一种提高木材加工可塑性的处理工艺的制作方法

1.本发明木材加工技术领域，具体涉及一种提高木材加工可塑性的处理工艺。


背景技术：

2.木材是一种应用广、易于开发利用的天然材料，是制作柳编的主要原料，但受其自身物理力学性质的影响，某些生产条件下需要对其进行一定程度的软化。木材进行软化处理后，可塑性得到提升，硬度减小，加工难度有效降低，使木材在编制时加工破坏的可能性降低，最终有利于改善柳编制品的质量。
3.木材的主要化学成分为纤维素、半纤维素以及木质素，木材的物理性能与三者交互作用关系密切。纤维素与木质素抑制了木材塑性与柔韧性，前者的结晶区促使木材韧性下降、强度上升，后者作为结构复杂的大分子化合物，提供着较高的刚性，同时木质素与其他成分之间可形成较强的化学键。上述作用使得木材在常温下形成一个不易产生塑性变形的稳定整体。目前，木材的软化主要分为物理软化与化学软化，针对部分对塑性要求不高的木材，普通的物理或化学软化方法均可以满足需求，但是，针对部分对塑性要求较高的木材，现有技术则无法满足需求。例如，针对尺寸以及密度较大的木材，对其进行常规的物理或化学软化方法，木材在的弯曲度只能在1:3-1:6范围内调节，并且回弹率达到了5%-10%，导致木材的可塑性一般，无法满足其需求。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种提高木材加工可塑性的处理工艺，通过将木材微波预处理后浸入到配制的处理液a中并进行等离子体处理，经水热处理后再浸入到配制处理液b中并进行等离子体处理，经水热反应即可，使用该方法能够对尺寸以及密度较大的木材进行处理，使得处理后的木材，弯曲度得到提升，并将回弹率得到降低，从而使得木材的可塑性得到增强。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：一种提高木材加工可塑性的处理工艺，工艺方法如下：将木材微波预处理后浸入到处理液a中并进行等离子体处理，经水热处理后再浸入到处理液b中并进行等离子体处理，经水热反应即可。
6.本发明中，通过将木材进行微波处理，高能微波的能量可使木材内部产生微观破坏，使得木材内部产生大量微观裂缝，增大了木材的渗透性，有助于后续处理液渗入到木材内部。
7.本发明中，通过木材依次浸泡在处理液a和处理液b中，并进行等离子体处理，利用等离子体处理能够氧化并刻蚀木材表面，提高木材对处理液的毛细管作用，促进处理液向木材内的渗透，使得处理液可以填充在木材内部。
8.本发明中，利用酒石酸锑钾作为锑源，硫代乙酰胺作为硫源，通过水热处理，使得木材内部生成大量的硫化锑纳米颗粒，并且随着水热处理时间的延长，硫化锑纳米颗粒之
间发生团聚现象，从表面生长出一些网状结构，并且随着硫化锑纳米颗粒逐渐减少，网状结构不断生长，最终在木材内部形成的完整的连续相网状结构；同时，为了抑制硫化锑晶核的生长习性以及控制生长速率，还在处理液a中引入了聚乙烯吡咯烷酮，可以避免硫化锑晶粒之间发生团聚，使得硫化锑晶核生长成较小晶粒。
9.本发明中，通过在木材内部构建形成连续相网状结构后，再次将木材浸泡在处理液b中并进行水热反应，填充在木材细内部的处理液b在经过水热反应后，以网状结构为生长基体，在网状结构表面生长均匀一致的纳米片，生成的大量纳米片在网状结构表面形成片层状凸起层。
10.本发明中，通过在木材内部构建形成网状结构，可以起到分散应力的作用，减少了木材弯曲时的应力集中，从而使得木材具有较大的弯曲度，并且，通过在网状结构表面生成片层状的凸起层，使得木材在进行弯曲时，凸起层中的片层状纳米片相互之间形成嵌插，使得网状结构形成了折叠状，从而可以抑制弯曲木材恢复原状，从而降低了木材的回弹率。
11.在一种具体的实施方式中，木材微波处理前还进行了软化处理，所述软化处理采用了高温水热处理的方式进行。
12.通过对木材进行软化处理，使得木材在恒温恒湿箱中可以快速达到平衡含水率，增大了木材中的含水量，使得木材在进行微波处理时，可以产生更多的热量，从而也加快了木材内部微观裂缝的形成。
13.在一种具体的实施方式中，优选高温水热处理的温度为120-180℃，时间为50-120min，浴比为1:10-20。
14.在一种具体的实施方式中，高温水热处理中，优选以2-5℃/min的速度从室温升温至设定温度。
15.在一种具体的实施方式中，木材软化后，还需置于恒温恒湿箱中，在20-25℃以及60-65%条件下，调节至平衡含水率。
16.在一种具体的实施方式中，优选微波处理腔长度为0.5m，微波功率100-140kw，传输速度1.0-1.5m/h。
17.在一种具体的实施方式中，木材经微波处理后，经气干干燥至含水率低于12%。
18.在一种具体的实施方式中，处理液a中，硫源和锑源的摩尔比为1:2.0-2.3。
19.在一种具体的实施方式中，优选硫源为硫代乙酰胺，锑源为酒石酸锑钾。
20.在一种具体的实施方式中，处理液a中，还添加有聚乙烯吡咯烷酮，所述聚乙烯吡咯烷酮的添加量为锑源质量的0.05-0.20%。
21.在一种具体的实施方式中，处理液a中，使用的溶剂为去离子水，所述去离子水与酒石酸锑钾的比例为1:4.0-8.5ml/g。
22.在一种具体的实施方式中，优选处理液a的配制方法如下：将4-10m酒石酸锑钾溶于0.3-1.5l去离子水中，磁力搅拌10-30min，待其完全溶解后，加入2-10g聚乙烯吡咯烷酮，以100-160r/min搅拌5-15min，然后在混合溶液中加入8-20m硫代乙酰胺，磁力搅拌20-50min，得到处理液a。
23.在一种具体的实施方式中，处理液b中，钨酸盐与乙醇的比例为1:10-15g/ml，所述处理液b的ph值为1.5-2.0。
24.在一种具体的实施方式中，优选钨酸盐为二水合钨酸钠。
25.在一种具体的实施方式中，处理液b中，钨酸盐与乙醇混合后还需要进行定容，所述定容所使用的蒸馏水为乙醇体积的2.0-2.5倍量。
26.在一种具体的实施方式中，优选处理液b的配制方法如下：将15-50g二水合钨酸钠置于容器中，加入0.2-0.6l乙醇，用蒸馏水定容至0.6-2.0l，然后用95-98%的浓硫酸调节ph值至1.5-2.0，得到处理液b。
27.在一种具体的实施方式中，等离子体处理的功率为4.5-6.0kw。
28.在一种具体的实施方式中，等离子体处理时，木材再导辊的作用下进入等离子体处理区域。
29.在一种具体的实施方式中，优选导辊的速度为2-5m/min。
30.在一种具体的实施方式中，优选水热处理的温度180-200℃，处理时间12-20h。
31.在一种具体的实施方式中，优选水热反应的温度为95-98℃，反应时间7-10h。
32.在一种具体的实施方式中，水热反应后还需对木材进行干燥处理。
33.在一种具体的实施方式中，优选干燥温度为60-80℃，干燥时间20-25h。
34.本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中，通过使用配制的处理液a和处理液b对木材进行浸泡，并且在浸泡过程中进行等离子体处理，处理后再分别进行水热处理以及水热反应，使得木材内部形成连续相的网状结构，并且在网状结构表面还生长了片层状凸起层，从而使得木材在弯曲时的弯曲度得到提高，回弹率得到降低，使得尺寸以及密度较大的木材同样可以具有更好的可塑性，使得木材可以更好的满足工业需求。
具体实施方式
35.实施例11、木材的选择选用长白落叶松，密度0.59g/cm3，端面硬度335kg/cm2，将其加工成400mm
×
100mm
×
30mm的单板。
36.2、木材的可塑性处理工艺s1、木材的预处理设定高温水热处理温度为120℃，时间为50min，浴比为1:10，在室温下，将木材表面清洗干净后放入电热蒸煮锅中，以2℃/min的速度升温至设定温度，保温并计时，待达到设定时间后即可卸压冷却，取出木材后放置于恒温恒湿箱中，在20℃以及60%条件下，调节至平衡含水率待用；使用微波处理腔长度为0.5m的隧道式微波处理设备，对上述木材进行微波处理，在处理过程中，控制微波功率100kw，传输速度1.0m/h，待木材微波处理后进行气干干燥，干燥至含水率为12%即可；s2、处理液的配制将4m酒石酸锑钾溶于0.3l去离子水中，磁力搅拌10min，待其完全溶解后，加入2g聚乙烯吡咯烷酮，以100r/min搅拌5min，然后在混合溶液中加入8m硫代乙酰胺，磁力搅拌20min，得到处理液a；将15g二水合钨酸钠置于容器中，加入0.2l乙醇，用蒸馏水定容至0.6l，然后用95%
的浓硫酸调节ph值至1.5，得到处理液b；s3、木材的等离子刻蚀将微波处理后的木材水平浸入到处理液a中，在导辊作用下，以2m/min的速度送入等离子体处理区域，等离子体处理功率设定为4.5kw，待处理完成，转移至反应釜中，密封后置于180℃烘箱中，恒温加热12h，待反应结束后冷却至室温，将木材取出，用去离子水冲洗干净，备用；将上述备用的木材浸入到处理液b中，在导辊作用下，以2m/min的速度送入等离子体处理区域，等离子体处理功率设定为4.5kw，待处理完成，转移至反应釜中，密封后在95℃下反应7h，冷却至室温，取出后用蒸馏水和乙醇反复进行交替洗涤，在60℃下干燥20h，即可完成木材的处理。
37.实施例21、木材的选择选用长白落叶松，密度0.59g/cm3，端面硬度335kg/cm2，将其加工成400mm
×
100mm
×
30mm的单板。
38.2、木材的可塑性处理工艺s1、木材的预处理设定高温水热处理温度为150℃，时间为80min，浴比为1:15，在室温下，将木材表面清洗干净后放入电热蒸煮锅中，以3℃/min的速度升温至设定温度，保温并计时，待达到设定时间后即可卸压冷却，取出木材后放置于恒温恒湿箱中，在23℃以及62%条件下，调节至平衡含水率待用；使用微波处理腔长度为0.5m的隧道式微波处理设备，对上述木材进行微波处理，在处理过程中，控制微波功率120kw，传输速度1.2m/h，待木材微波处理后进行气干干燥，干燥至含水率为10%即可；s2、处理液的配制将6m酒石酸锑钾溶于0.8l去离子水中，磁力搅拌20min，待其完全溶解后，加入5g聚乙烯吡咯烷酮，以150r/min搅拌10min，然后在混合溶液中加入12m硫代乙酰胺，磁力搅拌30min，得到处理液a；将20g二水合钨酸钠置于容器中，加入0.4l乙醇，用蒸馏水定容至1.4l，然后用98%的浓硫酸调节ph值至1.8，得到处理液b；s3、木材的等离子刻蚀将微波处理后的木材水平浸入到处理液a中，在导辊作用下，以3m/min的速度送入等离子体处理区域，等离子体处理功率设定为5.5kw，待处理完成，转移至反应釜中，密封后置于190℃烘箱中，恒温加热18h，待反应结束后冷却至室温，将木材取出，用去离子水冲洗干净，备用；将上述备用的木材浸入到处理液b中，在导辊作用下，以3m/min的速度送入等离子体处理区域，等离子体处理功率设定为5.5kw，待处理完成，转移至反应釜中，密封后在96℃下反应8h，冷却至室温，取出后用蒸馏水和乙醇反复进行交替洗涤，在70℃下干燥23h，即可完成木材的处理。
39.实施例3
1、木材的选择选用长白落叶松，密度0.59g/cm3，端面硬度335kg/cm2，将其加工成400mm
×
100mm
×
30mm的单板。
40.2、木材的可塑性处理工艺s1、木材的预处理设定高温水热处理温度为180℃，时间为120min，浴比为1:20，在室温下，将木材表面清洗干净后放入电热蒸煮锅中，以5℃/min的速度升温至设定温度，保温并计时，待达到设定时间后即可卸压冷却，取出木材后放置于恒温恒湿箱中，在25℃以及65%条件下，调节至平衡含水率待用；使用微波处理腔长度为0.5m的隧道式微波处理设备，对上述木材进行微波处理，在处理过程中，控制微波功率140kw，传输速度1.5m/h，待木材微波处理后进行气干干燥，干燥至含水率为10%即可；s2、处理液的配制将10m酒石酸锑钾溶于1.5l去离子水中，磁力搅拌30min，待其完全溶解后，加入10g聚乙烯吡咯烷酮，以160r/min搅拌15min，然后在混合溶液中加入20m硫代乙酰胺，磁力搅拌50min，得到处理液a；将50g二水合钨酸钠置于容器中，加入0.6l乙醇，用蒸馏水定容至2.0l，然后用98%的浓硫酸调节ph值至2.0，得到处理液b；s3、木材的等离子刻蚀将微波处理后的木材水平浸入到处理液a中，在导辊作用下，以5m/min的速度送入等离子体处理区域，等离子体处理功率设定为6.0kw，待处理完成，转移至反应釜中，密封后置于200℃烘箱中，恒温加热20h，待反应结束后冷却至室温，将木材取出，用去离子水冲洗干净，备用；将上述备用的木材浸入到处理液b中，在导辊作用下，以5m/min的速度送入等离子体处理区域，等离子体处理功率设定为6.0kw，待处理完成，转移至反应釜中，密封后在98℃下反应10h，冷却至室温，取出后用蒸馏水和乙醇反复进行交替洗涤，在80℃下干燥25h，即可完成木材的处理。
41.对照组：将木材放置在100℃恒温水浴锅内蒸煮1h，使其充分软化即可。
42.对比例1：木材只进行高温水热处理以及微波处理，具体操作如下：设定高温水热处理温度为120℃，时间为50min，浴比为1:10，在室温下，将木材表面清洗干净后放入电热蒸煮锅中，以2℃/min的速度升温至设定温度，保温并计时，待达到设定时间后即可卸压冷却，取出木材后放置于恒温恒湿箱中，在20℃以及60%条件下，调节至平衡含水率待用；使用微波处理腔长度为0.5m的隧道式微波处理设备，对上述木材进行微波处理，在处理过程中，控制微波功率100kw，传输速度1.0m/h，待木材微波处理后进行气干干燥，干燥至含水率为12%即可。
43.对比例2：
相比较实施例1，省去了处理液b，具体操作如下：s1、木材的预处理设定高温水热处理温度为120℃，时间为50min，浴比为1:10，在室温下，将木材表面清洗干净后放入电热蒸煮锅中，以2℃/min的速度升温至设定温度，保温并计时，待达到设定时间后即可卸压冷却，取出木材后放置于恒温恒湿箱中，在20℃以及60%条件下，调节至平衡含水率待用；使用微波处理腔长度为0.5m的隧道式微波处理设备，对上述木材进行微波处理，在处理过程中，控制微波功率100kw，传输速度1.0m/h，待木材微波处理后进行气干干燥，干燥至含水率为12%即可；s2、处理液的配制将4m酒石酸锑钾溶于0.3l去离子水中，磁力搅拌10min，待其完全溶解后，加入2g聚乙烯吡咯烷酮，以100r/min搅拌5min，然后在混合溶液中加入8m硫代乙酰胺，磁力搅拌20min，得到处理液a；s3、木材的等离子刻蚀将微波处理后的木材水平浸入到处理液a中，在导辊作用下，以2m/min的速度送入等离子体处理区域，等离子体处理功率设定为4.5kw，待处理完成，转移至反应釜中，密封后置于180℃烘箱中，恒温加热12h，待反应结束后冷却至室温，将木材取出，用去离子水冲洗干净，在60℃下干燥20h，即可完成木材的处理。
44.对比例3：相比较实施例1，省去了处理液a，具体操作如下：s1、木材的预处理设定高温水热处理温度为120℃，时间为50min，浴比为1:10，在室温下，将木材表面清洗干净后放入电热蒸煮锅中，以2℃/min的速度升温至设定温度，保温并计时，待达到设定时间后即可卸压冷却，取出木材后放置于恒温恒湿箱中，在20℃以及60%条件下，调节至平衡含水率待用；使用微波处理腔长度为0.5m的隧道式微波处理设备，对上述木材进行微波处理，在处理过程中，控制微波功率100kw，传输速度1.0m/h，待木材微波处理后进行气干干燥，干燥至含水率为12%即可；s2、处理液的配制将15g二水合钨酸钠置于容器中，加入0.2l乙醇，用蒸馏水定容至0.6l，然后用95%的浓硫酸调节ph值至1.5，得到处理液b；s3、木材的等离子刻蚀将微波处理后的木材水平浸入到处理液b中，在导辊作用下，以2m/min的速度送入等离子体处理区域，等离子体处理功率设定为4.5kw，待处理完成，转移至反应釜中，密封后在95℃下反应7h，冷却至室温，取出后用蒸馏水和乙醇反复进行交替洗涤，在60℃下干燥20h，即可完成木材的处理。
45.测试方法：
将实施例1-3、对照组以及对比例1-3提供的木材试样的含水率控制在45％后，将其放置于已预热125℃的热压机的模具中，并在温度为125℃，压缩率为40％，压力为20mpa的条件下，热压处理30min，将木材弯曲成弧形；将带有模具的弯曲木材试样从热压机上取下来送入自然气干房，干燥时间7天，将弯曲木材试样从模具中取出，得到弯曲木材。
46.测试结果：实施例1中的木材试样，最大弯曲度为1:1.6、回弹率为3.6％；实施例2中的木材试样，最大弯曲度为1:1.5、回弹率为3.2％；实施例3中的木材试样，最大弯曲度为1:1.8、回弹率为4.0％；对照组中的木材试样，最大弯曲度为1:20、回弹率为20％；对比例1中的木材试样，最大弯曲度为1:15、回弹率为13％；对比例2中的木材试样，最大弯曲度为1:8、回弹率为15％；对比例3中的木材试样，最大弯曲度为1:10、回弹率为6％。
47.结果分析：通过上述测试结果可知，本发明中公开的处理工艺，可以有效的提高木材的最大弯曲度，并且降低回弹率，使得木材的可塑性得到显著提升，从而使得木材可以更好的满足工业需求。
48.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。

技术特征：
1.一种提高木材加工可塑性的处理工艺，其特征在于，工艺方法如下：将木材微波预处理后浸入到处理液a中并进行等离子体处理，经水热处理后再浸入到处理液b中并进行等离子体处理，经水热反应即可；所述处理液a包括硫源和锑源；所述处理液b由钨酸盐和乙醇组成，并调节至酸性。2.如权利要求1所述一种提高竹材胶合强度的竹材胶合成型工艺，其特征在于，所述微波预处理中，微波功率100-140kw，传输速度1.0-1.5m/h。3.如权利要求1所述一种提高竹材胶合强度的竹材胶合成型工艺，其特征在于，所述等离子体处理的功率为4.5-6.0kw。4.如权利要求1所述一种提高竹材胶合强度的竹材胶合成型工艺，其特征在于，所述处理液a中，硫源和锑源的摩尔比为1:2.0-2.3。5.如权利要求1所述一种提高竹材胶合强度的竹材胶合成型工艺，其特征在于，所述处理液a中，还添加有聚乙烯吡咯烷酮，所述聚乙烯吡咯烷酮的添加量为锑源质量的0.05-0.20%。6.如权利要求1所述一种提高竹材胶合强度的竹材胶合成型工艺，其特征在于，所述处理液b中，钨酸盐与乙醇的比例为1:10-15g/ml，所述处理液b的ph值为1.5-2.0。7.如权利要求1所述一种提高竹材胶合强度的竹材胶合成型工艺，其特征在于，所述处理液b中，钨酸盐与乙醇混合后还需要进行定容，所述定容所使用的蒸馏水为乙醇体积的2.0-2.5倍量。8.如权利要求1所述一种提高竹材胶合强度的竹材胶合成型工艺，其特征在于，所述水热处理的温度180-200℃，处理时间12-20h。9.如权利要求1所述一种提高竹材胶合强度的竹材胶合成型工艺，其特征在于，所述水热反应的温度为95-98℃，反应时间7-10h。10.如权利要求1所述一种提高竹材胶合强度的竹材胶合成型工艺，其特征在于，所述木材微波预处理前，还进行了软化处理。

技术总结
本发明公开了一种提高木材加工可塑性的处理工艺，涉及木材加工技术领域，将木材微波预处理后浸入到处理液A中并进行等离子体处理，经水热处理后再浸入到处理液B中并进行等离子体处理，经水热反应即可；所述处理液A包括硫源和锑源；所述处理液B由钨酸盐和乙醇组成，并调节至酸性。本发明中，通过使用配制的处理液A和处理液B对木材进行浸泡，并且在浸泡过程中进行等离子体处理，处理后再分别进行水热处理以及水热反应，使得木材内部形成连续相的网状结构，并且在网状结构表面还生长了片层状凸起层，从而使得木材在弯曲时的弯曲度得到提高，回弹率得到降低，使得木材可以更好的满足工业需求。工业需求。


技术研发人员：徐学进
受保护的技术使用者：阜南佳利工艺品股份有限公司
技术研发日：2022.03.09
技术公布日：2022/5/25