一种木材热处理、注蜡、脱蜡一体化改性工艺及设备

摘要

本发明公开了一种木材热处理、注蜡、脱蜡一体化改性工艺及设备，改性工艺包括如下步骤：a、将干燥后的木材整齐码放在处理罐内，并用隔条隔开；b、对处理罐抽真空并维持一段时间；c、加热处理罐，升至一定温度；d、将固态蜡置于储液罐内并加热使其熔化；e、打开处理罐与储液罐连通的阀门，让蜡液流入处理罐内；f、处理罐加压，对木材进行热、注蜡联合处理；g、解除处理罐内压力，排出蜡液至储液罐；h、对处理罐进行二次抽真空，去除木材表面残余蜡液，并通过管道将蜡蒸汽抽回储液罐，实现蜡液的循环利用。通过热处理和注蜡、脱蜡联合处理，可以有效提高木材的尺寸稳定性、耐腐、耐候性等，实现低质木材高值化利用。

说明书

技术领域

本发明涉及木材热处理、注蜡、脱蜡一体化改性工艺及设备，属于木材改性技术领域。

背景技术

木质材料纹理自然，是人们制作家居产品的良好材料，但由于其生物属性，存在易吸湿、变形等缺陷。近年来地热地板的消费需求增加，地热供暖系统运作时，地板会长期承受40℃以上的温度烘烤，当供暖系统关闭时，温度又会急剧降低，不仅如此，在南方某些地区，地热地板长时间处于潮湿环境，对地板的尺寸稳定性以及耐热、耐潮性能提出了更高的要求。热处理可有效提高木材尺寸稳定性，防止木材开裂、变形；表面烫蜡、注蜡工艺可借助于疏水性的蜡将木材与水分隔绝，从而提高木材尺寸稳定性，但目前该类技术主要针对于珍贵木材，这些木材资源有限且价格高昂，普及率较低；且仅靠蜡液自身重力，无法完全排尽蜡液，室温下冷却后易导致木材表面出现大量残留而影响美观。公开号为CN105014761A的专利公布的一种木材注蜡工艺，其处理对象为高温热处理后的木材，处理温度100℃-110℃为适于所用蜡的熔化温度，不考虑热处理，与热处理分开进行，无法实现蜡液的循环利用，不仅使处理工序、时间和人力成本增加，无法达到节约生产成本的目的，且木材注蜡过程未设置前真空、高压浸注，对细胞种类、结构较复杂的部分阔叶材，存在浸注困难的问题。公开号为110815480A的专利公开了一种木材注蜡处理工艺，其脱蜡方法是待木材冷却后将其拿出，通过擦拭的方法脱蜡，这种方法生产效率不高。公开号为105014761B的专利公开了一种木材注蜡工艺，该工艺不能对木材表面浮蜡进行有效脱除，生产效率低。

基于现有技术的缺陷，亟需发明一种生产效率高的注蜡处理工艺及设备。

发明内容

1.解决的技术问题

针对现有技术中的脱蜡工艺生产效率低、加工后木材的稳定性相对较差的问题，本发明提供了一种木材热处理、注蜡、脱蜡一体化改性工艺，让木材在一体化的处理设备内，同时进行热处理和注蜡、脱蜡改性处理，该改性处理不仅可简化热处理工艺，还能对使蜡液进行回收利用，不仅提高木材尺寸稳定性，防止木材开裂、变形，而且可以有效节约成本，利于推广使用。

2.技术方案

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

本发明提供了一种木材热处理、注蜡、脱蜡一体化改性设备，包括储液罐、处理罐、抽真空单元和加压单元，所述处理罐上设有排气阀，所述加压单元与处理罐连通，用于处理罐的加压处理，所述抽真空单元分别与储液罐和处理罐通过管路连通，所述储液罐和处理罐上分别设置加热装置，所述储液罐与处理罐通过管路连通，且其连通管路上设有阀门。

优选的方案，所述抽真空单元包括处理罐上设置的抽真空阀门、蜡液回收管道及真空泵，所述处理罐、真空泵及储液罐之间通过蜡液回收管道连通。

优选的方案，所述真空泵和储液罐之间设有真空缓冲罐。设置真空缓冲罐以缓冲压力，防止倒灌。

优选的方案，所述加压单元包括压缩机、将压缩机和处理罐相连通的加压管道，所述加压管道上设有加压阀。

优选的方案，本发明提供了一种木材热处理、注蜡、脱蜡一体化改性工艺，包括以下步骤：

a、将干燥后的木材整齐码放在处理罐内，并用隔条隔开，以便木材与热源及蜡液充分接触。

b、封闭处理罐，开启真空泵对处理罐进行抽真空，将处理罐降压到一定压力，并维持一段时间，以便将木材内部，主要是细胞腔内的空气尽可能抽出，以减少细胞内空气对浸注蜡液的阻碍，使蜡液充分接触、覆盖细胞壁。

c、加热处理罐，将处理罐提升到一定温度。

d、在对处理罐抽真空、加热的同时，对储液罐内固体蜡进行加热，使其熔化成液体。

e、蜡完全熔化之后，打开储液罐和处理罐连通的阀门，让蜡液在大气压力作用下流入处理罐内至蜡液没过木材并充满处理罐腔体。

f、关闭储液罐和处理罐之间的阀门。

g、对处理罐加压到一定压力，对木材同时进行热处理和高压注蜡处理。

h、停止加压，打开排气阀，使处理罐压力降至大气压。

i、再打开处理罐与储液罐连通的阀门，让蜡液在自身重力作用下全部流回储液罐后关闭阀门。

j、处理罐维持一定温度，使残余蜡液蒸发。

k、打开回收管道阀门，对处理罐进行二次抽真空，使处理罐降压到一定压力并维持一定时间，以排出木材表面及内部多余蜡液及避免后期产品使用时低熔点蜡溢出，亦减少处理过程蜡消耗，将蜡蒸汽从处理罐经管道、真空泵、真空缓冲罐抽回储液罐中。

l、停止对处理罐加热，待处理罐温度降低至一定温度时，解除处理罐真空状态，出料。

优选的方案，所述步骤b中，根据所处理木材性质不同，处理罐压力可降低到-0.05MPa～-0.1MPa，抽真空时间不低于0.5h。

优选的方案，所述步骤b中，根据所处理木材性质不同，处理罐压力可降低到-0.08MPa～-0.1MPa。

优选的方案，所述步骤c中，处理罐内温度至少高于所用蜡熔点10℃～30℃，以保证蜡液具有合适的粘度及合理的热处理温度，优选120℃～200℃。

优选的方案，所述步骤d中，将储液罐温度加热至高于所使用蜡熔点20℃～30℃，以保证蜡液具有合适的粘度。

优选的方案，所述步骤g中，处理罐压力维持在3MPa～5MPa，该压力设置应依据木材本身的性质而定，温度应不低于所用蜡熔点10℃～30℃，优选120℃～200℃。

优选的方案，所述步骤j中，处理罐温度不低于所用蜡熔点10℃～30℃。

优选的方案，所述步骤k中，将处理罐压力降至-0.05MPa～-0.1MPa，抽真空时间不低于0.5h。

优选的方案，所述步骤l中，处理罐温度降低至所用蜡熔点10℃以下，并低于50℃待处理罐温度降低至50℃。

3.有益效果

(1)本发明的一体化改性设备，通过设置与处理罐连通的储液罐以及加压单元，加热单元，和抽真空单元，可以通过简单的设置使木材在同一设备内，经热处理和注蜡联合处理，显著提高木材尺寸稳定性，防止木材开裂、变形；不同温度和蜡联合作用，可使木材具有特异性色泽及表面状态，提高木材强度、美观性及实用性。

(2)本发明的一体化改性设备，注蜡完成之后，通过保持处理罐内温度让残留蜡液蒸发，以及二次抽真空将蜡蒸汽抽回储液罐内，可以较好的去除木材表面残余蜡液，不仅使木材获得合理的增重率，有效改善木材处理的质量，提高生产效率；还可以实现蜡液的循环利用，以节约生产成本、提高资源利用率。通过控制处理时间、温度、蜡液种类等，可适应不同使用需求、实现低质木材仿珍、提高木材的实用性。

(3)本发明的一体化改性方法，首先对处理罐进行预抽真空，将处理罐降压到一定压力，并维持一段时间，可以有效的将木材内部，主要是细胞腔内的空气尽可能抽出，以减少细胞内空气对浸注蜡液的阻碍，使蜡液充分接触、覆盖细胞壁，有助于在后续操作过程中尽可能的保证提高注蜡效果，进一步加强木材的尺寸稳定性。

附图说明

图1是本发明设备的结构示意图；

图中：1、处理罐门；2、处理罐；3、排气阀；4、木材；5、处理罐加热装置；6、抽真空阀门；7、蜡液回收管道；8、加压阀；9、压缩机；10、真空泵；11、真空缓冲罐；12、储液罐；13、储液罐加热装置；14、蜡液；15、阀门。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。

需要说明的是，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

如本文所使用，术语“约”用于提供与给定术语、度量或值相关联的灵活性和不精确性。本领域技术人员可以容易地确定具体变量的灵活性程度。

如本文所使用，术语“......中的至少一个”旨在与“......中的一个或多个”同义。例如，“A、B和C中的至少一个”明确包括仅A、仅B、仅C以及它们各自的组合。

浓度、量和其他数值数据可以在本文中以范围格式呈现。应当理解，这样的范围格式仅是为了方便和简洁而使用，并且应当灵活地解释为不仅包括明确叙述为范围极限的数值，而且还包括涵盖在所述范围内的所有单独的数值或子范围，就如同每个数值和子范围都被明确叙述一样。例如，约1至约4.5的数值范围应当被解释为不仅包括明确叙述的1至约4.5的极限值，而且还包括单独的数字(诸如2、3、4)和子范围(诸如1至3、2至4等)。相同的原理适用于仅叙述一个数值的范围，诸如“小于约4.5”，应当将其解释为包括所有上述的值和范围。此外，无论所描述的范围或特征的广度如何，都应当适用这种解释。

任何方法或过程权利要求中所述的任何步骤可以以任何顺序执行，并且不限于权利要求中提出的顺序。

实施例1

本发明提供了一种木材热处理、注蜡、脱蜡一体化改性设备，如图1所示，包括储液罐12、处理罐2、抽真空单元和加压单元，所述处理罐2上设有排气阀，所述加压单元与处理罐2连通，所述抽真空单元分别与储液罐12和处理罐2通过管路连通，储液罐12和处理罐2上分别设置加热装置，所述储液罐12与处理罐2通过管路连通，且其连通管路上设有阀门15。

所述抽真空单元包括处理罐2上设置的抽真空阀门6、蜡液回收管道7、真空泵及真空缓冲罐11，所述处理罐2、真空泵10、真空缓冲罐11及储液罐12之间通过蜡液回收管道7相连通。

所述加压单元包括压缩机9、将压缩机9和处理罐2相连通的加压管道，所述加压管道上设有加压阀8。

利用上述设置进行地热地板用橡胶木仿黑胡桃热处理、注蜡、脱蜡一体化改性处理工艺，其具体步骤如下：

a、将干燥后的橡胶木锯材码放整齐在处理罐内，相邻橡胶木锯材间以截面不大于3cm×3cm的隔条隔开，以便橡胶木锯材可充分接触热源及蜡液。

b、封闭处理罐，开启真空泵对处理罐进行预先抽真空，将处理罐降压到-0.1MPa后，继续抽真空，维持时间不低于1h。

c、封闭处理罐的同时开启处理罐加热系统，将其升温至150℃，该温度高于所用蜡熔点40℃，即处理罐内温度至少高于所用蜡熔点20℃～30℃。

d、由于地热地板工作环境温度较高，选用耐高温熔点约110℃的聚乙烯蜡对橡胶木进行改性处理，在对处理罐抽真空、加热的同时，将聚乙烯蜡粉末倒入储液罐，开启储液罐加热系统至140℃，该温度高于所用蜡熔点30℃，即储液罐加热温度至少高于所使用蜡熔点10℃～30℃，使其熔化成液体。

e、蜡完全熔化之后，打开储液罐和处理罐连通的阀门，让蜡液在大气压力作用下流入处理罐内至蜡液没过木材并充满处理罐腔体。

f、关闭储液罐和处理罐之间的阀门。

g、对处理罐加压到4.5MPa，进行8h的热处理和高压注蜡处理，加热温度应不低于所用蜡熔点10℃～30℃，本实施例为选择150℃对橡胶木进行热处理及高压注蜡联合处理。

h、停止加压，打开排气阀，使处理罐压力降至大气压。

i、再打开处理罐与储液罐连通的阀门，让蜡液在自身重力作用下全部流回储液罐后关闭阀门。

j、处理罐温度不低于所用蜡熔点10℃～30℃，本实施例中维持处理罐内高温150℃，使残余蜡液蒸发。

k、打开回收管道阀门，对处理罐进行二次抽真空，将处理罐压力降至-0.05MPa～-0.1MPa，本实施例选择0.05MPa；抽真空时间不低于0.5h，本实施例选择抽真空3h，将蜡蒸汽从处理罐经管道、真空泵、真空缓冲罐抽回储液罐中。

l、停止对处理罐加热，待处理罐温度降低处理罐温度降低至所用蜡熔点10℃以下，至50℃时，解除处理罐真空状态，出料。

通过上述热处理、注蜡、脱蜡改性一体化处理后的改性橡胶木，表面整洁，无明显蜡残留；经测试其与黑胡桃色差△E低于0.5，与黑胡桃无明显色差。

按GB/T 1934.2-2009《木材湿胀性测定方法》对本例改性材的湿胀性进行测试，本例改性材的体积湿胀率为1.0％，体积湿胀率较低；

对本例改性材的接触角进行测试，测得本例改性材的接触角为100°，具有良好的疏水性；

对本例改性材增重率进行测试，本例改性材增重15％，蜡完整浸注木材细胞，增重率适中。

对比例1

与实施例1相比，本对比例去除热处理、注蜡、脱蜡步骤，将橡胶木置于上述装置的处理罐真空放置12h后取出。

通过上述改性橡胶木，经测试其与黑胡桃色差△E为7，与黑胡桃有明显色差。

按GB/T 1934.2-2009《木材湿胀性测定方法》对本例改性材的湿胀性进行测试，本例改性材的弦向湿胀率为2.5％，弦向湿胀率高；

对本例改性材的接触角进行测试，测得本例改性材的接触角为15°，即具有强亲水性，使用过程中易与水分发生作用；

对本例改性材增重率进行测试，本例改性材增重0％，无增重。

对比例2

与实施例1相比，去除步骤b中的预抽真空，步骤g注蜡过程中的高压、及热处理所需高温，根据所选用蜡熔点将其处理温度设定为115℃，其余步骤相同，即：

a、将干燥后的橡胶木锯材码放整齐在处理罐内，相邻橡胶木锯材间以截面不大于3cm×3cm的隔条隔开，以便橡胶木锯材可充分接触热源及蜡液。

b、封闭处理罐，开启真空泵对处理罐进行抽真空，将处理罐降压到-0.1MPa。

b、封闭处理罐的同时，将处理罐升温至115℃。

c、在对处理罐抽真空、升温的同时，将聚乙烯蜡粉末倒入储液罐，开启储液罐加热系统至115℃，使其熔化成液体。

d、蜡完全熔化之后，打开储液罐和处理罐连通的阀门，让蜡液在大气压力作用下流入处理罐内至蜡液没过木材并充满处理罐腔体。

e、关闭储液罐和处理罐之间的阀门，抽真空。

f、对橡胶木在115℃下进行8h的注蜡处理。

g、打开排气阀，使处理罐压力恢复至大气压。

h、打开处理罐与储液罐连通的阀门，让蜡液在自身重力作用下全部流回储液罐后关闭阀门。

j、维持处理罐内115℃，打开回收管道阀门，对处理罐进行二次抽真空。

k、停止对处理罐加热，待处理罐温度降低至50℃时，解除处理罐真空状态，出料。

通过上述热处理、注蜡、脱蜡改性一体化处理后的改性橡胶木，表面整洁，无明显蜡残留；经测试其与黑胡桃色差△E低于1.2，与黑胡桃有轻微色差。

按GB/T 1934.2-2009《木材湿胀性测定方法》对本例改性材的湿胀性进行测试，本例改性材的弦向湿胀率为1.8％，弦向湿胀率较大；

对本例改性材的接触角进行测试，测得本例改性材的接触角为70°，材表具有一定疏水性；

对本例改性材增重率进行测试，本例改性材增重5％，增重率较低，蜡对木材有少量浸注。

实施例2

本实施例提供了一种室内家具用杨木热处理、注蜡、脱蜡一体化增强改性处理工艺，其具体步骤如下：

a、将干燥后的杨木锯材码放整齐在处理罐内，相邻橡胶木锯材间以截面不大于3cm×3cm的隔条隔开，以便杨木锯材可充分接触热源及蜡液。

b、封闭处理罐，开启真空泵对处理罐进行预先抽真空，将处理罐降压到-0.08MPa后，继续抽真空，维持1h。

c、封闭处理罐的同时开启处理罐加热系统，将其升温至120℃。

d、室内家具用材使用环境较温和，选用熔点约60℃的石蜡对杨木进行改性处理，在对处理罐抽真空、加热的同时，将固体石蜡倒入储液罐，开启储液罐加热系统至90℃，使其熔化成液体。

e、蜡完全熔化之后，打开储液罐和处理罐连通的阀门，让蜡液在大气压力作用下流入处理罐内至蜡液没过木材并充满处理罐腔体。

f、关闭储液罐和处理罐之间的阀门。

g、杨木材质较软，宜选用较低的压力，处理罐加压到1.5MPa，对杨木在120℃下进行10h的热处理和高压注蜡处理。

h、停止加压，打开排气阀，使处理罐压力降至大气压。

i、再打开处理罐与储液罐连通的阀门，让蜡液在自身重力作用下全部流回储液罐后关闭阀门。

j、处理罐温度降至90℃，让残余蜡液蒸发。

k、打开回收管道阀门，对处理罐进行二次抽真空，抽真空时间不低于2h，使蜡蒸汽从处理罐经管道、真空泵、真空缓冲罐抽回储液罐中。

l、停止对处理罐加热，待处理罐温度降低至40℃时，解除处理罐真空状态，出料。

通过上述热处理、注蜡、脱蜡改性一体化增强改性处理后的杨木，具有类似樱桃木的温润光泽，同时弹性模量亦较未处理材提高40％，增重率约20％，对于家具用材重量适中，除用于装饰性部件，亦可以实体杨木的形式用作家具结构部件，如桌椅腿部构件等。

实施例3

本实施例提供了一种室内衣柜用水曲柳热处理、注蜡、脱蜡一体化改性处理工艺，其具体步骤如下：

a、将干燥后的水曲柳木材锯材码放整齐在处理罐内，相邻水曲柳锯材间以截面不大于3cm×3cm的隔条隔开，以便杨木锯材可充分接触热源及蜡液。

b、封闭处理罐，开启真空泵对处理罐进行抽真空，将处理罐降压到-0.1MPa后，继续抽真空，维持不低于2h。

c、封闭处理罐的同时开启处理罐加热系统，将其升温至200℃。

d、衣柜使用过程中对耐热性要求不高，选用熔点约70℃的蜂蜡对水曲柳进行改性处理，在对处理罐抽真空、加热的同时，将固体石蜡倒入储液罐，开启储液罐加热系统至100℃，使其熔化成液体。

e、蜡完全熔化之后，打开储液罐和处理罐连通的阀门，让蜡液在大气压力作用下流入处理罐内至蜡液没过木材并充满处理罐腔体。

f、关闭储液罐和处理罐之间的阀门。

g、水曲柳材质较硬，可选用较高的压力，处理罐加压到3.0MPa，对水曲柳在200℃下进行4h的热处理和高压注蜡处理。

h、停止加压，打开排气阀，使处理罐压力降至大气压。

i、再打开处理罐与储液罐连通的阀门，让蜡液在自身重力作用下全部流回储液罐后关闭阀门。

j、处理罐温度降至100℃，让残余蜡液蒸发。

k、打开回收管道阀门，对处理罐进行二次抽真空，抽真空时间不低于2h，使蜡蒸汽从处理罐经管道、真空泵、真空缓冲罐抽回储液罐中。

l、停止对处理罐加热，待处理罐温度降低至40℃时，解除处理罐真空状态，出料。

通过上述热处理、注蜡、脱蜡改性一体化改性处理后的水曲柳，具有温暖的深棕色调和温润光泽，不需再进行涂饰处理，同时弹性模量亦较未处理材提高23％，增重率约15％，尺寸稳定性提高40％。用作衣柜材重量适中，装饰性及使用性能显著提高。