[发明专利]一种木材表面的碳化装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种木材表面的加工和改性方法，尤其是涉及一种木材表面的碳化装置及方法，属于木材表面处理技术领域。

背景技术

为了延长木材使用寿命，减缓森林资源消耗，保护生态环境，对木材表面进行改性处理，克服木制品使用中存在的不耐久、易变形等缺点，增加表面纹理的凸凹视觉和触觉感，一直是木材加工领域的技术热点。不久前出现将木材表面碳化的处理办法，在增加木材表面防腐、防蛀、防水等方面取得明显的效果。

表面炭化木一般是用氧焊枪烧烤，使木材表面具有一层很薄的炭化层，对木材性能的改变可以类比木材的油漆，但可以突显表面凹凸的木纹，产生立体效果。由于其营养成分被破坏，使其具有较好的防腐防虫功能，由于其半纤维素吸水官能团被重组，使产品具有较好的物理性能，炭化防腐木是真正的绿色环保产品，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，而且不会在生产和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。

虽然表面碳化木工艺已经应用于生产中，但是还有很多缺点如碳化中氧焊枪火焰的内焰、外焰燃烧时氧气含量不一样，内焰、外焰的温度和碳化条件是不一样的，将会导致碳化后木材表面碳化程度不均匀，有时会过度碳化，生产出来的产品质量不稳定；在碳化过程中需要人手动操作氧焊枪，用肉眼看碳化的效果，能耗大，生产成本高、劳动恶劣、效率低等。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种木材表面的碳化装置及方法，通过大大功率的激光做热源，通过光学变换产生条型的光源瞬间急剧加热木材表面，起到快速碳化木材表面的效果，通过调整激光光源和被碳化木材的移动速度来调整木材表面碳化的程度，克服现有的木材表面碳化处理表面质量不均匀；能耗大，劳动环境差、效率低等问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种木材表面的碳化装置，其特征在于，包括激光发生器、凹柱面镜、凸柱面镜、全反射棱镜和木材输送带，激光发生器与凹柱面镜之间形成激光发射路径，凹柱面镜和凸柱面镜之间形成激光第一反射路径，且凸柱面镜和全反射棱镜之间形成第二反射路径，而全反射棱镜和木材输送带之间则形成激光照射路径。

进一步，所述的激光发生器与木材输送带的移动速度对应设置，对应关系为：(40-80)W：1m/min。

一种利用上述的碳化装置进行木材表面的碳化方法，其特征在于，包括以下步骤：将待碳化的木材放在传送带上，开启激光发生器，产生一束平行的激光光束，所述的激光光束发射到凹柱面镜上，凹柱面镜对发射来的激光光束进行聚缩后反射到凸柱面镜上，形成近似于矩形的椭圆光斑，所述的凸柱面镜将椭圆光斑再反射到全反射棱镜上，而全反射棱镜将椭圆光斑照射到待碳化的木材表面，所述的传送带以固定的速度带动木材移动，对木材表面整体进行碳化处理，碳化处理后的木材经冷却、去除碳粉处理后得到碳化成品。

更进一步，在碳化的过程中，还包括向待碳化木材表面喷射氮气进行防火保护的步骤。

本发明的有益之处在于：本发明所述的木材碳化装置及方法与传统的氧焊枪烧烤方式相比，激光表面碳化具有容易实现连续化、碳化质量均匀、对需要碳化的部位精准碳化、可以自动化生产、生产效率高，容易实现批量化生产的优势，同时可以喷氮气防止材料表面过度氧化，增加处理方法的安全性。

附图说明

图1是本发明所述的木材表面的碳化装置的结构示意图。

图2为激光碳化木材表面粗糙度的数据曲线趋势图。

图中附图标记的含义：

1、激光光束2、凹柱面镜3、凸柱面镜

4、全反射棱镜5、待碳化的木材。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

图1是本发明所述的木材表面的碳化装置的结构示意图。

如图1所示：木材表面的碳化装置，包括激光发生器(图中未示)、凹柱面镜2、凸柱面镜3、全反射棱镜4和木材输送带(图中未示)，激光发生器与凹柱面镜2之间形成激光发射路径，凹柱面镜2和凸柱面镜3之间形成激光第一反射路径，且凸柱面镜3和全反射棱镜4之间形成第二反射路径，而全反射棱镜4和木材输送带之间则形成激光照射路径。