一种木材表层压缩方法及其木材表层压缩材

技术领域

本发明涉及木材表层压缩生产领域，特别涉及一种木材表层压缩方法及其产品。

背景技术

木材压缩密实化技术历史悠久，早在1900年美国就有压缩木专利出现。第二次世界大战期间，压缩木也曾用于军事用途。二战后，在生产成本高，同时天然林资源相对较多的情况下，市场上罕见压缩木产品。但随着天然林资源日渐枯竭，材质较差的人工林木材逐渐成为木材资源的主体，木材改性技术受到空前重视。其中，通过压缩技术改善人工林木材的材质，提高利用价值，扩大使用范围，已经成为木材工业迫切需要解决的问题。近二十年来，日本用压缩后的柳杉木材制造的家具、地板等已用于住宅和公共场所。木材横纹压缩主要有整体压缩，表层压缩、整形压缩三种方式。其中木材表层压缩，是通过一定的手段，使其表层一定深度内的木材被压缩，而内部木材压缩率很低或不被压缩，这样既增加了表层木材的硬度，改善了木材的物理力学性能，又减少了木材材积的损失，是公认的木材材质改进的理想方法。

现有木材表层压缩的技术是采用增加木材表层含水率，再利用微波等选择性加热，经热压机压缩后实现的。这些方法的生产周期都较长，因被压缩的木材都需要在热压机中保温保压，然后降温后才可取出，一般需1~2小时，因而效率低、能耗高。

木材压缩技术中，压缩变形的固定尤为重要，否则压缩木在水分的作用下会恢复压缩前的状态。目前常用的压缩木变形固定技术的主要物理方式是：热处理、高温高压蒸汽处理和高频加热处理。热处理需要在180℃以上的温度下，长达数十个小时，对木材的物理力学性能影响大。高温高压蒸汽处理所需时间较短，几十分钟即可，但需要压力容器和锅炉，而且被处理的压缩木必须被夹持住，不然以前被压缩的部分会反弹，所以一次处理量较少，高频加热设备复杂，成本很高。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种木材表层压缩方法，以解决现有技术存在的不足。

本发明采用的技术方案如下：一种木材表层压缩方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1、备料过程，取合适尺寸的木材，要求木材的含水率达到气干状态。

步骤2、压缩过程，将备好的木材送入具有四边形空腔的辊压模具中在常温下进行压缩，得到压缩木板，将压缩木板直接推入具有四边形封闭形状的薄壁内腔中。

步骤3、定形干燥过程，将装有压缩木板的内腔，层层叠加并紧密排放在堆放装置上，并在每层间放置电加热板，推入压力容器中，然后将电加热板通电加热，同时用压缩空气加压，待压缩木板的含水率降至要求含水率时，取出压缩木板即可。

进一步，辊压模具包括多个压辊，压辊沿水平和竖直方向成对布置并围成一个带锥度的四边形空间形成辊压模具。

进一步，内腔包括具有四边形空间的钢管，所述四边形空间即为内腔。

进一步，在步骤3中，电加热板在1-2h内将压缩木板芯部的温度加热至160-200℃，压缩空气升压至0.5-0.7MPa，然后断电停止加热，在2h内，缓慢排气、降压、降温，使内腔内的压力降为常压，温度降至100℃以下，最后取出压缩木板即可。

进一步，待内腔内的温度降至100℃以下时，例如继续将压缩木板冷却至40℃，已定形压缩木板用专用设备顶出或者放置于压缩设备上，用下一批刚压缩出来的木板推出。

进一步，本发明还包括一种通过上述方法制成的木材表层压缩材，得到的木材表层压缩材的表面硬度比其未压缩状态下的表面硬度高出2倍以上，木材的体积仅减少10-15%，经测验，将未处理（主要未经过压缩处理）的一般木材和本发明的木材表层压缩材同时用水浸泡24h后，一般木材的膨胀率大于3%，一般在3-4%，而本发明的木材表层压缩材的膨胀率不大于1%，因此，其稳定性比未经压缩处理的木材高出3倍以上，而通过背景技术提到的压缩工艺制成的木材表层压缩材在同等测试条件下其膨胀率大于4%，因此，本发明的木材表层压缩材稳定性极好，木材品质高。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、木材不需要软化，只需把含水率控制在气干范围内即可，能耗低，工序少，采用辊压工艺，实现了生产连续化，自动化程度高；

2、用钢管作为内腔能精准控制木材的尺寸，木材表面平整光滑只需砂削即可满足后续加工要求，同时钢管隔绝了空气，木材热处理时不易氧化降解，物理力学性能好；

3、采用电热板加热，省去锅炉加热的方式，无污染，空间利用率高，在空气压力下木材自身产生的蒸汽被封闭在木材内，木材定形所用时间短，效果好，同时完成热处理定形和干燥，消除了木材干燥时开裂、变形和应力等缺陷，木材稳定性大幅提高；

4、由于是表层压缩，木材的体积仅减少10-15%左右，而表面硬度可提高2倍以上，其稳定性比未经压缩处理的木材高出3倍以上，原料的适应范围广，各种密度的木材（包括带较小节子的木材）均可进行表层压缩，同时还能对含有松脂的木材去脂，提高了木材品质。

附图说明

图1是本发明的木材表层压缩方法压缩木材时的横截面示意图；

图2是本发明的木材表层的压缩方法主要工艺示意图。

图中标记：1为待压缩的木材，2为输送装置，3为辊压模具，4为内腔，5为压缩木板。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：地板胚料的生产

一种地板坯料木材表层的压缩方法，包括以下步骤：

步骤1、备料过程，将达到气干含水率的木材加工成设计尺寸，例如将木材加工成长2000mm、宽135mm、厚45mm的木板或两块厚22-23mm的木板，木材选用密度较小的木材，如杨木、松杉木，若两块木板叠合压缩时，其总厚度不应超过以上列举的数值，木材尽量无树节，如果有节，不应超过板厚的二分之一；

步骤2、压缩过程，将备好的木板送入一组压辊中进行压缩，其中，这组压辊是沿水平和竖直方向成对布置并围成一个带锥度的四边形空间，木板的四个面（即木板的四个侧面）经压缩后得到压缩木板，将压缩木板直接推入薄壁矩形内腔内，为适应上述列举例的木板尺寸，内腔可以是具有长2000mm、宽132mm、厚40mm的四边形空间的钢管内腔，钢管作为限制木材反弹的模具，应具有足够多的数量并可反复使用；

步骤3、将装有压缩木板的内腔（即钢管），层层叠加并紧密排放在堆放装置上，例如轨道的小车上，每层间放置有电加热板，推入压力容器，然后将电加热板通电加热，同时用压缩空气加压，在1-2h内，木板芯部温度升至160-200℃时，压力升至0.5-0.7MPa，然后断电，在2h内，缓慢排气、降压、降温，逐渐将压力降为常压，温度则降至100℃以下 ，压缩木板应力在高温下已消除，木材水分（即含水率）已降至8-10%，即可取出堆放，也可以继续将压缩木板冷却至40℃，已定形压缩木板可用专用设备顶出或放置于压缩设备上，用新压缩的木板推出。

在步骤2中，压缩用的压辊可带动力也可不带动力，不带动力的压辊前面应有输送装置，比如链板、液压缸或推送压辊等，需要进行表层压缩的木材未做软化处理，故压缩压辊的数量应足够多，才能保证木材在无损伤的情况下，表层被选择性压缩，压缩后的反弹尺寸应略小于内腔尺寸，并顺利推进被内腔内。

上述工艺可用图1和图2加以解释，即将待压缩的木材1通过输送装置2输送至带锥度的四边形辊压模具3内，辊压模具3由沿水平和竖直方向成对布置的压辊构成，待压缩的木材1经压缩后得到压缩木板5，压缩木板5被直接推入至设置在辊压模具3后面的四边形内腔4内（即钢管内），经电加热板对内腔4加热后，压缩木板5应力在高温下已消除，木板水分已降至要求含水率以下，最后取出堆放即可。整个压缩过程，木材不需要软化，只需把含水率控制在气干范围内即可，能耗低，工序少，采用辊压工艺，生产过程可实现连续化，自动化，进一步地说，用钢管能精准控制木材的尺寸，木材表面平整光滑只需砂削即可满足后续加工要求，同时压辊隔绝了空气，木材热处理时不易氧化降解，物理力学性能好，同时，利用电热板加热，省去了锅炉加热的方式，整个加热过程无污染，空间利用率高，在空气压力下木材自身产生的蒸汽被封闭在木材内，木材定形所用时间短，效果好，同时完成了热处理定形和干燥，消除了木材干燥时开裂、变形和应力等缺陷，木材稳定性大幅提高，由于是表层压缩，经测验得出，木材的体积仅减少10-15%，得到的木材表层压缩材的表面硬度比其生木状态下的表面硬度高出2倍以上，将未处理（主要未经过压缩处理）的一般木材和本发明的木材表层压缩材同时用水浸泡24h后，一般木材的膨胀率大于3%，一般在3-4%，而本发明的木材表层压缩材的膨胀率不大于1%，其稳定性比未经压缩处理的木材高出3倍以上，而通过背景技术提到的压缩工艺制成的木材表层压缩材在同等测试条件下其膨胀率大于4%，因此，本发明的木材表层压缩材稳定性极好，同时还能对各种密度的木材（包括带较小节子的木材）进行表层压缩，原料的适应范围广，另外，还能对含有松脂的木材去脂，提高了木材的品质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。