專利名稱：一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及木材功能性改良方法，尤其是涉及一種經(jīng)木材高溫高濕干燥、阻燃處理及壓縮增強(qiáng)固定一次成型這樣的一種木材功能性改良方法，具體是一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材及其生產(chǎn)方法,屬于木材功能性改良及木材加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101603623A公開了 “表面強(qiáng)化實(shí)木型材、地板及其制造方法”技術(shù)專利，其制造方法包括(I)干燥原木型材；(2)將原木型材在210 250°C的熱壓機(jī)中壓縮；(3)將壓縮后的原木型材保溫20 60分鐘；(4)控制原木型材的含水率在6 9%之間。上述方案中干燥好的木材直接放到210 250°C的熱壓機(jī)中壓縮，由于木材末經(jīng)滲透性處理，木材里的閉塞紋孔多，木材里的過熱水蒸汽很難跑出來積在木材內(nèi)部，使木材里的水蒸汽分壓力大于木材的橫紋抗拉強(qiáng)度后，很容易使木材在壓縮過程中容易產(chǎn)生炸裂、爆裂、 鼓泡等極端缺陷，木材損耗大，出材率低。另外，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，經(jīng)炭化處理的木材與其素材相比，更容易燃燒，特別是對(duì)于速生材而言，這一容易燃燒性能就尤為突出了。
中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101214675A公開了 “木材熱壓炭化強(qiáng)化方法”技術(shù)專利，其包括(I)干燥根據(jù)木材密度，將木材在干燥窯中把含水率控制在3 17% ; (2)刨光對(duì)木材進(jìn)行了刨光處理；(3)熱壓炭化將刨光的木材放入溫度為160 260°C的熱壓機(jī)中進(jìn)行熱壓炭化，木材的壓縮比控制在5 50%，保溫10 240分鐘；冷卻將炭化后的木材冷卻至 80%以下；(4)成品將木材的放在自然條件或調(diào)溫調(diào)濕房?jī)?nèi)，根據(jù)木材的用途把木材的含水率調(diào)到5 10 %。本技術(shù)方案同樣由于木材末經(jīng)滲透性處理，木材里的閉塞紋孔多，木材里的過熱水蒸汽很難跑出來積在木材內(nèi)部，使木材里的水蒸汽分壓力大于木材的橫紋抗拉強(qiáng)度后，很容易使木材在壓縮過程中容易產(chǎn)生炸裂、爆裂、鼓泡等極端缺陷，木材損耗大，出材率低。另外，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，經(jīng)炭化處理的木材與其素材相比，更容易燃燒，特別是對(duì)于速生材而言，這一容易燃燒性能就尤為突出了。
中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101486212A公開了 “壓縮炭化楊木三層實(shí)木復(fù)合地板的生產(chǎn)方法”技術(shù)專利，其公開的面層材料的制備將速生材楊木鋸剖成板材，經(jīng)干燥、刨削、根據(jù)壓縮率(壓縮率30 %、40 %、50 %、60 % )和面板的厚度為2 4mm加工成含水率為20 40 % 的楊木薄板，板在壓機(jī)中被壓縮到所需的壓縮率，壓縮時(shí)的溫度70 110°C，施加的壓力根據(jù)薄板設(shè)計(jì)的壓縮率而確定；壓縮后的板在一定的壓力條件下或在特制的夾具中進(jìn)行炭化固定，炭化過程在熱壓機(jī)中進(jìn)行或在特制的夾具中進(jìn)行，炭化溫度為190 220°C，時(shí)間1.5 5小時(shí)，炭化裝置設(shè)有排氣孔；炭化處理結(jié)束后，在一定的壓力條件下將楊木薄板溫度降至40 60°C，取出楊木薄板，用寬帶砂光機(jī)砂去顏色變深的外層，砂光后的楊木薄板厚度在2 4mm?，F(xiàn)有技術(shù)的上述方案，楊木的含水率大，在纖維飽和點(diǎn)左右，在70 110°C 的條件下進(jìn)行干燥后木材收縮率很大會(huì)導(dǎo)致木材的殘余應(yīng)力也很大，然后在190 220°C 條件下炭化時(shí)，使得木材很容易出現(xiàn)炸裂、開裂，而且木材壓縮率大，形成了整體壓縮，木材損耗率大，炭化裝置設(shè)有的排氣孔，會(huì)使得壓縮出來的木材表面出現(xiàn)凹凸不平的點(diǎn)，經(jīng)砂光后，這些點(diǎn)所在的位置會(huì)使得這一區(qū)域硬度降低。
中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102107447A曾公開了“一種木質(zhì)型材及其制備方法”，它包括下 列步驟(I)制材步驟將氣干密度小于或等于700kg/m3的木材通過制材得板材；(2)干燥 步驟對(duì)板材進(jìn)行干燥，使板材的含水率降低到6 20%的步驟；(3)刨光步驟對(duì)干燥過 的板材進(jìn)行刨光得素板材坯料；(4)熱壓步驟用兩塊溫度為140 200°C的熱壓板對(duì)素板 材坯料的兩個(gè)表層進(jìn)行壓縮密實(shí)；(5)預(yù)炭化步驟使素板材坯料在160 200°C的條件下 進(jìn)行預(yù)炭化；(6)炭化步驟使素板材坯料在200 225°C的條件進(jìn)行炭化；(7)冷卻步驟;(8)含水率控制步驟。所述熱壓步驟是把素板材坯料放在熱壓機(jī)上，使熱壓板以O(shè). 5 6mm/s的速度閉合,控制素板材還料的壓縮率為10 30%,并控制壓力為6 20MPa,然后 控制熱壓板溫度為150 160°C并保溫保壓30min 120min ;所述預(yù)炭化步驟是上述保溫 保壓結(jié)束后再將熱壓板溫度升溫度到170 180°C并保溫保壓30min 120min ;所述炭化 步驟是在預(yù)炭化步驟結(jié)束后將熱壓板溫度升溫到200 225°C條件下保溫保壓45min 120min。另一種所述熱壓步驟是把素板材還料放在熱壓機(jī)上，使熱壓板以O(shè). 5 6mm/s的 速度閉合，控制素板材坯料的壓縮率為10 30%，并控制壓力為6 20MPa，然后控制熱壓 板溫度為170 200°C并保溫保壓Imin 40min ;所述的預(yù)炭化步驟是保溫保壓結(jié)束后將 熱壓板溫度降到160 170°C并保溫保壓30min 120min ;所述炭化步驟是在預(yù)炭化步驟 結(jié)束后將熱壓板溫度升到200 225°C條件下保溫保壓45min 120min。上述方案雖能解 決了木材在壓縮過程中容易出現(xiàn)的炸裂、爆裂、鼓泡等極端缺陷問題，但處理工藝復(fù)雜，時(shí) 間長(zhǎng)，產(chǎn)量低，能耗高。另外，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，經(jīng)炭化熱處理的木材與其素材相比，更容易 燃燒，特別是對(duì)于速生材而言，這一容易燃燒性能就尤為突出了。
一直以來，由于木材的滲透性差，人們采用以下方法來對(duì)木材進(jìn)行阻燃處理。加壓 浸注法，典型工藝是在浸潰罐中，加壓浸注或先抽真空、再加壓浸注或先抽真空、再加壓浸 注、再抽真空這三種工藝，把阻燃劑浸注到木材里面。但這種方法對(duì)設(shè)備要求高，生產(chǎn)工藝 復(fù)雜，出材率低，生產(chǎn)能耗高，生產(chǎn)成本高，未真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，而且所得到的產(chǎn)品穩(wěn)定 性差，使使用過程中容易變形開裂。
中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1651202A曾公開“木材木制品阻燃劑及其處理方法”，其處理方 法是將木材如板、木條等，木制品如細(xì)木工板、木質(zhì)膠合板、纖維板等，放入處理罐中，封閉 罐門；抽真空至真空度為O. 084±0. 008MPa，同時(shí)保持10 90分鐘；然后將阻燃劑于常溫 下注入上述真空狀態(tài)下的處理罐中，同時(shí)加壓至O. 2 1. OMPa時(shí)保持I 6MPa，卸掉壓力 及排空阻燃劑；然后再對(duì)處理罐抽真空至真空度為O. 084±O. 008MPa,同時(shí)保持20 90分 鐘，最后排除真空。然而該方法生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，而且所得到的阻燃型材尺寸穩(wěn) 定性差、或容易發(fā)生霉變藍(lán)變、或不耐腐朽使用壽命短的缺陷。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材及其生產(chǎn)方法，它集高溫高濕干 燥、常壓阻燃處理、壓縮增強(qiáng)固定一次成型三者的優(yōu)點(diǎn)，克服其各自的缺點(diǎn)，有利于產(chǎn)業(yè)化 生產(chǎn)。具體就是高溫高濕處理打通木材的紋孔、導(dǎo)道，提高木材的滲透性，阻燃處理提高了 速生材的阻燃效能，壓縮增強(qiáng)固定一次成型克服了速生材表面軟，同時(shí)形成壓縮增強(qiáng)固定 一次成型實(shí)木材，而又不影響木材的阻燃效能，從而實(shí)現(xiàn)了高溫高濕干燥處理、常壓阻燃處理、壓縮增強(qiáng)固定一次成型三者優(yōu)點(diǎn)的有效結(jié)合。本發(fā)明技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)量大，能耗低，出材率高，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。所處理得到的阻燃?jí)嚎s實(shí)木材具有阻燃、表面增強(qiáng)硬度高、尺寸穩(wěn)定、耐腐耐候、紋理顯現(xiàn)、色澤飽滿的更突出優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的
一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材生產(chǎn)方法，其特征在于，它包括以下步驟
(I)第一次高溫高濕快速干燥步驟把木材堆垛好置于于干燥窯里首先打開加濕閥門向干燥窯里快速加濕直接加濕到相對(duì)濕度> 98 %，使干燥窯內(nèi)充滿水蒸汽，然后保持加濕閥門打開，保持相對(duì)濕度彡98%，首次打開加熱閥門快速加熱到干球溫度大于濕球溫度I 2°C并保持5 25h，最后持續(xù)加濕控制干燥窯里的相對(duì)濕度達(dá)99 100%，加熱升溫到103 135°C對(duì)速生材木材進(jìn)行干燥3 15天，使木材的含水率降低到6 12% ;
(2)常壓阻燃處理步驟是在常壓下浸潰液溫度為40°C 90°C條件下，對(duì)干燥理后的木材直接浸潰到質(zhì)量濃度為8 20%的水溶性無機(jī)阻燃劑中浸潰時(shí)間為14 48h ；
(3)第二次高溫高濕快速干燥步驟把阻燃處理得到的木材堆垛好置于于干燥窯里首先打開加濕閥門向干燥窯里快速加濕直接加濕到相對(duì)濕度> 98 %，使干燥窯內(nèi)充滿水蒸汽，然后保持加濕閥門打開，保持相對(duì)濕度> 98%，首次打開加熱閥門快速加熱到干球溫度大于濕球溫度I 2°C并保持3 24h，最后持續(xù)加濕控制干燥窯里的相對(duì)濕度達(dá)99 100%，加熱升溫到103 135°C對(duì)速生材木材進(jìn)行干燥3 15天，使木材的含水率降低到 8 12% ；
(4)壓縮增強(qiáng)固定一次成型步驟木材經(jīng)表面壓密增強(qiáng)固定一次成型處理的步驟；
(5)含水率恢復(fù)步驟將阻燃?jí)嚎s增強(qiáng)得到的速生材木材經(jīng)含水率恢復(fù)到7. O 11. 0%。
作為優(yōu)選，所述的第一次高溫高濕快速干燥步驟把木材堆垛好置于于干燥窯里首先打開加濕閥門向干燥窯里快速加濕直接加濕到相對(duì)濕度> 98 %，使干燥窯內(nèi)充滿水蒸汽，然后保持加濕閥門打開，保持相對(duì)濕度>98%，首次打開加熱閥門快速加熱到干球溫度大于濕球溫度I 2°C并保持5 25h，持續(xù)加濕控制干燥窯里的相對(duì)濕度達(dá)99 100%， 加熱使窯里的干球溫度從103升溫到135°C，其中木材的厚度在24 50mm按2 6h升溫 I 2°C干燥3 8天，木材的厚度在50 80mm按4 8h升溫I 2°C干燥6 11天，木材的厚度在80 IOOmm按6 10. 5h升溫I 2°C干燥8 15天，使木材的含水率降低到 6 12%。在高溫高濕干燥條件下，在常壓飽和蒸汽的保持下，通過木材里的過熱水蒸汽分壓力打通木材里的閉塞導(dǎo)道和紋孔，提高了木材滲透性，為后續(xù)的阻燃處理提供了非常好的前提條件，而且經(jīng)本發(fā)明技術(shù)工藝干燥得到的木材含水率分布均勻，木材厚度方向上的含水率偏差小，木材含水率低，內(nèi)應(yīng)力小，有利于其后阻燃劑的滲入；木材滲透性的改善，也確保了后續(xù)壓縮增強(qiáng)固定一次成型時(shí)不出現(xiàn)木材炸裂、表裂、鼓泡缺陷，使壓縮增強(qiáng)固定一次成型時(shí)木材質(zhì)量合格率達(dá)100%。
如即使采用緩慢升溫方式或者是緩慢升溫降溫交替方式干球溫度高達(dá)135 180°C對(duì)木材進(jìn)行干燥，由于水蒸汽的分壓力呈拋物線增長(zhǎng)，木材表層的水分移動(dòng)得更快， 而木材心部里的水分由于導(dǎo)管紋孔阻塞移動(dòng)或向外滲透得慢了，木材里的水分分布就不均勻和木材厚度上的含水率梯度就大，此時(shí)容易引起木材的變形開裂。
作為優(yōu)選，所述的常壓阻燃處理步驟是在常壓下浸潰液溫度為40°C 90°C條件下，對(duì)干燥處理后的木材直接浸潰到質(zhì)量濃度為8 20%的水溶性無機(jī)阻燃劑中浸潰時(shí)間為14 48h，所述的無機(jī)阻燃劑為熱分解溫度彡220°C的磷-氮-硼阻燃劑、聚磷酸銨阻燃劑(APP)、硼酸鋅阻燃劑、聚磷酸銨-硼酸鋅復(fù)合阻燃劑。作為優(yōu)選的這些無機(jī)阻燃劑都屬于膨脹型熱穩(wěn)定性好，能產(chǎn)生協(xié)同作用，阻燃性好，又不影響木材的紋理色澤，是目前常用環(huán)保阻燃劑，所選用的這些阻燃劑可以直接從市場(chǎng)里賣到，也可以自行配制或按現(xiàn)有公開的技術(shù)資料方法配制。熱穩(wěn)定性好，熱分溫度> 220°C的要求是為了后續(xù)的高溫表面增強(qiáng)固定一次成型后，所浸潰的阻燃劑仍然具有良好的阻燃效能。
作為另一優(yōu)選，所述的常壓阻燃處理步驟是在常壓下浸潰液溫度為40°C 90°C 條件下，對(duì)炭化處理后的木材立即直接浸潰到質(zhì)量濃度為8 20%的水溶性無機(jī)阻燃劑中浸潰時(shí)間為14 48h，所述的無機(jī)阻燃劑為熱分解溫度< 220°C但所熱解得到的產(chǎn)物在彡2200C時(shí)仍具有穩(wěn)定的阻燃效能的磷-氮-硼阻燃劑。磷-氮-硼阻燃劑在經(jīng)溫度為190 210°C的壓縮增強(qiáng)固定一次成型步驟時(shí)，其部分發(fā)生反應(yīng)得到的偏硼酸、氧化硼、 縮合磷酸胍、聚磷酸銨產(chǎn)物在高溫時(shí)仍具有很好的阻燃效能。而且，在經(jīng)最高溫度190 210°C進(jìn)行表面增強(qiáng)固定時(shí)，上述阻燃劑反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)物在木材表面層形成立體的覆蓋層， 也會(huì)再次增強(qiáng)了木材的表面硬度和提高木材穩(wěn)定性。除已知的磷-氮-硼阻燃劑在熱分解溫度< 220°C但所熱解得到的產(chǎn)物在> 220°C仍具有穩(wěn)定的阻燃效能外，其他水溶性無機(jī)阻燃劑具有這樣相似性能也可作為本發(fā)明所用的阻燃劑。
作為優(yōu)選，所述的第二次高溫高濕快速干燥步驟把阻燃處理得到的木材置于干燥窯里首先打開加濕閥門向干燥窯里快速加濕直接加濕到相對(duì)濕度彡98 %，使干燥窯內(nèi)充滿水蒸汽，然后保持加濕閥門打開，保持相對(duì)濕度> 98%，首次打開加熱閥門快速加熱到干球溫度大于濕球溫度I 2°C并保持5 25h，最后持續(xù)加濕控制干燥窯里的相對(duì)濕度達(dá) 99 100%，加熱使窯里的干球溫度從103升溫135 °C，其中木材的厚度在24 50mm按1. O 4. Oh升溫I 2°C到103 105°C，然后再O.1 O. 5h把窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度 103 105°C低2 3°C并保持O. 5 1. 5h，然后再1. O 4. Oh從上一基準(zhǔn)溫度103 105°C 升溫到下一基準(zhǔn)溫度104 107°C，然后再O.1 O. 5h把窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度104 107°C低2 3°C并保持O. 5 1. 5h，重復(fù)上述升溫降溫動(dòng)作干燥木材3 8天；木材的厚度在50 80mm按2. 5 4. 5h升溫I 2°C到103 105°C，然后再O. 5 1. Oh把窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度103 105°C低2 3°C并保持1. O 2. 5h，然后再2. 5 4. 5h從上一基準(zhǔn)溫度103 105°C升溫到下一基準(zhǔn)溫度104 107°C，然后再O. 5 1. Oh把窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度104 107°C低2 3°C并保持1. O 2. 5h，重復(fù)上述升溫降溫動(dòng)作干燥木材6 11天；木材的厚度在80 IOOmm按3. 5 6. 5h升溫I 2°C到103 105°C，然后再O. 5 1. Oh把窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度103 105°C低2 3°C并保持2. O 3. 0h，然后再3. 5 6. 5h從上一基準(zhǔn)溫度103 105°C升溫到下一基準(zhǔn)溫度104 107°C，然后再 O. 5 1. Oh把窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度104 107°C低2 3°C并保持2. O 3. 0h， 重復(fù)上述升溫降溫動(dòng)作干燥木材8 15天；使木材的含水率降低到8 12%。
作為優(yōu)選，所述的壓縮增強(qiáng)固定一次成型步驟是將上述阻燃干燥好的木材置于熱壓機(jī)中，控制熱壓板閉合速度為I 5mm/s,熱壓板的溫度為190 210°C,施加的壓力為 6 15Mpa，根據(jù)要求控制木材壓縮率為10% 25%，木材被壓到指定厚度后，保持木材與熱壓板接觸時(shí)間40 60min，熱壓結(jié)束后緩慢泄壓取出木材。
作為另一優(yōu)選，所述的壓縮增強(qiáng)固定一次成型步驟將上述阻燃干燥好的木材置 于熱壓機(jī)上熱壓，閉合熱壓機(jī)熱壓板并使被壓木材上下面形成溫度差大于100°c以上并保 持5s以上，然后使木材上下兩面的溫度差在5min內(nèi)逐漸縮小趨于一致，控制熱壓板閉合速 度為I 5mm/s,控制熱壓板的溫度為190 210°C,施加的壓力為6 15Mpa,控制木材壓 縮率為木材被壓到指定厚度后，保持木材與熱壓板接觸時(shí)間40 60min，熱壓 結(jié)束后緩慢泄壓取出木材。
作為優(yōu)選，所述的含水率恢復(fù)的步驟是將阻燃?jí)嚎s增強(qiáng)固定得到的木材移到干 燥窯或平衡房里進(jìn)行含水率恢復(fù)到7. O 11. 0%。
根據(jù)一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材生產(chǎn)方法所制得的阻燃?jí)嚎s實(shí)木材，實(shí)木材橫斷面上分 為表面阻燃增強(qiáng)層與自然層，表面阻燃增強(qiáng)層位于實(shí)木材的一表面或兩表面，自然層位于 型材的背面或芯部，表面阻燃增強(qiáng)層的密度明顯大于自然層，表面阻燃增強(qiáng)層的密度從表 面往實(shí)木材底部或芯部逐漸變小，表面阻燃增強(qiáng)層與自然層通過木材自身纖維自然連接， 表面阻燃增強(qiáng)層的厚度為0.5 2. 5mm，實(shí)木材燃燒性能達(dá)B-s3，d2，t2以上，含水率在 7. O 11. 0%，平衡含水率小于6. 5%，耐腐等級(jí)達(dá)強(qiáng)耐腐級(jí)重量損失O 10%，型材阻燃 增強(qiáng)層表面硬度比素材提高40%以上。
作為優(yōu)選，所述的阻燃?jí)嚎s實(shí)木材經(jīng)機(jī)械加工、開榫開槽、涂裝而得到的阻燃?jí)嚎s 實(shí)木地板，所述的阻燃?jí)嚎s實(shí)木材經(jīng)構(gòu)件加工(劃線、下料、銑刨加工)、裝配、裁邊、修整、 油漆而得到的阻燃?jí)嚎s增強(qiáng)實(shí)木門。
作為優(yōu)選，所述的阻燃?jí)嚎s實(shí)木材所用的原材料是楊木、馬尾松、杉木速生豐產(chǎn)林 產(chǎn)的速生材。
綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
1.采用高溫高濕干燥步驟在常壓飽和蒸汽的保護(hù)下，加熱木材使木材里的水分變 成過熱水蒸汽形成常壓過熱水蒸汽分壓力為動(dòng)力，從而使木材里的水蒸汽能夠從木材里移 動(dòng)出來。在飽和蒸汽的保護(hù)下，采用緩慢升溫方式或者是緩慢升溫降溫交替方式進(jìn)行干燥， 使得木材里的水分能夠較均勻地移動(dòng)出來，木材中的含水率分布比較均勻，木材厚度上的 含水率梯度很小，從而能夠干燥得到質(zhì)量很好的難干木材或厚板木材；而且，對(duì)于速生材而 言，采用本發(fā)明的高溫高濕干燥步驟干燥速生材時(shí)，在飽和蒸汽的保護(hù)下，由于速生材里的 水分能夠均勻地移動(dòng)出，木材上的含水率分布比較均勻，木材厚度方向上的含水率偏差非 常小，所以能夠克服速生材干燥時(shí)出現(xiàn)的皺縮塌陷現(xiàn)象；另外，在高溫高濕干燥條件下，在 常壓飽和蒸汽的保持下，通過木材里的過熱水蒸汽分壓力打能木材里的閉塞導(dǎo)道和紋孔， 提高了木材滲透性，而且經(jīng)本發(fā)明技術(shù)工藝干燥得到的木材含水率分布均勻，木材厚度方 向上的含水率偏差小，木材含水率低，內(nèi)應(yīng)力小，有利于其后阻燃劑的滲入；
2.本發(fā)明集合高溫高濕干燥處理、常壓阻燃處理、壓縮增強(qiáng)固定一次成型三者的 優(yōu)點(diǎn)，克服其各自的缺點(diǎn)。具體就是高溫高濕干燥處理打通速生材木材的紋孔、導(dǎo)道，提高 木材的滲透性，阻燃處理提高了速生材的阻燃效能，表面增強(qiáng)克服了速生材表面軟，壓縮增 強(qiáng)固定一次成型對(duì)前面表面阻燃增強(qiáng)進(jìn)行固定，而又不影響木材的阻燃效能，從而實(shí)現(xiàn)了 溫高濕干燥處理、阻燃處理、壓縮增強(qiáng)固定一次成型三者優(yōu)點(diǎn)的有效結(jié)合；
3.經(jīng)本發(fā)明所得到阻燃增強(qiáng)實(shí)木材具有阻燃效能高，因?yàn)榻?jīng)阻燃處理后，阻燃劑均勻滲透在木材表層2 4_內(nèi)，經(jīng)表面增強(qiáng)處理后使得木材表層被壓密，從而便增強(qiáng)層的 阻燃劑密度增強(qiáng)，阻燃效果就會(huì)更好，而且木材縱向的滲透性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于木材橫向的，因而木 材端面滲透進(jìn)去的阻燃劑更多更深，使得到的整體型材的阻燃效能大幅提高；
4.所得到的實(shí)木還具有表面增強(qiáng)硬度高、尺寸穩(wěn)定好、耐腐耐候強(qiáng)、紋理顯現(xiàn)、色 澤飽滿的更突出優(yōu)點(diǎn)，從而延長(zhǎng)了木材的使用壽命和提高了速生材的使用商業(yè)價(jià)值；
5.本發(fā)明選用的阻燃劑可以不具備防腐防霉性，也不需要尺寸穩(wěn)定增強(qiáng)劑，只需 具有阻燃性能和熱穩(wěn)定性高的阻燃劑即可，從而可以選用成本低的阻燃劑，降低了生產(chǎn)成 本；
6.本發(fā)明以速生材為原料，所得到的阻燃?jí)嚎s實(shí)木材可取代硬闊葉材直接應(yīng)用于 家具、地板、木門用材，成為制造家居用品的性價(jià)比超高的材料，可減少對(duì)硬闊葉材砍伐，節(jié) 約森林能源，保護(hù)森林資源。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
(I)第一次高溫高濕快速干燥步驟把24_厚馬尾松速生材木材堆置于干燥窯里 首先打開加濕閥門向干燥窯里快速加濕直接加濕到相對(duì)濕度> 98 %，使干燥窯內(nèi)充滿水蒸 汽，然后保持加濕閥門打開，保持相對(duì)濕度> 98%，并首次打開加熱閥門快速加熱到干球溫 度大于濕球溫度2°C并保持5h，持續(xù)加濕控制干燥窯里的相對(duì)濕度達(dá)99 100%，加熱使窯 里的干球溫度從103升溫到135°C，木材的厚度24mm的馬尾松按2h升溫2°C干燥3天，使 木材的含水率降低到6%。
(2)常壓阻燃處理步驟是在水泥池里配制溶液濃度為8%熱分解溫度220°C的的 水溶性無機(jī)磷-氮-硼阻燃劑，所用的阻燃劑從市場(chǎng)上購(gòu)買。水泥池溶液溫度為40°C，把干 燥后的馬尾松木材浸潰到池里，上面負(fù)壓塊使木材全面浸潰在溶液中，浸潰12h。結(jié)束后取 出來，按干燥時(shí)的方式用隔條堆垛好，上面壓水泥塊在室內(nèi)養(yǎng)生2天。
(3)第二次高溫高濕快速干燥步驟把阻燃處理好的馬尾松木材放置到干燥窯里 首先打開加濕閥門向干燥窯里快速加濕直接加濕到相對(duì)濕度> 98 %，使干燥窯內(nèi)充滿水蒸 汽，然后保持加濕閥門打開，保持相對(duì)濕度>98%，并首次打開加熱閥門快速加熱到干球溫 度大于濕球溫度1°C并保持5h，最后持續(xù)加濕控制干燥窯里的相對(duì)濕度達(dá)99 100%，加熱 使窯里的干球溫度從103升溫.135°C，木材厚24mm馬尾松按1. Oh升溫2°C到105°C，然后 再O.1h把窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度105°C低2°C并保持O. 5h，然后再1. Oh從上一基準(zhǔn)溫度 105°C升溫到下一基準(zhǔn)溫度107°C，然后再O.1h把窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度107°C低2°C并 保持O. 5h，然后再1. Oh從上一基準(zhǔn)溫度107°C升溫到下一基準(zhǔn)溫度109°C，然后再O.1h把 窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度109°C低2°C并保持O. 5h，重復(fù)上述升溫降溫動(dòng)作干燥木材3天， 使木材的含水率降低到8%。
(4)壓縮增強(qiáng)固定一次成型步驟是將上述阻燃干燥好的馬尾松木材置于熱壓機(jī) 中，控制熱壓板閉合速度為lmm/s,熱壓板的溫度為190°C,施加的壓力為6Mpa,根據(jù)要求控 制木材壓縮率為5%,木材被壓到指定厚度后,保持木材與熱壓板接觸時(shí)間40min,熱壓結(jié) 束后緩慢泄壓取出木材，得到雙面表面增強(qiáng)層。
(5)含水率恢復(fù)的步驟是將表面增強(qiáng)固定一次成型步驟完成后的阻燃?jí)嚎s增強(qiáng)馬尾松木材移到干燥窯進(jìn)行含水率恢復(fù)到7. O %。
經(jīng)上述技術(shù)方案所得到的馬尾松阻燃?jí)嚎s增強(qiáng)實(shí)木材，實(shí)木材橫斷面上分為表面阻燃增強(qiáng)層與自然層，表面阻燃增強(qiáng)層位于型材的兩表面，自然層位于型材的芯部，表面阻燃增強(qiáng)層的密度明顯大于自然層，表面阻燃增強(qiáng)層的密度從表面往型材芯部逐漸變小，表面阻燃增強(qiáng)層與自然層通過木材自身纖維自然連接，表面阻燃增強(qiáng)層的厚度為O. 5mm，實(shí)木型材燃燒性能達(dá)B-sl，dl，tl，含水率在7.0%，平衡含水率小于6.5%，耐腐等級(jí)達(dá)強(qiáng)耐腐級(jí)重量損失O 10%，型材阻燃增強(qiáng)層表面硬度比素材提高40%以上。
按GB 8624-2006建筑材料及其制品燃燒性能分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)本發(fā)明馬尾松阻燃?jí)嚎s增強(qiáng)實(shí)木材、炭化馬尾松、素材馬尾松進(jìn)行燃燒性能比較，按GB/T 1941-2009木材硬度試驗(yàn)方法對(duì)上述實(shí)木型材進(jìn)行表面硬度的比較(見表I)。
表I馬尾松各種實(shí)木材理化性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材生產(chǎn)方法，其特征在于，它包括以下步驟 (1)第一次高溫高濕快速干燥步驟把木材堆垛好置于于干燥窯里首先打開加濕閥門向干燥窯里快速加濕直接加濕到相對(duì)濕度>98%，使干燥窯內(nèi)充滿水蒸汽，然后保持加濕閥門打開，保持相對(duì)濕度彡98%，首次打開加熱閥門快速加熱到干球溫度大于濕球溫度I 2°C并保持5 25h，最后持續(xù)加濕控制干燥窯里的相對(duì)濕度達(dá)99 100%，加熱升溫到103 135°C對(duì)速生材木材進(jìn)行干燥3 15天，使木材的含水率降低到6 12% ； (2)常壓阻燃處理步驟是在常壓下浸潰液溫度為40°C 90°C條件下，對(duì)干燥理后的木材直接浸潰到質(zhì)量濃度為8 20%的水溶性無機(jī)阻燃劑中浸潰時(shí)間為14 48h ； (3)第二次高溫高濕快速干燥步驟把阻燃處理得到的木材堆垛好置于于干燥窯里首先打開加濕閥門向干燥窯里快速加濕直接加濕到相對(duì)濕度>98%，使干燥窯內(nèi)充滿水蒸汽，然后保持加濕閥門打開，保持相對(duì)濕度>98%，首次打開加熱閥門快速加熱到干球溫度大于濕球溫度I 2°C并保持5 25h，最后持續(xù)加濕控制干燥窯里的相對(duì)濕度達(dá)99 100%，加熱升溫到103 135°C對(duì)速生材木材進(jìn)行干燥3 15天，使木材的含水率降低到8 12% ； (4)壓縮增強(qiáng)固定一次成型步驟木材經(jīng)表面壓密增強(qiáng)固定一次成型處理的步驟； (5)含水率恢復(fù)步驟將阻燃?jí)嚎s增強(qiáng)得到的速生材木材經(jīng)含水率恢復(fù)到7.(Γ11. 0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的第一次高溫高濕快速干燥步驟是把木材堆垛好置于于干燥窯里首先打開加濕閥門向干燥窯里快速加濕直接加濕到相對(duì)濕度>98%，使干燥窯內(nèi)充滿水蒸汽，然后保持加濕閥門打開，保持相對(duì)濕度彡98%，首次打開加熱閥門快速加熱到干球溫度大于濕球溫度I 2°C并保持5 25h，持續(xù)加濕控制干燥窯里的相對(duì)濕度達(dá)99 100%，加熱使窯里的干球溫度從103升溫到135°C，其中木材的厚度在24 50mm按2 6h升溫I 2°C干燥3 8天，木材的厚度在50 80mm按4 8h升溫I 2°C干燥6 11天,木材的厚度在80 IOCtam按6 10. 5h升溫I 2°C干燥8 15天，使木材的含水率降低到6 12%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的常壓阻燃處理步驟是在常壓下浸潰液溫度為40°C 90°C條件下，對(duì)干燥處理后的木材直接浸潰到質(zhì)量濃度為8 20%的水溶性無機(jī)阻燃劑中浸潰時(shí)間為14 48h，所述的無機(jī)阻燃劑為熱分解溫度> 220°C的磷-氮-硼阻燃劑、聚磷酸銨阻燃劑(APP)、硼酸鋅阻燃劑、聚磷酸銨-硼酸鋅復(fù)合阻燃劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的阻燃處理步驟是在常壓下浸潰液溫度為40°C 90°C條件下，對(duì)干燥后的速生材木材立即直接浸潰到質(zhì)量濃度為8 20%的水溶性無機(jī)阻燃劑中浸潰時(shí)間為14 48h，所述的無機(jī)阻燃劑為熱分解溫度< 220°C但所熱解得到的產(chǎn)物在> 220°C仍具有穩(wěn)定的阻燃效能的磷-氮-硼阻燃劑、聚磷酸銨阻燃劑(APP)、硼酸鋅阻燃劑、聚磷酸銨-硼酸鋅復(fù)合阻燃劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的第二次高溫高濕快速干燥步驟把阻燃處理得到的木材置于干燥窯里首先打開加濕閥門向干燥窯里快速加濕直接加濕到相對(duì)濕度>98%，使干燥窯內(nèi)充滿水蒸汽，然后保持加濕閥門打開，保持相對(duì)濕度> 98%，首次打開加熱閥門快速加熱到干球溫度大于濕球溫度I 2°C并保持5 25h，最后持續(xù)加濕控制干燥窯里的相對(duì)濕度達(dá)99 100%，加熱使窯里的干球溫度從103升溫135°C，其中木材的厚度在24 50_按1. O 4. Oh升溫I 2°C到103 105°C，然后再O. Γο. 5h把窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度103 105°C低2 3°C并保持O. 5 1. 5h，然后再·1.O 4. Oh從上一基準(zhǔn)溫度103 105°C升溫到下一基準(zhǔn)溫度104 107°C，然后再O. Γθ. 5h把窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度10Γ107 低2 3°C并保持O. 5^1. 5h，重復(fù)上述升溫降溫動(dòng)作干燥木材3 8天；木材的厚度在50 80mm按2. 5 4. 5h升溫I 2°C到103 105°C，然后再O. 5 1. Oh把窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度103 105°C低2 3°C并保持1. 0^2. 5h，然后再·2.5 4. 5h從上一基準(zhǔn)溫度103 105°C升溫到下一基準(zhǔn)溫度104 107°C，然后再O. 5 1. Oh把窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度10Γ107 低2 3°C并保持1. (Γ2. 5h，重復(fù)上述升溫降溫動(dòng)作干燥木材6 11天；木材的厚度在80 IOOmm按3. 5 6. 5h升溫I 2°C到103 105°C，然后再O. 5 1. Oh把窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度103 105°C低2 3°C并保持2. 0^3. 0h，然后再·3.5 6. 5h從上一基準(zhǔn)溫度103 105°C升溫到下一基準(zhǔn)溫度104 107°C，然后再O. 5 1. Oh把窯內(nèi)溫度降低比基準(zhǔn)溫度10Γ107 低2 3°C并保持2. (Γ3. Oh,重復(fù)上述升溫降溫動(dòng)作干燥木材8 15天；使木材的含水率降低到8 12%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的壓縮增強(qiáng)固定一次成型步驟是將上述阻燃干燥好的木材置于熱壓機(jī)中，控制熱壓板閉合速度為f5mm/s，熱壓板的溫度為19(T210°C，施加的壓力為6 15Mpa，根據(jù)要求控制木材壓縮率為10°/Γ25%，木材被壓到指定厚度后，保持木材與熱壓板接觸時(shí)間40 60min，熱壓結(jié)束后緩慢泄壓取出木材。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的壓縮增強(qiáng)固定一次成型步驟將上述阻燃干燥好的木材置于熱壓機(jī)上熱壓，閉合熱壓機(jī)熱壓板并使被壓木材上下面形成溫度差大于100°c以上并保持5s以上，然后使木材上下兩面的溫度差在5min內(nèi)逐漸縮小趨于一致,控制熱壓板閉合速度為I 5mm/s,控制熱壓板的溫度為19(T210°C，施加的壓力為6 15Mpa，控制木材壓縮率為10°/Γ25%，木材被壓到指定厚度后，保持木材與熱壓板接觸時(shí)間40 60min，熱壓結(jié)束后緩慢泄壓取出木材。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的含水率恢復(fù)的步驟是將阻燃?jí)嚎s增強(qiáng)固定得到的木材移到干燥窯或平衡房里進(jìn)行含水率恢復(fù)到7.O 11. 0%。
9.根據(jù)權(quán)利要求Γ8所述的一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材生產(chǎn)方法所制得的阻燃?jí)嚎s實(shí)木材，其特征在于實(shí)木材橫斷面上分為表面阻燃增強(qiáng)層與自然層，表面阻燃增強(qiáng)層位于實(shí)木材的一表面或兩表面，自然層位于型材的背面或芯部，表面阻燃增強(qiáng)層的密度明顯大于自然層，表面阻燃增強(qiáng)層的密度從表面往實(shí)木材底部或芯部逐漸變小，表面阻燃增強(qiáng)層與自然層通過木材自身纖維自然連接，表面阻燃增強(qiáng)層的厚度為O. 5 2. 5mm，實(shí)木材燃燒性能達(dá)B-s3, d2, t2以上，含水率在7. O 11. 0%，平衡含水率小于6. 5%，耐腐等級(jí)達(dá)強(qiáng)耐腐級(jí)重量損失O 10%，型材阻燃增強(qiáng)層表面硬度比素材提高40%以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻燃?jí)嚎s實(shí)木材，其特征在于所述的阻燃?jí)嚎s實(shí)木材經(jīng)機(jī)械加工、開榫開槽、涂裝而得到的阻燃?jí)嚎s實(shí)木地板，所述的阻燃?jí)嚎s實(shí)木材經(jīng)構(gòu)件加工(劃線、下料、銑刨加工)、裝配、裁邊、修整、油漆而得到的阻燃?jí)嚎s增強(qiáng)實(shí)木門。
全文摘要
本發(fā)明涉及木材功能性改良方法，具體是一種阻燃?jí)嚎s實(shí)木材及其生產(chǎn)方法，屬于木材功能性改良及木材加工技術(shù)領(lǐng)域。它包括以下步驟(1)第一次高溫高濕快速干燥步驟；(2)常壓阻燃處理步驟；(3)第二次高溫高濕快速干燥步驟；(4)壓縮增強(qiáng)固定一次成型步驟；(5)含水率恢復(fù)步驟。本發(fā)明技術(shù)方案集合高溫高濕干燥、常壓阻燃處理、壓縮增強(qiáng)固定一次成型三者的優(yōu)點(diǎn)，克服其各自的缺點(diǎn)，有利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。所處理得到的阻燃?jí)嚎s實(shí)木材具有阻燃、表面增強(qiáng)硬度高、尺寸穩(wěn)定、耐腐耐候、紋理顯現(xiàn)、色澤飽滿的更突出優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B27K5/00GK103009449SQ20111028772
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月25日
發(fā)明者葛克宇, 朱林, 陳金棒, 陳長(zhǎng)群 申請(qǐng)人:貴州金鳥木業(yè)有限責(zé)任公司, 葛克宇, 朱林