利用纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液来配置纳米表面涂覆液具体工艺为：将纳米二氧化硅以及纳米二氧化钛倒入酚醛树脂胶液，得到混合胶液，其中，在混合胶液中纳米二氧化硅的质量百分数为3％，纳米二氧化钛的质量百分数为3％；对混合胶液进行机械搅拌以得到纳米表面涂覆液，搅拌速度为50rpm，搅拌时间为20min。其中，第一温度为90℃，第一时间长度为40min。第二温度为170℃，第二时间长度为6h。热压处理过程中，热压压力为7MPa，第三温度为200℃，第三时间长度为6h。第四温度为60℃，第四时间长度为30h。在完成热压处理之后，以0.7MPa/min的速度卸压，同时以8℃/min的速度将温度从第三温度降至第四温度。
实施例3
木材表面热处理防腐方法包括如下步骤：提供木材原料，对木材原料进行初次干燥处理；对经过初次干燥处理的木材进行表面活化处理，得到表面活化的木材；提供纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液；利用纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液来配置纳米表面涂覆液；将表面活化的木材浸泡在纳米表面涂覆液中，得到表面增强的木材，其中，浸泡时间为4min；将表面增强的木材放入热处理箱中进行初级热处理，初级热处理温度为第一温度，初级热处理时间为第一时间长度；对经过初级热处理的木材进行第二热处理，第二热处理温度为第二温度，第二热处理时间为第二时间长度；对经过第二热处理的木材进行热压处理，热压处理温度为第三温度，热压处理时间为第三时间长度；对经过热压处理的木材进行退火处理，退火处理温度为第四温度，退火处理时间为第四时间长度。对木材原料进行初次干燥处理的具体工艺为：初次干燥温度为35℃，初次干燥时间为25h，初次干燥之后的木材含水率小于11％。对经过初次干燥处理的木材进行表面活化处理的具体工艺为：将经过初次干燥处理的木材置于烘箱中，烘箱温度设定为65℃，烘烤时间为7min。利用纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液来配置纳米表面涂覆液具体工艺为：将纳米二氧化硅以及纳米二氧化钛倒入酚醛树脂胶液，得到混合胶液，其中，在混合胶液中纳米二氧化硅的质量百分数为2％，纳米二氧化钛的质量百分数为2％；对混合胶液进行机械搅拌以得到纳米表面涂覆液，搅拌速度为40rpm，搅拌时间为15min。其中，第一温度为85℃，第一时间长度为25min。第二温度为160℃，第二时间长度为5h。热压处理过程中，热压压力为5MPa，第三温度为195℃，第三时间长度为5.5h。第四温度为55℃，第四时间长度为25h。在完成热压处理之后，以0.5MPa/min的速度卸压，同时以6℃/min的速度将温度从第三温度降至第四温度。
对比例1
与实施例1不同之处在于：不对经过初次干燥处理的木材进行表面活化处理。
对比例2
与实施例1不同之处在于：不将表面活化的木材浸泡在纳米表面涂覆液中。
对比例3
与实施例1不同之处在于：浸泡时间为10min。
对比例4
与实施例1不同之处在于：省略初级热处理，直接对木材进行第二热处理。
对比例5
与实施例1不同之处在于：省略初级热处理和第二热处理，直接对木材进行热压处理。
对比例6
与实施例1不同之处在于：省略对经过热压处理的木材进行退火处理。
对比例7
与实施例1不同之处在于：对木材原料进行初次干燥处理的具体工艺为：初次干燥温度为50℃，初次干燥时间为35h，初次干燥之后的木材含水率小于15％。
对比例8
与实施例1不同之处在于：对经过初次干燥处理的木材进行表面活化处理的具体工艺为：将经过初次干燥处理的木材置于烘箱中，烘箱温度设定为80℃，烘烤时间为30min。
对比例9
与实施例1不同之处在于：将纳米二氧化硅以及纳米二氧化钛倒入酚醛树脂胶液，得到混合胶液，其中，在混合胶液中纳米二氧化硅的质量百分数为0.5％，纳米二氧化钛的质量百分数为0.5％。
对比例10
与实施例1不同之处在于：第一温度为100℃，第一时间长度为50min。
对比例11
与实施例1不同之处在于：第二温度为140℃，第二时间长度为7h。
对比例12
与实施例1不同之处在于：热压处理过程中，热压压力为1MPa，第三温度为220℃，第三时间长度为4h。
对比例13
与实施例1不同之处在于：第四温度为70℃，第四时间长度为40h。
对比例14
与实施例1不同之处在于：在完成热压处理之后，以1MPa/min的速度卸压，同时以10℃/min的速度将温度从第三温度降至第四温度。
对按照实施例1-3以及对比例1-14的方法处理的木材进行木材耐腐蚀性能测试(腐朽3个月)、湿胀性测试以及抗弯强度剩余实验。其中，木材耐腐蚀性能测试和湿胀性测试是参考现有技术中的实验方法进行(参见《炭化防腐木材的制备及性能研究》，内蒙古农业大学研究生学位论文)。抗弯强度剩余实验是指首先根据本领域公知的力学测试方法测定未处理木材的抗弯强度，然后分别测定按照实施例1-3以及对比例1-14的方法处理的木材的抗弯强度，抗弯强度剩余是经处理木材的抗弯强度与未处理木材的抗弯强度的比值。测试结果见下表。
表1
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (1)
1.一种木材表面热处理防腐方法，包括如下步骤：提供木材原料，对木材原料进行初次干燥处理；对经过初次干燥处理的木材进行表面活化处理，得到表面活化的木材；提供纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液；利用纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液来配置纳米表面涂覆液；将表面活化的木材浸泡在纳米表面涂覆液中，得到表面增强的木材，其中，浸泡时间为4min；将表面增强的木材放入热处理箱中进行初级热处理，初级热处理温度为第一温度，初级热处理时间为第一时间长度；对经过初级热处理的木材进行第二热处理，第二热处理温度为第二温度，第二热处理时间为第二时间长度；对经过第二热处理的木材进行热压处理，热压处理温度为第三温度，热压处理时间为第三时间长度；对经过热压处理的木材进行退火处理，退火处理温度为第四温度，退火处理时间为第四时间长度，对木材原料进行初次干燥处理的具体工艺为：初次干燥温度为35℃，初次干燥时间为25h，初次干燥之后的木材含水率小于11％，对经过初次干燥处理的木材进行表面活化处理的具体工艺为：将经过初次干燥处理的木材置于烘箱中，烘箱温度设定为65℃，烘烤时间为7min，利用纳米二氧化硅、纳米二氧化钛以及酚醛树脂胶液来配置纳米表面涂覆液具体工艺为：将纳米二氧化硅以及纳米二氧化钛倒入酚醛树脂胶液，得到混合胶液，其中，在混合胶液中纳米二氧化硅的质量百分数为2％，纳米二氧化钛的质量百分数为2％；对混合胶液进行机械搅拌以得到纳米表面涂覆液，搅拌速度为40rpm，搅拌时间为15min，其中，第一温度为85℃，第一时间长度为25min，第二温度为160℃，第二时间长度为5h，热压处理过程中，热压压力为5MPa，第三温度为195℃，第三时间长度为5.5h，第四温度为55℃，第四时间长度为25h，在完成热压处理之后，以0.5MPa/min的速度卸压，同时以6℃/min的速度将温度从第三温度降至第四温度。
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