一种天然木材密实强化方法与流程

本发明属于压缩木加工技术领域，具体涉及一种天然木材密实强化方法。

背景技术：

压缩木是木材经过热压加工处理后，形成的一种质地坚硬、密度大和强度高的强化处理材料。木材经压缩密实后，其组织构造、物理力学性质都发生了重大变化，即力学强度增强，变形量减小，耐磨性、耐久性提升，从而有效地改善了木材的性能，提高了木材的利用价值。木材是一种多孔的生物材料，其细胞壁呈圆形，首尾相连形成细管状，细管成轴向以适应树干长度。在对木材进行压缩之前，必须通过预处理使其软化，以避免压缩的过程中对木材的细胞壁造成破坏。当一块经过预处理的木材样品被加热到一定温度后，它会变得柔软，并可以弯曲，根据这一特性，对木材进行不同的预处理及不同的压缩工艺就可以得到不同性能的压缩木。根据压缩前对木材进行不同的预处理，如水热处理、药物处理、金属化处理、浸渍树脂处理和微波加热处理等，产生了与之相对应的普通压缩木、药物压缩木、金属化压缩木、表面压密材和压缩整形木等压缩木种类。

然而，现有的方法对木材进行加热时，往往会出现木材受热不均匀的情况；施加压力时，往往由于是单向或两向施压，木材的抗压强度较差。同时目前用化学药物预处理木材时，往往由于木材厚度较大，预处理时间较长，工艺复杂。因此，开发更加先进、可靠、简便的压缩木制备方法是目前广泛关注的研究方向之一。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种天然木材密实强化方法，该方法不使用任何化学处理剂，且压缩过程是在油浴环境中，保证了木材受热均匀，压缩稳定。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种天然木材密实强化方法，包括以下步骤：

将木材置于水中浸泡，之后加热至水沸腾；取出木材浸入不挥发性油中，进行热压处理，冷却至室温，干燥，制得压缩木；

所述热压条件为：热压温度为120～140℃，热压压力为5～40mpa。

优选地，所述木材在处理剂中浸泡12～24h后，再进行加热。

优选地，所述加热时间为2～4h。

优选地，所述热压处理时间为2～12h。

优选地，所述干燥的条件为在通风环境中，自然干燥。

优选地，所述油为植物油。

优选地，所述木材为桐木、松木或杨木。

优选地，所述压缩木密度为1.0～1.3g/cm³，表面硬度为580～690bhn，抗拉强度为140～190mpa。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果:

(1)现有方法制备出的压缩木由于制备过程中有一定碱液以及甲醛等化学试剂添加，且未在后续步骤中去除，故存在一定的环境污染；本发明在制备压缩木时直接将木材浸入水中，无需其他化学试剂，故相较于现有技术方案，本发明更加的安全、环保；

(2)现有的方法中的一类是对木材进行加热时，是将湿润的木材直接进行高温蒸汽加热处理，之后采用恒温高温热板压缩，整个过程中木材表面水分蒸发，表面木质易受损，出现木材整体受热不均匀的情况，导致木材组织从表面到芯部不均匀；另一类是对木材在高温蒸汽中进行压缩，该种方法保证了材料受热的均匀性，并减少了对表面木质的损害，但其压力施加方式复杂，实现难度高；而本发明将处理后的木材放置在油浴中，油不易挥发，压缩过程中，保证了木材整体受热均匀，整体组织稳定，操作更加简单、安全，提高了压缩过程的稳定性；

(3)通过本发明方法制备出的压缩木产品对环境无污染，绿色环保，制得木材不含任何有害成分；制备出的压缩木产品密度为1.0～1.3g/cm³，表面硬度为580～690bhn，抗拉强度为140～190mpa，性能优异。

附图说明

图1为本发明实施例1～3制得的压缩木工程应力应变曲线；

图2为本发明实施例2激光共聚焦显微镜下压缩木的微观结构；

图3为本发明实施例2制得的压缩木压缩前后对比。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

下述实验方法和检测方法，如没有特殊说明，均为常规方法；下述试剂和原料，如没有特殊说明，均为市售。

本发明提供了一种天然木材密实强化方法，包括以下步骤：

将木材置于水中浸泡，之后加热至水沸腾；取出木材浸入不挥发性油中，进行热压处理，冷却至室温，干燥，制得压缩木；

所述热压条件为：热压温度为120～140℃，热压压力为20～40mpa。

下面通过下述实施例来具体说明上述方法。

实施例1

本发明提供了一种压缩木的制备方法，包括以下步骤：将松木依据生产要求锯切成一定规格的板材，放入容器内；将木材处理剂置于容器内浸泡12小时，所述木材处理剂组分为纯水；将容器持续加热至木材处理剂沸腾，加热时间为4小时；将经木材处理剂煮后得到的木材取出，放入模具中，将模具放入油浴池中，热压，油浴温度为120℃，热压压力为20mpa，保压时间为8小时，油浴用油为植物油；切断油浴加热开关，待油浴池冷却至室温，卸载，取出模具，取出压缩木；将制得的压缩木置于通风处，自然干燥。

经检测，压缩木密度1.2g/cm³，表面硬度660bhn，抗拉强度180mpa。

实施例2

将松木依据生产要求锯切成一定规格的板材，放入容器内；将木材处理剂置于容器内浸泡12小时，所述木材处理剂组分为纯水；将容器持续加热至木材处理剂沸腾，加热时间为2小时；将经木材处理剂煮后得到的木材取出，放入模具中，将模具放入油浴池中，热压，油浴温度为120℃，热压压力为10mpa，保压时间为4小时，油浴用油为植物油；切断油浴加热开关，待油浴池冷却至室温，卸载，取出模具，取出压缩木；将制得的压缩木置于通风处，自然干燥。

经检测，压缩木密度1.0g/cm³，表面硬度580bhn，抗拉强度140mpa。

实施例3

将松木依据生产要求锯切成一定规格的板材，放入容器内；将木材处理剂置于容器内浸泡12小时，所述木材处理剂组分为纯水；将容器持续加热至木材处理剂沸腾，加热时间为4小时；将经木材处理剂煮后得到的木材取出，放入模具中，将模具放入油浴池中，热压，油浴温度为120℃，热压压力为40mpa，保压时间为8小时，油浴用油为植物油；切断油浴加热开关，待油浴池冷却至室温，卸载，取出模具，取出压缩木；将制得的压缩木置于通风处，自然干燥。

经检测，压缩木密度1.3g/cm³，表面硬度690bhn，抗拉强度190mpa。

图1为实施例1～3制得的压缩木工程应力应变曲线，由图1可得，本发明所制得的压缩木抗拉强度在140～190mpa之间。

图2为实施例2激光共聚焦显微镜下压缩木的微观结构，由图2可得，本发明中木材压缩的实质是原本呈圆形的细胞壁被压缩为扁平状层片结构，从而使其木质更加紧实，密度增大，硬度和抗拉强度也得到了提高。

图3为实施例2制得的压缩木压缩前后对比，由图3可得，本发明所制得的压缩木厚度约为木材原本厚度的56％，压缩前厚度为4.8cm，压缩后厚度为2.7cm。

综上所述，本发明在制备压缩木时直接将木材浸入水中，无需其他化学试剂，故相较于现有技术方案，本发明更加的安全、环保；将处理后的木材放置在油浴中，油不易挥发，压缩过程中，保证了木材整体受热均匀，压力条件稳定，操作更加简单、安全，提高了压缩过程的稳定性；通过本发明方法制备出的压缩木产品对环境无污染，绿色环保，制得木材不含任何有害成分；制备出的压缩木产品抗拉强度≥140mpa(天然木材的抗拉强度在100mpa以内)，密度≥1.0g/cm³(天然木材的密度为0.3-0.7g/m³)，性能优异。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。

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