利用石蜡热处理木材使木材的含水率接近于零的方法

摘要

本发明涉及一种利用石蜡热处理木材使木材的含水率接近于零的方法：首先，将木材放入一热处理炉中，所述木材热处理炉包括木材处理室，所述木材已按所需规格开成片材，并将片材堆成木材垛，所述木材处理室内预先放置石蜡，并加热使石蜡熔融成蜡液，使蜡液浸没木材垛，然后进行如下操作：使炉内温度上升至140～160℃，升温时间44～58小时；向炉内加入树脂，使炉内温度上升至175～185℃，升温时间67～77小时；停止加热，冷却至58～110℃出炉；所述树脂按炉内石蜡加量100重量份计，为10－50重量份。本发明方法能使处理后木材中的0＜含水率＜0.1％。

说明书

技术领域

本发明涉及一种木材热处理的方法，尤其是涉及一种利用石蜡热处理木材使木材的含水率接近于零的方法。属木制品技术领域。

背景技术

木材具有可再生、易加工、有天然的美丽花纹等一系列的优点，被广泛地应用于建筑结构、装饰材料、家具等各种用途。但同时，作为一种天然绿色环保材料，木材也存在着一些天然的缺陷，如木材具有各向异性，耐候性差等。因此木材在湿度和温度变化较大的环境中长期使用时，由于收缩的各向异性，容易使木材产生各种各样的缺陷，如变形和开裂。在湿度比较高的环境中(如室外、经常与水直接接触的地方)使用时，木材容易变色、腐朽等。这些缺陷在很大程度上严重制约了木材的使用范围，缩短了其使用寿命。长期以来，人们一直在致力于研究使木材尺寸稳定、耐腐耐候的方法。人们曾尝试用各种方法来对木材进行加工：人们采用表面涂饰或贴面或烧烤木材，但这样处理仅能在表层进行保护或炭化，无法提高木材整体的尺寸稳定性和耐久性能；目前，更多地采用药剂浸注法来进行木材的整体处理，但化学防腐药剂的有毒成份很可能会影响使用者的安全和健康，并导致环保方面的问题。

近年来，人们现在越来越倾向于使用非化学药剂的方法来处理木材。其中，木材的超高温热处理方法是一种十分有效且环保的木材处理方法。在木材干燥处理中，温度＞100℃为常规干燥，100～150℃为高温干燥，＞150℃为超高温干燥。在超高温热处理过程中，木材在接近或高于200℃的超高温低氧含量环境中，持续处理一段时间后，木材中的半纤维素降解，木材细胞壁中的吸水/湿基团(羟基)减少，半纤维素酶被破坏，营养成分热解，从而使木材吸湿性能下降，使其尺寸稳定性及生物破坏性得到改善。根据超高温热处理时所采用的隔氧保护介质不同，木材的超高温热处理主要分为三类：蒸汽处理工艺、惰性气体处理工艺以及热油处理工艺。

蒸汽处理工艺是采用水蒸气来阻止木材燃烧，其处理温度约在160℃～240℃。处理所得的木材尺寸稳定性高，耐候和耐腐蚀性能好。但水蒸汽在较高的高温下会与木材的主要成分纤维素发生反应，使其降解，导致木材强度较大的下降。这局限了该方法处理所得的木材的用途，尤其是在作为结构承重构件方面的用途。

惰性气体处理工艺有采用低含氧量的氮气之类的惰性气体作为隔氧保护介质。其处理过程在充满氮气的特殊处理室中进行，并将木材加热到约210℃至240℃。处理所得的木材吸湿性能明显降低，尺寸稳定性高，且该过程可破坏腐朽菌所需的营养成份，耐腐蚀性能更好。但采用氮气做保护介质，会导致木材表面硬化，从而木材表面不会随木材的收缩/膨胀而变化，致使木材的强度产生极大的破坏，而且木材脆性增加，断裂模数损失40％以上。

热油处理工艺有采用热油(植物原油)作为隔离介质。处理过程中木材与氧气充分隔离，且热传递效率高。其处理温度一般在约180～220℃。处理所得的木材耐久性好，吸油量小，强度也相对较高。但是，这种方法存在明显缺点，即处理成本高，会污染木材表面，且存在废油的净化及废弃处理方面的问题。

超高温热处理具体所采用的处理工艺，包括保护介质、压力、流程、温度、时间、加热速率、初含水率等等，都会影响木材产品的最终性能以及生产的成本和效率。

人们迫切希望能找到一种木材超高温热处理工艺，可消除上述现有技术的种种不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用石蜡热处理木材使木材的含水率接近于零的方法，其生产出的木材产品不仅尺寸稳定性和耐久性好，而且能使处理后的木材强度高、木材表面不会发生硬化、不会收缩开裂/膨胀、不会污染木材表面。

本发明的目的是这样实现的：一种利用石蜡热处理木材使木材的含水率接近于零的方法，该方法主要包括以下工艺步骤：

首先，将木材放入一热处理炉中，所述木材热处理炉包括木材处理室、加热装置、炉盖、出气孔以及温度监控装置，所述木材已按所需规格开成片材，并将片材堆成木材垛，所述木材处理室内预先放置石蜡，并加热使石蜡熔融成蜡液，木材垛置于木材处理室内后使蜡液浸没木材垛，关闭热处理炉炉盖和出气孔，然后进行如下操作：

a、第一阶段升温处理

对木材进行第一阶段升温处理，使炉内温度上升至140～160℃，升温时间控制在44～58小时；

b、第二阶段升温处理

当第一阶段升温至140～160℃后，向炉内加入树脂，然后进行第二阶段升温处理，使炉内温度上升至175～185℃，升温时间控制在67～77小时；

c、冷却阶段

当第二阶段升温至175～185℃后，停止加热，然后冷却至58～110℃时出炉；

所述树脂按炉内石蜡加量100重量份计，为10-50重量份。

在第一、二升温处理阶段，木材中的水分开始并不断蒸发，木材细胞壁中的毛细管开始不断扩涨，而蜡液则开始并不断地渗透入木材的毛细管中，实现水分与蜡液的置换，使木材中的含水率接近于零。

所述树脂是松香或/和改性松香树脂。

添加松香和改性松香树脂可以提高石蜡与木材纤维之间的粘着力，松香的加入主要是增加树脂的粘合强度、柔软性和粘合性能。松香作为来源广泛的天然树脂，可以使热处理后的木材易干燥，表面光滑，手感滑爽，不开裂；添加改性松香树脂还可以使热处理后的木材干燥快，光泽高，坚硬度好。这样可以便于木材加工行业中后道的成型加工。

通过本发明热处理方法，其生产出的木材产品不仅尺寸稳定性和耐久性好，而且能使处理后的木材强度高、木材表面不会发生硬化、不会收缩开裂/膨胀、不会污染木材表面。特别是能使处理后木材中的0＜含水率＜0.1％。

具体实施方式

实施例1：

本发明涉及一种利用石蜡对木材进行热处理的方法，该方法主要包括以下工艺步骤：

首先，将木材放入一木材热处理炉中，该木材热处理炉包括木材处理室、燃烧室、炉门、炉盖、出气孔、风机以及温度监控装置等。所述木材已按所需规格开成片材，并将片材堆成垛，所述木材处理室内预先放置石蜡，并加热使石蜡熔融成蜡液。所述木材放入木材处理室后使蜡液浸没片材垛，关闭热处理炉炉盖和出气孔。然后依次执行以下工艺步骤：

a、第一阶段升温处理

对木材进行第一阶段升温处理，使炉内温度上升至140～160℃，升温时间控制在44～58小时，此时木材中的含水率为35～40％；

b、第二阶段升温处理

当第一阶段升温至140～160℃后，向炉内加入松香和改性松香树脂，同时打开出气孔，然后进行第二阶段升温处理，使炉内温度上升至175～185℃，升温时间控制在67～77小时，此时木材中的0＜含水率＜0.1％；

c、冷却阶段

当第二阶段升温至175～185℃后，停止加热，然后冷却至58～110℃时出炉。具体冷却温度根据所用石蜡的熔点而定，熔点高，出料温度高，反之，出料温度低，总的出料原则是在接近石蜡熔点使石蜡还没有变成固体前出炉最好。

所述松香和改性松香树脂的加入量按炉内石蜡加量100重量份计，分别为20重量份和30重量份。松香和改性松香树脂的具体加量根据木材的材质而定，木材密度大，加料多，反之，加量少。

实施例2：

将实施例1中的松香和改性松香树脂全部采用松香。其余均同实施例1。

实施例3：

将实施例1中的松香和改性松香树脂全部采用改性松香树脂。其余均同实施例1。

本发明所采用的松香，可以是天然松香(松脂)，也可以是石灰松香。采用石灰松香可使热处理后的木材软化点高、表面硬、光泽好。

本发明所采用的改性松香树脂，可以是松香甘油脂、松香酚醛树脂、松香季戊四醇树脂、马来松香树脂和富马松香树脂中任选一种或几种。