专利摘要

专利摘要

本发明公开了一种环保高强度热处理的橡胶木及其改性方法。所述环保高强度热处理的橡胶木的色差ΔE*为18～30，密度为0.62～0.68g/cm3，含水率为6～6.3％；顺纹抗压强度为38～45MPa，握螺钉力为1800～2200N。本发明的方法包括以下步骤：干燥、调湿、升温、保温、强度低损高效降温、冷却六个阶段。本发明可以在大幅提高木材的尺寸稳定性的前提下，有效控制强度损失，制备高强度热处理材。同时处理过程无化学污染，生产效率高，成本低，操作简单，具有高效、环保的优点。改善了木材的尺寸稳定性和装饰性能，同时克服热处理木材强度低的缺点，可广泛应用于实木地板、实木家具、实木门等木制品行业。

权利要求

1.一种环保高强度热处理的橡胶木，其特征在于，所述环保高强度热处理的橡胶木的色差ΔE*为18～30，密度为0.62～0.68g/cm3，含水率为6～6.3％；顺纹抗压强度为38～45MPa，握螺钉力为1800～2200N；

所述的环保高强度热处理的橡胶木的改性方法，包括如下具体步骤：

S1.干燥：将窑内干球升温Ⅰ至110～120℃，湿球升温Ⅱ至90～100℃，橡胶木木材芯层温度升温Ⅲ至100～110℃，升温过程保证干球和湿球的温差为15～20℃，干球温度和橡胶木木材芯层的温差为0～10℃；所述的橡胶木的密度为0.7～0.75g/cm3，初始含水率为12～18％；

S2.调湿：将干球温度保持在120～125℃，橡胶木木材芯层的温度保持在115～125℃，湿球温度升温Ⅳ至100～110℃；

S3.升温：窑内干球升温Ⅴ至180～220℃，湿球温度保持在100～110℃；橡胶木木材芯层升温Ⅵ至180～220℃，干球温度与橡胶木木材芯层的温差为5～20℃；

S4.保温：干球温度保持在180～220℃，湿球温度保持在100～110℃，橡胶木木材芯层温度保持在180～220℃，保温时间为1～3h；干球温度与橡胶木木材芯层的温差为0～8℃；

S5.强度低损高效降温：保温结束后，干球温度降温Ⅰ至120～160℃，橡胶木木材芯层温度降温Ⅱ至120～155℃，湿球温度保持在100～108℃；干球温度与橡胶木木材芯层的温差为5～20℃；

S6.冷却：干球、湿球和橡胶木木材芯层的温度分别降至60～80℃，取出板材，得到环保高强度热处理的橡胶木。

2.根据权利要求1所述的环保高强度热处理的橡胶木，其特征在于，步骤S1中所述升温Ⅰ的速率为10～30℃/h，升温Ⅱ的速率为20～23℃/h，升温Ⅲ的速率为5～30℃/h；步骤S2中所述Ⅳ的速率为20～23℃/h；步骤S3中所述升温Ⅴ的速率为15～30℃/h，升温Ⅵ的速率为10～25℃/h；步骤S5中所述降温Ⅰ的速率为3～5℃/min，降温Ⅱ的速率为2～3℃/min。

3.根据权利要求1所述的环保高强度热处理的橡胶木，其特征在于，步骤S1中所述升温Ⅰ的速率为20～25℃/h，升温Ⅱ的速率为15～20℃/h，升温Ⅲ的速率为8～25℃/h；步骤S2中所述Ⅳ的速率为15～20℃/h；步骤S3中所述升温Ⅴ的速率为20～25℃/h，升温Ⅵ的速率为18～22℃/h；步骤S5中所述降温Ⅰ的速率为1～5℃/min，降温Ⅱ的速率为0.5～3℃/min。

4.根据权利要求1所述的环保高强度热处理的橡胶木，其特征在于，步骤S2中所述的湿球温度升温Ⅳ至103～108℃；干球温度保持在120～122℃；橡胶木材芯层温度保持在120～122℃。

5.根据权利要求1所述的环保高强度热处理的橡胶木，其特征在于，步骤S3中所述的窑内干球升温Ⅲ至190～210℃，湿球温度保持在103～108℃，橡胶木木材芯层升温Ⅵ至190～210℃，干球温度与木材芯层的温差为5～15℃。

6.根据权利要求1所述的环保高强度热处理的橡胶木，其特征在于，步骤S4中所述的保温时间为1.5～2h，干球温度与木材芯层的温差为0～5℃。

7.根据权利要求1所述的环保高强度热处理的橡胶木，其特征在于，骤S5中所述的干球温度降温至干球温度降温至100～110℃，湿球温度保持在103～108℃；木材芯层温度降温至120～125℃；干球温度与橡胶木材芯层的温差为5～15℃。

说明书

技术领域

本发明属于木材改性及木制品生产工艺技术领域，更具体地，涉及一种环保高强度热处理的橡胶木及其改性方法。

背景技术

高温热处理又称为炭化处理，通常是指在缺氧或少氧的环境下，以常压过热蒸汽、惰性气体、热油等为加热介质，以高温条件下(160～250℃)对木材进行改性处理的工艺方法。而且高温热处理作为一种物理主动改性的方法，不使用任何化学药剂，通过改变木材的化学成分及生物结构，有效改善木材吸湿吸潮现象，改善木材尺寸稳定性，通过热改色增强装饰性能，是一种受到消费者认可的高效环保木材改性技术。但经过高温热处理改性后，木材的化学成分、结构发生改变，使得木材材质变脆，密度减小，强度显著下降，尤其是握螺钉力受损严重，损失率高达45％，严重影响了高温热处理材的成品质量，极大地限制了热处理木材的使用范围，仅用于装饰材料等对力学性能要求不高的领域。

针对高温热处理材强度损失大的技术难题，常见解决途径为与其他改性方法联合。中国专利“CN102107447A”公布了“一种木质型材及其制备方法”，通过制材、干燥、刨光步骤后，利用140～200℃的热压板对木材进行热压密实化，再分别在160～200℃及200～225℃的条件下分别进行预炭化及炭化，最后冷却、控制含水率，得到型材。虽然此方法能够有效提高木材的强度，但过程繁琐，周期长，且压缩密实化会带来材积浪费，依旧不能高效解决高温热处理材强度损失大的问题。中国专利“CN104924383A”公布了“一种提高木材强度和耐候性的改性工艺”，以三聚氰胺改性脲醛树脂及其他改性剂为原料制备浸渍液后，将木材在密封的浸渍罐中进行真空加压浸渍处理后，再将干燥处理后的木材在真空状态下进行热处理。这种方法虽然可以显著提高木材的强度和耐候性，但是存在处理过程添加化学药剂容易对环境造成污染的问题。同时，现有热处理方法，主要是通过控制介质温度实现木材热改性，这也导现有的热处理方法对处理温度控制不灵敏，这极易造成热处理木材批次间材性差异大的问题，影响成品质量及后续使用。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足和缺点，本发明首要目的在于提供一种环保高强度热处理的橡木。

本发明的另一目的在于提供上述环保高强度热处理的橡木的改性方法。该方法在高温热改性的过程，采用控制介质及木材芯层在升温阶段的升温速率及在降温阶段的降温速率的方法，极大地缩短了木材在高温阶段的热降解时间，从而达到降低强度损失的目的，克服了现有技术中存在的污染问题和得到的改性木材强度降低过大的技术问题。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种环保高强度热处理的橡胶木，所述环保高强度热处理的橡胶木的色差ΔE*为18～30，密度为0.62～0.68g/cm³，含水率为6～6.3％；顺纹抗压强度为38～45MPa，握螺钉力为1800～2200N。

所述的环保高强度热处理的橡胶木的改性方法，包括如下具体步骤：

S1.干燥：将窑内干球升温Ⅰ至110～120℃，湿球升温Ⅱ至90～100℃，橡胶木木材芯层温度升温Ⅲ至100～110℃，升温过程保证干球和湿球的温差为15～20℃，干球温度和橡胶木木材芯层的温差为0～10℃；

S2.调湿：将干球温度保持在120～125℃，橡胶木木材芯层的温度保持在115～125℃，湿球温度升温Ⅳ至100～110℃；

S3.升温：窑内干球升温Ⅴ至180～220℃，湿球温度保持在100～110℃；橡胶木木材芯层升温Ⅵ至180～220℃，干球温度与橡胶木木材芯层的温差为5～20℃；

S4.保温：干球温度保持在180～220℃，湿球温度保持在100～110℃，橡胶木木材芯层温度保持在180～220℃，保温时间为1～3h；干球温度与橡胶木木材芯层的温差为0～8℃；

S5.强度低损高效降温：保温结束后，干球温度降温Ⅰ至120～160℃，橡胶木木材芯层温度降温Ⅱ至120～155℃，湿球温度保持在100～108℃；干球温度与橡胶木木材芯层的温差为5～20℃；

S6.冷却：干球、湿球和橡胶木木材芯层的温度分别降至60～80℃，取出板材，得到环保高强度热处理的橡胶木。

优选地，步骤S1中所述升温Ⅰ的速率为10～30℃/h，升温Ⅱ的速率为20～23℃/h，升温Ⅲ的速率为5～30℃/h；步骤S2中所述Ⅳ的速率为20～23℃/h；步骤S3中所述升温Ⅴ的速率为15～30℃/h，升温Ⅵ的速率为10～25℃/h；步骤S5中所述降温Ⅰ的速率为3～5℃/min，降温Ⅱ的速率为2～3℃/min。

更为优选地，步骤S1中所述升温Ⅰ的速率为20～25℃/h，升温Ⅱ的速率为15～20℃/h，升温Ⅲ的速率为8～25℃/h；步骤S2中所述Ⅳ的速率为15～20℃/h；步骤S3中所述升温Ⅴ的速率为20～25℃/h，升温Ⅵ的速率为18～22℃/h；步骤S5中所述降温Ⅰ的速率为1～5℃/min，降温Ⅱ的速率为0.5～3℃/min。

优选地，步骤S1中所述的橡胶木的密度为0.7～0.75g/cm³，初始含水率为12～18％。

优选地，步骤S2中所述的湿球温度升温Ⅳ至103～108℃；干球温度保持在120～122℃；橡胶木木材芯层温度保持在120～122℃。

优选地，步骤S3中所述的窑内干球升温Ⅲ至190～210℃，湿球温度保持在103～108℃，橡胶木木材芯层升温Ⅵ至190～210℃，干球温度与木材芯层的温差为5～15℃。

优选地，步骤S4中所述的保温时间为1.5～2h，干球温度与木材芯层的温差为0～5℃。

优选地，步骤S5中所述的干球温度降温至干球温度降温至100～110℃，湿球温度保持在103～108℃；木材芯层温度降温至120～125℃；干球温度与橡胶木木材芯层的温差为5～15℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过控制高温热处理过程中高温阶段的降温速率，缩短木材在高温阶段的非必要改性时间，从而减小木材的热分解程度及能源消耗，以达到在保证稳定性改善的同时，减小木材的强度损失及能源，有效提高生产效率。

2.本发明通过控制木材芯层温度，利用在两次升温阶段中间的调湿步骤，及两个升温阶段采用不同的升温速率，克服了木材快速升温时产生开裂的不足，从而在提高升温效率，缩短升温时间的同时，防止木材降解过度造成的强度损失及由于木材内应力残余造成的木材缺陷，从而提高木材稳定性。

3.本发明通过控制介质及木材芯层的温度变化速率，对木材进行高温热处理，操作更为灵活，便捷，准确，从而更准确的控制木材热处理过程，使得到的木材性能更一致。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。

实施例1

本实施例对泰国橡胶木进行改性处理，使用的橡胶木密度为0.7g/cm³，含水率为14％。顺纹抗压强度为47.92MPa，握螺钉力2271.43N。

(1)干燥阶段：窑内干球温度从室温升至120℃，升温速率为30℃/h；木材芯层温度从室温升至110℃，升温速率为25℃/h；升温过程保证干、湿球温差为20℃，干球温度与木材芯层温差为10℃。

(2)调湿阶段：湿球温度快速升温至104℃，干球温度保持在120℃，木材芯层温度保持在120℃。

(3)升温阶段：窑内干球温度继续升温至210℃，升温速率为25℃/h；湿球温度保持在104℃；木材芯层升温至210℃，升温速率为20℃/h；升温过程中干球温度与木材芯层温差为13℃。

(4)保温阶段：干球温度保持在210℃，湿球温度保持在104℃，木材芯层温度保持在210℃，保温时间为2h，干球温度与木材芯层温差为0℃。

(5)强度低损高效降温阶段：保温结束后，干球温度降温至105℃，降温速率为3℃/min；木材芯层温度降温至122℃，降温速率为2.5℃/min；湿球温度保持在104℃，干球温度与木材芯层温差为17℃。

(6)冷却阶段：干球、湿球、木材芯层温度降温至60℃，取出板材，制得热处理橡胶木。

参照GB/T1931-2009《木材含水率测定方法》、GB/T1936.1-2009《木材密度测定方法》测定木材在温度为20℃、湿度为65％的环境下的平衡含水率及密度；参照GB/T1935-2009《木材顺纹抗压强度试验方法》、GB/T17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》分别测定木材的顺纹抗压强度及握螺钉力。利用全自动色差计测定木材的得到处理前后L*、a*、b*值，利用公式(1)计算出色差ΔE*。

其中，式中：ΔE*为色差值，ΔL*处理前后明度差值，Δa*为处理前后红绿轴色品指数差值，Δb*为处理前后黄蓝轴色品指数差值。ΔL*数值为正表示偏白，ΔL*数值为负表示偏黑；Δa*数值为正表示偏红，Δa*数值为负表示偏绿；Δb*数值为正表示偏黄，Δb*数值为负表示偏蓝。

上述所得热处理橡胶木的含水率为6.04％、密度为0.63g/cm³、ΔE*为29.72。顺纹抗压强度为38.76MPa，握螺钉力1821.73N，损失率分别为19.12％、19.80％。

实施例2

本实施例对泰国橡胶木进行改性处理，使用的橡胶木密度为0.72g/cm³，含水率为13.6％。顺纹抗压强度为49.34MPa，握螺钉力2319.21N。

(1)干燥阶段：窑内干球温度从室温升至120℃，升温速率为25℃/h；木材芯层温度从室温升至110℃，升温速率为25℃/h；升温过程保证干、湿球温差为20℃，干球温度与木材芯层温差为10℃。

(2)调湿阶段：湿球温度快速升温至104℃，干球温度保持在120℃，木材芯层温度保持在120℃。

(3)升温阶段：窑内干球温度继续升温至200℃，升温速率为28℃/h；湿球温度保持在104℃；木材芯层升温至200℃，升温速率为21℃/h；升温过程中干球温度与木材芯层温差为6℃

(4)保温阶段：干球温度保持在200℃，湿球温度保持在104℃，木材芯层温度保持在200℃，保温时间为1.5h，干球温度与木材芯层温差为0℃。

(5)强度低损高效降温阶段：保温结束后，干球温度降温至102℃，降温速率为5℃/min；木材芯层温度降温至117℃，降温速率为2.8℃/min；湿球温度保持在104℃，干球温度与木材芯层温差为15℃。

(6)冷却阶段：干球、湿球、木材芯层温度降温至65℃，取出板材，制得热处理橡胶木。

参照GB/T1931-2009《木材含水率测定方法》、GB/T1936.1-2009《木材密度测定方法》测定木材在温度为20℃、湿度为65％的环境下的平衡含水率及密度；参照GB/T1935-2009《木材顺纹抗压强度试验方法》、GB/T17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》分别测定木材的顺纹抗压强度及握螺钉力。利用全自动色差计测定木材的得到处理前后L*、a*、b*值，利用公式(1)计算出色差ΔE*。

上述所得热处理橡胶木的含水率为6.13％、密度为0.68g/cm³、ΔE*为26.94。顺纹抗压强度为43.94MPa，握螺钉力2060.21N，损失率分别为10.94％、11.17％。

实施例3

采用本方法对泰国橡胶木进行改性处理。使用的橡胶木密度为0.73g/cm³，含水率为12.9％。顺纹抗压强度为48.69MPa，握螺钉力2274.03N。

(1)干燥阶段：窑内干球温度从室温升至120℃，升温速率为22℃/h；木材芯层温度从室温升至110℃，升温速率为21℃/h；升温过程保证干、湿球温差为20℃，干球温度与木材芯层温差为7℃。

(2)调湿阶段：湿球温度快速升温至103℃，干球温度保持在120℃，木材芯层温度保持在120℃。

(3)升温阶段：窑内干球温度继续升温至190℃，升温速率为22℃/h；湿球温度保持在103℃；木材芯层升温至190℃，升温速率为18℃/h；干球温度与木材芯层温差为16℃。

(4)保温阶段：干球温度保持在190℃，湿球温度保持在103℃，木材芯层温度保持在190℃，保温时间为1.5h，干球温度与木材芯层温差为0℃。

(5)强度低损高效降温阶段：保温结束后，干球温度降温至100℃，降温速率为5℃/min；木材芯层温度降温至109℃，降温速率为2.4℃/min；湿球温度保持在104℃；干球温度与木材芯层温差为9℃。

(6)冷却阶段：干球、湿球、木材芯层温度降温至60℃，取出板材，制得热处理橡胶木。

参照GB/T1931-2009《木材含水率测定方法》、GB/T1936.1-2009《木材密度测定方法》测定木材在温度为20℃、湿度为65％的环境下的平衡含水率及密度；参照GB/T1935-2009《木材顺纹抗压强度试验方法》、GB/T17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》分别测定木材的顺纹抗压强度及握螺钉力。利用全自动色差计测定木材的得到处理前后L*、a*、b*值，利用公式(1)计算出色差ΔE*。

上述所得热处理橡胶木的含水率为6.3％、密度为0.68g/cm³、ΔE*为18。顺纹抗压强度为44.67MPa，握螺钉力2197.37N，损失率分别为8.25％、3.37％。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

一种环保高强度热处理的橡胶木及其改性方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。