阅读说明：本技术 一种实木板材抗弯曲变形的加工处理工艺 (Processing technology for bending deformation resistance of solid wood board ) 是由 赵卫 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及木材加工技术领域,公开了一种实木板材抗弯曲变形的加工处理工艺,工艺方法如下：1)使用盐酸溶液和混合溶液对实木板材进行浸泡处理；2)将氧化钙和氧化铁混合后经煅烧和氢气还原,制得纳米铁粉；3)将纳米铁粉加入到纳米铝溶胶中,再加入芳纶纤维粉末和聚乙烯吡咯烷酮,混合搅拌后加入适量的无水乙醇和蒸馏水进行调配,制得处理液；4)使用处理液对实木板材进行浸渍处理,再经弯曲载荷下的加热处理和热压定型处理,即可完成处理工艺。该处理工艺通过抑制和阻碍实木板材纤维组织位错的滑移运动,提高了实木板材抵抗变形的能力,从而使得实木板材在使用过程中不易发生变形、翘曲,提高了板材尺寸的稳定性。(The invention relates to the technical field of wood processing, and discloses a processing technology for resisting bending deformation of a solid wood board, which comprises the following steps: 1) soaking the solid wood board by using a hydrochloric acid solution and a mixed solution; 2) mixing calcium oxide and ferric oxide, calcining and reducing with hydrogen to obtain nanometer iron powder; 3) adding nano iron powder into nano alumina sol, adding aramid fiber powder and polyvinylpyrrolidone, mixing and stirring, adding a proper amount of absolute ethyl alcohol and distilled water, and blending to prepare a treatment solution; 4) the solid wood board is dipped by using the treatment liquid, and then is subjected to heating treatment and hot-press forming treatment under a bending load, so that the treatment process can be completed. The treatment process improves the deformation resistance of the solid wood board by inhibiting and hindering the slippage movement of the fiber tissue dislocation of the solid wood board, so that the solid wood board is not easy to deform and warp in the use process, and the size stability of the board is improved.)

一种实木板材抗弯曲变形的加工处理工艺

技术领域

本发明属于木材加工技术领域，具体涉及一种实木板材抗弯曲变形的加工处理工艺。

背景技术

木材常被广泛的用于建筑室内装修与装饰材料，它不仅给人以自然美的享受，而且能够令室内空间产生温暖感和亲切感。木材是一种重要的可再生资源，其综合利用水平直接关系到全球经济甚至社会的可持续发展。现有研究表面，热处理可以改善木材的尺寸稳定性。

中国专利CN2018113518040公开了一种木材干燥与低温热处理一体化工艺，通过合理控制抽真空阶段、加热升温阶段、低温热处理阶段和降温冷却阶段的相关工艺参数，利用干燥过程中的热量和排出的水分对木材进行轻度碳化处理，从而有效的改善木材尺寸的稳定性，但是经过处理后木材的颜色会加深，破坏了木材本身的颜色外观，而且碳化处理的程度低，并不能满足木材尺寸维持长期的稳定性；中国专利CN2015102306478公开了一种提高木材尺寸稳定性的方法，通过在常压条件下对木材进行注蜡处理，在不损坏木材本身性能的前提下，将石油蜡浸注入木材内部，从而将木材内部多余的水分排出，同时填充封闭木材的管孔和细胞间的间隙，从而提高木材尺寸的稳定性，该工艺主要通过降低板材含水率的方法提高了板材尺寸的稳定性，但是处理后的板材抵抗外力形变的能力差，在长期使用过程中，容易在各种外界因素的影响下发生形变。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种实木板材抗弯曲变形的加工处理工艺，通过抑制和阻碍实木板材纤维组织位错的滑移运动，提高了实木板材抵抗变形的能力，使得实木板材在使用过程中不易发生变形、翘曲，从而提高了板材尺寸的稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种实木板材抗弯曲变形的加工处理工艺，具体工艺方法如下：

1）在60-80℃条件下，将实木板材浸渍在浓度为10-15%的盐酸溶液中，浸渍处理20-30min，然后将实木板材取出，在室温下浸泡在由浓度为60-70%的乙醇和2-5mol/L的氯化铝溶液按照2-4:1的体积比组成的混合溶液中，浸泡2-3h，取出后在50-60℃，10-14MPa下进行超临界二氧化碳流体干燥时间2-4h，得到预处理实木板材；本发明采用稀盐酸溶液和混合溶液对实木板材进行浸泡处理，可以使板材胞间层的部分木质素分解，混合液中的离子浸入板材细胞壁，增大了纤维素微纤丝间的距离，从而使得板材的细胞壁膨化，有助于后续抽真空浸渍处理中处理液可以更好的渗透进板材中；

2）将质量比为7:15-30的氧化钙和氧化铁混合后放入球料比为5-7:1的球磨机中，在转速为300-400r/min下球磨3-5h，然后在空气中，将混合粉末在1000-1100℃下煅烧2-3h，待煅烧结束后，随炉冷却后取出，然后放入管式炉中，通入氢气，在650-750℃下加热还原2-3h，待还原结束后，在氢气气氛下随炉冷却后取出，加入到浓度为0.1-0.4mol/L的氯化铵溶液中，在转速为100-170r/min下搅拌清洗30-40min，过滤后用无水乙醇清洗3-4次，然后在80-90℃下真空干燥3-5h，即可获得纳米铁粉；利用氧化钙和氧化铁作为原料，经高温煅烧可以获得铁酸钙前驱体，再经氢气气氛中的加热还原处理，利用氢气的还原性即可获得纳米铁粉；

3）按照纳米铝溶胶重量的15-20%，将纳米铁粉加入到固含量为20-25%的纳米铝溶胶中，在400-500W超声波下分散处理20-40min，得到混合溶胶液，然后按照纳米铝溶胶重量的6-9%和1-2%，依次将粒径为10-15um的芳纶纤维粉末和聚乙烯吡咯烷酮加入到混合溶胶液中，在转速为300-400r/min下搅拌1-2h，然后加入体积比为1:1的无水乙醇和蒸馏水，经调配制得固体含量为5-8%的处理液；添加的聚乙烯吡咯烷酮可以防止处理液中的颗粒间发生团聚，提高处理液的悬浮稳定性；

4）将处理液加入到浸渍处理罐中，然后将经过预处理的实木板材放入处理罐中，使得实木板材完全浸没在处理液中，然后将浸渍罐抽真空至-0.13--0.21MPa，负压处理40-50min，然后解除真空，向浸渍罐中加压至0.5-1.0MPa，加压处理2-3h，重复上述处理3-5次，对实木板材进行浸渍处理，待处理结束后将板材取出烘干至含水率为5-7%，然后将烘干后的板材在氧含量为45-55%的环境中，在实木板材的表面施加载荷，使得实木板材的弯曲转角为7-12°，然后在160-190℃下弯曲加热处理6-10h，然后将实木板材翻转后再次进行同样载荷下的加热处理，将经过处理的板材在温度为120-150℃，热压压力为3-6MPa下热压定型处理5-10min，即可完成处理工艺；采用抽真空浸渍处理的方法使得处理液渗透进实木板材中，通过抽真空-加压交互处理方法，在增加板材中处理液渗透量的同时，可以提高处理液中固体颗粒在实木板材中分布的均匀性，然后进行富氧环境中的弯曲载荷热处理，通过对实木板材施加载荷使其发生弯曲，施加的载荷造成得实木板材表面大量的纤维组织发生位错堆积，形成的位错堆积与板材间隙中的氧原子之间存在的明显的相互吸引的作用，从而促进了氧元素的吸收，在加热处理过程中，氧元素扩散溶解至纳米铝和纳米铁表面，形成铝氧固溶体和铁氧固溶体，溶解的氧原子被固定在纳米铝和纳米铁的晶格中，造成晶格产生膨胀畸变，发生膨胀畸变后的纳米铝和纳米铁在实木板材中的排列变得杂乱，从而对板材纤维组织位错的滑移运动形成阻碍，从而提高了实木板材抵抗变形的能力，使得处理后的实木板材不易发生变形；实木板材中渗透进的芳纶纤维，在热处理过程中，板材中富含的氧元素使得芳纶纤维发生热氧化，使得芳纶纤维出现少量开裂现象，同时芳纶纤维的表面出现少量的颗粒、沟槽以及孔洞，从而使得芳纶纤维的表面粗糙度增大，提高了芳纶纤维与板材纤维素之间的接触面积，提高了二者之间的结合强度，通过芳纶纤维与纤维素之间的相互结合，降低了纤维组织的滑移运动能力，从而抑制了纤维组织的滑移运动，可以进一步防止实木板材发生形变。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明提供的处理工艺，通过将配置的处理液渗透进实木板材中，在富氧环境中对实木板材进行弯曲载荷下的加热处理和热压定型处理，通过抑制和阻碍实木板材纤维组织位错的滑移运动，提高了实木板材抵抗变形的能力，使得实木板材在使用过程中不易发生变形、翘曲，从而提高了实木板材尺寸的稳定性。

具体实施方式

下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种实木板材抗弯曲变形的加工处理工艺，具体工艺方法如下：

1）在60℃条件下，将实木板材浸渍在浓度为10%的盐酸溶液中，浸渍处理30min，然后将实木板材取出，在室温下浸泡在由浓度为60%的乙醇和2mol/L的氯化铝溶液按照2:1的体积比组成的混合溶液中，浸泡2h，取出后在50℃，10MPa下进行超临界二氧化碳流体干燥时间4h，得到预处理实木板材；

2）将质量比为7:15的氧化钙和氧化铁混合后放入球料比为5:1的球磨机中，在转速为300r/min下球磨5h，然后在空气中，将混合粉末在1000℃下煅烧3h，待煅烧结束后，随炉冷却后取出，然后放入管式炉中，通入氢气，在650℃下加热还原3h，待还原结束后，在氢气气氛下随炉冷却后取出，加入到浓度为0.1mol/L的氯化铵溶液中，在转速为100r/min下搅拌清洗40min，过滤后用无水乙醇清洗3次，然后在80℃下真空干燥5h，即可获得纳米铁粉；

3）按照纳米铝溶胶重量的15%，将纳米铁粉加入到固含量为20%的纳米铝溶胶中，在400W超声波下分散处理40min，得到混合溶胶液，然后按照纳米铝溶胶重量的6%和1%，依次将粒径为10um的芳纶纤维粉末和聚乙烯吡咯烷酮加入到混合溶胶液中，在转速为300r/min下搅拌2h，然后加入体积比为1:1的无水乙醇和蒸馏水，经调配制得固体含量为5%的处理液；

4）将处理液加入到浸渍处理罐中，然后将经过预处理的实木板材放入处理罐中，使得实木板材完全浸没在处理液中，然后将浸渍罐抽真空至-0.13MPa，负压处理50min，然后解除真空，向浸渍罐中加压至0.5MPa，加压处理3h，重复上述处理5次，对实木板材进行浸渍处理，待处理结束后将板材取出烘干至含水率为5%，然后将烘干后的板材在氧含量为45%的环境中，在实木板材的表面施加载荷，使得实木板材的弯曲转角为7°，然后在160℃下弯曲加热处理10h，然后将实木板材翻转后再次进行同样载荷下的加热处理，将经过处理的板材在温度为120℃，热压压力为3MPa下热压定型处理10min，即可完成处理工艺。

经检测，本实施例的方法获得的实木板材，密度达到0.67g/cm³，相比于原材料（未加工处理的实木板材）提高了71.8%；弯曲强度为113MPa，相比于原材料、热处理得到的实木板材、石蜡油浸渍-热压定型得到的实木板材、石蜡油浸渍-弯曲热处理-热压定型得到的实木板材、处理液浸渍-热压定型得到的实木板材分别提高了82.3%、86.2%、37.9%、36.2%、29.7%；抗弯曲弹性模量为9250MPa，相比于原材料、热处理得到的实木板材、石蜡油浸渍-热压定型得到的实木板材、石蜡油浸渍-弯曲热处理-热压定型得到的实木板材、处理液浸渍-热压定型得到的实木板材分别提高了53.1%、60.6%、30.1%、27.2%、19.4%；径向湿涨率和弦向湿涨率分别为1.3%和1.8%，相比于原材料、热处理得到的实木板材、石蜡油浸渍-热压定型得到的实木板材、石蜡油浸渍-弯曲热处理-热压定型得到的实木板材、处理液浸渍-热压定型得到的实木板材分别降低了72.0%和72.3%、36.3%和34.8%、29.3%和30.5%、27.0%和29.7%、15.6%和18.6%。

注：热处理是将实木板材自然晾干后置于处理室，抽真空使处理室空气压力降至0.03MPa，然后升温至55℃保温处理50min，然后在常压下加热至140℃，使板材含水率达到5%即可。

实施例2

一种实木板材抗弯曲变形的加工处理工艺，具体工艺方法如下：

1）在70℃条件下，将实木板材浸渍在浓度为13%的盐酸溶液中，浸渍处理25min，然后将实木板材取出，在室温下浸泡在由浓度为65%的乙醇和3mol/L的氯化铝溶液按照3:1的体积比组成的混合溶液中，浸泡2.5h，取出后在55℃，12MPa下进行超临界二氧化碳流体干燥时间3h，得到预处理实木板材；

2）将质量比为7:25的氧化钙和氧化铁混合后放入球料比为6:1的球磨机中，在转速为350r/min下球磨4h，然后在空气中，将混合粉末在1050℃下煅烧2.5h，待煅烧结束后，随炉冷却后取出，然后放入管式炉中，通入氢气，在700℃下加热还原2.5h，待还原结束后，在氢气气氛下随炉冷却后取出，加入到浓度为0.3mol/L的氯化铵溶液中，在转速为135r/min下搅拌清洗35min，过滤后用无水乙醇清洗4次，然后在85℃下真空干燥4h，即可获得纳米铁粉；

3）按照纳米铝溶胶重量的18%，将纳米铁粉加入到固含量为23%的纳米铝溶胶中，在450W超声波下分散处理30min，得到混合溶胶液，然后按照纳米铝溶胶重量的7%和1.5%，依次将粒径为13um的芳纶纤维粉末和聚乙烯吡咯烷酮加入到混合溶胶液中，在转速为350r/min下搅拌1.5h，然后加入体积比为1:1的无水乙醇和蒸馏水，经调配制得固体含量为7%的处理液；

4）将处理液加入到浸渍处理罐中，然后将经过预处理的实木板材放入处理罐中，使得实木板材完全浸没在处理液中，然后将浸渍罐抽真空至-0.17MPa，负压处理45min，然后解除真空，向浸渍罐中加压至0.8MPa，加压处理2.5h，重复上述处理4次，对实木板材进行浸渍处理，待处理结束后将板材取出烘干至含水率为6%，然后将烘干后的板材在氧含量为50%的环境中，在实木板材的表面施加载荷，使得实木板材的弯曲转角为9°，然后在175℃下弯曲加热处理8h，然后将实木板材翻转后再次进行同样载荷下的加热处理，将经过处理的板材在温度为130℃，热压压力为5MPa下热压定型处理7min，即可完成处理工艺。

经检测，本实施例的方法获得的实木板材，密度达到0.68g/cm³，相比于原材料（未加工处理的实木板材）提高了74.3%；弯曲强度为115MPa，相比于原材料、热处理得到的实木板材、石蜡油浸渍-热压定型得到的实木板材、石蜡油浸渍-弯曲热处理-热压定型得到的实木板材、处理液浸渍-热压定型得到的实木板材分别提高了82.7%、89.6%、40.3%、38.6%、32.1%；抗弯曲弹性模量为9350MPa，相比于原材料、热处理得到的实木板材、石蜡油浸渍-热压定型得到的实木板材、石蜡油浸渍-弯曲热处理-热压定型得到的实木板材、处理液浸渍-热压定型得到的实木板材分别提高了54.8%、62.3%、31.5%、28.6%、20.7%；径向湿涨率和弦向湿涨率分别为1.1%和1.6%，相比于原材料、热处理得到的实木板材、石蜡油浸渍-热压定型得到的实木板材、石蜡油浸渍-弯曲热处理-热压定型得到的实木板材、处理液浸渍-热压定型得到的实木板材分别降低了76.3%和75.4%、46.2%和42.1%、40.7%和40.1%、38.3%和37.6%、28.5%和27.7%。

注：热处理是将实木板材自然晾干后置于处理室，抽真空使处理室空气压力降至0.03MPa，然后升温至50℃保温处理60min，然后在常压下加热至135℃，使板材含水率达到6%即可。

实施例3

一种实木板材抗弯曲变形的加工处理工艺，具体工艺方法如下：

1）在80℃条件下，将实木板材浸渍在浓度为15%的盐酸溶液中，浸渍处理20min，然后将实木板材取出，在室温下浸泡在由浓度为70%的乙醇和5mol/L的氯化铝溶液按照4:1的体积比组成的混合溶液中，浸泡2h，取出后在60℃，14MPa下进行超临界二氧化碳流体干燥时间2h，得到预处理实木板材；

2）将质量比为7:30的氧化钙和氧化铁混合后放入球料比为7:1的球磨机中，在转速为400r/min下球磨3h，然后在空气中，将混合粉末在1100℃下煅烧2h，待煅烧结束后，随炉冷却后取出，然后放入管式炉中，通入氢气，在750℃下加热还原2h，待还原结束后，在氢气气氛下随炉冷却后取出，加入到浓度为0.4mol/L的氯化铵溶液中，在转速为170r/min下搅拌清洗30min，过滤后用无水乙醇清洗4次，然后在90℃下真空干燥3h，即可获得纳米铁粉；

3）按照纳米铝溶胶重量的20%，将纳米铁粉加入到固含量为25%的纳米铝溶胶中，在500W超声波下分散处理20min，得到混合溶胶液，然后按照纳米铝溶胶重量的9%和2%，依次将粒径为15um的芳纶纤维粉末和聚乙烯吡咯烷酮加入到混合溶胶液中，在转速为400r/min下搅拌1h，然后加入体积比为1:1的无水乙醇和蒸馏水，经调配制得固体含量为8%的处理液；

4）将处理液加入到浸渍处理罐中，然后将经过预处理的实木板材放入处理罐中，使得实木板材完全浸没在处理液中，然后将浸渍罐抽真空至-0.21MPa，负压处理40min，然后解除真空，向浸渍罐中加压至1.0MPa，加压处理2h，重复上述处理5次，对实木板材进行浸渍处理，待处理结束后将板材取出烘干至含水率为7%，然后将烘干后的板材在氧含量为55%的环境中，在实木板材的表面施加载荷，使得实木板材的弯曲转角为12°，然后在190℃下弯曲加热处理6h，然后将实木板材翻转后再次进行同样载荷下的加热处理，将经过处理的板材在温度为150℃，热压压力为6MPa下热压定型处理5min，即可完成处理工艺。

经检测，本实施例的方法获得的实木板材，密度达到0.65g/cm³，相比于原材料（未加工处理的实木板材）提高了66.7%；弯曲强度为110MPa，相比于原材料、热处理得到的实木板材、石蜡油浸渍-热压定型得到的实木板材、石蜡油浸渍-弯曲热处理-热压定型得到的实木板材、处理液浸渍-热压定型得到的实木板材分别提高了74.9%、81.2%、34.5%、32.6%、26.3%；抗弯曲弹性模量为9200MPa，相比于原材料、热处理得到的实木板材、石蜡油浸渍-热压定型得到的实木板材、石蜡油浸渍-弯曲热处理-热压定型得到的实木板材、处理液浸渍-热压定型得到的实木板材分别提高了52.3%、59.7%、29.4%、26.5%、18.8%；径向湿涨率和弦向湿涨率分别为1.2%和1.7%，相比于原材料、热处理得到的实木板材、石蜡油浸渍-热压定型得到的实木板材、石蜡油浸渍-弯曲热处理-热压定型得到的实木板材、处理液浸渍-热压定型得到的实木板材分别降低了74.1%和73.8%、41.2%和38.4%、34.8%和34.4%、32.6%和33.6%、22.1%和23.1%。

注：热处理是将实木板材自然晾干后置于处理室，抽真空使处理室空气压力降至0.04MPa，然后升温至53℃保温处理55min，然后在常压下加热至130℃，使板材含水率达到7%即可。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。