基于水分分布调控的实木层状压缩方法技术

本发明专利技术公开了一种基于水分分布调控的实木层状压缩方法，按以下步骤进行：a、将含水率6

【技术实现步骤摘要】
基于水分分布调控的实木层状压缩方法


[0001]本专利技术设涉及一种基于水分分布调控的实木层状压缩方法，属于木材加工领域。

技术介绍

[0002]木材组分中，纤维素的非结晶区、半纤维素和木质素分子对极性分子有很强的亲和性，使木材容易吸湿膨胀，是木材由弹性转变为塑性的重要内在因素之一。具有高弹性的干燥木材，吸湿或吸水后，木材组分分子间的结合力减弱，可以由高弹态转变为塑性态；而在高温环境中，由于分子热运动加速，降低了木材的玻璃化转变温度，也可以使木材由弹性态转变为塑性态。由此可见，温度和含水率是影响木材软化性能以及弹性和塑性间转化的重要因素，也是实现木材层状压缩，并使压缩变形固定，获得具有高稳定性压缩木材的重要工艺参数。
[0003]目前木材内部含水率变化的研究，都是以木材干燥为目标，在初始含水率均匀状态下，或者内高外低的天然分布状态下，展开的应用基础研究。高含水率木材在加热干燥过程，平均含水率随着干燥时间的延长，逐渐降低，表层的低含水率“干区”逐渐增大，中间层的高含水率“湿区”逐渐减小，使木材由表层向中心逐渐干燥，获得干燥木材。
[0004]实木层状压缩需要解决的主要问题之一是调控木材内部含水率分布。实木层状压缩过程中，为了控制压缩层形成的位置，木材内部含水率分布必须始终处于非均匀状态，因此，压缩前的初含水率分布与木材干燥截然不同。在此基础上，开发木材内部水分迁移及含水率分布的控制方法，可以为实木层状压缩过程中压缩位置和压缩层厚度调控，以及层状压缩木材生产提供一种新途径，对人工林速生材的高品质利用和附加值提高具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种基于水分分布调控的实木层状压缩方法。本专利技术可以调控木材内部在厚度方向上的含水率分布，方便进行实木层状压缩，具有调控方便和准确的优点。
[0006]本专利技术的技术方案：基于水分分布调控的实木层状压缩方法，通过干燥后再浸水处理，在木材内部形成表层含水率高、内部含水率低的含水率非均匀分布状态；然后通过放置时间调控或热板夹持下的加热处理，使得木材内部在厚度方向上形成水分迁移，控制木材内部在厚度方向上的含水率分布；再通过含水率分布来确定压缩层形成的位置，施加外力压缩进而实现实木层状压缩位置的精确分布调控。
[0007]上述的基于水分分布调控的实木层状压缩方法，所述含水率分布的计算方法是根据表层浸水木材和干燥木材的剖面密度差值，以每个剖面密度测定步长为厚度单元，计算木材厚度方向的含水率，绘制木材厚度方向的含水率分布图，再根据木材厚度方向的含水率分布图获得高含水率层最大含水率与加热时间之间的函数关系：
[0008]y＝ae
bx
，
[0009]其中，a和b为常数，，y为高含水率层中最大含水率的位置，x为加热时间。
[0010]前述的基于水分分布调控的实木层状压缩方法，厚度为20mm的杨木先浸水2小时，再放置常温18小时，最后180℃热板夹持加热处理下，a＝2.441，b＝0.0025。
[0011]前述的基于水分分布调控的实木层状压缩方法，通过含水率分布来确定压缩层形成的位置的关系式如下：
[0012]y＝1.343x
‑
0.078；
[0013]其中，y为密度峰值的相对位置，x为高含水率层中最大含水率的相对位置。
[0014]前述的基于水分分布调控的实木层状压缩方法，所述浸水处理是将含水率6
‑
28％的木材通过浸泡、沾水或喷淋处理1
‑
20小时。
[0015]前述的基于水分分布调控的实木层状压缩方法，通过提高水温，增加单位时间内木材表层水分的渗透深度和高含水率层的总水量。
[0016]前述的基于水分分布调控的实木层状压缩方法，所述木材是在40
‑
240℃的热板夹持下进行加热处理，压力为1.5
‑
10MPa，压缩速度为0.1
‑
2mm/s。
[0017]前述的基于水分分布调控的实木层状压缩方法，所述的放置是将木材在不会发生水分蒸发的情况下进行放置。
[0018]前述的基于水分分布调控的实木层状压缩方法，所述的放置是将木材置于密封袋中进行密封放置处理，放置环境温度为1
‑
150℃。
[0019]前述的基于水分分布调控的实木层状压缩方法，从表层浸水木材，或者表层浸水木材放置后，或者表层浸水木材在热板夹持下加热后的木材的中部取试样，测试木材厚度方向的剖面密度，获得表层浸水木材，或者表层浸水木材放置后，或者表层浸水木材在热板夹持下加热后的木材厚度方向的密度分布曲线，然后将其在103℃的干燥箱中干燥至绝干，取出后第2次测定剖面密度，再根据浸水深度和木材的干缩系数，获得表层浸水木材在干燥后的厚度方向的密度分布曲线；
[0020]将干燥后木材的密度分布曲线平移重叠至表层浸水木材的密度分布曲线的浸水后木材水分未渗入区域，获得干燥平移曲线；通过干燥平移曲线与表层浸水木材的密度分布曲线的差异以及获得的两条曲线由于密度差异形成的分离点，得到水分迁移范围和深度，实现表层浸水状态和水分分布的可视化。
[0021]前述的基于水分分布调控的实木层状压缩方法，所述剖面密度是通过剖面密度分析仪测得，测量时扫描步长为15
‑
1000μm。
[0022]与现有技术比较，本专利技术具有以下有益效果：
[0023]1.本专利技术通过干燥和浸水处理，在木材内部形成表层含水率高、内部含水率低的含水率非均匀分布状态；再通过放置时间调控和热板夹持下的加热处理，使得木材内部在厚度方向上形成水分迁移，控制木材内部在厚度方向上的含水率分布；再通过含水率分布来确定压缩层形成的位置，进而实现实木层状压缩位置的精确分布调控，使得其制备的木材能够满足实木层压缩的相关要求，具有调控简单方便和准确的优点。本专利技术可以为实木层状压缩过程中压缩位置和压缩层厚度调控，以及层状压缩木材生产提供一种新途径和新思路。
[0024]2、本专利技术采用剖面密度法测定木材内部的水分分布时，将表层浸水木材、干燥木材的剖面密度分布曲线，以及干燥后平移曲线放在同一坐标系上，可以实现表层浸水状态
和含水率分布的可视化，方便后续进行木材内部水分迁移和含水率分布的可视化调控。
附图说明
[0025]图1是本专利技术的高含水率区域的含水率最大值位置随加热时间增加的二维函数关系；
[0026]图2是板材厚度方向上高含水率区域的含水率最大值位置随加热时间增加而变化的三维关系示意图；
[0027]图3是密度峰值的相对位置与含水率峰值的相对位置函数关系示意图；
[0028]图4是木材浸水后和干燥后木材厚度方向的密度分布图；
[0029]图5是常温下(20℃)木材表面吸水量的时序列曲线；
[0030]图6是含水率分布调控和分层含水率测定的取样示意图；
[0031]图7是根据分层含水率实测值和函数关系计算值绘制木材厚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于水分分布调控的实木层状压缩方法，其特征在于：通过干燥后再浸水处理，在木材内部形成表层含水率高、内部含水率低的含水率非均匀分布状态；然后通过放置时间调控或热板夹持下的加热处理，使得木材内部在厚度方向上形成水分迁移，控制木材内部在厚度方向上的含水率分布；再通过含水率分布来确定压缩层形成的位置，施加外力压缩进而实现实木层状压缩位置的精确分布调控。2.根据权利要求1所述的基于水分分布调控的实木层状压缩方法，其特征在于：所述含水率分布的计算方法是根据表层浸水木材和干燥木材的剖面密度差值，以每个剖面密度测定步长为厚度单元，计算木材厚度方向的含水率，绘制木材厚度方向的含水率分布图，再根据木材厚度方向的含水率分布图获得高含水率层最大含水率与加热时间之间的函数关系：y＝ae
bx
，其中，a和b为常数，y为高含水率层中最大含水率的位置，x为加热时间。3.根据权利要求2所述的基于水分分布调控的实木层状压缩方法，其特征在于：通过含水率分布来确定压缩层形成的位置的关系式如下：y＝1.343x
‑
0.078；其中，y为密度峰值的相对位置，x为高含水率层中最大含水率的相对位置。4.根据权利要求2所述的基于水分分布调控的实木层状压缩方法，其特征在于：所述浸水处理是将含水率6
‑
28％的木材通过浸泡、沾水或喷淋处理1
‑
20小时。5.根据权利要求4所述的基于水分分布调控的实木层状压缩方法，其特征在于：通过提高水温，增加单位时间内木材表层水分的渗透深度和高含水率层的总水量。6.根据权利要求1所述的基于水分分布调控的实...

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