一種炭化熱處理改良實木地板製造方法
2023-07-19 00:29:56 2
專利名稱：一種炭化熱處理改良實木地板製造方法
技術領域：
本發明涉及木材功能性改良方法，尤其涉及一種炭化熱處理改良實木地板製造方法，屬於木材功能性改良及木製品加工技術領域。
背景技術：
一直以來，由於實木地板所擁有的紋理自然美觀、腳感舒適等保持著天然木材最優秀微環境特性，從而使得實木地板一直成為人們家庭裝修、鋪地材料的首選。但是現有的實木地板採用的是硬闊葉材樹種，這些樹種具有生長速度慢、成材周期長缺點，一般六、七十年方可成材。導致木材的生長速度滿足不了人們日夜增長的對木材資源的需要，從而使得現有的實木地板價格在不斷上漲，硬闊葉材森林資源在不斷減少，這不利於我國乃至全球林業產業的可持續發展。為解決木材的供應量，我國乃至全球都在大力發展速生豐產林，以部分替代硬闊葉材，緩解木材供需矛盾。速生材具有生長速度快、成材周期短1(Γ15 年便可成材，在一定程度上確實緩解了我國木材供需矛盾，所加工得到的實木複合地板，也解決了人們過分對實木地板的需求。但是所得到的實木複合地板表層仍然採用的是珍貴硬闊葉材樹種經多次鋸製得到的木皮，使得木材出材率低，產品價格昂貴，而且基材採用的速生材沒有經過木材功能性改良處理，使得基材容易發生黴變腐朽，縮短了產品使用壽命，更為嚴重的是存在著甲醛釋放量這一棘手環保問題無法解決，給人們的生活健康帶來了危險。而且速生材的穩定性差、材質軟、易發黴易腐朽，使其只能應用於纖維板、刨花板、細木工板這些低附加值的木製半成品。因此，對速生材的高附加值利用研究成為行業科研人員研究的熱點。中國專利文獻CN1868704A公開了 「一種木材炭化處理方法」發明專利，其製造方法包括a.將木材整齊碼垛並在木材堆頂部按lt/m2的標準加壓鋼板框澆混凝土壓塊，然後裝入木材炭化設備中；b.在木材炭化設備中採用階梯式連續升溫方法，將溫度按每4 6小時提高3 7°C的速度升溫至120 140°C;c.採用階梯式連續升溫方法，按每I 3小時提高8 12°C的速度升溫至160 240°C，並在最高溫度下保持3 6小時，炭化處理過程結束；d.待炭化結束後，停止加熱，採用噴霧化水方法讓木材緩慢降溫到100°C，然後通入100°C的飽和蒸汽對木材進行調溼回潮處理,處理時間為6 8小時,將木材的含水率回調到Γ6%;θ.木材在自然條件下冷卻到溫度高於室溫15 30°C出窯。上述方案炭化處理方案存在著生產周期長，能耗高，產量低。中國專利文獻CN101069972A公開了「一種熱處理炭化木材的生產方法」發明專利，其步驟包括(1)準備階段將含水率< 12%的待處理木材，按常規乾燥法堆垛放入木材炭化窯內，並關閉木材炭化窯的大門和進、排氣口 (2)預熱階段將窯內介質溫度在I 3h內升到50 80°C ; (3)升溫階段將窯內介質溫度以10 18°C /h的速度升溫到95 1050C ;接著以3 8°C /h的速度升溫到12(Tl30°C對素材進行高溫乾燥，並且木材內部的含水率幾乎降到O ;再以12 20°C /h的速度升溫到185 220°C之間；在此升溫階段中採用間歇式噴蒸法進行噴蒸處理；(4)保溫階段當窯內介質溫度達到所要求的溫度以後，保持窯內溫度在185 220°C之間，保持炭化溫度2 8h ;(5)降溫階段關閉熱源，採用間歇式噴蒸法降溫，使窯內介質溫度以12 18°C /h的速度降溫到120 140°C ;接著採用進排氣口間歇開合和間歇式噴蒸法進行降溫，使窯內介質溫度以4 8°C /h的速度降溫到70 85°C，採用間歇式噴蒸法進行噴蒸處理，維持I 4h，使木材含水率達到4 9% ;再自然降至室溫出窯。上述方案仍然存在著生產時間長，能耗高，產量低這樣的缺點。中國專利文獻CN1868708A公開了 「炭化木地板生產方法」發明專利，其生產方法包括製作出矩形的木地板坯料，將坯料經過乾燥、炭化處理、養生、四面刨光、砂光、企口、封邊、塗裝、成品包裝，得到炭化木地板。其中的炭化處理步驟包括a.將木材整齊碼垛並在木材堆頂部按lt/m2的標準加壓鋼板框澆混凝土壓塊，然後裝入木材炭化設備中；b.在木材炭化設備中採用階梯式連續升溫方法，將溫度按每4 6小時提高3 TC的速度升溫至120 140°C ；c.採用階梯式連續升溫方法，按每I 3小時提高8 12°C的速度升溫至160 240°C，並在最高溫度下保持3 6小時，炭化處理過程結束；d.待炭化結束後，停止加熱，採用噴霧化水方法讓木材緩慢降溫到100°C，然後通入100°C的飽和蒸汽對木材進行調溼回潮處理，處理時間為6 8小時,將木材的含水率回調到4 6% ；e.木材在自然條件下冷卻到溫度高於室溫15 30°C出窯。上述方案仍然存在著生產時間長，能耗高，產量低這樣的缺點。經炭化處理後的木材仍然像普通木材一樣保持著幹縮溼脹的特性，上述方案木材的含水率過低，會使生產得到的地板因在後續過程中吸溼膨脹而變形，出現質量事故。而且上述方案能產業化推廣的產品只能是基於部分硬闊葉材，如櫟木、水曲柳等，浙江世友木要業有限公司根據上述發明技術方案，已實現了硬闊葉材炭化木地板的技術和產品推廣。然後，目前還沒有以速生材為材料的炭化熱處理改良實木地板。這是因為速生材生長速度快、成材周期短，材質軟，容易發生變形、開裂和變色缺陷，從而使其很難應用於實木地板高附加值利用。即使按照上述的炭化熱處理工藝，雖能提高其尺寸穩定性、耐腐耐候性、改善其紋理色澤，但是按照同樣的炭化熱處理工藝處理速生材和硬闊葉材，速生材的尺寸穩定性比硬闊葉材要略差；速生材的表面硬度降低得更明顯，而硬闊葉材的表面硬度略有降低或不變或略有升高。這就導致了速生材不能直接應用於實木地板。
發明內容
本發明的目的在於提供一種更優良的實木地板生產方法，具體是一種炭化熱處理改良實木地板製造方法，在解決現有技術的上述問題的同時，提供了一種專為速生材而設計的實木地板生產方法。本發明技術方案與現有技術相比，具有生產工藝簡單，生產周期短，能耗低，生產成本低等優點，所得到的速生材實木地板達到國家標準質量要求。本發明提供了一種炭化熱處理改良實木地板製造方法，它包括以下步驟
(O實木地板坯料製作步驟選取馬尾松、楊木或輻射松並將其鋸製成19 24mm鋸
材；
(2)乾燥步驟對鋸材進行乾燥使其含水率<6% ；
(3)炭化熱處理改良步驟在熱處理窯裡快速加熱加溼直接升溫到185 210°C的條件對木材進行炭化熱處理改良；
(4)實木地板製造步驟將得到的炭化熱處理改良木材，進行機械加工、開榫開槽、塗裝而得實木地板。作為優選，所述的實木地板坯料製作步驟是選取馬尾松、楊木或輻射松並將其鋸製成19 24mm鋸材。更為優選地，所選取的速生材徑級大於20cm以上的原木上鋸取，以保證原材料的密度達到要求，而且還要所選用的速生材具有較好的滲透性或均勻的材質。作為優選，所述的乾燥步驟是把2片木材疊加在一起為一疊整體，採用規格統一的託盤和鋁合金隔條，堆垛時隔條距木材端面在3cm以內，隔條間距在15 25cm，隔條整齊在堅直方向上成一條直線，在堆垛好木材堆上壓壓塊，置於乾燥窯中進行常規乾燥，使木材的含水率彡6%。作為優選，所述炭化熱處理改良步驟是把乾燥窯乾燥好的木材直接用叉車送進炭化熱處理窯裡，關閉熱處理窯門，同時開啟加熱和加溼閥門，快速加熱加溼直接升溫到185 210°C對木材進行熱處理改良2 4h，結束後關閉加熱採用噴射霧化水方法讓木材·快速降溫至熱處理設備內溫度12(T125°C時，結束噴霧化水和停止加溼，自然降溫到窯內40 60°C時即可出窯。作為進一步優選，所述熱處理改良步驟是在快速加熱加溼升溫過程中溼球溫度小於100°C時要保持幹球溫度大於溼球溫度25 35°C，直至溼球溫度彡IOO0C，保持窯裡充滿蒸汽。作為優選，所述熱處理改良步驟後還包含水率恢復步驟把炭化熱處理得到的木材移到乾燥窯裡進行含水率恢復，使其含水率恢復到7 11%。作為優選，所述實木地板製造步驟將得到的炭化熱處理改良木材，進行機械加工、開榫開槽、塗裝而得實木地板。作為進一步優選，所述塗裝是採用添加有O. 2^3. 0%的SiO2納米增強材料或添加有O. 2^3. 0%的AL2O3納米增強材料的UV塗料用作底漆，先塗裝地板底面打底加硬，後面在其上面塗裝UV面漆而得到的實木地板。SiO2納米增強材料或AL2O3納米增強材料可從市場上購買，是在UV底漆生產時便採用機械共混法導入米增強材料。作為優選，本技術方案採用的是南京海泰納米材料有限公司生產的納米材料SiO2,其性能指標為納米SiO2含量99. 9%，平均粒徑20nm，比表面積440m2/g。本技術方案採用的是杭州萬景新材料有限公司生產的納米材料AL2O3，其性能指標為含量99. 99%，粒徑10 20nm,比表面積180 250m2/g,晶型為Y型。根據上述的一種炭化熱處理改良實木地板製造方法所製得的實木地板，採用的是速生材，實木地板的漆膜硬度彡2H，其耐腐等級達二級以上(重量損失彡24%)，此外與其素材所加工得到的實木地板相比，尺寸穩定性提高45%以上。綜上所述，與現有技術相比，本發明具有以下有益效果
1.採用疊加方式進行乾燥和炭化熱處理改良，即可以防止乾燥和炭化熱處理過程隔條壓痕缺陷對地板質量的影響和降低出材率，同時也可以防止乾燥和炭化熱處理過程隔條壓痕引起的變色對地板表面質量的影響，而又不影響乾燥和炭化熱處理質量；
2.本技術方案的炭化熱處理改良步驟，是專門為速生材實木地板坯料而開發設計的，具有生產工藝簡單，生產周期短，生產效率高，生產成本低，可實現連續化、大規模產業化生產的高效節能炭化熱處理改良工藝，與現有技術有質的差別和質的突破，如按本技術方案處理硬闊葉材地板坯料，會使處理得到的硬闊葉材地板坯料出現表裂、內裂、端裂和彎曲變形缺陷；
3.採用納米材料改性UV塗料打底漆，可以使地板的表面硬度得到一定的提高，也提高了漆膜附著力，又不會影響炭化熱處理後木材所擁有的紋理顯現色澤飽滿優秀的木材微環境視覺特性，而且還能保持速生材實木地板的紋理呈現出柚木、榆木、櫟木等珍貴樹種紋理色澤。
具體實施例方式實施例I
(O實木地板坯料製作步驟選取徑級大於20cm以上的馬尾松並將其鋸製成24mm鋸材。(2)乾燥步驟把2片馬尾松木材疊加在一起為一疊整體，採用規格統一的託盤和鋁合金隔條，堆垛時隔條距木材端面在3cm以內，隔條間距在15 25cm，隔條整齊在堅直方向上成一條直線，在堆垛好木材堆上壓壓塊，置於乾燥窯中進行常規乾燥，使木材的含水率
(6%。(3)炭化熱處理改良步驟是把乾燥窯乾燥好的木材直接用叉車送進炭化熱處理窯裡，關閉熱處理窯門，同時開啟加熱和加溼閥門，快速加熱加溼直接升溫到210°C對木材進行熱處理改良4h，結束後關閉加熱採用噴射霧化水方法讓木材快速降溫至熱處理設備內溫度125°C時，結束噴霧化水和停止加溼，自然降溫到窯內40 60°C時即可出窯。注意在快速加熱加溼升溫過程中溼球溫度小於100°C時要保持幹球溫度大於溼球溫度25 35°C，直至溼球溫度> 100°C，保持窯裡充滿蒸汽。所述熱處理改良步驟後還包含水率恢復步驟把炭化熱處理得到的木材移到乾燥窯裡進行含水率恢復，使其含水率恢復到11%，因為在炭化熱處理窯裡進行含水率恢復能耗高，不經濟。(4)實木地板製造步驟將得到的炭化熱處理改良馬尾松木材，進行機械加工、開榫開槽、塗裝而得馬尾松實木地板。所述塗裝是採用添加有3. 0%的SiO2納米增強材料的UV塗料用作底漆，先塗裝地板底面打底加硬，後面在其上面塗裝UV面漆而得到的實木地板。SiO2納米增強材料或AL2O3納米增強材料可從市場上購買，是在UV底漆生產時便採用機械共混法導入米增強材料。本實施例採用的是南京海泰納米材料有限公司生產的納米材料SiO2，其性能指標為納米SiO2含量99. 9%，平均粒徑20nm，比表面積440m2/g。根據上述的一種炭化熱處理改良實木地板製造方法所製得的馬尾松實木地板，漆膜硬度3H，其耐腐等級達二級以上(重量損失< 24%)，此外與其素材所加工得到的實木地板相比，尺寸穩定性提聞45%以上。而採用普遍UV漆塗裝上述馬尾松地板，漆膜硬度HB級，沒能達到國家標準合格品要求。實施例2
(I)實木地板坯料製作步驟選取徑級大於20cm以上的楊木並將其鋸製成19mm鋸材。(2)乾燥步驟把2片楊木地板坯料疊加在一起為一疊整體，採用規格統一的託盤和鋁合金隔條，堆垛時隔條距木材端面在3cm以內，隔條間距在15 25cm，隔條整齊在堅直方向上成一條直線，在堆垛好木材堆上壓壓塊，置於乾燥窯中進行常規乾燥，使木材的含水率≤6%。(3)炭化熱處理改良步驟是把乾燥窯乾燥好的楊木地板坯料直接用叉車送進炭化熱處理窯裡，關閉熱處理窯門，同時開啟加熱和加溼閥門，快速加熱加溼直接升溫到185°C對木材進行熱處理改良2h，結束後關閉加熱採用噴射霧化水方法讓木材快速降溫至熱處理設備內溫度120°C時，結束噴霧化水和停止加溼，自然降溫到窯內40 60°C時即可出窯。注意在快速加熱加溼升溫過程中溼球溫度小於100°C時要保持幹球溫度大於溼球溫度25 35°C，直至溼球溫度> 100°C，保持窯裡充滿蒸汽。所述熱處理改良步驟後還包含水率恢復步驟把炭化熱處理得到的木材移到乾燥窯裡進行含水率恢復，使其含水率恢復到7%。(4)實木地板製造步驟將得到的炭化熱處理改良木材，進行機械加工、開榫開槽、塗裝而得實木地板。所述塗裝是採用添加有O. 2%的AL2O3納米增強材料的UV塗料用作底漆，先塗裝地板底面打底加硬，後面在其上面塗裝UV面漆而得到的實木地板。AL2O3納米增強材料可從市場上購買，在UV底漆生產時便採用機械共混法導入米增強材料。本實施例是採用的是是杭州萬景新材料有限公司生產的納米材料AL2O3，其性能指標為含量99. 99%，粒徑10 20nm，比表面積180 250m2/g，晶型為Y型。根據上述的一種炭化熱處理改良實木地板製造方法所製得的楊木實木地板，漆膜硬度2H，其耐腐等級達二級以上(重量損失< 24%)，此外與其素材所加工得到的實木地板相比，尺寸穩定性提聞45%以上。而採用普遍UV漆塗裝上述楊木地板，漆膜硬度B級，沒能達到國家標準合格品要求。實施例3
(O實木地板坯料製作步驟選取徑級大於20cm以上的輻射松並將其鋸製成22mm鋸材。(2)乾燥步驟是把2片輻射松地板坯料疊加在一起為一疊整體，採用規格統一的託盤和鋁合金隔條，堆垛時隔條距木材端面在3cm以內，隔條間距在15 25cm，隔條整齊在堅直方向上成一條直線，在堆垛好木材堆上壓壓塊，置於乾燥窯中進行常規乾燥，使木材的含水率 100°C，保持窯裡充滿蒸汽。所述熱處理改良步驟後還包含水率恢復步驟把炭化熱處理得到的木材移到乾燥窯裡進行含水率恢復，使其含水率恢復到9%。(4)實木地板製造步驟將得到的炭化熱處理改良木材，進行機械加工、開榫開槽、塗裝而得實木地板。所述塗裝是採用添加有I. 5%的SiO2納米增強材料的UV塗料用作底漆，先塗裝地板底面打底加硬，後面在其上面塗裝UV面漆而得到的實木地板。SiO2納米增強材料，是在UV底漆生產時便採用機械共混法導入米增強材料。本實施例採用的是南京海泰納米材料有限公司生產的納米材料SiO2，其性能指標為納米SiO2含量99. 9%，平均粒徑20nm,比表面積 440m2/g。根據上述的一種炭化熱處理改良實木地板製造方法所製得的輻射松實木地板，漆膜硬度3H，其耐腐等級達二級以上(重量損失< 24%)，此外與其素材所加工得到的實木地板相比，尺寸穩定性提聞45%以上。而採用普遍UV漆塗裝上述輻射松地板，漆膜硬度2B級，沒能達到國家標準合格品要求。實施例4
(O實木地板坯料製作步驟選取徑級大於20cm以上的樟子松並將其鋸製成20mm鋸材。(2)乾燥步驟把2片木材疊加在一起為一疊整體，採用規格統一的託盤和鋁合金隔條，堆垛時隔條距木材端面在3cm以內，隔條間距在15 25cm，隔條整齊在堅直方向上成一條直線，在堆垛好木材堆上壓壓塊，置於乾燥窯中進行常規乾燥，使木材的含水率 IOO0C，保持窯裡充滿蒸汽。所述熱處理改良步驟後還包含水率恢復步驟把炭化熱處理得到的木材移到乾燥窯裡進行含水率恢復，使其含水率恢復到10%。(4)實木地板製造步驟將得到的炭化熱處理改良木材，進行機械加工、開榫開槽、塗裝而得實木地板。所述塗裝是採用添加有O. 2 AL2O3納米增強材料的UV塗料用作底漆，先塗裝地板底面打底加硬，後面在其上面塗裝UV面漆而得到的實木地板。AL2O3納米增強材料可從市場上購買，是在UV底漆生產時便採用機械共混法導入米增強材料。本實施例採用的是杭州萬景新材料有限公司生產的納米材料AL2O3，其性能指標為含量99. 99%，粒徑10 20nm,比表面積180 250m2/g,晶型為Y型。根據上述的一種炭化熱處理改良實木地板製造方法所製得的樟子松實木地板，實木地板的漆膜硬度2H，其耐腐等級達二級以上(重量損失< 24%)，此外與其素材所加工得到的實木地板相比，尺寸穩定性提高45%以上。而採用普遍UV漆塗裝上述樟子松地板，漆膜硬度B級，沒能達到國家標準合格品要求。
權利要求
1.一種炭化熱處理改良實木地板製造方法，其特徵在於它包括以下步驟 (O實木地板坯料製作步驟選取馬尾松、楊木或輻射松並將其鋸製成19 24mm鋸材； (2)乾燥步驟對鋸材進行乾燥使其含水率<6% ； (3)炭化熱處理改良步驟在熱處理窯裡快速加熱加溼直接升溫到185 210°C的條件對木材進行炭化熱處理改良； (4)實木地板製造步驟將得到的炭化熱處理改良木材，進行機械加工、開榫開槽、塗裝而得實木地板。
2.根據權利要求I所述的一種炭化熱處理改良實木地板製造方法，其特徵在於，所述的實木地板坯料製作步驟是選取馬尾松、楊木或輻射松並將其鋸製成19 24mm鋸材。
3.根據權利要求I所述的一種炭化熱處理改良實木地板製造方法，其特徵在於，所述乾燥步驟是把2片木材疊加在一起為一疊整體，採用規格統一的託盤和鋁合金隔條，堆垛時隔條距木材端面在3cm以內，隔條間距在15 25cm，隔條整齊在堅直方向上成一條直線，在堆垛好木材堆上壓壓塊，置於乾燥窯中進行常規乾燥，使木材的含水率< 6%。
4.根據權利要求I所述的一種炭化熱處理改良實木地板製造方法，其特徵在於，所述炭化熱處理改良步驟是把乾燥窯乾燥好的木材直接用叉車送進炭化熱處理窯裡，關閉熱處理窯門，同時開啟加熱和加溼閥門，快速加熱加溼直接升溫到185 210°C對木材進行熱處理改良2 4h，結束後關閉加熱採用噴射霧化水方法讓木材快速降溫至熱處理設備內溫度12(Tl25°C時，結束噴霧化水和停止加溼，自然降溫到窯內40 60°C時即可出窯。
5.根據權利要求I和4所述的一種炭化熱處理改良實木地板製造方法，其特徵在於，所述熱處理改良步驟是在快速加熱加溼升溫過程中溼球溫度小於100°c時要保持幹球溫度大於溼球溫度25 35°C，直至溼球溫度> 100°C，保持窯裡充滿蒸汽。
6.根據權利要求I所述的一種炭化熱處理改良實木地板製造方法，其特徵在於，所述熱處理改良步驟後還包含水率恢復步驟把炭化熱處理得到的木材移到乾燥窯裡進行含水率恢復，使其含水率恢復到7 11%。
7.根據權利要求I所述的一種炭化熱處理改良實木地板製造方法，其特徵在於，所述實木地板製造步驟將得到的炭化熱處理改良木材，進行機械加工、開榫開槽、塗裝而得實木地板。
8.根據權利要求I和7所述的一種炭化熱處理改良實木地板製造方法，其特徵在於，所述塗裝是採用添加有O. 2^3. 0%的SiO2納米增強材料或添加有O. 2^3. 0%的AL2O3納米增強材料的UV塗料用作底漆，先塗裝地板底面打底加硬，後面在其上面塗裝UV面漆而得到的實木地板。
9.根據權利I 8所述的一種炭化熱處理改良實木地板製造方法所製得的實木地板，其特徵在於，所得到的實木地板採用的是速生材，實木地板的漆膜硬度S2H，其耐腐等級達二級以上(重量損失< 24%)，此外與其素材所加工得到的實木地板相比，尺寸穩定性提高45%以上。
全文摘要
本發明涉及木材功能性改良方法，尤其涉及一種炭化熱處理改良實木地板製造方法，屬於木材功能性改良及木製品加工技術領域。本發明技術方案包括以下步驟(1)實木地板坯料製作步驟；(2)乾燥步驟；(3)炭化熱處理改良步驟；(4)實木地板製造步驟。本發明技術方案在解決現有技術問題的同時，提供了一種專為速生材而設計的實木地板生產方法。現有技術相比，具有生產工藝簡單，生產周期短，能耗低，生產成本低等優點，所得到的速生材實木地板技術指標達到國家標準質量要求。
文檔編號B27K5/00GK102922580SQ20111023293
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月12日 優先權日2011年8月12日
發明者朱林, 其他發明人請求不公開姓名 申請人:潘平, 劉錫麗, 朱林