CN112621959B - 一种竹制品表面处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种竹制品表面处理工艺，工艺用于竹制品碳化设备；工艺包括：对竹材进行第一烘干处理，将竹材的含水量降低至15％；将竹材分别置入I个碳化区；分别往I个进气口通入第一温度的水蒸气；通过各个湿度传感器实时监测各个位置的即时湿度，根据各个位置的即时湿度，分别调整各个进气口的水蒸气的通气速率；对竹材进行第一时间的碳化后，停止通入水蒸气；使用防霉防腐水溶液对碳化后的竹材进行浸泡，浸泡时长为5‑10h；对竹材进行第二烘干处理；使用胶粘剂水溶液对竹材进行浸胶处理；对竹材进行第三烘干处理，以使竹材表面形成浸胶层。本发明有效的减少了竹材在碳化过程中吸湿膨胀开裂的现象，同时保证了竹材的碳化完全。

Description

一种竹制品表面处理工艺
技术领域
本发明涉及竹材加工领域，特别是涉及一种竹制品表面处理工艺。
背景技术
竹子是我国的第二森林资源，主材产量约占木材的1/10，资源丰富且集中，它是一种可再生的资源，一次成林后，只要合理经营，可永续利用，竹子生长迅速，成材快，3～5年即可采伐，我国长期以来一直面临木材供不应求的矛盾，以竹代木这给丰富的竹材开发利用加工成竹地板提供了良好的发展机遇。竹制品在生活领域有着广泛的应用，如竹席、竹地板、竹筷、竹签等。
竹材在制备为竹制品的过程中，对竹材表面处理的好坏关系到了整个竹制品的质量。碳化是一种常用的竹材表面处理工艺，能够起到除菌杀螨的作用，同时使竹材表面形成细菌不易生存的碳化微粒层。现有的竹材碳化工艺往往采用的是湿碳工艺(蒸汽碳化)，竹材的竹纤维管活性没有完全去除，可吸湿膨胀，如果经过长时间的碳化处理，就会使竹材膨胀开裂。如果为了保证竹材不开裂，减少碳化处理时间，又可能导致竹材碳化不完全。
发明内容
有鉴于现有技术的上述的一部分缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种竹制品表面处理工艺，旨在减少竹材在碳化过程中出现吸湿膨胀开裂的情况，同时保证竹材碳化完全。
因此，本发公开了一种竹制品表面处理工艺，所述工艺用于竹制品碳化设备；所述设备包括：蒸气发生装置以及碳化腔；所述碳化腔设置有I个进气口，I个出气口以及I个碳化区，所述进气口、所述出气口以及所述碳化区一一对应，每个所述碳化区沿通气方向设置有J个湿度传感器；所述蒸气发生装置与所述进气口相连接，并提供水蒸气；其中，I和J均为大于零的整数；所述工艺包括：
对竹材进行第一烘干处理，将所述竹材的含水量降低至15％；
将所述竹材分别置入I个所述碳化区；
分别往I个所述进气口通入第一温度的水蒸气；其中，从各个所述进气口流入的所述水蒸气经与所述进气口相对应的所述出气口流出而在相对应的所述碳化区呈现流动状态；
通过各个所述湿度传感器实时监测各个位置的即时湿度，根据各个位置的所述即时湿度，分别调整各个所述进气口的水蒸气的通气速率；
对所述竹材进行第一时长的碳化后，停止通入水蒸气；
使用防霉防腐水溶液对碳化后的所述竹材进行浸泡，浸泡时长为5-10h；
对所述竹材进行第二烘干处理；
使用胶粘剂水溶液对所述竹材进行浸胶处理；
对所述竹材进行第三烘干处理，以使所述竹材表面形成浸胶层。
可选的，所述通过各个所述湿度传感器实时监测各个位置的即时湿度，根据各个位置的所述即时湿度，分别调整各个所述进气口的水蒸气的通气速率，包括：
获取各个位置的所述即时湿度RH(i,j)；其中，所述i为一组对应的进气口、出气口与碳化区的纵向编号，所述j为所述湿度传感器在各自的所述碳化区的横向编号，所述横向编号自所述进气口开始编号；且0＜i≤I，0＜j≤J；
根据所述即时湿度RH(i,j)，判断各个所述碳化区的碳化吸热强度E(i)；所述碳化吸热需求强度
Figure GDA0003318407120000031
其中，所述γj为各个所述横向编号下所述即时湿度RH(i,j)权重系数，γj＞γj+1；
将各个碳化区的所述碳化吸热需求强度E(i)与预设基准值ETH比较；响应于所述碳化吸热需求强度E(i)大于所述预设基准值ETH，增大与所述碳化吸热需求强度E(i)对应进气口的水蒸气的通气速率；响应于所述碳化吸热需求强度E(i)小于所述预设基准值ETH，减小与所述碳化吸热需求强度E(i)对应进气口的水蒸气的通气速率。
可选的，所述工艺还包括：
根据各个碳化区的所述碳化吸热需求强度E(i)，获得吸热波动指数H，所述
Figure GDA0003318407120000032
其中，E0为各个碳化区的所述碳化吸热需求强度E(i)的平均值，所述
Figure GDA0003318407120000033
比较所述吸热波动指数H与吸热波动指数标准值HTH的大小关系，评估所述碳化腔的碳化波动性；
响应于所述吸热波动指数H小于或等于所述吸热波动指数标准值HTH，评估所述碳化腔的实时工艺状态为优；响应于所述吸热波动指数H大于所述吸热波动指数标准值HTH，评估所述碳化腔的实时工艺状态为劣；
响应于所述碳化腔的实时工艺状态为劣，发出报警提醒。
可选的，所述第一温度为180-200℃。
可选的，所述第一时长为4-6h。
可选的，所述防霉防腐水溶液为ACQ(Ammonical Copper Quat)木材防腐剂，所述ACQ木材防腐剂为二价铜、烷基铵化合物、水、氨和/或胺按预设的第一比例组成。
可选的，使用胶粘剂水溶液对所述竹材进行浸胶处理，包括：
将所述胶粘剂水溶液的温度维持在30-50℃之间；
根据所述胶粘剂水溶液的温度，将所述竹材与所述胶粘剂水溶液之间的温度差保持在5℃以内；
将所述竹材置入所述胶粘剂水溶液进行浸润。
可选的，所述胶粘剂水溶液至少包括：环氧树脂、酚醛树脂以及聚氨酯树脂中的一种。
本发明的有益效果：1、本发明将碳化前的竹材先经过烘干处理，减低竹材的含水量，避免竹材在碳化时含水量过高膨胀破裂。2、本发明通过水蒸气从进气口流经碳化区，再从出气口排出。采用水蒸气流动的方式对竹材进行加热碳化，对比现有直接采用蒸煮的方式，避免了水蒸气液化的雾气长时间在竹材表面停留，减少了竹材对雾气的吸收。3、本发明通过各个湿度传感器实时监测各个位置的即时湿度，根据各个位置的即时湿度，分别调整各个进气口的水蒸气的通气速率。本发明通过实时监测竹材各个位置的湿度，从而获得各个碳化区的竹材碳化吸热需求强度，根据各个碳化区的竹材碳化吸热需求强度调整进气口的水蒸气的通气速率。通过这样的方式可以有效的使竹材在碳化过程中多吸收热量，从而提高碳化效率，也使竹材的碳化更加完全。4、本发明通过防霉防腐水溶液对竹材进行处理，使竹材达到防霉防腐的效果。5、本发明对竹材进行浸胶处理，使竹材表面变得更加光滑。
附图说明
图1是本发明一具体实施例提供的一种竹制品表面处理工艺的流程示意图；
图2是本发明一具体实施例提供的一种竹制品碳化设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种竹制品表面处理工艺，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进技术细节实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
竹子是我国的第二森林资源，主材产量约占木材的1/10，资源丰富且集中，它是一种可再生的资源，一次成林后，只要合理经营，可永续利用，竹子生长迅速，成材快，3～5年即可采伐，我国长期以来一直面临木材供不应求的矛盾，以竹代木这给丰富的竹材开发利用加工成竹地板提供了良好的发展机遇。竹制品在生活领域有着广泛的应用。
竹材在制备为竹制品的过程中，对竹材表面处理的好坏关系到了整个竹制品的质量。碳化是一种常用的竹材表面处理工艺，能够起到除菌杀螨的作用，同时使竹材表面形成细菌不易生存的碳化微粒层。竹材碳化不仅可以使竹材变得更加坚硬，还能起到一定的防霉防腐的效果。现有的竹材碳化工艺往往采用的是湿碳工艺(蒸汽碳化)，竹材的竹纤维管活性没有完全去除，可吸湿膨胀，如果经过长时间的碳化处理，就会使竹材膨胀开裂。如果为了保证竹材不开裂，减少碳化处理时间，又可能导致竹材碳化不完全。
因此，本发明实施例提供了一种竹制品表面处理工艺，工艺用于竹制品碳化设备；竹制品碳化设备结构可以如图2所示，图2中201为蒸气发生装置，202为进气口，203为碳化区，204为出气口，图2中箭头方向为水蒸气流动方向；设备包括：蒸气发生装置以及碳化腔；碳化腔设置有I个进气口，I个出气口以及I个碳化区，进气口、出气口以及碳化区一一对应，每个碳化区沿通气方向设置有J个湿度传感器；蒸气发生装置与进气口相连接，并提供水蒸气；其中，I和J均为大于零的整数。
上述工艺包括：
步骤S101：对竹材进行第一烘干处理，将竹材的含水量降低至15％。
需要说明的是，竹材可以为寿竹、箭竹、茨竹、四季竹、斑竹等。烘干温度在65-80℃之间。对竹材进行第一烘干处理可以有效减少竹材的含水量，避免在接下来的碳化过程中因为竹材含水量过高而膨胀破裂，也可以起到初步杀菌作用。
步骤S102：将竹材分别置入I个碳化区。
需要说明的是，碳化区具有良好的保温性能，水蒸气通过碳化区时，可以将大部分热量都传递给竹材，避免了热量传递给外界，导致热量损失。
步骤S103：分别往I个进气口通入第一温度的水蒸气。其中，从各个所述进气口流入的所述水蒸气经与所述进气口相对应的所述出气口流出而在相对应的所述碳化区呈现流动状态；
可选的，第一温度为180-200℃。
需要说明的是，蒸气发生装置耐高压的功能，不断加热蒸气发生装置使蒸气发生装置产生高温水蒸气。保证第一温度在180-200℃可以更有效的对竹材进行碳化。
步骤S104：通过各个湿度传感器实时监测各个位置的即时湿度，根据各个位置的即时湿度，分别调整各个进气口的水蒸气的通气速率。
可选的，通过各个湿度传感器实时监测各个位置的即时湿度，根据各个位置的即时湿度，分别调整各个进气口的水蒸气的通气速率，包括：
获取各个位置的即时湿度RH(i,j)；其中，i为一组对应的进气口、出气口与碳化区的纵向编号，j为湿度传感器在各自的碳化区的横向编号，横向编号自进气口开始编号；且0＜i≤I，0＜j≤J；
根据即时湿度RH(i,j)，判断各个碳化区的碳化吸热强度E(i)；碳化吸热需求强度
Figure GDA0003318407120000071
其中，γj为各个横向编号下即时湿度RH(i,j)权重系数，γj＞γj+1；
将各个碳化区的碳化吸热需求强度E(i)与预设基准值ETH比较；响应于碳化吸热需求强度E(i)大于预设基准值ETH，增大与碳化吸热需求强度E(i)对应进气口的水蒸气的通气速率；响应于碳化吸热需求强度E(i)小于预设基准值ETH，减小与碳化吸热需求强度E(i)对应进气口的水蒸气的通气速率。
需要说明的是，由于进气口喷射水蒸气会随着喷射距离越远，而使得不同碳化区的水蒸气逐渐发生互相混合，这样就造成了靠近进气口的湿度传感器更能表征本碳化区的湿度情况，而越靠近出气口的湿度传感器会被相邻的碳化区所影响；故而，在表征湿度时，采用γj作为各个横向编号下即时湿度RH(i,j)权重系数。预设基准值ETH是在理想状态下，竹子在某一个碳化区的碳化吸热需求强度，预设基准值ETH是经过多次试验获得的。
值得一提的是，水蒸气逐渐被吸热而变成液态水，气氛湿度变大。当湿度传感器监测到的湿度越大时，说明该区域的竹材吸热越多。由于热传递效应，温度越低的物质吸热越多，所以竹子吸热越多说明其温度越低需要越多的热量，进而增大水蒸气的通气速率。
可选的，该工艺还包括：
根据各个碳化区的碳化吸热需求强度E(i)，获得吸热波动指数H，
Figure GDA0003318407120000081
其中，E0为各个碳化区的碳化吸热需求强度E(i)的平均值，
Figure GDA0003318407120000082
比较吸热波动指数H与吸热波动指数标准值HTH的大小关系，评估碳化腔的碳化波动性；
响应于吸热波动指数H小于或等于吸热波动指数标准值HTH，评估碳化腔的实时工艺状态为优；响应于吸热波动指数H大于吸热波动指数标准值HTH，评估碳化腔的实时工艺状态为劣；
响应于碳化腔的实时工艺状态为劣，发出报警提醒。
需要说明的是，如果吸热波动指数H过大则说明碳化腔内部出现故障导致不同的碳化区吸受的热量差异过大，此时如果继续碳化工作很有可能发生危险，所以要发出报警提醒。提醒工作人员碳化腔出现故障，继续工作可能出现危险，需要及时修理。
步骤S105：对竹材进行第一时长的碳化后，停止通入水蒸气。
可选的，第一时长为4-6h。
需要说明的是，在该竹制品碳化设备下经过多次试验，获得了第一时长在4-6h内，竹材的碳化效果可以达到最佳。
步骤S106：使用防霉防腐水溶液对碳化后的竹材进行浸泡，浸泡时长为5-10h。
可选的，防霉防腐水溶液为ACQ(Ammonical Copper Quat)木材防腐剂，ACQ木材防腐剂为二价铜、烷基铵化合物、水、氨和/或胺按预设的第一比例组成。
需要说明的是，采用防霉防腐水溶液对竹材进行处理，可以使竹材具有良好的防霉防腐效果。有效的避免了虫蛀霉变等危害。采用ACQ木材防腐剂是因为该防腐剂不含对人畜有害物质，即使燃烧后也不会产生有毒物质，是一种绿色环保材料。
步骤S107：对竹材进行第二烘干处理。
需要说明的是，进行第二烘干处理的目的在于，将竹材上残留的防霉防腐水溶液烘干，以便后续处理。
步骤S108：使用胶粘剂水溶液对竹材进行浸胶处理。
步骤S109：对竹材进行第三烘干处理，以使竹材表面形成浸胶层。
需要说明的是，先对竹材进行浸胶，接着烘干，可以使竹材表面形成浸胶层。浸胶层不仅能够使竹材表面变得更加光滑，还能隔绝氧气，避免氧气与竹材直接接触，从而氧化竹材。
可选的，使用胶粘剂水溶液对竹材进行浸胶处理，包括：
将胶粘剂水溶液的温度维持在30-50℃之间；
根据胶粘剂水溶液的温度，将竹材与胶粘剂水溶液之间的温度差保持在5℃以内；
将竹材置入胶粘剂水溶液进行浸润。
需要说明的是，维持竹材和胶粘剂水溶液温度相近，可以使浸胶的效果更好。
可选的，胶粘剂水溶液至少包括：环氧树脂、酚醛树脂以及聚氨酯树脂中的一种。
本发明实施例将碳化前的竹材先经过烘干处理，减低竹材的含水量，避免竹材在碳化时含水量过高膨胀破裂。本发明实施例通过水蒸气从进气口流经碳化区，再从出气口排出。采用水蒸气流动的方式对竹材进行加热碳化，对比现有直接采用蒸煮的方式，避免了水蒸气液化的雾气长时间在竹材表面停留，减少了竹材对雾气的吸收。本发明实施例通过各个湿度传感器实时监测各个位置的即时湿度，根据各个位置的即时湿度，分别调整各个进气口的水蒸气的通气速率。本发明实施例通过实时监测竹材各个位置的湿度，从而获得各个碳化区的竹材碳化吸热需求强度，根据各个碳化区的竹材碳化吸热需求强度调整进气口的水蒸气的通气速率。通过这样的方式可以有效的使竹材在碳化过程中多吸收热量，从而提高碳化效率，也使竹材的碳化更加完全。本发明实施例通过防霉防腐水溶液对竹材进行处理，使竹材达到防霉防腐的效果。本发明实施例对竹材进行浸胶处理，使竹材表面变得更加光滑。
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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种竹制品表面处理工艺，其特征在于，所述工艺用于竹制品碳化设备；所述设备包括：蒸气发生装置以及碳化腔；所述碳化腔设置有I个进气口，I个出气口以及I个碳化区，所述进气口、所述出气口以及所述碳化区一一对应，每个所述碳化区沿通气方向设置有J个湿度传感器；所述蒸气发生装置与所述进气口相连接，并提供水蒸气；其中，I和J均为大于零的整数；所述工艺包括：
对竹材进行第一烘干处理，将所述竹材的含水量降低至15％；
将所述竹材分别置入I个所述碳化区；
分别往I个所述进气口通入第一温度的水蒸气；其中，从各个所述进气口流入的所述水蒸气经与所述进气口相对应的所述出气口流出而在相对应的所述碳化区呈现流动状态；
通过各个所述湿度传感器实时监测各个位置的即时湿度，根据各个位置的所述即时湿度，分别调整各个所述进气口的水蒸气的通气速率；
对所述竹材进行第一时长的碳化后，停止通入水蒸气；
使用防霉防腐水溶液对碳化后的所述竹材进行浸泡，浸泡时长为5-10h；
对所述竹材进行第二烘干处理；
使用胶粘剂水溶液对所述竹材进行浸胶处理；
对所述竹材进行第三烘干处理，以使所述竹材表面形成浸胶层。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述通过各个所述湿度传感器实时监测各个位置的即时湿度，根据各个位置的所述即时湿度，分别调整各个所述进气口的水蒸气的通气速率，包括：
获取各个位置的所述即时湿度RH(i,j)；其中，所述i为一组对应的进气口、出气口与碳化区的纵向编号，所述j为所述湿度传感器在各自的所述碳化区的横向编号，所述横向编号自所述进气口开始编号；且0＜i≤I，0＜j≤J；
根据所述即时湿度RH(i,j)，判断各个所述碳化区的碳化吸热强度E(i)；所述碳化吸热需求强度
Figure FDA0003318407110000021
其中，所述γj为各个所述横向编号下所述即时湿度RH(i,j)权重系数，γj＞γj+1；
将各个碳化区的所述碳化吸热需求强度E(i)与预设基准值ETH比较；响应于所述碳化吸热需求强度E(i)大于所述预设基准值ETH，增大与所述碳化吸热需求强度E(i)对应进气口的水蒸气的通气速率；响应于所述碳化吸热需求强度E(i)小于所述预设基准值ETH，减小与所述碳化吸热需求强度E(i)对应进气口的水蒸气的通气速率。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述工艺还包括：
根据各个碳化区的所述碳化吸热需求强度E(i)，获得吸热波动指数H，所述
Figure FDA0003318407110000022
其中，E0为各个碳化区的所述碳化吸热需求强度E(i)的平均值，所述
Figure FDA0003318407110000023
比较所述吸热波动指数H与吸热波动指数标准值HTH的大小关系，评估所述碳化腔的碳化波动性；
响应于所述吸热波动指数H小于或等于所述吸热波动指数标准值HTH，评估所述碳化腔的实时工艺状态为优；响应于所述吸热波动指数H大于所述吸热波动指数标准值HTH，评估所述碳化腔的实时工艺状态为劣；
响应于所述碳化腔的实时工艺状态为劣，发出报警提醒。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述第一温度为180-200℃。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述第一时长为4-6h。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述防霉防腐水溶液为ACQ(AmmonicalCopper Quat)木材防腐剂，所述ACQ木材防腐剂为二价铜、烷基铵化合物、水、氨和/或胺按预设的第一比例组成。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，使用胶粘剂水溶液对所述竹材进行浸胶处理，包括：
将所述胶粘剂水溶液的温度维持在30-50℃之间；
根据所述胶粘剂水溶液的温度，将所述竹材与所述胶粘剂水溶液之间的温度差保持在5℃以内；
将所述竹材置入所述胶粘剂水溶液进行浸润。
8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述胶粘剂水溶液至少包括：环氧树脂、酚醛树脂以及聚氨酯树脂中的一种。
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