一种密度可控的压缩木制备方法技术

本申请公开了一种密度可控的压缩木制备方法，包括木材在由热压板提供的温度与压力环境下被压缩的方法，其特征在于，压缩过程开始时，所述热压板提供的压力与所述木材的表层的温度、含水率相适应，从而在所述压力下有且仅有所述表层被压缩；压缩过程进行中，所述热压板提供的压力与所述木材的次厚度层的温度、含水率相适应，从而在所述压力下有且仅有所述次厚度层被压缩，所述次厚度层与压缩形成层毗邻连接。其能够指导设计准确的生产工艺，压缩过程的各个时间段均能够被单独控制，压缩形成层的厚度可以仅通过压缩持续时间控制，从而不需要使用厚度规，能够控制次厚度层被压缩后作为单位压缩形成层的密度。单位压缩形成层的密度。单位压缩形成层的密度。

【技术实现步骤摘要】
一种密度可控的压缩木制备方法


[0001]本专利技术涉及速生材木材密实化压缩的
，更具体地，涉及一种密度可控的压缩木制备方法。

技术介绍

[0002]人工林速生木材存在密度低、材质软和尺寸稳定性差等缺点而需要实施增强改性的处理，层状压缩木制造技术是其中一种木材利用率相对较高、处理时间相对较短、能耗相对较低的方法，特别是单侧表层压缩制造技术。相对于整体压缩木制造技术，层状压缩木制造技术和单侧表层压缩制造技术需控制压缩形成层的位置和厚度。目前，人们能够大致总结出木材厚度方向上不同的含水率、温度分布与压缩后得到的压缩形成层的位置、厚度之间的对应关系，以及不同的初含水率、预处理时间与含水率、温度分布之间的对应关系。但尚不能给出准确的对应关系，也不能通过对应关系的研究而给出准确的生产工艺设计指导。
[0003]例如，论文“Therelationshipbetweenthehydrothermalresponseof yieldstress andtheformationofsandwichcompressedwood”(WuYM,Huang R F,Gao Z Q.Journal of Sandwich Structures and Materials,2021,0(0):1
‑
18.)中记载了不同湿热软化条件下形成的毛白杨的屈服应力梯度是夹层压缩木形成的主要因，而屈服应力则受到温度、含水率以及二者交互作用的影响，而且随着木材压缩程度的增加，所需要的压缩力也增加，所以控制屈服力并不能得到预想的压缩木材密度。又如，中国专利数据库中公开号为CN107263657A，名称为“木材层状压缩的压缩层厚度控制方法”的专利技术专利中记载了通过将木材在水中浸泡、控制预热时间、压缩速度等参数得到具有目标厚度的压缩层的技术方案。公开号为CN109366656A，名称为“一种单侧压缩木密度峰形态的控制方法”的专利技术专利中记载了一种通过控制压缩速度与木材内部水分迁移速度相耦合以控制压缩形成层密度峰形态的技术方案。换言之，该方案中，需要确定水分迁移速度、确定水分迁移速度与压缩速度之间的交互关系、以及确定压缩速度，以使得压缩的进程与水分的迁移同步。
[0004]通过阅读上述技术文献，我们可以理解，现有技术试图根据预先估算的水分迁移与温度传递的复杂过程而估算出处理前木材应当处于何种含水率状态、使用多长的预热时间以及使用多快的压缩速度等信息，并根据这些参数信息来指导生产，以期得到目标密度峰形态的压缩形成层。由于水分与温度的迁移不仅仅包括二者独立的迁移或传递过程，还包括二者之间的交互关系、以及二者分别与压缩进给之间的交互关系，所以实际情况是难以就过程状态给出定量、甚至定性的描述。因此，显然，双重估测的模型的可靠性相对较低，遑论给出的指导生产的参数能够在实际生产中把控压缩过程，所以仅能给出经验性的工艺设计指导。
[0005]更为重要的是，现有技术无法提供一种生产工艺设计的指导，根据该种生产工艺，能够得到预想密度的压缩形成层，换言之，没有一种研究结果能够指出压力与压缩形成层的密度之间的对应关系。但显然，能够根据何种工艺得到多大密度的压缩形成层，对层状压
缩木制造技术及其生产实践来说才是最有意义的。

技术实现思路

[0006]现在技术往往在木材压缩过程中采用恒定的压力，对压缩过程中的压力的研究可见甚少，已知的报道是所谓“分阶段式”压力的工艺方法。例如中国专利数据库中公开号为CN108582377A，名称为“一种木材压缩
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原位带压热处理一体化的方法及其制备的压缩木”的专利技术专利申请中记载了一种双阶段压力压缩方法，具体是先将超绝干状态的木材在120～150℃/8～12MPa的条件下进行第一阶段压缩，泄压后重新升压，将木材在120～150℃/4～6MPa的条件下进行第二阶段压缩。显然，上述技术方案并不是对压力的调整和/或控制，它实际上仅仅是对木材施加了两次独立的、压力不相同的压缩处理，所要达到的技术效果是“形成断面密度分布均匀的压缩，克服鼓泡，减小压缩材内应力”，上述技术方案显然无法得到预想密度的压缩形成层。
[0007]当专利技术人在长期研究与实践中发现了现有技术中存在的上述路线问题后，提出了一种密度可控的压缩木制备方法，该方法能够就压缩生产工艺的设计给出具体、准确的指导，以获得具有预想密度、预想密度分布、预想厚度的压缩形成层，且本方法对压缩过程的控制基本贯穿整个压缩进程，使得压缩的各个时间段都较为可控。
[0008]在本申请的一个方面，提供了一种密度可控的压缩木制备方法，包括木材在由热压板提供的温度与压力环境下被压缩的方法，其特征在于，压缩过程开始时，所述热压板提供的压力与所述木材的表层的温度、含水率相适应，从而在所述压力下有且仅有所述表层被压缩；压缩过程进行中，所述热压板提供的压力与所述木材的次厚度层的温度、含水率相适应，从而在所述压力下有且仅有所述次厚度层被压缩，所述次厚度层与压缩形成层毗邻连接。
[0009]在一些实施例中，所述压力小于能够使所述压缩形成层被压缩的压力值，并大于等于所述次厚度层能够被压缩的压力值。
[0010]在一些实施例中，所述压力与所述次厚度层能够被压缩的压力值的偏差为
±
0.2MPa。
[0011]在一些实施例中，所述热压板与所述木材的第一表面接触并提供温度，冷压板与所述木材的第二表面接触并使所述第二表面维持与所述冷压板相同的温度。
[0012]在一些实施例中，所述表层或所述次厚度层被压缩后形成的单位压缩形成层的密度与它发生压缩时的温度、含水率的对应关系为：
[0013]ρ＝a1+a2×
T+a3×
T2+a4×
T3+a5×
U+a6×
U2+a7×
U3+a8×
T
×
U；
[0014]同时，所述压力与a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8分别具有线性对应关系；
[0015]式中，ρ为所述表层或所述次厚度层被压缩后形成的单位压缩形成层的密度，T为发生压缩时所述表层或所述次厚度层的温度，U为发生压缩时所述表层或所述次厚度层的含水率。
[0016]在一些实施例中，当所述压力为4～6MPa时，所述压力与a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8的对应关系分别为：
[0017]a1＝7.522
×
P+427.914；
[0018]a2＝0.112
×
P+0.768；
[0019]a3＝
‑
0.0075
×
P+0.058；
[0020]a4＝1.55
×
P
‑
60.1；
[0021]a5＝2.9715
×
P+5.732；
[0022]a6＝
‑
0.0035
×
P
‑
0.205；
[0023]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种密度可控的压缩木制备方法，包括木材在由热压板提供的温度与压力环境下被压缩的方法，其特征在于，压缩过程开始时，所述热压板提供的压力与所述木材的表层的温度、含水率相适应，从而在所述压力下有且仅有所述表层被压缩；压缩过程进行中，所述热压板提供的压力与所述木材的次厚度层的温度、含水率相适应，从而在所述压力下有且仅有所述次厚度层被压缩，所述次厚度层与压缩形成层毗邻连接。2.根据权利要求1所述的密度可控的压缩木制备方法，其特征在于，所述压力小于能够使所述压缩形成层被压缩的压力值，并大于等于所述次厚度层能够被压缩的压力值。3.根据权利要求2所述的密度可控的压缩木制备方法，其特征在于，所述压力与所述次厚度层能够被压缩的压力值的偏差为
±
0.2MPa。4.根据权利要求1所述的密度可控的压缩木制备方法，其特征在于，所述热压板与所述木材的第一表面接触并提供温度，冷压板与所述木材的第二表面接触并使所述第二表面维持与所述冷压板相同的温度。5.根据权利要求1所述的密度可控的压缩木制备方法，其特征在于，所述表层或所述次厚度层被压缩后形成的单位压缩形成层的密度与它发生压缩时的温度、含水率的对应关系为：ρ＝a1+a2×
T+a3×
T2+a4×
T3+a5×
U+a6×
U2+a7×
U3+a8×
T
×
U；同时，所述压力与a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8分别具有线性对应关系；式中，ρ为所述表层或所述次厚度层被压缩后形成的单位压缩形成层的密度，T为发生压缩时所述表层或所述次厚度层的温度，U为发生压缩时所述表层或所述次厚度层的含水率。6.根据权利要求5所述的密度可控的压缩木制备方法，其特征在于，当所述压力为4
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6MPa时，所述压力与a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8的对应关系分别为：a1＝7.522
×
P+427.914；a2＝0.112
×
P+0.768；a3＝
‑
0.0075
×
P+0.058；a4＝1.55
×
P
‑
60.1；a5＝2.971...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂登云，吕嘉莉，周桥芳，王先菊，林秀仪，梁尔珊，程奥凯，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：