[发明专利]一种竹材干燥和热处理方法

说明书

本发明公开了一种竹材干燥和热处理方法，采用聚乙烯蜡对石蜡进行改性，将改性石蜡液注入装有竹材的处理罐中进行干燥处理，直至竹材含水率降至6～8%；加热改性石蜡至160～200℃，保持该温度2～6h；冷却改性石蜡温度降至75～100℃时，将竹材取出后，直至进入竹材中的改性石蜡充分固化；本发明采用聚乙烯蜡改性石蜡作为介质对竹材进行干燥和热处理，处理过程中竹材细胞壁中的毛细管开始不断扩涨，低分子量的改性石蜡渗透入竹材的毛细管中，实现与水分的置换，使竹材得到快速干燥；另外在高温改性石蜡的作用下，竹材细胞壁中半纤维素、糖类等有机物质发生降解，形成孔隙结构，改性石蜡可进入细胞壁结构，冷却固化后起到物理填充增强作用。

技术领域

本发明属于竹材加工技术领域，特别涉及一种竹材干燥和热处理方法。

背景技术

竹材高温热处理技术是将竹质材料放置于高温无氧或低含氧量的环境下进行短期热解处理的改性技术。通过竹材中的半纤维素降解，亲水基团减少，淀粉、糖类等营养物质热解，从而有效改善竹材的颜色、耐候性以及尺寸稳定性。在处理过程中不加入任何化学改性剂，具有良好的环保性，近年来，已经实现了竹材热处理技术的工业化应用。根据热处理介质不同，目前研究较多的工艺主要分为三类：蒸汽处理工艺、惰性气体处理工艺以及热油处理工艺。蒸汽处理工艺可以显著改善竹材的尺寸稳定性、耐候和耐腐蚀性能，但高温度水蒸汽将对竹材半纤维素和纤维素物质产生强烈的热解、水解和酸解作用，导致竹材强度显著下降。惰性气体处理工艺主要以氮气作为隔氧保护介质，也可改善竹材的尺寸稳定性和耐腐性能，但氮气会导致木材表面硬化，使木材脆性显著增加。热油处理工艺中热油介质热传递效率高，处理时间较短，强度相对损失较小，但该方法处理成本高，会污染材料表面，且存在废油处理问题。另外，在以上方式热处理后的竹材的吸水性有所下降，但是由于竹材自身的微孔和物质降解后形成的孔隙的存在，处理后的竹材仍然具有一定的吸水性。尤其在室外使用时，其尺寸稳定性以及防腐效果仍需进一步提高。

石蜡是从石油精炼制得的一种固体烃混合物，无色或白色、近乎半透明的物质，其熔点在45～70℃之间，分子量约为240～450。石蜡的化学活性较低，呈中性，化学性质稳定，不仅可作为竹材热处理中的传热介质，同时在冷却后可填充于材料中。但石蜡存在着软化点低（约30℃），凝固收缩大，表面硬度小等问题。聚乙烯蜡具有硬度大，与其它种类的蜡具有良好的相容性；但其熔点相对较高、分子量较大。基于两种蜡的特点，将聚乙烯蜡作为添加剂改性石蜡，既保持石蜡具有的分子量小、流动性浸润性好的特点，又改善了石蜡的硬度、韧性和粘附性，为改性石蜡在竹材热处理以及增强改性中的应用提供了可行性。

发明内容

本发明提供一种竹材干燥和热处理方法，该方法可以显著降低竹材的吸水性，改善竹材的尺寸稳定性，同时可以解决热处理竹材力学性能下降的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种竹材干燥和热处理方法，采用改性石蜡为介质对竹材进行干燥和热处理，包含以下步骤：

S1、石蜡改性处理：采用聚乙烯蜡对石蜡进行改性，得到改性石蜡；

S2、竹材干燥处理：将步骤S1中得到的改性石蜡液注入装有竹材的处理罐中进行干燥处理，直至竹材含水率降至6～8%；

S3、竹材热处理：以10～15℃/h速度继续加热步骤S2中的改性石蜡，当改性石蜡的温度升至160～200℃，保持该温度2～6h；

S4、竹材后处理：将步骤S3中的改性石蜡进行冷却，直至改性石蜡的温度降至75～100℃时，将竹材取出后，在空气或冷藏室中放置，直至进入竹材中的改性石蜡充分固化。

进一步的，所述竹材为原竹、竹片材、竹束材、竹板材、竹集成材中的一种或多种。

进一步的，所述步骤S1中，聚乙烯蜡的添加量为石蜡质量的3～10%，将两者混合后，以10℃/h的速度将混合物升温至100℃，待石蜡充分熔融后搅拌2～4h。