阅读说明：本技术 一种木材软化方法 (Wood softening method ) 是由 董晓娜 杨众养 陈飞飞 林玲 黄川腾 张一民 刘斌 于 2021-07-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种木材软化方法,涉及木材处理技术领域,其技术方案要点是：包括以下步骤：S1、构建木材软化数据模型；S2、获取木材软化数据模型的多元回归方程,将多元回归方程和木材软化数据模型植入至木材软化处理工艺设备的控制单元中；S3、对木材进行水热软化处理；S4、将水热软化木材进行微波软化处理；S5、对水热-微波联合软化处理木材的表面进行干燥,即获得软化木材。本方法能够针对不同气干密度的不同木材进行对应的软化处理条件及软化处理参数的调控,且能够克服单一采用水热处理的时间局限性,同时确保木材软化处理的质量,避免木材经过化学试剂软化对木材结构和内部组织的损坏,减小环境污染,该方法便于用于木材切片标本的制作。(The invention discloses a wood softening method, which relates to the technical field of wood treatment and has the technical scheme that: the method comprises the following steps: s1, constructing a wood softening data model; s2, acquiring a multiple regression equation of the wood softening data model, and implanting the multiple regression equation and the wood softening data model into a control unit of the wood softening processing equipment; s3, carrying out hydrothermal softening treatment on the wood; s4, performing microwave softening treatment on the hydrothermally softened wood; and S5, drying the surface of the wood subjected to the hydrothermal-microwave combined softening treatment to obtain the softened wood. The method can adjust and control corresponding softening treatment conditions and softening treatment parameters aiming at different woods with different air-dry densities, can overcome the time limitation of single hydrothermal treatment, simultaneously ensures the quality of wood softening treatment, avoids the damage of the wood structure and internal tissues caused by the softening of the wood by chemical reagents, reduces the environmental pollution, and is convenient for manufacturing wood slice specimens.)

一种木材软化方法

技术领域

本发明涉及木材处理技术领域，更具体地说，它涉及一种木材软化方法。

背景技术

木材是世界公认的四大材料之一，具有可再生、无污染、成本低、强重比高等优点，可作为板材、家具、胶合板等产品及作为造纸、化学纤维工业的原料，在现代化的建设中起到重大的作用。木材鉴定对于正确认识木材，了解木材特性，合理利用木材有着重要的意义。

木材鉴定是在植物学分类的基础上，依据木材内部的解剖特征，对木材进行识别和分类。木材鉴定过程，即木材树种识别过程。木材识别的方法主要分为宏观识别和微观识别。研究所和权威鉴定机构多采用宏观和微观识别相结合的方法，可以保证木材识别的准确性和科学性。要想准确识别木材，特别在进口热带木材种类繁多的情况下(包括许多欠知名、少利用树种)，首先必须具有正确定名的木材标本，一般应来自研究所与高等院校标本室或自己采制，但都必须经植物学家或树木分类学家正确定名，并附有拉丁学名。一般木材标本配有对应的树木腊叶标本和永久光学切片，每张切片应包括木材的横、径和弦三个切面。木材标本与切片是木材识别中进行直接比对的宝贵材料。木材切片制作的主要过程包括以下4个步骤：

1、取材制样：木材永久切片一般要求三个面，即横切面、径切面和弦切面。取材时尽可能三个面都正，呈正方形。具体可根据材料而定，一般不小于1cm×1cm×2cm，横面要求至少有一个完整年轮，年轮界限与长边平行。

2、软化：目前，木材软化处理的方法主要有物理方法和化学方法。其中，物理方法通常是采用水热处理法，即采用外部加热的方式加热木材使其软化。通常为热水浸泡法，将锯制好的木材试样，置于100℃的沸水中浸泡，直到试样硬度适中位置。木材硬度如果比较大，可能需要一个月或更久。此方法，环保、廉价，但是费工费时，效率低。但是此方法不会破坏木材结构，实验室采用较多。化学软化剂配方多样，效果不一，但是试剂多有毒，且会破坏木材结构，实验室使用较少。

3、切片：将软化好的木材试样固定在切片机上进行切片。

4、染色：将切好的木材切片用番红染色后，不同梯度酒精浓度脱水，二甲苯或环保脱蜡剂透明。处理后的切片中性树脂封片后阴干或低温烘干即可。

在木材显微切片制作过程中，木材软化一直是最重要的环节，直接影响木材切片制作所需时间，切片质量及最终鉴定结果。目前木材切片制作过程中最常采用的软化方式即常规水煮软化，将锯制好的木材试样，置于100℃的沸水中持续蒸煮，直到试样硬度适中为止。单一采用水热处理法时，即使在加热的条件下水也很难进入到木材的结晶区而达到充分软化的目的。因此，单独采用水热处理法软化木材的并不理想，木材软化时间所需时间过久，而且长时间浸泡还会导致木材易出现断裂、皱缩等缺陷。

因此，发明旨在设计一种木材软化方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对解决现有技术中单独采用水热处理法软化木材，软化时长过长，而且易出现断裂、皱缩等缺陷，提供一种木材软化方法。

本方法通过构建木材软化数据模型并获取其多元回归方程，针对不同气干密度的不同木材进行对应的软化处理条件及软化处理参数的调控，且本方法采用将水热处理与微波处理结合的方式对木材进行软化处理，能够克服单一采用水热处理的局限性，确保木材软化处理的质量，且能够避免软化处理后出现断裂、皱缩等缺陷，提高木材软化质量，便于将其用于木材切片标本的制作。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种木材软化方法，具体包括以下步骤：

S1、构建木材软化数据模型，构建适用不同木质素含量及不同气干密度木材在不同水热温度下处理不同的时间及不同微波功率处理不同时间的木材软化数据模型，即该木材软化数据模型为：X＝f(a,b,c,d,e)，其中，X代表木材的木质素含量，a代表木材的气干密度，b代表水热处理温度，c代表水热处理时间，d代表微波处理的微波功率，e代表微波处理的时间；

S2、根据构建的木材软化数据模型，获取该木材软化数据模型的多元回归方程，并将多元回归方程和步骤S1中所述的木材软化数据模型植入至木材软化处理工艺设备的控制单元中；

S3、对木材进行软化处理，测定需软化处理的木材的气干密度，并根据所测定的木材的气干密度，通过木材软化处理工艺设备对木材进行水热软化处理，得水热软化木材；

S4、进行微波软化处理，将步骤S3中获得的水热软化木材采用木材防水膜进行包裹，对其进行微波软化处理，得水热-微波联合软化处理木材；

S5、对步骤S4中获得水热-微波联合软化处理木材的表面进行干燥，即获得软化木材。

进一步地，步骤S2中获取该木材软化数据模型的多元回归方程的具体方法为：

A、选择不同种类及不同气干密度的木材作为试件，根据水热-微波联合软化处理工艺流程，将不同种类及不同气干密度的木材分组进行水热-微波联合软化处理的正交试验；

B、将步骤A中每组试验试件的实验数据的平均值作为每组试验结果，然后运用graphpadinstat分析得到X＝f(a,b,c,d,e)的多元回归回归方程。

进一步地，步骤S3中进行水热软化处理的水热温度和水热软化处理时间由木材软化处理工艺设备的控制单元根据木材软化数据模型及其多元回归方程自动调控。

进一步地，步骤S4中进行微波软化处理的微波功率和微波处理时间由由木材软化处理工艺设备的控制单元根据木材软化数据模型及其多元回归方程自动调控。

进一步地，步骤S5中采用冷风快速吹干的方式对水热-微波联合软化处理木材的表面进行干燥。

本发明还提供一种木材软化方法的应用：将获得软化木材进行取材、切片后用于木材切片标本的制作。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的方法通过构建木材软化数据模型并获取其多元回归方程，便于在对木材进行软化处理的过程中，针对不同气干密度的不同木材进行对应的软化处理条件及软化处理参数的调控，且调控精度高，从而便于提高对木材进行软化处理的效率及质量；

2、本发明的方法将水热处理与微波处理结合，且水热处理和微波处理的条件参数能够在最佳互补情形下得到定量调控，能够克服单一采用水热处理的局限性，确保木材软化处理的质量，提高木材软化处理成品率，从而便于将其用于木材切片标本的制作。

附图说明

图1是本发明实施例中的流程图。

具体实施方式

以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。

实施例：一种木材软化方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

S1、构建木材软化数据模型，构建适用不同木质素含量与不同气干密度木材在不同水热温度下处理不同的时间及不同微波功率处理不同时间的木材软化数据模型，即该木材软化数据模型为：X＝f(a,b,c,d,e)，其中，X代表木材的木质素含量，a代表木材的气干密度，b代表水热处理温度，c代表水热处理时间，d代表微波处理的微波功率，e代表微波处理的时间。

S2、根据构建的木材软化数据模型，获取该木材软化数据模型的多元回归方程，并将多元回归方程和步骤S1中的木材软化数据模型植入至木材软化处理工艺设备的控制单元中。

S3、对木材进行软化处理，测定需软化处理的木材的气干密度，并根据所测定的木材的气干密度，通过木材软化处理工艺设备对木材进行水热软化处理，得水热软化木材。

S4、进行微波软化处理，将步骤S3中获得的水热软化木材采用木材防水膜进行包裹，对其进行微波软化处理，得水热-微波联合软化处理木材。

S5、对步骤S4中获得水热-微波联合软化处理木材的表面进行干燥，即获得软化木材。

其中，步骤S2中获取该木材软化数据模型的多元回归方程的具体方法为：

A、选择不同种类及不同气干密度的木材作为试件，根据水热-微波联合软化处理工艺流程，将不同种类及不同气干密度的木材分组进行水热-微波联合软化处理的正交试验。

B、将步骤A中每组试验试件的实验数据的平均值作为每组试验结果，然后运用graphpadinstat分析得到X＝f(a,b,c,d,e)的多元回归回归方程。

其中，步骤S3中进行水热软化处理的水热温度和水热软化处理时间由木材软化处理工艺设备的控制单元根据木材软化数据模型及其多元回归方程自动调控。

其中，步骤S4中进行微波软化处理的微波功率和微波处理时间由由木材软化处理工艺设备的控制单元根据木材软化数据模型及其多元回归方程自动调控。

其中，步骤S5中采用冷风快速吹干的方式对水热-微波联合软化处理木材的表面进行干燥。

在本实施例中，根据水热-微波联合软化处理工艺流程，将不同种类及不同气干密度的木材分组进行水热-微波联合软化处理的正交试验如下：

1)选择具有一定密度梯度的多个树种作为试验材料，如选用白木香(气干密度约为0.4g/cm³)、人工林柚木(气干密度约为0.5g/cm³)、西南桦(气干密度约为0.6g/cm³)、天然林柚木(气干密度约为0.7g/cm³)、柠檬桉(气干密度约为0.80g/cm³)。

2)将完成抽真空处理的木材试样进行水热处理，严格控制水热温度及水热处理时间。将水热处理完毕的试件迅速取出并包裹上保鲜膜，以防止木材内部的水分因微波的照射而损失严重。为防止处理后的木材因温度的降低而重新恢复刚性，因此处理完毕的试件需要以最快的速度进行木质素含量(即径向压缩位移量)的测定，正交实验参数与测定结果如下表1：

表1

根据上述表1的试验数据，利用函数绘图软件Oringin8.5将上述试验数据进行处理，得到木质素含量X关于不同密度、不同水热温度和时间、不同微波功率和时间的多元回归方程：

X＝34.442-46.382*a+0.08497*b+0.02827*c+0.01856*d+0.0302*e，决定系数R²＝0.9015。

在本发明的上述实施例中，本发明通过构建木材软化数据模型并获取其多元回归方程，针对不同气干密度的不同木材进行对应的软化处理条件及软化处理参数的调控，且本方法采用将水热处理与微波处理结合的方式对木材进行软化处理，能够克服单一采用水热处理的局限性，确保木材软化处理的质量，避免木材经过化学试剂软化对木材结构和内部组织的损坏，避免软化处理后出现断裂、皱缩等缺陷，且能减小环境污染；此外，本发明的方法便于木材切片标本的制作。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。