一种竹木防霉防腐协同改性方法

技术领域

本发明涉及竹木改性处理技术领域，具体涉及一种竹木防霉防腐协同改性方法。

背景技术

通常室外用木材要求较好的防霉和防腐性能。木材由于其生长特性，其材质疏松，抗弯、抗压、剪切强度等力学性能和尺寸稳定性较差，以及易腐朽，易霉变等耐久性差。目前常用的改性方法是通过对木竹材内部添加化学助剂的方法来改变木材的物理和化学性能。将品质较差的木材经过技术处理改性为高等级的优质木材，改性后的木材及其深加工产品具备良好的尺寸稳定性、防腐防霉、以及防潮等性能。而采用木材高温水热处理的物理性加工方法，木材经水热处理改性后，一些化学性质和物理性质发生了永久的改变，使改性木材与未处理木材相比其尺寸稳定性大幅提高。但其防腐防霉性能改善并不明显。

目前的改性技术无法彻底解决耐候性和耐腐性和尺寸稳定性等问题。现有的热桐油处理装置和技术虽然能够提升板材的防腐性能，但是无法解决大批量板材在热桐油处理时存在的如下问题：1、板材间浸润不充分，易出现斑块状浸润缺失；2、热桐油仅在堆垛的板材物料外循环，热量传导慢且不均匀，物料内外温差大，热处理效果差异大；3、板材直接接触高温热桐油极易发生开裂现象，影响板材的强度和防腐效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种竹木防霉防腐协同改性方法，解决现有板材在防霉和防腐处理过程中出现的上述问题。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种竹木防霉防腐协同改性方法，包括以下步骤：

S1，将原木或竹材加工成板材，并将板材干燥到含水率≤20％后，放入到高温水热处理罐内，加入防霉剂并关闭阀门，100℃处理时间50-60min；所述防霉剂包括KP-M128防霉剂和MICRO-KS103防霉剂；

S2，板材防霉处理后干燥至含水率为10-15％，将板材上料至热桐油处理装置内，上料同时对板材进行辊涂预浸润操作，上料完成后在热桐油处理装置内120-140℃热桐油循环处理3h，处理过程中将板材不断翻转，并且热桐油由外至内进行循环；

S3，冷却后取出堆垛放置；将堆垛处理后的木材放入干燥窑中90-100℃进行干燥，最后自然冷却出窑。

优选地，所述热桐油处理装置包括落料槽和油槽，所述落料槽上对称设有两个立板，两个立板之间固设有外筒，所述外筒的中央同轴转动连接有中空的主轴，所述主轴的一端穿出外筒并设有齿圈，所述立板外侧设有电机，所述电机的输出轴上设有齿轮，所述齿轮与齿圈啮合，主轴的另一端也穿出外筒并转动连接有出油管，所述出油管的下端连通油槽，所述出油管上设有油泵二，所述主轴上沿周向设有若干隔板，所述隔板均沿主轴的径向设置，所述隔板与外筒内壁均密封滑动连接，所述主轴上均匀设有若干回油孔，相邻两个隔板之间至少设有一个回油孔，所述外筒的顶部设有进料口，外筒的底部密封插接有挡板，两个立板之间转动连接有预浸润双辊组件，所述预浸润双辊组件设于进料口的上方，所述预浸润双辊组件的一端封闭，预浸润双辊组件的另一端转动连接有循环管，所述循环管的下端连通油槽内，所述循环管上设有油泵一，在向外筒内插入竹木片材时，所述预浸润双辊组件仅在与竹木片材的接触面上被动辊涂热桐油。

优选地，所述预浸润双辊组件包括两组转动连接于两个立板之间的接触出油辊，所述接触出油辊包括轴管，所述轴管的两端均与立板转动连接，所述轴管的一端封闭，另一端与循环管上端转动连接，所述轴管上沿周向和轴向均匀设有若干立柱，所述立柱的外端上滑动连接有弧形片，所述弧形片的中央向外设有顶柱，所述顶柱内设有滑槽，所述立柱的外端滑动连接于滑槽内，所述弧形片与轴管之间设有弹簧，所述弹簧套设于立柱外，所述轴管外套设有辊筒，所述辊筒内壁上沿径向和轴向设有若干弧形槽，所述弧形片密封抵接于弧形槽内，所述弧形槽的中央设有通孔，所述弧形槽内还设有若干出油孔一，所述出油孔设于通孔四周，所述顶柱滑动连接于通孔内，顶柱的外端由通孔向外伸出，所述轴管上还连通有若干出油孔二。

优选地，所述循环管上部连通有注油管，所述注油管横向设于进料口上方，所述注油管下连通有若干注油孔。

本发明的优点在于：

本发明通过防霉水热处理和热桐油浸润防腐处理有效解决了板材的耐候性、耐腐性和尺寸稳定性等问题，在热桐油浸润处理过程中采用热桐油处理装置对板材进行上料预浸润操作和板材滚动错位处理，不仅解决了板材的浸润均匀性问题，减少浸润缺失现象，还可以有效减少板材的开裂现象，另外，热桐油处理装置还能够产生由外圈至中心的热桐油循环，能够配合板材的滚动错位使得热桐油均匀的进入堆垛的板材之间，减少板材堆垛导致的内外温差，提升板材的热处理均一性。

附图说明

图1和图2为不同视角的热桐油处理装置整体结构示意图；

图3为热桐油处理装置的俯视图；

图4为图3中A-A向剖视图；

图5为图3中B-B向剖视图；

图6为图3中C-C向剖视图；

图7为去除辊筒后的接触出油辊结构示意图。

图8为辊筒的内部结构示意图。

其中，1-立板，11-落料槽，12-油槽，13-电机，131-齿轮，2-外筒，21-进料口，22-挡板，3-辊筒，31-轴管，311-立柱，32-出油孔一，33-弧形片，331-顶柱，332-滑槽，34-弹簧，35-通孔，36-弧形槽，37-出油孔二，4-主轴，41-齿圈，42-回油孔，5-循环管，51-注油管，511-注油孔，52-油泵一，6-出油管，61-油泵二，7-隔板。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1：本实施例中采用热桐油处理装置对竹木板材进行防霉防腐协同改性，如图1～8所示，热桐油处理装置包括落料槽11和油槽12，所述落料槽11上对称设有两个立板1，两个立板1之间固设有外筒2，所述外筒2的中央同轴转动连接有中空的主轴4，所述主轴4的一端穿出外筒2并设有齿圈41，所述立板1外侧设有电机13，所述电机13的输出轴上设有齿轮131，所述齿轮131与齿圈41啮合，主轴4的另一端也穿出外筒2并转动连接有出油管6，所述出油管6的下端连通油槽12，所述出油管6上设有油泵二61，所述主轴4上沿周向设有若干隔板7，所述隔板7均沿主轴4的径向设置，所述隔板7与外筒2内壁均密封滑动连接，所述主轴4上均匀设有若干回油孔42，相邻两个隔板7之间至少设有一个回油孔42，所述外筒2的顶部设有进料口21，外筒2的底部密封插接有挡板22，两个立板1之间转动连接有预浸润双辊组件，所述预浸润双辊组件设于进料口21的上方，所述预浸润双辊组件的一端封闭，预浸润双辊组件的另一端转动连接有循环管5，所述循环管5的下端连通油槽12内，所述循环管5上设有油泵一52。所述循环管5上部连通有注油管51，所述注油管51横向设于进料口21上方，所述注油管51下连通有若干注油孔511。

本实施例中，所述预浸润双辊组件包括两组转动连接于两个立板1之间的接触出油辊，所述接触出油辊包括轴管31，所述轴管31的两端均与立板1转动连接，所述轴管31的一端封闭，另一端与循环管5上端转动连接，所述轴管31上沿周向和轴向均匀设有若干立柱311，所述立柱311的外端上滑动连接有弧形片33，所述弧形片33的中央向外设有顶柱331，所述顶柱331内设有滑槽332，所述立柱311的外端滑动连接于滑槽332内，所述弧形片33与轴管31之间设有弹簧34，所述弹簧34套设于立柱311外，所述轴管31外套设有辊筒3，所述辊筒3内壁上沿径向和轴向设有若干弧形槽36，所述弧形片33密封抵接于弧形槽36内，所述弧形槽36的中央设有通孔35，所述弧形槽36内还设有若干出油孔一32，所述出油孔设于通孔35四周，所述顶柱331滑动连接于通孔35内，顶柱331的外端由通孔35向外伸出，所述轴管31上还连通有若干出油孔二37。预浸润双辊组件仅在与竹木片材的接触面上被动辊涂热桐油，可以大幅减少预浸润过程中热桐油的用量，在整个上料过程中减少木材与大量热桐油的接触，减少木材开裂的几率。除此之外，每块木材上料时均被预浸润处理，可以加速热桐油对木材的浸润处理速度，防止木材堆积后桐油对内部板材渗透浸润困难的问题。

竹木防霉防腐协同改性的具体步骤为：

S1，将杉木加工成板材(厚度在25～35mm)，并将板材干燥到含水率≤20％后，放入到高温水热处理罐内，加入防霉剂并关闭阀门，100℃处理时间50-60min；所述防霉剂包括KP-M128防霉剂和MICRO-KS103防霉剂；

S2，板材防霉处理后干燥至含水率为10-15％，将板材上料至热桐油处理装置内，上料同时对板材进行辊涂预浸润操作，上料完成后在热桐油处理装置内120-140℃热桐油循环处理3h，结合热桐油处理装置的结构进行的具体操作过程为：

热桐油处理前将足量桐油加入油槽12内，加热桐油至140℃，打开电机13，电机13带动齿轮131和齿圈41转动，齿圈41转动带动主轴4及隔板7转动，打开油泵一52，将桐油经循环管5泵入轴管31，再通过轴管31上的出油孔二37流出至辊筒3内，直至桐油充满辊筒3，此时将板材从上向下插入两个辊筒3之间，由于两个辊筒3之间的间距刚好等于或略小于板材的厚度，当板材下行时，板材两侧表面与两个辊筒3外壁抵接，两个辊筒3随板材下行被动转动，辊筒3带动轴管31同步转动，板材表面与辊筒3接触部位的顶柱331被压入通孔35内，顶柱331通过滑槽332在立柱311上向内滑动，弹簧34被压缩，顶柱331带动弧形片33向内运动并脱离弧形槽36，此时同一弧形槽36内的出油孔一32与辊筒3内部空间连通，桐油由出油孔一32流出至板材抵接部位表面，并且桐油被辊筒3辊涂在板材表面，如此直至整个板材表面均被辊涂热桐油。随着辊筒3的持续滚动，顶柱331脱离板材表面，在弹簧34的作用下，顶柱331复位并再次从通孔35内伸出，顶柱331带动弧形片33复位至弧形槽36内，封闭出油孔一32，桐油便不再流出，因此，只有在辊筒3与板材的抵接部位上释放桐油并辊涂，辊筒3上的其他部位不流出热桐油。当板材完全脱离辊筒3时完成预浸涂，直接从进料口21落入外筒2内，并存留在两个隔板7之间完成单次上料，随着隔板7的转动，板材被均匀的上料至各个隔板7之间，停止上料，此时继续用注油管51向外筒2内注入热桐油，打开油泵二61，将主轴4内的桐油泵出，隔板7之间的桐油由回油孔42持续流入主轴4内，如此形成了桐油在外筒2内的循环，这一循环是由外圈至中心的循环，不仅可以维持外筒2内的油温恒定，而且热处理过程更为均匀，减少了板材堆积引起的物料内外温差，另外随着隔板7的转动，外筒2内的板材也在不断转动，可以使得板材之间产生相对滑动，有利于热桐油在板材之间流动渗透，进一步提升了热处理的均匀性和稳定性。

S3，冷却后取出堆垛放置12h；将堆垛处理后的木材放入干燥窑中90-100℃进行干燥，最后自然冷却出窑。

对照实施例：其余均与实施例1相同，不同之处在于，不采用热桐油处理装置进行热处理，改由常规热桐油处理罐进行热处理，将板材堆积在热桐油处理罐内，再注入热桐油后关闭阀门，保持140℃恒温处理3h。

为了检测上述实施例中制得板材的防腐性能，参照国家标准GB/T 13942.1-1992《木材天然耐久性试验方法木材天然耐腐性实验室试验方法》进行耐腐试验：

分别取实施例1和对照实施例中制备的防腐杉木以及未经过任何处理的杉木(空白组)作为耐腐实验的试样，并将试样锯解成尺寸为19×19×10mm的小块后进行耐腐实验。将经试验12周的试样取出，刮去表面菌丝和杂质后烘干试验样品至恒重，每块试样分别称重，并计算重量损失率。

试样重量损失率(％)＝(Q1-Q2)/Q1×100％；

Q1为试验12周前的试样重量；Q2为试验12周后的试样重量。试验结果如下：

表1防腐木材重量损失检测结果

由表1结果可知，实施例1的重量损失率明显低于对照实施例组，表明本发明处理的板材防腐效果明显好于对照实施例，对照实施例中常规的静态热桐油密封处理方法虽然也能提升板材的防腐性能，但是由于板材的堆积，内部板材表面有部分区域并未被桐油充分浸润，导致板材表明出现严重的防腐区域缺失，严重影响了板材的整体防腐性能。而实施例1则通过板材的转动错位和预浸润操作使得每块板材都能够均匀浸润热桐油，有效解决了表面浸润不均匀不稳定的问题。

测定板材热桐油处理前后的裂缝数量，并计算每块板材的平均裂缝增加量，计算公式为：

每块板材的裂缝增加量＝(L1-L2)/板材总数，L1为热桐油处理后的裂缝总数，L2为热桐油处理前的裂缝总数，结果如下：

表2热桐油处理对板材裂缝的影响

由表2结果可知，板材在没有预浸润处理就直接与140℃热桐油接触时，板材会产生大量开裂的现象，而本发明通过上料时利用少量热桐油对板材进行预浸润处理可以有效降低板材的开裂现象，通过均匀的由外至内的热桐油循环处理，减少物料内外温度差，使得板材与热桐油充分接触，升温均匀稳定，进一步降低开裂的可能。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。