具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种速生材改性设备及改性方法，以解决上述现有技术存在的问题，简化速生材改性流程，提高木材浸渍效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-3，其中，图1为本发明的速生材改性设备的结构示意图，图2为本发明的速生材改性设备的密封罐门的结构示意图，图3为本发明的速生材改性方法的流程图。

本发明提供一种速生材改性设备，包括罐体1、密封罐门2、储液罐3、真空泵4，密封罐门2与罐体1可拆卸连接，密封罐门2与罐体1密封相连，罐体1内能够容纳待处理木材，储液罐3内能够容纳浸渍液，储液罐3、真空泵4均与罐体1相连通，储液罐3能够向罐体1内输送浸渍液，罐体1内设置加热器5和加压组件，加压组件能够压缩待处理木材。

使用本发明的速生材改性设备时，罐体1内能够容纳待处理木材，密封罐门2关闭时，密封罐门2与罐体1密封连接，保证罐体1内气密性，储液罐3能够向罐体1内输送浸渍液，满足浸渍过程需求，罐体1内设置加热器5和加压组件，加热器5能够加热浸渍液，加压组件能够压缩待处理木材。

具体地，加压组件包括压杆6和压板7，压杆6可滑动地与罐体1相连，压杆6与压板7相连，压杆6能够带动压板7往复运动，压板7能够压缩待处理木材，压杆6带动压板7运动并利用压板7压缩待处理木材，为后续木材浸渍提供便利。

为了保证加压组件的整体结构强度，加压组件还包括上顶板8、立柱9和下底板10，上顶板8、下底板10分别设置于罐体1内相对的两侧，立柱9连接上顶板8和下底板10；压杆6可滑动地与上顶板8相连，设置上顶板8、立柱9和下底板10组成框架状结构，为压杆6和压板7运动提供了稳定支撑，提高了加压组件的结构强度和稳定性。

其中，压杆6的数量为两根，两根压杆6分别设置于压板7的相对的两端，压杆6能够带动压板7沿竖直方向往复运动，提高压板7的受力均匀性，采用压板7对木材进行压缩，增大压板7与木材接触面接，提高木材受压均匀性。为了便于控制，加压组件具有控制开关和驱动器，驱动器与压杆6传动相连，控制开关能够控制驱动器的工作状态，还需要说明的是，加压组件还连接有保护元件，对控制线路提供有效保护，确保加压组件能够正常工作。

更具体地，罐体1上设置抽气口11，真空泵4利用抽气口11与罐体1相连通，真空泵4通过管路与抽气口11相连通，真空泵4利用抽气口11抽取罐体1内气体，控制罐体1内压力。储液罐3通过进液管12、出液管14与罐体1相连通，进液管12上设置进液止回阀13，进液管12与储液罐3的内腔的底部相连通，出液管14上设置出液止回阀15，出液管14与储液罐3的内腔的顶部相连通，浸渍液能够循环利用，设置出液止回阀15和进液止回阀13便于控制浸渍液的流向。罐体1还设置压力表17和温度表18，便于监测罐体1内压力和温度，罐体1设置安全阀19和溢流口20，提高罐体1工作的安全系数。

在本具体实施方式中，密封罐门2的数量为两个，两个密封罐门2分别设置于罐体1的相对的两端，方便待处理木材的进出。

为了提高密封罐门2与罐体1的连接密封性，密封罐门2具有第一齿状结构16，罐体1上具有与第一齿状结构16相适配的第二齿状结构，第一齿状结构16与第二齿状结构相啮合，密封罐门2与罐体1之间设置密封垫圈，进一步提高设备工作的安全系数。

进一步地，罐体1内设置推车轨道，推车轨道与罐体1可拆装连接，推车轨道和加压组件设置于罐体1内相对的两侧，设置推车轨道可以方便地将装有木材的推车送入罐体1内，方便操作，减轻操作人员劳动负担，另外，推车轨道与罐体1可拆装连接，拆卸推车轨道后方便罐体1维护清洁。

本发明还提供了一种速生材改性方法，利用上述的速生材改性设备，包括如下步骤：

步骤一、前期准备

将木材处理后送入罐体1内，关闭密封罐门2；

步骤二、压缩木材

利用加压组件压缩木材，木材的压缩率与材质有关；

步骤三、真空加压浸渍

利用真空泵4调节罐体1内压力为-0.09-0.1MPa，保持20-45min，储液罐3内浸渍液进入罐体1内，浸渍液液面超过木材表面时，停止加液；调整压力为0.5-0.8MPa，浸渍液温度为20-70℃，保压浸渍30-90min，卸压；浸渍过程中，保证浸渍液液面始终高于木材表面；卸压后，罐体1内的浸渍液回流至储液罐3，对罐体1内抽真空至0.08-0.085MPa，并保持5-10min，使木材表面的浸渍液浸入木材内部，然后再次卸压；

步骤四、出料

卸压完成，开启密封罐门2，出料，冲洗木材表面后，将木材放置于阴凉处静置，陈放4-8d；

步骤五、热固化

将木材放入高温处理窑，温度为160-200℃，恒温处理4-6h，然后降温冷却。

步骤二中，木材的压缩率为15％-60％，具体压缩率根据木材的材质具体决定，木材可以选自速生材杨木、桉木、杉木或松木中的一种或者多种；步骤三中，令浸渍液的液面始终高出木材表面3-5cm。

下面通过具体的实施例对本发明的速生材改性方法，进行进一步地解释说明。

实施例1

速生材改性方法包括如下步骤：

步骤一、前期准备：前期准备包括设备检查。杨木进行锯剖、裁边、刨光等前处理，锯切为1500×200×30(mm³)的试件。

步骤二、压缩木材：压缩率为50％。

步骤三、真空加压浸渍：调节真空度为-0.09MPa的环境下保持30min。负压条件下，开启进液止回阀13，控制浸渍液液面超过木材3cm，停止加液。浸渍过程中，液面低于木材高度时，自动加液。调整压力至0.6Mpa，浸渍液温度55℃，保压浸渍30min。卸压，开启出液止回阀15，浸渍液回流至储液罐3。再次抽真空0.085MPa保持5min，然后卸压。浸渍过程中，液面低于木材高度时，自动加液。

步骤四、出料：卸压完成，开启密封罐门2，出料。表面简单冲洗后，放于阴凉处静置养生，陈放5d。

步骤五、热固化：放入高温处理窑，温度为160℃，恒温处理4h，然后缓慢降温冷却。

实施例2

速生材改性方法包括如下步骤：

步骤一、前期准备：前期准备包括设备检查。杉木进行锯剖、裁边、刨光等前处理，锯切为2000×100×30(mm³)的试件。

步骤二、压缩木材：压缩率为60％。

步骤三、真空加压浸渍：调节真空度为-0.09MPa的环境下保持40min。负压条件下，开启进液止回阀13，控制浸渍液液面超过木材3cm，停止加液。浸渍过程中，液面低于木材高度时，自动加液。调整压力至0.7Mpa，浸渍液温度50℃，保压浸渍45min。卸压，开启出液止回阀15，浸渍液回流至储液罐3。再次抽真空0.085MPa保持5min，然后卸压。浸渍过程中，液面低于木材高度时，自动加液。

步骤四、出料：卸压完成，开启密封罐门2，出料。表面简单冲洗后，放于阴凉处静置养生，陈放5d。

步骤五、热固化：放入高温处理窑，温度为170℃，恒温处理5h，然后缓慢降温冷却。

实施例3

按照实施例1步骤，区别在于步骤五中热固化温度为180℃，恒温处理4h，其它步骤一致。

对比例1

按照实施例1步骤，区别在于不进行第二步压缩木材，改成常规干燥处理，干燥至含水率12％。

对比例2

按照实施例2步骤，区别在于不进行第二步压缩木材，改成常规干燥处理，干燥至含水率13％。

对照例1

实施例1中杨木素材

对照例2

实施例2中杉木素材

木材性能测试指标及方法：

①浸渍效果：

增重率：试件浸渍前后质量增加量与浸渍前的质量的比值。

公式为：

式中：w-增重率，％；

m0-试件处理前的重量，g；

m1-试件处理后的重量，g；

②尺寸稳定性：

参考GB-T17657-1999_人造板及饰面人造板理化性能试验方法

24h吸水厚度膨胀率：将试件浸没于水温(20±2)℃，pH7±1的水槽中，保持试件表面与水槽底部有一定的间隙，试件与试件也要保持一定的距离，浸泡试件24h，在30min之内，测量其测量点厚度。

公式为：

式中：T-吸水厚度膨胀率，％；

h1-浸水前的试件厚度，mm；

h2-浸水后的试件厚度，mm；

③机械强度

木材抗弯强度参考GB/T1936.1-2009木材抗弯强度试验方法

在试样长度中央测量径向尺寸为宽度，弦向为高度，准确至0.1mm。采用中央加荷，在1-2min内使试样破坏。上述性能均采用电子万能试验机进行测试，结果为3次测试的平均值。

木材抗弯弹性模量参考GB/T1936.2-2009木材抗弯弹性模量试验方法

在试样长度方向测量径向尺寸为宽度，弦向为高度，准确至0.1mm。采用两点荷载法，试验机以匀速加荷至下限荷载，立即读百分表指示值，然后经15s-20s加荷至上限荷载，随即卸荷，如此反复三次。

公式：

Ew－试验含水率为W时的抗弯弹性模量，单位为兆帕(MPa)；

p－上、下限荷载之差，单位为牛(N)；

l－两支座间跨距，单位为毫米(mm)；

b－试样宽度，单位为毫米(mm)；

h－试样高度，单位为毫米(mm)；

f－上、下限荷载间的试样变形值，单位为毫米(mm)。

④防水性能：

吸水率：试件浸水前后质量差与试件浸水前质量之比。

以上实施例性能测试结果见下表1：

通过表1结果分析，与未处理木材对照例1、2相比，实施例1、2、3增重率相比对照例、对比例明显增高，表明真空加压浸渍前压缩，有利于浸渍剂在木材内部的渗透。与对比例1、2相比，实施例浸渍效果明显优于对比例。

与未处理木材对照例1、2相比，实施例1、2、3的24h吸水厚度膨胀率明显降低，表明经过该发明工艺的改性，木材稳定性明显增强。与对比例1、2相比，实施例吸水厚度膨胀率低于对比例。

与对照例、对比例相比，实施例1、2、3的抗弯强度与抗弯弹性模量明显提高，表明该工艺可以提高木材机械强度，满足生产需求。

实施例1、2、3的质量损失率为6.5-8.6％之间，根据木材天然耐腐等级评定标准，耐腐等级按照质量顺势率分为四级：强耐腐(0-10％)，耐腐(11-24％)，稍耐腐(25-44％)，不耐腐(＞45％)，可以看出经过该工艺处理后的木材是强耐腐材。

表2为以上实验组吸水率。

结果表明，实施例1、2、3与对照例1、2相比，吸水率明显降低，说明经过该工艺处理的速生材防水效果增强。与对比例1、2相比，该工艺防水效果优于传统的干燥预处理方式。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。