一种碳化木制作方法及应用

技术领域

本发明涉及木材产品改性加工技术领域，尤其是涉及一种碳化木制作方法及应用。

背景技术

速生林木材是可循环再生的工程材料，利用我国丰富的速生林木材资源开发环境友好和可循环利用的木材，对于节能减排、建设资源节约型和环境友好型经济循环体系具有重大的社会意义。碳化木是经过高温炭化技术处理的木材，由于其营养成分被破坏，使其具有较好的防腐防虫功能，由于其吸水官能团半纤维素被重组，使产品具有较好的物理性能，深度炭化防腐木是真正的绿色环保产品，尽管产品具有防腐防虫性能，却不含任何有害物质，不但提高了木材的使用寿命，而且不会在生产过程中使用过程中以及使用后的废料处理对人体、动物和环境有任何的负面影响。深度炭化木在欧洲有接近十年的使用经验，是禁用CCA防腐木材后的主要换代产品。由于木材炭化处理工艺尚在研究阶段，现有工艺处理的木材质量不稳定，容易产生变形的质量问题，而且炭化处理的周期长，大大提高了生产成本，所以急需在原有的工艺上，改良现有工艺技术，保证碳化木产品质量和提高木材出材率。

中国专利文献CN102922580B公开了“一种炭化热处理改良实木地板制造方法”发明专利，炭化热处理改良步骤：是把干燥窑干燥好的木材直接用叉车送进炭化热处理窑里，关闭热处理窑门，同时开启加热和加湿阀门，快速加热加湿直接升温到185～210℃对木材进行热处理改良2～4h，结束后关闭加热采用喷射雾化水方法让木材快速降温至热处理设备内温度120～125℃时，结束喷雾化水和停止加湿，自然降温到窑内40～60℃时即可出窑。上述方案仍然存在着生产时间产品质量和出材率不高的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术所存在的技术缺陷，提供一种碳化木制作方法及应用。

为了实现上述目的，本发明提供一种碳化木制作方法及应用，包括以下步骤：

(1)坯料入库：选取供应商合格的木料进行入库并锯制成厚度19-24mm锯材；

(2)坯料干燥：检测坯料的含水率，挑出含水率低于8％的第一坯料等待处理，将含水率高于8％的第二坯料进行干燥处理，使其含水率低于8％；

(3)炭化处理：将第一坯料和干燥后的第二坯料放置于炭化热处理窑进行炭化热处理得到碳化木；

(4)碳化木处理：将步骤(3)的碳化木进行侧弯平刨、四面刨得到表面平滑的碳化木，然后将碳化木截断后进行修补和砂光处理；

(5)打包入库：将步骤(4)处理后的碳化木表面刷上油漆后打包入库。

优选地，步骤(2)坯料干燥的方法为：将烘干窑温度调节为85-90℃之间，第二坯料放入烘干炉12-16h后，再将烘干窑温度调节为50-55℃，保温10-12h，然后自然冷却，检测第二坯料含水率，直到含水率低于8％。

优选地，所述炭化处理步骤为第一坯料和第二坯料码好，然后推入炭化处理窑内，密封窑门，关闭炭化处理窑的各气孔，保持窑内温度为185-210℃，间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100％，持续处理100-300min，然后进行降温处理。

进一步优选地，所述炭化处理的升温速度为9-12℃/h，升温时不断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100％，但窑内温度升至120℃时保持2-4h，然后逐渐升至185-210℃。

进一步优选地，所述炭化处理的降温步骤为：将炭化处理窑的各气孔打开使窑内降温并喷发水蒸气，降温速度为12-15℃/h，当窑内温度降至50℃时停止喷发水蒸气，完全开窑，自然降温。

进一步优选地，所述炭化处理还包含水率恢复步骤：把炭化处理得到的木材移到烘干窑里进行含水率恢复，使其含水率恢复到7-11％。

进一步优选地，所述水率恢复步骤还可为：将碳化处理后的木材放在阴凉潮湿的环境堆放6-10天，使木材均匀稳定地吸潮，直到含水率在7-11％。

本发明还提供一种碳化木制作方法在速生材和硬阔叶材的应用。

通过上述技术方案，本发明制备的碳化木具有如下优良的效果：

1、本发明在原有碳化处理工艺的基础上，采用短暂阶梯式的升温方法，可以防止木材在处理过程产生缺陷，同时也可以防止干燥和炭化热处理过程隔条压痕引起的变色对地板表面质量的影响，而又不影响干燥和炭化热处理质量，处理得到的木材质量好，木材出材率更高。

2、本发明对炭化处理后的木材进行调湿回潮处理，可以快速有效的湿润过干的板材，将板材的含水率回调到7-11％，以利于后续加工过程顺利进行。

3、本发明的碳化处理无化学污染，炭化处理周期短，降低生产成本，具有高效、节能等优点。

4、炭化处理后降温阶段采用喷雾化水的方法加快木材降温速度，即可以缩短生产周期，提高设备利用率，而且此过程还可以显著消除干燥及炭化处理后板材内部形成的应力。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供一种碳化木制作方法，包括以下步骤：

(1)坯料入库：选取供应商合格的木料进行入库并锯制成厚度19-24mm锯材；

(2)坯料干燥：检测坯料的含水率，挑出含水率低于8％的第一坯料等待处理，将含水率高于8％的第二坯料进行干燥处理，使其含水率低于8％；

(3)炭化处理：将第一坯料和干燥后的第二坯料放置于炭化热处理窑进行炭化热处理得到碳化木；

(4)碳化木处理：将步骤(3)的碳化木进行侧弯平刨、四面刨得到表面平滑的碳化木，然后将碳化木截断后进行修补和砂光处理；

(5)打包入库：将步骤(4)处理后的碳化木表面刷上油漆后打包入库。

本发明中，步骤(2)坯料干燥的方法为：将烘干窑温度调节为85-90℃之间，第二坯料放入烘干炉12-16h后，再将烘干窑温度调节为50-55℃，保温10-12h，然后自然冷却，检测第二坯料含水率，直到含水率低于8％。

本发明中，所述炭化处理步骤为第一坯料和第二坯料码好，然后推入炭化处理窑内，密封窑门，关闭炭化处理窑的各气孔，保持窑内温度为185-210℃，间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100％，持续处理100-300min，然后进行降温处理。

进一步地，所述炭化处理的升温速度为9-12℃/h，升温时不断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100％，但窑内温度升至120℃时保持2-4h，然后逐渐升至185-210℃。

进一步地，所述炭化处理的降温步骤为：将炭化处理窑的各气孔打开使窑内降温并喷发水蒸气，降温速度为12-15℃/h，当窑内温度降至50℃时停止喷发水蒸气，完全开窑，自然降温。

进一步地，所述炭化处理还包含水率恢复步骤：把炭化处理得到的木材移到烘干窑里进行含水率恢复，使其含水率恢复到7-11％。

进一步地，所述水率恢复步骤还可为：将碳化处理后的木材放在阴凉潮湿的环境堆放6-10天，使木材均匀稳定地吸潮，直到含水率在7-11％。

本发明还提供一种碳化木制作方法在速生材和硬阔叶材的应用。

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明提供一种碳化木制作方法：

(1)坯料入库：选取供应商合格的木料进行入库并锯制成厚度19-24mm锯材；

(2)坯料干燥：检测坯料的含水率，挑出含水率低于8％的第一坯料等待处理，将含水率高于8％的第二坯料进行干燥处理，使其含水率低于8％；

(3)炭化处理：将第一坯料和干燥后的第二坯料放置于炭化热处理窑进行炭化热处理得到碳化木；

(4)碳化木处理：将步骤(3)的碳化木进行侧弯平刨、四面刨得到表面平滑的碳化木，然后将碳化木截断后进行修补和砂光处理；

(5)打包入库：将步骤(4)处理后的碳化木表面刷上油漆后打包入库。

其中，烘干窑温度调节为85℃之间，第二坯料放入烘干炉12h后，再将烘干窑温度调节为50℃，保温10h，然后自然冷却，检测第二坯料含水率，直到含水率低于8％。

炭化处理步骤为：木材推入炭化处理窑内，密封窑门，关闭炭化处理窑的各气孔，保持窑内温度为185℃，间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100％，持续处理100min，然后进行降温处理。

其中炭化处理的升温速度为9℃/h，升温时不断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100％，但窑内温度升至120℃时保持2h，然后逐渐升至185℃。

降温步骤为：将炭化处理窑的各气孔打开使窑内降温并喷发水蒸气，降温速度为12℃/h，当窑内温度降至50℃时停止喷发水蒸气，完全开窑，自然降温。

后续的炭化处理水率恢复步骤为把炭化处理得到的木材移到烘干窑里进行含水率恢复，使其含水率恢复到7-11％。

后续的碳化处理水率恢复步骤为：将碳化处理后的木材放在阴凉潮湿的环境堆放6天，使木材均匀稳定地吸潮，直到含水率在7-11％。

实施例2

本发明提供一种碳化木制作方法：

(1)坯料入库：选取供应商合格的木料进行入库并锯制成厚度19-24mm锯材；

(2)坯料干燥：检测坯料的含水率，挑出含水率低于8％的第一坯料等待处理，将含水率高于8％的第二坯料进行干燥处理，使其含水率低于8％；

(3)炭化处理：将第一坯料和干燥后的第二坯料放置于炭化热处理窑进行炭化热处理得到碳化木；

(4)碳化木处理：将步骤(3)的碳化木进行侧弯平刨、四面刨得到表面平滑的碳化木，然后将碳化木截断后进行修补和砂光处理；

(5)打包入库：将步骤(4)处理后的碳化木表面刷上油漆后打包入库。

其中，烘干窑温度调节为90℃之间，第二坯料放入烘干炉16h后，再将烘干窑温度调节为55℃，保温12h，然后自然冷却，检测第二坯料含水率，直到含水率低于8％。

炭化处理步骤为：木材推入炭化处理窑内，密封窑门，关闭炭化处理窑的各气孔，保持窑内温度为210℃，间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100％，持续处理300min，然后进行降温处理。

其中炭化处理的升温速度为12℃/h，升温时不断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100％，但窑内温度升至120℃时保持4h，然后逐渐升至210℃。

降温步骤为：将炭化处理窑的各气孔打开使窑内降温并喷发水蒸气，降温速度为15℃/h，当窑内温度降至50℃时停止喷发水蒸气，完全开窑，自然降温。

后续的炭化处理水率恢复步骤为把炭化处理得到的木材移到烘干窑里进行含水率恢复，使其含水率恢复到7-11％

实施例3

本发明提供一种碳化木制作方法：

(1)坯料入库：选取供应商合格的木料进行入库并锯制成厚度19-24mm锯材；

(2)坯料干燥：检测坯料的含水率，挑出含水率低于8％的第一坯料等待处理，将含水率高于8％的第二坯料进行干燥处理，使其含水率低于8％；

(3)炭化处理：将第一坯料和干燥后的第二坯料放置于炭化热处理窑进行炭化热处理得到碳化木；

(4)碳化木处理：将步骤(3)的碳化木进行侧弯平刨、四面刨得到表面平滑的碳化木，然后将碳化木截断后进行修补和砂光处理；

(5)打包入库：将步骤(4)处理后的碳化木表面刷上油漆后打包入库。

其中，烘干窑温度调节为85℃之间，第二坯料放入烘干炉12h后，再将烘干窑温度调节为50℃，保温10h，然后自然冷却，检测第二坯料含水率，直到含水率低于8％。

炭化处理步骤为：木材推入炭化处理窑内，密封窑门，关闭炭化处理窑的各气孔，保持窑内温度为185℃，间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100％，持续处理100min，然后进行降温处理。

其中炭化处理的升温速度为9℃/h，升温时不断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100％，但窑内温度升至120℃时保持2h，然后逐渐升至185℃。

降温步骤为：将炭化处理窑的各气孔打开使窑内降温并喷发水蒸气，降温速度为12℃/h，当窑内温度降至50℃时停止喷发水蒸气，完全开窑，自然降温。

后续的碳化处理水率恢复步骤为：将碳化处理后的木材放在阴凉潮湿的环境堆放10天，使木材均匀稳定地吸潮，直到含水率在7-11％。

对比例1

本发明提供一种碳化木制作方法：

(1)坯料入库：选取供应商合格的木料进行入库并锯制成厚度19-24mm锯材；

(2)坯料干燥：检测坯料的含水率，挑出含水率低于8％的第一坯料等待处理，将含水率高于8％的第二坯料进行干燥处理，使其含水率低于8％；

(3)炭化处理：将第一坯料和干燥后的第二坯料放置于炭化热处理窑进行炭化热处理得到碳化木；

(4)碳化木处理：将步骤(3)的碳化木进行侧弯平刨、四面刨得到表面平滑的碳化木，然后将碳化木截断后进行修补和砂光处理；

(5)打包入库：将步骤(4)处理后的碳化木表面刷上油漆后打包入库。

其中，烘干窑温度调节为85℃之间，第二坯料放入烘干炉12h后，再将烘干窑温度调节为50℃，保温10h，然后自然冷却，检测第二坯料含水率，直到含水率低于8％。

炭化处理步骤为：木材推入炭化处理窑内，密封窑门，关闭炭化处理窑的各气孔，保持窑内温度为185℃，间断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100％，持续处理100min，然后进行降温处理。

其中炭化处理的升温速度为9℃/h，升温时不断向窑内喷发水蒸气，使窑内相对湿度保持为100％，逐渐升至185℃。

降温步骤为：将炭化处理窑的各气孔打开使窑内降温并喷发水蒸气，自然降温。

后续的碳化处理水率恢复步骤为：将碳化处理后的木材放在阴凉潮湿的环境堆放10天，使木材均匀稳定地吸潮，直到含水率在7-11％。

对实施例1-3和对比例1制作方法得到的碳化木进行测试，其中实施例1-3得到的碳化木性能比对比例1得到的碳化木性能更好，木材的完好度也更好。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。