[0001] 本发明涉及木材处理技术领域，特别涉及一种高效木业热处理工艺。

[0002] 木材热处理也称木材热改性，欧盟标准(CEN/TS15679：2007)对木材热处理的定义为：在温度高于160℃的低氧环境下，可使细胞壁构成和物理性能发生变化的处理。热处理后的木材由于其营养成分被破坏，使其具有较好的防腐防虫功能。由于热处理后的木材中吸水官能团半纤维素被重组，使产品具有较好的物理性能。而深度热处理防腐木是真正的绿色环保产品，因为尽管产品具有防腐防虫性能，却不含任何有害物质，不但提高了木材的使用寿命，而且不会在生产过程中使用过程中以及使用后的废料处理对人体、动物和环境有任何的负面影响。

[0003] 众所周知，木材热处理的过程可以分为三个阶段，第一个阶段是水分和气体的释放阶段，当木材被加热到100度左右时，其中的水分会开始蒸发同时还会释放出一些气体，第二个阶段是挥发性有机物的释放阶段即当温度升高到180度左右时，木材中的挥发性有机物会开始分解，释放出气体和液体，第三个阶段需要保温至180度左右以持续对木材进行热处理。三个阶段所用的时间多在5小时以上。因此，上述的木材热处理过程所需要的温度太高，太费能源，而且热处理时间也太长，影响木材处理效率，从而提高了生产成本。

[0023] 以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。

[0024] 一种高效木业热处理工艺，其包括如下步骤:

[0025] STEP101：提供促进液，所述促进液包括氯化铝、磷酸钾、以及醋酸酐，以100分计，所述氯化铝占20份～25份，所述碳酸钾占11份～32份，以及所述醋酸酐占30份～55份，其余为水；

[0026] STEP102：将木材浸泡入所述促进液中，浸泡时间为1～5h；

[0027] STEP103：提供喷淋液，对浸泡后的木材进行喷淋所述喷淋液，所述喷淋液为磷酸二氢铝溶液，其中所述磷酸二氢铝浓度为12％～17％；

[0028] STEP104：热处理：喷淋后的所述木材进行热处理以分解纤维或半纤维，热处理温度介于120度～140度，热处理时间为2～4h；

[0029] STEP105：抛光，将热处理后的木材表面进行抛光处理；

[0030] STEP106：提供稳定剂：所述稳定剂包括阳离子聚乙烯醇和乙醇，以100分计，所述阳离子聚乙烯醇占13份～42份，所述乙醇占57份～81份，其余为水；

[0031] STEP107：定型处理：将热处理的木材浸泡入所述稳定剂中，浸泡时间为0.5～3h；

[0032] STEP108：干燥处理：提供高频真空干燥机，并对所述木材进行干燥。

[0033] 在STEP101中，所述氯化铝可以使部分纤维素溶解于水溶液中，也有部分纤维素在酸的作用下降解成小分子糖，从而导致纤维素在处理后该纤维素的结构和组成发生较大改变，具体地，所述氯化铝溶液可以将纤维素中与其相连的少量木质素碎片化，从而逐渐降解成低分子量的支链以利于后续的热处理，达到提高热处理的效率的目的。所述氯化铝的份数应当限于20份～25份，太少将无法达到上述目的，而太多会使得溶液的酸性能太强，残留太多，影响后续的制程，如喷淋，涂漆等。

[0034] 所述碳酸钾与所述氯化铝及醋酸酐的作用是相辅相成的，因为碳酸钾可与醋酸发生反应生成醋酸钾从而保护木材的颜色，从而不会因为使用氯化铝而改变木材的颜色，这为使用氯化铝打下了基础，因为氯化铝会形成酸，其用于降解成小分子糖。同时，所述碳酸钾还可以吸收热处理过程中产生的二氧化碳。所述碳酸钾的含量占11份～32份，其太高会过量的消耗醋酸酐，使得醋酸酐难以达到其软化纤维的目的，从而导致降低醋酸酐的效果同时产生过量的醋酸钾，造成污染，太低会无法达到保色的要求。

[0035] 所述醋酸酐用于软化纤维，从而提高热处理效率，因为软化的纤维在热处理时有更大的受热面积，从而可以提高热处理的效率。但所述醋酸酐的含量应当限于30份～55份，过量则该醋酸酐会腐蚀设备，含量太低无法充分促进纤维分解软化。

[0036] 在STEP102中，浸泡时间为1～5h，时间太短无法使浸泡液充分浸入，时间太长导致相应的生产效率降低。

[0037] 在STEP103中，所述磷酸二氢铝作为高温保护剂，其用于保护木材的力学性能，即其在高温下可以将将软件分解纤维和半纤维重新粘合在一起，从而在木材表面形成一层保护膜，进而可以避免在热处理时木材表面发生剧烈炭化导致木材的力学性能大量损失，从而降低该木材的品质。使用喷淋的方式不仅可以避免已经进入木材内部的促进液成分析出，而且喷淋效率更高，成本更低，同时喷淋可以仅在木材表面形成残留的磷酸二氢铝，避免其深入到木材内部。

[0038] 在STEP104中，众所周知，纤维素或半纤维素属于生物质材料，其加热后会发生热解反应生成木质素和其他产物，并在加热过程中发生热处理，这有助于提高木材的稳定性。热处理工艺本身为现有技术，但是在本发明创造中，通过浸泡所述促进液，可以降低热处理的时间与温度。具体地，使用工业化箱式热处理窑进行木材中温热处理，水蒸汽为保护性气
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体，一次装材量为30～40m/窑。中温热处理工艺分为预热阶段、升温阶段、热处理(保温)阶段和降温阶段。整个热处理过程中气压保持在20kPa。在70℃以前升温速度为5℃/h；当温度升到70～100℃时，每2h升5℃；温度升到100～140℃时，每3h升5℃，温度达到140℃保持
10h，随后即可逐步降温，每小时降温5～8℃；温度低于50℃后开窑出材。

[0039] 在STEP105中，通过抛光不仅可以去除木材表面的杂质，还可以将木材表面的磷酸二氢铝祛除，提高稳定剂渗透率，同时还将木材表面的炭化层祛除，提高木材表面加工性能，如涂漆等。

[0040] 在STEP106中，所述阳离子型聚乙烯醇具有保色的功能，同时能增强纤维的柔韧性，还能提高木材力学强度。因为经热处理后，聚乙烯醇聚合物主链上的轻基还可以和纤维上的轻基、氨基反应形成共价键，甚至形成交联(或在纤维表面形成网状结构)，抑制纤维溶胀，阻止色料分子从纤维内解吸出来。另外，聚乙烯醇本身是一种成膜物质，可在织物表面成膜，增加纤维的平滑度，降低摩擦系数，防止着色的纤维尘屑毛茸被摩擦下来，从而达到保色的功能。同时，该阳离子型聚乙烯醇能够提供纤维的高留着性能，从而提高纸张的延展性和柔韧性。但是所述阳离子型聚乙烯醇含量应当限于3～42份，含量过高会阻碍该阳离子型聚乙烯醇向木材内部渗透，难以达到保色的目的，而含量过低达不了增韧木材纤维和提高木材力学强度的目的。

[0041] 所述乙醇可以与木材内部的醋酸根离子发生反应形成酯类物质，从而提高木材稳定性和力学强度。所述木材内部的醋酸根离子中的部分为木材内部纤维分解时产生，部分为浸泡所述促进液时，醋酸酐的醋酸根离子渗透入木材内部。所述乙醇与该醋酸根离子反应生成的酯类物质填充在木材的内部，从而可以提高木材的稳定性与力学强度。同时所述乙醇的含量应当限于57～81份，含量过高会造成乙醇资源的浪费，含量过低无法充分反映残留的醋酸根。

[0042] 在STEP107中，在所述稳定剂浸泡所述木材的时间应当限于0.5～3h，时间太短导致修复也无法渗透到木材内部，形成有效的反应，时间太长导致生产效率降低，同时导致已经生成的修复成分渗出。

[0043] 在STEP108中，所述高频真空干燥机本身为现有技术，其操作该当本领域技术人员所习知，在此不再赘述。通过干燥后，所述木材的含水率与木材的种类有关，可以根据实际情况进行调节。

[0044] 与现有技术相比，本发明提供的高效木业热处理工艺通过提供促进液使的热处理时，可以在较低的温度水平达到高温热处理木材的目的，而高效热处理木材好处即可以降低对热处理设备要求，还可以降低热处理温度，节约能源，具体地，所述氯化铝可以使部分纤维素溶解于水溶液中，也有部分纤维素在酸的作用下降解成小分子糖，从而可以降低热处理温度，所述碳酸钾可以保护木材的颜色，以免在热处理时使木材的颜色掉色，为使用所述氯化铝打下了基础。而所述醋酸酐可以软化纤维，而软化的纤维在热处理时有更大的受热面积，从而可以提高热处理的效率。通过喷淋所述磷酸二氢铝可以将将软件分解纤维和半纤维重新粘合在一起，从而在木材表面形成一层保护膜，进而可以避免在热处理时木材表面发生剧烈炭化导致木材的力学性能大量损失，因此，通过浸泡与喷淋工序，不仅可以提高热处理后木材力学性能，还可以保证热处理后木材尺寸的稳定性。同时，在热处理后，通过所述阳离子型聚乙烯醇，其可以进一步达到保色的功能，而所述乙醇可以与木材内部的醋酸根离子发生反应形成酯类物质，从而提高木材稳定性和力学强度，从而不仅可以提高热处理的效率，而且还可以降低木材的生成成本。

[0045] 实验材料：橄榄木(500*200*20mm含水率11.7％)

[0046] 实施例1

[0047] STEP101：提供促进液，所述促进液包括氯化铝、磷酸钾、以及醋酸酐，以100分计，所述氯化铝占22份，所述碳酸钾占17份，以及所述醋酸酐占41份，其余为水；

[0048] STEP102：将木材浸泡入所述促进液中，浸泡时间为2.5h；

[0049] STEP103：提供喷淋液，将木材取出后祛除表面水分及杂物，喷淋浓度为15％的磷酸氢二铝溶液；

[0050] STEP104：热处理：喷淋处理后的所述木材进行热处理以分解纤维素、半纤维素以及木质素，热处理温度为130度，热处理时间为3.5h；

[0051] STEP105：抛光，将热处理后的木材表面进行抛光处理；

[0052] STEP106：提供稳定剂：所述稳定剂包括阳离子聚乙烯醇和乙醇，以100分计，所述阳离子聚乙烯醇占24份，所述乙醇占61份，其余为水；

[0053] STEP107：定型处理：将热处理的木材浸泡入所述稳定剂中，浸泡时间为2h；

[0054] STEP108：干燥处理：提供高频真空干燥机，并对所述木材进行干燥。

[0055] 实施例2

[0056] STEP101：提供促进液，所述促进液包括氯化铝、磷酸钾、以及醋酸酐，以100分计，所述氯化铝占27份，所述碳酸钾占23份，以及所述醋酸酐占37份，其余为水；

[0057] STEP102：将木材浸泡入所述促进液中，浸泡时间为3h；

[0058] STEP103：提供喷淋液，将木材取出后祛除表面水分及杂物，喷淋浓度为16％的磷酸氢二铝溶液；

[0059] STEP104：热处理：喷淋处理后的所述木材进行热处理以分解纤维素、半纤维素以及木质素，热处理温度为140度，热处理时间为3h；

[0060] STEP105：抛光，将热处理后的木材表面进行抛光处理；

[0061] STEP106：提供稳定剂：所述稳定剂包括阳离子聚乙烯醇和乙醇，以100分计，所述阳离子聚乙烯醇占24份，所述乙醇61份，其余为水；

[0062] STEP107：定型处理：将热处理的木材浸泡入所述稳定剂中，浸泡时间为2h；

[0063] STEP108：干燥处理：提供高频真空干燥机，并对所述木材进行干燥。

[0064] 实施例3

[0065] STEP101：提供促进液，所述促进液包括氯化铝、磷酸钾、以及醋酸酐，以100分计，所述氯化铝占27份，所述碳酸钾占23份，以及所述醋酸酐占37份，其余为水；

[0066] STEP102：将木材浸泡入所述促进液中，浸泡时间为3h；

[0067] STEP103：提供喷淋液，将木材取出后祛除表面水分及杂物，喷淋浓度为16％的磷酸氢二铝溶液；

[0068] STEP104：热处理：喷淋处理后的所述木材进行热处理以分解纤维素、半纤维素以及木质素，热处理温度为140度，热处理时间为2.5h；

[0069] STEP105：抛光，将热处理后的木材表面进行抛光处理；

[0070] STEP106：提供稳定剂：所述稳定剂包括阳离子聚乙烯醇和乙醇，以100分计，所述阳离子聚乙烯醇占22份，所述乙醇占57份，其余为水；

[0071] STEP107：定型处理：将热处理的木材浸泡入所述稳定剂中，浸泡时间为2h；

[0072] STEP108：干燥处理：提供高频真空干燥机，并对所述木材进行干燥。

[0073] 对比例

[0074] STEP101:水浸泡3h

[0075] STEP102:在140℃的温度下，在炭化窑里热处理3.5h；

[0076] STEP103:再用水浸泡2h；

[0077] STEP104:高频真空干燥；

[0078] 检测方法：抗弯强度和顺纹抗压强度测定分别按照GB/T 1936.1‑2021《木材抗弯强度测定方法》和GB/T 1935‑2021《木材顺纹抗压强度测定方法》。干缩性与湿胀性测定分别依据GB/T 1932‑2021《木材干缩性测定方法》、GB/T 1934.2‑2021《木材湿胀性测定方法》进行，每组试件30个，尺寸为20mm×20mm×20mm(L×W×T)，试件湿胀性测试过程中测试环境温度保持20℃。体积抗湿胀率ASEw、体抗干缩率ASEh计算分别按式(1)、(2)计算，精确至0.1％。

[0079]

[0080]

[0081] 式中：ASEw和ASEh分别为抗湿胀率(％)和抗干缩率(％)，ε0为未处理橄榄木湿胀率(％)，ε1为热处理材湿胀率(％)，β0为未处理橄榄木干缩率(％)，β1为热处理材干缩率(％)。

[0082] 试验结果

[0083]

[0084] 实施例1‑3为使用本发明创造的热处理工艺处理的橄榄木，对比例为未经过高效工艺处理的常规热处理橄榄木，空白组为未经热处理的橄榄木。

[0085] 由表中数据可知，实施例1‑3相较于对比例，橄榄木经过高效热处理后力学性能下降较少，尺寸稳定性能提高较多。对比例相较于空白组橄榄木经过正常热处理后，由于热处理温度较低但热处理的时间较长，热处理后的橄榄木力学性能才将较多尺寸稳定性能提高较少。

[0086] 以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。