CN206942011U - 木/竹制品 - Google Patents
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Abstract
本实用新型针对现有技术木材和竹材及其制品易腐蚀、易起火、易变形、防水性能差，在潮湿的环境中易滋生有害物质，易被虫蚀的不足提供一种木/竹制品，至少在木/竹制品的纤维孔内壁及纤维与纤维的间隙内通过原子层沉积设置有金属氧化物阻气膜，由于原子层沉积方法制得的膜层的随形性和均匀性，金属氧化物能沉积到木纤维和竹纤维自身具有的孔隙内壁上及各木纤维或竹纤维间的间隙中，因此可以在木纤维和竹纤维孔的内壁表面及木/竹表面形成一层保护膜层，阻隔外界气体与纤维的接触，因此可以防止木、竹吸收空气内的水分和气体，因此可以起到防水、防火、防腐、防变形的作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及木材加工技术领域，特别涉木/竹制品。
背景技术
在现有技术中，木材是广泛使用的材料之一，因其具有天然的纹络和自然的气息被众多人喜爱，广泛用于建筑、装饰装修中，但木材存在着其自身无法弥补的缺陷，比如易腐蚀、易起火、易变形、防水性能差，在潮湿的环境中易滋生有害物质，易被虫蚀。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术木材易腐蚀、易起火、易变形、防水性能差，在潮湿的环境中易滋生有害物质，易被虫蚀的不足提供一种木/竹制品。
本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：
一种木/竹制品，至少在木/竹制品的纤维孔内壁及纤维与纤维的间隙内通过原子层沉积设置有金属氧化物阻气膜；
阻气膜为TiO2、 Al2O3、 HfO2、 ZrO2、 ZnO 、 V2O5中的一种金属氧化物沉积层或两种及两种以上金属氧化物复合沉积层；
在所述木/竹制品的纤维外壁表面通过原子层方法设置金属氧化物阻气膜；
在所述木/竹制品的纤维断面上设置有阻气膜，所述阻气膜与纤维孔内壁及纤维与纤维的间隙形成的阻气膜呈一体；
所述木/竹制品为木/竹材质的、装饰材料、木/竹艺术品、原生木/竹、木材或竹材、木/竹家具、木/竹装饰品、木/竹用品；
所述木/竹用品为面板、菜板；
所述装饰材料为装饰面板；
所述建材为地板、复合地板；
所述木/竹制品为竹编制品。
采用本实用新型结构的木/竹制品，在木或木质材质的产品及竹子或竹子材质的产品的纤维孔内壁及表面通过原子层沉积的方法生长TiO2、 Al2O3、 HfO2、 ZrO2、 ZnO 、V2O5金属氧化物阻气膜，由于原子层沉积方法制得的膜层的随形性和均匀性，金属氧化物能沉积到木纤维和竹纤维自身具有的孔隙内壁上及各木纤维或竹纤维间的间隙中，因此可以在木纤维和竹纤维孔的内壁表面及木/竹表面形成一层保护膜层，阻隔外界气体与纤维的接触，因此可以防止木、竹吸收空气内的水分和气体，因此可以起到防水、防火、防腐、防变形的作用，提高了木及竹子的性能和应用性。
附图说明
图1为木/竹纤维材料基材简化结构示意图，本示意图主要说明原子层沉积前纤维孔及木/竹外表面的结构；
图2为经原子层沉积后木/竹纤维材料基材简化结构示意图，本示意图主要说明原子层沉积后纤维孔及表面结构；
图3示出了纤维孔内生长有阻气膜后的简化结构示意图；
图4示出了纤维孔内生长完成阻气膜后继续在木竹表面生长阻气膜后得到的木竹简化结构示意图。
附图标记说明
5-纤维孔 6-基材 2-阻气膜。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本实用新型作进一步地描述：
本实用新型充分利用原子层沉积的自限制性和随形性，采用ALD方式对木材、木制品、竹子、竹子制品进行处理，使木、竹及其制品的表面及纤维孔内壁表面生长金属氧化物阻气膜2。为了方便叙述，将木材、木制品、竹子、竹子制品统称为基材。
以在基材上设置三氧化二铝金属氧化物阻气膜为例进行具体说明如下：
将基材表面清理干净，使基材表面无杂质，至少露出基材的端面，这样不会阻挡前驱体进入到纤维孔内。将基材放入原子层沉积设备的沉积腔内，用三甲基铝作为铝的前驱体，用臭氧(O3)作为氧化剂，对基材进行真空原子层沉积，使前躯体进入到纤维孔内及纤维与纤维的间隙内，直到基材的纤维孔内壁的整个长度方向都被金属氧化物阻气膜覆盖且膜层厚度达到预定的厚度为止，比如达到5nm、10nm、20nm、50nm、80nm、100nm。沉积过程中基材温度可为50-300℃。采用上述方法对基材进行原子层沉积，由于纤维孔分布在基材的整个长度方向，因此通常情况下纤维孔内壁上完全沉积到金属氧化物阻气膜时纤维与纤维的间隙内也已沉积了金属氧化物阻气膜，如果没有对基材的外表面设置阻挡层在基材的外表面也沉积了相同厚度的金属氧化物阻气膜。为了得到更好的阻气效果，当纤维孔内壁内沉积的厚度达到上限值时，纤维孔变得很小，此时继续对基材进行原子层沉积，纤维孔内的阻气膜的厚度不再增加，只有基材表面继续生长阻气膜，该阻气膜增长到一定厚度后能将基材断面处的纤维孔填充，从而在基材断面形成膜层，从而得到纤维孔内生长有阻气膜、基材表面随形生长有阻气膜的木、竹材料，使木、竹材料完全被阻气膜覆盖，得到阻气保护。图4示出了其示意结构，主要表示膜层在纤维孔内的分布情况及在基材外表面的分布情况，但不是木材经原子层沉积处理后的真实的结构，由于木、竹材料结构的复杂性，实际经原子层沉积处理过的材料的结构比此示意图示出的更复杂。当然，也可在基材的两端的纤维孔的内壁上沉积金属氧化物阻气膜，也就是沿着基材的长度方向、纤维孔的位于基材的中间部分的内壁没有被沉积到金属氧化物阻气膜，这种被处理过的基材由于其长度方向上纤维孔两端的内壁被金属氧化物阻气膜覆盖，同时纤维与纤维之间的部分孔隙被金属氧化物阻气膜覆盖，因此也具有一定的防水防腐的性能。由于在纤维孔内生长金属氧化物阻气膜非常缓慢，因此，最好将长的基材预先制成短的基材，减少每块基材的纤维孔的长度，提高基材的处理速度。
在对基材进行原子层沉积前，最好先对基材进行预处理，比如干燥处理，比如除脂处理，干燥处理的方法如自然干燥、烘干，据木材的不同用途干燥到不同的含水率。除脂处理可以除去纤维孔内的树脂，增加纤维孔的孔径，提高原子层沉积的速度。还可以在对基材进行原子层沉积前进行真空处理，去除纤维孔内的空气，提高原子层沉积的速度。
采用本实用新型的方法还可以得到一些制品，如板材，块及柱形材料。如可以得到菜板、面板等板材，在对基材进行原子层沉积前将基材按规定的尺寸制成板材、块或柱材，而后放入原子层沉积腔内进行原子层沉积，得到纤维孔内壁及纤维与纤维间隙间及外表面均覆盖有金属氧化物阻气膜的板材、块或柱材。
当木、竹用于建筑材料对防火、防蛀、防腐要求较高时，最好先将木、竹制成成品，而后对成品进行原子层沉积处理，这样，在木竹制品的外露表面会覆盖金属氧化物阻气膜，使防火防蛀防腐烂防裂的效果更好。
更优选地，在对木竹进行金属氧化物原子层沉积时，在其纤维孔内壁上全部覆盖有金属氧化物阻气膜后继续进行原子层沉积，在竹、木的表面形成一层金属氧化物层，对木竹的表面进行完全覆盖。此方法的原理在于，由于原子层沉积方法的随形性，金属氧化物气体会无孔不入，其会沉积到纤维孔及纤维与纤维的孔隙表面，也会层积在断面上，但在最初阶段，纤维孔没有被完全覆盖且纤维孔的内径没有达到一定的尺寸前，阻气膜不会只生长在纤维孔两端，只有当纤维孔的金属氧化物薄膜被覆盖到一定厚度后纤维孔的内孔小到不足以使金属氧化物沉积时才会在木、竹的沉积表面形成厚度一致的膜层覆盖在沉积的表面上。采用这样的方法进行原子层沉积处理得到的木竹不仅纤维孔内壁、纤维与纤维的间隙中设置有金属氧化物阻气膜，且在其沉积表面会形成一层比纤维孔内壁中金属氧化物阻气膜厚的金属氧化物阻气膜、该阻气膜将纤维孔的两端覆盖住，例如在纤维孔两端形成了一层盖子。
在对竹编制品进行处理时，由于在竹编的过程中反复弯曲竹条，因此会损坏覆盖在竹条表面的阻气膜，为了使竹编制品的阻气膜更持久，可以在竹编完成后将竹编制品放入到原子层沉积腔内进行金属氧化物原子层沉积，采用此种方法处理的竹编制品，在竹条的纤维孔内壁、纤维与纤维的间隙间及竹条与竹条形成的空隙中及竹条的外表面均设置有阻气膜。
经本实用新型方法处理的竹、木，由于在其纤维孔内壁中设置有阻气膜，纤维与纤维间也设置有阻气膜，因此，可以将纤维与外界隔离，不会吸收空气中的水分，因此可以防潮、防腐烂，可以阻止外界气体与纤维接触，因此可以防火，在纤维外设置了一层保护膜，因此可以阻止虫蛀。在处理过程中，没有有害物质如防腐剂、防虫剂及防霉剂的使用，因此环保、无损健康。
金属氧化物阻气膜可以是TiO2、 Al2O3、 HfO2、 ZrO2、 ZnO 、 V2O5其中的一种金属氧化物的沉积层，也可以是两种或两种以上金属氧化物复合沉积层。原子层沉积的温度和厚度视金属氧化物的不同而进行适当调整。
本实用新型处理后的木和竹，由于金属氧化物如三氧化二铝为透明无色，因此可以保持木原有的风格，真实且环保。当是两种或两种以上金属氧化物复合沉积层时，阻气膜的透明度降低或是非透明的，可以视具体需要进行选择。
采用本实用新型方法尤其适合对于竹、木材质的艺术品、文化遗产进行处理，在保持作品原貌不变的情况下提高作品的防腐、防蛀、防潮、防火性能。如古建筑物的木质装饰的处理、木质竹质雕塑的处理等。对文化遗产的艺术品进行处理时选择沉积层为透明无色的金属氧化物进行原子层沉积。
采用本实用新型的木竹的处理方法用途广泛，适用于木制或竹质材料的一切材料及制品的处理，尤其在建筑材料及装饰材料的处理方面优势明显，如木质地板、复合地板，装饰板材的处理，可以起到阻燃防火的目的。在木制或竹质用品的处理方面也具有广泛的适用性，如对面板、菜板的处理，对木制或竹质装饰品、木制或竹质家具的处理。当然可直接对原生木材、竹材进行处理。
Claims (11)
1.一种木/竹制品，其特征在于，至少在木/竹制品的纤维孔内壁及纤维与纤维的间隙内通过原子层沉积设置有金属氧化物阻气膜。
2.如权利要求1所述的木/竹制品，其特征在于，阻气膜为TiO2、 Al2O3、 HfO2、 ZrO2、ZnO、 V2O5中的一种金属氧化物沉积层或两种及两种以上金属氧化物复合沉积层。
3.如权利要求1或2所述的木/竹制品，其特征在于，在所述木/竹制品的纤维外壁表面通过原子层沉积设置金属氧化物阻气膜。
4.如权利要求1或2所述的木/竹制品，其特征在于，在所述木/竹制品的纤维断面上设置有阻气膜，所述阻气膜与纤维孔内壁及纤维与纤维的间隙形成的阻气膜呈一体。
5.如权利要求1所述的木/竹制品，其特征在于，所述木/竹制品为木/竹材质的木/竹艺术品、原生木/竹、木材或竹材、木/竹家具、木/竹装饰品。
6.如权利要求1或2所述的木/竹制品，其特征在于，所述木/竹制品为木竹材质的装饰材料。
7.如权利要求1或2所述的木/竹制品，其特征在于，所述木/竹制品为木/竹用品。
8.如权利要求7所述的木/竹制品，其特征在于，所述木/竹用品为面板、菜板。
9.如权利要求6所述的木/竹制品，其特征在于，所述装饰材料为装饰面板。
10.如权利要求5所述的木/竹制品，其特征在于，所述木材或竹材为地板、复合地板。
11.如权利要求5所述的木/竹制品，其特征在于，所述木/竹制品为竹编制品。
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| CN201720193075.5U CN206942011U (zh) | 2017-03-01 | 2017-03-01 | 木/竹制品 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111172511A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-19 | 胜科纳米（苏州）有限公司 | 一种在有机材料表面制备金属膜层的方法 |
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- 2017-03-01 CN CN201720193075.5U patent/CN206942011U/zh active Active
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