一种木材的膨化方法及其制备的膨化木材技术

本发明专利技术公开了一种木材的膨化方法及其制备的膨化木材。该膨化方法包括：采用窑干方式和/或浸渍处理方式调整木材整体含水率，调整木材整体含水率为30％～50％；采用疏水性材料对木材特定断面或侧表面位置进行封闭处理，然后采用窑干方式和/或浸渍处理调整木材分层含水率，将不需要膨化的木材层含水率调整至20％以下，将需要膨化的木材层含水率调整为30％～50％；最后将木材进行微波辐射处理，得到膨化木材。该膨化方法能够实现木材内部含水率的差异化分布，使得木材膨化效果多样化，膨化效果灵活可控，可获得不同膨化位置分布的膨化木材；同时，在木材处理过程中没有使用任何化学物质，获得的膨化木材环境友好，便于二次加工利用。

Wood expansion method and its expanded wood

The invention discloses a wood expansion method and its expanded wood. The expansion methods include: adjusting the overall moisture content of wood by kiln drying and / or impregnation treatment, adjusting the total moisture content of wood from 30% to 50%, using hydrophobic materials to seal the specific section or side surface position of wood, and then adjusting the layer moisture content of wood by kiln drying and / or soaking treatment. The moisture content of the wood layer, which does not need to be expanded to less than 20%, will be adjusted to 30% ~ 50% by the expansion of the wood layer; finally, the wood is treated with microwave radiation to get the expanded wood. The expansion method can realize the differential distribution of moisture content in wood, make the expanding effect of wood diversify, the swelling effect is flexible and controllable, and can obtain the expanded wood with different expansion position. At the same time, there is no use of any chemical material in the process of wood treatment, and the expanded wood is friendly to two times. Processing and utilization.

【技术实现步骤摘要】
一种木材的膨化方法及其制备的膨化木材
本专利技术属于木材加工领域，具体涉及一种木材的膨化方法和膨化木材。
技术介绍
目前，使木材具有高附加值能够高效利用重要途径有三个：(1)木材表面功能性改良，主要是对木材进行漂白、染色处理，改变木材的颜色和纹理，提高木材的表面美学效果，将低值材变高质材；(2)木材理化性能改良，对木材进行内部物理和化学的功能性改良处理，延长其使用年限，赋予木材阻燃、耐久和抗菌性等功能；(3)木材化学组分加工利用，对木材气化、木材液化、木材塑化等，开发木本饲料、木素碳纤维、部分取代石油产品的可生物降解的木材液化泡沫材料和酚醛树脂等多种高附加值林产化工产品。其中，木材表面功能化改良和理化性能改良主要通过向木材中注入改性剂或功能剂，而改性剂或功能剂在木材中流通主要和木材渗透性有关。而提高木材渗透的重要方法之一就是木材微波处理技术，其主要目的有三个：一是借助微波良好的穿透性对木材或者改性材进行快速干燥；二是提高木材干燥能力和消除木材内部应力，如专利ZL02812997.0所采用的方法，木材经过一定的微波处理，其细胞膜和部分木射线破坏，达到提高木材干燥速率和消除木材内部应力的目的；三是提高木材内部液体进入和导出的速度，即提高木材功能化改性剂渗透性。何盛等在《木材微波处理工艺及其液体浸注性能研究》中通过研究20kW隧道式微波处理工艺对木材渗透性的影响，揭示了处理材处理效果与木材渗透性之间的关系。专利文献CN1520506A公布了一种木材微波膨化方法，其采用的方法：有选择地使所述确定区域之外的木材表面接受频率(f)的微波辐射，其中所述区域位于木材的外壳。该方案对木材外壳有选择性的处理，以达到处理材相比于未处理材有显著的渗透性提高的目的。该方法的缺点是：集中处理木材表面，不同位置需要多步处理完成，处理成本较高；另外，由于频率和功率的限制，其微波功率只能对木材表面一定厚度的木材产生微波辐射，此方法仅能作用木材表面，不能作用于木材内部。专利文献CN1310663A提供了提高木材渗透性的方法，该方法包括：将含水率大于15％的木材放于微波场中进行辐射处理，木材中的水分迅速蒸发，并对木材的微观解剖构造造成破坏，进而实现提高木材渗透性、快速干燥和应力消除的作用。该方法的缺点是：获得的处理材和未处理材在体积、密度和完整性方面没有变化；其次溃口方式采用上下两个溃口，可能导致木材在左右方向上的处理不均匀，从而导致在后期浸渍时存在差异。专利文献CN1498153A提供了一种变形木制品及其制备方法，主要方法是对木材内部浸渍胶粘剂树脂以提高木材质量，在树脂浸渍过程中由于木材构造影响导致树脂难以进入木材内部，因此对木材使用微波进行预处理以提高木材渗透性。该方法的缺点是：该方法只是提高了木材的渗透性，所得微波处理木材产品单一。因此，需要一种能够控制木材的膨化位置的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种木材的膨化方法，从而克服现有木材膨化方法仅能作用于表面且所得膨化木材产品单一的问题。为实现上述一个或多个目的，在本专利技术的一个实施方案中，本专利技术提供了一种木材的膨化方法，包括以下步骤：(1)调整木材整体含水率：采用木材干燥工业常用的窑干方式和/或浸渍处理方式调整木材整体含水率，调整木材整体含水率为30％～50％；(2)调整木材分层含水率：采用疏水性材料对木材不需要调整含水率的表面进行封闭处理，然后采用窑干方式和/或浸渍处理调整木材分层含水率，将不需要膨化的木材层含水率调整至20％以下，将需要膨化的木材层含水率调整为30％～50％；(3)将步骤(2)所得含水率差异化的木材进行微波辐射处理，使木材膨化，得到膨化木材，其中，微波处理前含水率在20％以下的木材层变为未膨化层，微波处理前含水率在30％～50％的木材层变为膨化层。上述窑干方式的操作方法：通过控制温度和湿度，减少木材中的水分，使水分由木材内向木材外迁移；上述浸渍处理方式的操作方法：将木材放入浸渍罐中，在加压或者不加压条件下，将水分浸入木材中，水分由木材外向木材内迁移。由于木材在纤维方向上水分的传导速度远大于木材垂直于纤维方向的传导速度，所以在本专利技术中，在木材分层膨化过程中如果不对木材的特定位置使用疏水性材料进行封闭，那么在木材含水率调节过程中，水分通过木材端面大量进入木材内部，木材整体含水率保持均匀，在木材微波膨化过程中，木材整体被膨化。在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术提供了一种木材的膨化方法，上述步骤(1)中，当所述木材为生材时，采用窑干方式调整木材的含水率；其中，干燥段的干球温度35℃～60℃，优选45℃；湿球温度30℃～55℃，优选40℃；平衡段的干湿球温度30℃～40℃，优选35℃。在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术提供了一种木材的膨化方法，上述步骤(1)中，对于含水率小于20％的木材采用浸渍处理方式调整木材含水率。在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术提供了一种木材的膨化方法，上述步骤(1)中，木材整体含水率调整中，木材内部含水率偏差小于5％。在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术提供了一种木材的膨化方法，上述步骤(2)中，将不需要膨化的木材层含水率调整至15％以下，将需要膨化的木材层含水率调整为35％～45％。在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术提供了一种木材的膨化方法，上述步骤(2)中，所述疏水性材料选自疏水性树脂、涂料或具有粘附性的烯烃类混合物中的一种或几种，优选热塑性疏水性树脂、熔点在50℃～100℃的烯烃类混合物，进一步选优石蜡、疏水性聚氨酯树脂或环氧树脂。在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术提供了一种木材的膨化方法，上述步骤(2)中，所述疏水性材料的用量为50～500g/m2，优选为100～300g/m2。在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术提供了一种木材的膨化方法，上述步骤(2)中，所述表面包括木材的外表面、横断面中的一种或两种，优选的，横断面为部分横断面。在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术提供了一种木材的膨化方法，上述步骤(3)中，微波辐射处理时的微波频率为0.1～24GHz，优选的微波频率为417MHz～915MHz，微波功率为20～250kW，优选的微波功率为50～200kW，微波处理时间为50s～240s，优选的微波处理时间为60s～200s，所述微波处理时间可以通过微波场开放时间或传送带传输速度进行控制。在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术提供了一种木材的膨化方法，上述步骤(3)中，微波处理所用设备为箱式微波处理设备或隧道式微波处理设备。在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术提供了一种木材的膨化方法，上述步骤(3)中，微波处理中木材温度控制在80℃～300℃之间。在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术提供了一种木材的膨化方法，上述步骤(3)中，所述膨化层和未膨化层可以为一层或多层。在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术提供了一种木材的膨化方法，上述步骤(3)中，所述膨化层和未膨化层的密度相差0.1～0.8g/cm3，优选为0.2～0.4g/cm3。在本专利技术的一个优选实施方案中，本专利技术提供了一种木材的膨化方法，所述木材可以是针叶材或阔叶材中的一种或多种；和/或，所述木材可以是原条、原木、锯材、板材中的一种或多种，所述锯材优选为整边锯材，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木材的膨化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)调整木材整体含水率：采用木材干燥工业常用的窑干方式和/或浸渍处理方式调整木材整体含水率，调整木材整体含水率为30％～50％；(2)调整木材分层含水率：采用疏水性材料对木材特定断面或侧表面位置进行封闭处理，然后采用窑干方式和/或浸渍处理调整木材分层含水率，将不需要膨化的木材层含水率调整至20％以下，将需要膨化的木材层含水率调整为30％～50％；(3)将步骤(2)所得含水率差异化的木材进行微波辐射处理，使木材膨化，得到膨化木材，其中，微波处理前含水率在20％以下的木材层变为未膨化层，微波处理前含水率在30％～50％的木材层变为膨化层。

【技术特征摘要】
1.一种木材的膨化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)调整木材整体含水率：采用木材干燥工业常用的窑干方式和/或浸渍处理方式调整木材整体含水率，调整木材整体含水率为30％～50％；(2)调整木材分层含水率：采用疏水性材料对木材特定断面或侧表面位置进行封闭处理，然后采用窑干方式和/或浸渍处理调整木材分层含水率，将不需要膨化的木材层含水率调整至20％以下，将需要膨化的木材层含水率调整为30％～50％；(3)将步骤(2)所得含水率差异化的木材进行微波辐射处理，使木材膨化，得到膨化木材，其中，微波处理前含水率在20％以下的木材层变为未膨化层，微波处理前含水率在30％～50％的木材层变为膨化层。2.根据权利要求1所述的膨化方法，其特征在于：上述步骤(1)中，当所述木材为生材时，采用窑干方式调整木材的含水率；其中，干燥段的干球温度35℃～60℃，优选45℃；湿球温度30℃～55℃，优选40℃；平衡段的干湿球温度30℃～40℃，优选35℃；和/或，上述步骤(1)中，对于含水率小于20％的木材采用浸渍处理方式调整木材含水率。3.根据权利要求1所述的膨化方法，其特征在于：上述步骤(1)中，木材整体含水率调整中，木材内部含水率偏差小于5％。4.根据权利要求1所述的膨化方法，其特征在于：上述步骤(2)中，将不需要膨化的木材层含水率调整至15％以下，将需要膨化的木材层含...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅峰，林兰英，周永东，李善明，王东，徐恩光，熊令明，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院木材工业研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11