基于高周波无胶压密硬木的方法技术

本发明专利技术提供一种基于高周波无胶压密硬木的方法，该方法包括木材预处理、加热压缩处理、固化处理、冷却处理和养生处理，本发明专利技术提供的基于高周波无胶压密硬木的方法制备的无胶压密硬木具有非常高的平均硬度和平均密度；密度和硬度分布均匀，内部蜂窝状结构面积小，空气、树脂和单宁化合物的含量极低；硬木的内外部吸水率低，不惧水煮和水侵，性质稳定。

Method of Compressing Hardwood without Rubber Based on High Cycle Wave

The invention provides a method of non-glued hardwood compaction based on high-cycle wave, which includes wood pretreatment, heating compression treatment, curing treatment, cooling treatment and curing treatment. The non-glued hardwood prepared by the method of non-glued hardwood compaction based on high-cycle wave has very high average hardness and average density; the density and hardness distribution are uniform, and the internal honeycomb-like bond is formed. The structure area is small, and the content of air, resin and tannin compounds is very low. Hardwood has low internal and external water absorption, and is not afraid of boiling and water invasion, and its properties are stable.

【技术实现步骤摘要】
基于高周波无胶压密硬木的方法
本专利技术属于硬木加工制造领域，特别涉及一种基于高周波无胶压密硬木的方法。
技术介绍
硬木坚硬细密，色泽华丽，花纹优美细腻，是做家具和木制品的上乘材料，但其生长缓慢，木质结构细密紧致，因而这些木材的价格昂贵。而软质木材生长速度快，其内部由许多辐射排列的扁平细胞组成，细胞腔内含有树脂和单宁化合物且充满空气，质地轻软，富有弹性，但物理力学性能较差，例如，密度低、硬度低、易产生干缩变形、易腐蚀。为了提高软质木材的上述性能，需对木材进行表面处理和热处理；为了满足生产加工的需要，有时也需要对硬木进行压缩处理，需要压缩成更硬的木头。现有的表面处理、热处理或压缩技术获得的硬木均容易出现脱胶、脱漆等情况，且其内部容易朽化、开裂，硬度低，容易吸水开裂。为了提高硬木的硬度，需要利用胶将多个硬木层叠起来制成复合板，但是制备的复合板存在甲醛、苯系物，有害健康，因此如何制备一种硬度高、无胶的硬木是目前急需解决的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种基于高周波无胶压密硬木的方法，该方法包括如下步骤：1)木材预处理：将木材进行预处理，控制木材的平均含水率为10-20％；2)加热压缩处理：将经过预处理的木材利用高周波加热至木材平均温度为100-110℃，保温5-7min，按第一压缩率Y进行压缩；3)固化处理：将经过加热压缩处理的木材利用高周波加热至木材平均温度为180-220℃，保温5-8min，进行固化处理；4)冷却处理：用水冷技术将经过固化处理的木材表面以5-15℃/min的速度冷却，冷却至木材平均温度为70-90℃；5)养生处理：将经过冷却处理的木材放置室温，养生13-15天，得到无胶压密硬木。经过预处理的金属板如果不立即进行加热压缩处理，需要将经过预处理的木材用锡纸或塑料缠绕，进而保证经过预处理的木材的含水率。本专利技术中加热压缩处理和固化处理所用的高周波加热可在同一设备上实施，也可在不同设备上实施，加热过程中木材的上下表面可通过金属板进行加热。冷却处理过程中，根据木材的大小和材质，可以适当冷却到30-50℃。在实际生产中，当需要冷却到较低温度时，通过延长传送带的长度来实现。并且冷却时需要在木材的上下表面放置温度为180-220℃的金属板，金属板与木材的面积比优选为1.4-1.6：1。水冷技术为用水对金属板进行冷却。由于金属板表面温度高，大量的水浇注金属板上时，金属板的温度还可以通过蒸汽带走，进而对木材进行匀速降温，提高降温效果。需要指出的是，冷却时的金属板和高周波加热时的金属板可以为相同或者不同的金属板。木材的平均含水率是在木材的表面及内部不同层测量的含水率取平均值；木材的平均温度是在木材的表面及内部不同的层测量的温度取平均值。例如一块2m*65cm*10cm的木材，在木材的上下表面不同位置分别测量三个含水率值分别为S1至S6，测量的温度值分别为t11至t16，然后在木材厚度分别为2cm，4cm，5cm，6cm和8cm的层上分别取3个点测量其含水率和温度，含水率为S7至S21，温度为t17至t31，然后求平均含木材平均含水率和木材的温度可通过常规方法进行测试。本专利技术中所有的平均值都是根据该方法进行测量的。进一步的改进，冷却处理的水流速为0.9-1.3m/s。通过对水流速进行限定，可以提高气化比例，提高降温效果。进一步的改进，冷却处理过程中，当将木材表面温度冷却至85-90℃，进行风冷却，风速为9.2-9.7m/s，风的温度为55-60℃。优选地，风向与木材的上下表面均成55-58°夹角。风源分别位于加热木材的上表面和下表面，对于木材上表面，风源是从上向与木材上表面呈55-58°夹角的方向吹风，而对于木材下表面，风源是从下向与木材下表面呈55-58°夹角的方向吹风。随着木材表面温度降低，水蒸汽的蒸发速度降低，为了保证木材表面的匀速降温，当木材表面温度降至85-90℃，需要进行风冷；由于水冷过程产生的水蒸汽会接触木材表面，因此风冷起到干燥的作用。对风的温度和风向进行了控制，提高水蒸气蒸发速率，提高干燥效率，防止回弹。进一步的改进，加热压缩处理过程中，将经过预处理的木材维持预设加热速率v1、预设温度差ΔT1的情况下进行加热，其中，v1＝5-7℃/min，ΔT1＝4-7℃，高周波的频率为8-10.5MHz。进一步的改进，固化处理过程中将经过加热压缩处理的木材维持预设加热速率v2、预设温度差ΔT2的情况下进行加热，其中，v2＝20-25℃/min，ΔT2＝2-5℃，高周波的频率为2.8-16.5MHz。本专利技术中所指温度差为对木材上下表面和不同厚度层测量的所有温度中最高温度和最低温度差；合理控制温度差提高压缩效果。合理控制木材的含水率差也在本申请保护的范围内，目的也是提高压缩效果。进一步的改进，加热压缩处理和固化处理之间还包括升温压缩处理，具体方法为：将经过加热压缩处理的木材利用高周波加热至木材平均温度为150-155℃，保温5-10min，高周波的频率为15-17MHz，加热速度为15-20℃/min，再用水冷却至木材平均温度为100-110℃，冷却速度为3-5℃/min，然后再进行第二次压缩。在进行加热压缩处理后，还对木材进行升温压缩处理，目的是对木材吸水的结构进行再压缩，清除掉了压缩后木材可能存在的吸水情况，显著提高其稳定性，减低其吸水性能。二次压缩的压缩率＝5-10％。进一步的改进，第一压缩率Y通过如下公式获得：压缩率＝(木材压缩前的厚度-压缩后的厚度)/压缩前的厚度*100％。密度单位ρ为g/cm3。进一步的改进，固化处理具体方法为：41)将经过压缩处理的木材利用高周波加热至木材平均温度为135-140℃，保温2-5min，高周波的频率为14.2-16.5MHz；42)再利用高周波继续将木材加热至木材平均温度为180-220℃，保温2-3min，高周波的频率为3.7-4.3MHz；43)停止加热，将木材用风冷却至木材平均温度为165-170℃，保温2-3min，风速为6.8-8m/s；44)再利用高周波继续将木材加热至木材平均温度为180-220℃，保温3-5min，高周波的频率为2.8-3.5MHz。本专利技术对固化进行具体的限定，显著提高固化效果。进一步的改进，养生处理具体方法为：将经过冷却处理的木材放置于水平干燥面上，向木材上表面施加5.5-7.2Mpa的压力，养生3天后，以每天减少1.2-1.5Mpa的压力直至压力为0，继续养生10-13天。养生处理可以在仓库中进行，要保持干燥避光。进一步的改进，加热压缩处理和升温压缩处理过程中，利用高周波分别对木材的中间区域和四周区域进行加热，中间区域高周波的频率与四周区域高周波的频率比为1：0.88-0.94；固化处理过程中利用高周波分别对将经过加热压缩处理的木材的中间区域和四周区域进行加热，中间区域高周波的频率与四周区域高周波的频率比为1：0.93-0.96。木材的中间区域和四周区域可以根据木材的大小进行限定，为了提高加热和固化温度的均匀性，一般选择中间区域和四周区域的面积比为2：9。由本专利技术提供的方法制备的无胶压密硬木具有非常高的平均硬度和平均密度；密度和硬度分布均匀，内部蜂窝状结构面积小，空气、树脂和单宁化合物的含量极低；硬木的内外部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高周波无胶压密硬木的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：木材预处理：将木材进行预处理，控制木材的平均含水率为10‑20％；加热压缩处理：将经过预处理的木材利用高周波加热至木材平均温度为100‑110℃，保温5‑7min，按第一压缩率Y进行压缩；固化处理：将经过加热压缩处理的木材利用高周波加热至木材平均温度为180‑220℃，保温5‑8min，进行固化处理；冷却处理：用水冷技术将经过固化处理的木材表面以5‑15℃/min的速度冷却，冷却至木材平均温度为70‑90℃；养生处理：将经过冷却处理的木材放置室温，养生13‑15天，得到无胶压密硬木。

【技术特征摘要】
1.一种基于高周波无胶压密硬木的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：木材预处理：将木材进行预处理，控制木材的平均含水率为10-20％；加热压缩处理：将经过预处理的木材利用高周波加热至木材平均温度为100-110℃，保温5-7min，按第一压缩率Y进行压缩；固化处理：将经过加热压缩处理的木材利用高周波加热至木材平均温度为180-220℃，保温5-8min，进行固化处理；冷却处理：用水冷技术将经过固化处理的木材表面以5-15℃/min的速度冷却，冷却至木材平均温度为70-90℃；养生处理：将经过冷却处理的木材放置室温，养生13-15天，得到无胶压密硬木。2.根据权利要求1所述的基于高周波无胶压密硬木的方法，其特征在于，水冷技术的水流速为0.9-1.3m/s。3.根据权利要求2所述的基于高周波无胶压密硬木的方法，其特征在于，冷却处理过程中，当木材表面温度冷却至85-90℃，进行风冷却，风速为9.2-9.7m/s，风的温度为55-60℃，优选地，风向与木材的上下表面均成55-58°夹角。4.根据权利要求1所述的基于高周波无胶压密硬木的方法，其特征在于，第一压缩率Y通过如下公式获得：5.如权利要求1所述的基于高周波无胶压密硬木的方法，其特征在于，固化处理具体方法为：41)将经过加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，
申请(专利权)人：王凯，
类型：发明
国别省市：北京,11