CN115139380B - 一种木材强化处理方法及其碳素材料 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种木材强化处理方法及其碳素材料，处理材在设定的处理温度、处理压力的条件下而被压缩，所述处理材处于绝干状态，所述处理温度大于等于木材软化温度。本申请的木材强化处理方法是对处于绝干状态下的木材进行的，压缩完成之时塑性变形就已经被永久固定，不需要考虑水分的迁移，不需要保压以释放因水分产生的内部压力，并且达到设定的压缩率的处理材会在泄压冷却后发生进一步的收缩，所以能够大幅缩短处理周期、降低处理能耗与生产成本，压缩工艺的设计与执行均相对简单，不会出现保压时间不适配而造成的泄压瞬间的回弹、鼓包、炸裂的情况。

Description

一种木材强化处理方法及其碳素材料

技术领域

本发明涉及木质材料强化处理技术领域，具体为一种木材强化处理方法，同时还涉及利用该种处理方法制备得到的碳素材料。

背景技术

目前压缩密实化处理是一种主要的低密度木质材料的强化处理手段，能够提高低密度木质材料的密度、力学强度等性能。压缩密实化处理的原理是木材在一定含水率、高温的条件下，分子间的结合力减弱、分子热运动加速，使木材由弹性态转变为塑性态，并在压力条件下压缩而发生塑性变形。进一步，通过物理或化学的手段固定该塑性变形。

例如中国专利数据库中，公开号为CN101214675B，名称为“木材热压炭化强化方法”的发明专利，公开了一种木材压缩密实化处理方法及其变形固定方法，包括木材在含水率3～17％、温度为200～260℃的压力条件下，实施5～50％的压缩密实化处理，再经120～240min的热压炭化处理后，制得经过压缩密实化处理并固定变形的木质型材。又如公开号为CN103481348B，名称为“一种整体强化实木型材及其制造方法”的发明专利，公开了木材在含水率1～3％、温度为160～210℃的压力条件下，预热180～600s，实施20～30％的压缩密实化处理，并在保压180～600s之后，在干球温度180～200℃的常压过热介质中经2～4h的热处理以固定塑性变形。虽然用以固定塑性变形的手段不同，但上述两种技术手段均采用了先实施压缩密实化处理、再固定塑性变形的处理工艺。

与此同时，现有技术中有通过控制木材内水分的迁移能够得到特定厚度层受到压缩密实化处理的木质型材的技术手段。

例如公开号为CN102554992B，名称为“一种表面增强型木材型材及其制造方法”的发明专利，公开了木材在含水率4～15％、温度为230～320℃的压力条件下，经过30～600s的热压得到压缩率为5～20％的表面压缩密实化处理型材。在该技术方案中，由于仅木材表面受到压缩密实化，所以该技术方案的固定塑性变形的方式是通过缓慢泄压、并在冷压或负压条件下冷却实现的。又如公开号为CN108943208B，名称为“一种密度分布可控的实木压缩密实化板材生产方法”的发明专利，公开了在木材厚度方向上形成干区和湿区，控制干区和湿区的屈服应力差值在0.2MPa以上，通过100～150℃的热压使湿区发生塑性变形，保压5min，泄压后再保持30min，最后在180℃的常压或带压过热介质中经1h以上的热处理以固定塑性变形。又如公开号为114147827A，名称为“基于水分分布调控的实木层状压缩方法”的发明专利申请，公开了将含水率为6～28％的木材浸水处理1～20h后形成表层含水率高、内部含水率低的含水率分布状态，在40～240℃驱动木材内部水分迁移，并在同等温度、压缩速度0.1～2mm/s的条件下，实施压缩密实化处理，得到特定厚度层压缩密实化的层状压缩木质型材。以上三种技术方案，均通过控制木材内部水分迁移位置实现对木质型材特定的厚度层的压缩密实化处理。

发明内容

但是，经过发明人创造性的研究和发现，上述对木质材料实施整体压缩密实化处理的手段存在以下缺陷：

1、压缩密实化处理过程中，需要一段持续时间相对较长的保压处理，以对压缩形成的变形进行暂时的固定；但是，保压时间受树种、初始含水率、热压温度等因素的影响较大，所以不容易确定准确、合适的保压时间。

2、现有技术的中关于发生压缩变形条件的认识是压缩变形必须发生在湿热条件下，所以压缩过程需要控制的因素包括木材内的温度、含水率和施加的外力，只有施加的外力大于特定层的屈服应力时才能被压缩，但是特定层的屈服应力又受木材内的温度和含水率的交互影响，因此控制过程复杂。

3、当保压时间不足时，木质材料的压缩变形会在泄压瞬间发生回弹、压缩木鼓包、甚至炸裂的问题。

4、压缩密实化处理中含水率、热压温度这两个因素之间存在交互关系，在其一过高或二者均过高的情况下，木质材料容易在压缩密实化处理的过程中发生内裂、炸裂等缺陷。

5、压缩密实化处理形成的塑性变形必须要通过物理或化学的手段进行固定，固定塑性变形处理过程的能耗大、周期长、成本相对较高；更为重要的是，不论哪种固定手段(热压、热处理、饱和蒸汽处理、过热蒸汽加压处理等)，其固定效果都是以材料性能的损失为代价的，例如质量损失、力学性能的损失等。参见《木材塑性变形的湿热固定技术及机理研究进展》(作者黄荣凤，林业科学，第58卷第2期，2022年2月)。

上述对木质材料实施特定厚度层压缩密实化处理的手段存在以下缺陷：

即使是对处理材某个特定的厚度层(例如表面以下5mm的厚度范围内)实施压缩，也需要在完成该厚度层的整体软化，才能实施对该特定的厚度层的压缩。必须要按此操作的原因在于，木材中存在的水分形成热阻，木材本身温度难以升高，并且在加热过程中水分会发生迁移，为了控制软化层和充分软化只能先对整个待压缩厚度层实施软化后再实施压缩。

所以现有技术采用将特定厚度层的含水率与其他厚度层的含水率区分开来(高于其他厚度层)，使特定厚度层的含水率在处理温度的条件下的屈服应力小于其他厚度层和施加的外力。但是，特定厚度层(湿区)的形成及其迁移位置的控制是十分复杂的过程。首先根据需要的木材厚度方向上的密度峰值分布位置通过两组公式计算得到木材厚度方向上最大含水率分布位置与加热时间，再通过一组公式计算得到木材浸水方案。推算过程复杂且难以控制，推算过程受木材树种、木材纹理方向、初含水率等因素的影响较大，所以误差相对较大。

针对上述对木质材料实施整体压缩密实化处理的手段与上述对木质材料实施特定厚度层压缩密实化处理的手段，发明人发现其产品或工艺缺陷的成因是源自于现有技术对压缩密实化处理先决条件的理解。现有技术认为，木材细胞壁组分的吸湿膨胀性、热塑性，以及木材的多孔性结构构成了木材塑性变形的前提，在湿、热条件下从垂直于纤维方向施加大于超过木材屈服应力(受木材的含水率、软化温度影响)的外力即可实现木材压缩；干燥变定状态下木材中储存的能量在湿热环境下被释放，导致塑性变形发生回复(通俗称为压缩回弹)，所以需要采用湿热固定手段以释放压缩密实化处理后的木材的内应力的方式固定塑性变形。

基于以上发现，发明人克服现有技术的偏见，从而进一步发现，木材中水分的存在是造成现有技术压缩密实化处理控制过程复杂、控制难度大、成功率相对较低等问题的主要原因，但却并不是木材发生软化与塑性变形的必要条件。

具体来说，现有技术认为高温使木材发生软化必须在含水条件下，软化是木材从弹性态转变为塑性态的结果，所以木材能够被压缩或者弯曲。但是弹性态至塑性态的转变是可逆的，所以如果没有塑性变形的固定处理，在压缩密实化处理条件消除后，木材将在一定程度或完全的回复到压缩前的状态。

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种木材强化处理方法，其能有效解决上述问题中的至少一种；本发明还提供了利用该种处理方法制备得到的碳素材料。

本发明的一个实施例提供了一种木材强化处理方法，处理材在设定的处理温度、处理压力的条件下而被压缩，所述处理材处于绝干状态，所述处理温度大于等于木材软化温度。

作为优选，所述处理温度大于等于240℃。

作为优选，所述处理温度是240℃至280℃。

作为优选，所述处理材的含水率是0±1.0％。

作为优选，在所述处理材的压缩方向上，所述处理温度由受热一侧向另一侧传导；同时，所述处理温度随着压缩的进给而递进至次厚度层。

作为优选，所述处理温度随压缩的进给而递进，同时随着处理温度的传导、递进使得压缩能够持续进给。

作为优选，自第一个单位厚度层达到所述处理温度至最后一个单位厚度层完成压缩的耗时小于5分钟。

作为优选，所述处理材达到设定的压缩率后，直接泄压出料；或在泄压后，经过10s至30s的厚度保持再出料。

作为优选，设定的压缩率较实际的压缩率小。

作为优选，所述设定的压缩率较实际的压缩率小0至10％。

本发明的另一个实施例提供了利用上述木材强化处理方法制得的一种碳素材料，所述碳素材料在20℃/95％RH的环境下的平衡含水率是7％至9％。

作为优选，所述碳素材料自制得至冷却后，其体积收缩0至10％。

作为优选，制作所述碳素材料的树种是红锥木、米老排木材、橡胶木、荔枝木、杉木、松木、杨木、泡桐、西非苏木、桉木或黄梁木。

综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、处理温度达到木材的软化温度，木材就能够在无水条件下被压缩，并且塑性变形不需要通过附加的固化手段予以固定，而是在压缩完成之时塑性变形就已经被永久固定，所以本发明的技术方案能够大幅缩短处理周期、降低处理能耗与生产成本。

2、压缩在木材无水条件下进行，不需要考虑水分的迁移，不需要保压以释放因水分产生的内部压力，所以压缩工艺的设计与执行均相对简单；也不会出现保压时间不适配而造成的泄压瞬间的回弹、鼓包、炸裂的情况。

3、处理温度达到木材的软化温度的同时完成木材软化而能够被压缩，处理温度的递进与压缩的进给可以协同进行，所以能够进一步提高压缩处理的效率。

4、处理材(或处理材的部分厚度层)在泄压的瞬间仍处于塑性体的状态，达到设定的压缩率的处理材(或处理材的部分厚度层)的体积能够在泄压冷却后发生进一步的收缩，操作压缩过程时，设定的压缩率应当小于实际的压缩率，所以能够减小压缩处理过程中的能耗，降低生产成本。

5、本发明只需控制压缩温度，当处理材需要被压缩的厚度层的材料温度大于高于木材软化温度，即可发生压缩变形，所以压缩过程的控制十分简单。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本申请实施例公开了一种木材强化处理方法，它是一种将处理材(例如红锥木、米老排木材、橡胶木、荔枝木、杉木、松木、杨木、泡桐、西非苏木、桉木或黄梁木)在设定的处理温度、处理压力的条件下被压缩发生塑性变形以获得密实化效果的强化处理手段。特别的，实施强化处理时，处理材处于绝干状态，且处理温度大于等于木材软化温度。

借由上述方法，发明人创造性的发现水分并不是木材发生软化和塑性变形的必要条件之一。在无水条件下(即绝干状态)，只需要将处理材加热至木材软化温度便可使木材软化，继而通过施压可使软化的木材发生塑性变形，以压缩密实化的形式实现处理材的强化处理。区别于现有技术，在本实施例中，高温对于木材的影响是将木材从弹性体转变为塑性体，且该转变过程不可逆。由于木材转变为塑性体，所以压缩造成的塑性变形也不可逆，从而塑性变形不需要通过附加的固化手段予以固定，而是在压缩完成之时塑性变形就已经被永久固定，所以本实施例的技术方案能够大幅缩短处理周期、降低处理能耗与生产成本。与此同时，压缩在木材无水条件下进行，不需要考虑水分的迁移，不需要保压以释放因水分产生的内部压力，所以压缩工艺的设计与执行均相对简单；也不会出现保压时间不适配而造成的泄压瞬间的回弹、鼓包、炸裂的情况。

具体来说，该种木材强化处理方法包括干燥的步骤与压缩密实化的步骤。

干燥的步骤，是在103℃至130℃的条件下将处理材干燥至衡重，以使处理材处于绝干状态，例如0±1.0％。

压缩密实化的步骤的实施方式有两种。

第一种实施方式是处理材的待压缩厚度层(可以是处理材的部分厚度，也可以是整个厚度)整体达到处理温度之后施压完成压缩。具体来说，加热部件在无压力状态下加热处于绝干状态的处理材，在处理材的压缩方向上，处理温度由受热一侧向另一侧传导，直至待压缩厚度层整体达到处理温度发生软化，随后压力部件向处于绝干状态的软化后的待压缩厚度层施压，使待压缩厚度层发生整体的塑性变形。如果待压缩厚度层是处理材的部分厚度，则制得碳素-木质复合型材，其中，经过压缩强化的厚度层构成该复合型材中的碳素材料层，未经压缩强化的剩余厚度层构成该复合型材中的木质材料层。如果待压缩厚度层是处理材的整个厚度，则制得的碳素材料即碳素型材。由加热部件开始加热至完成压缩的耗时应当小于5分钟，换言之，压缩处理的过程应当在5分钟内完成。

第二种实施方式是处理材的待压缩厚度层上处理温度的传导、递进与压缩的进给协同进行。具体来说，加热部件接触处理材表面的同时或热压部件接触处理材表面之后、待压缩厚度层整体到达处理温度之前，压力部件向处理材施压并对达到处理温度的部分待压缩厚度层实施压缩。软化的厚度层压缩完成后，加热部件将热量传递至完成压缩的厚度层之下的次厚度层并将之软化，同时压力部件能够继续进给以压缩软化的次厚度层。在这个过程中，处理温度的传导是持续的，处理温度同时随压缩的进给而递进，又随着处理温度的传导、递进使得压缩能够持续进给。加热部件的热量除热传导的方式之外还能通过递进的方式传递至次厚度层，从而能够加快处理材内层温度升高速度，加快压缩效率。当然的，由加热部件开始加热至完成压缩的耗时应当小于5分钟。

处理材的设定的压缩率是处理材通过压力部件的设定能够达到的压缩率，实际的压缩率是处理材实际需要达到的压缩率。在本申请技术方案中，设定的压缩率较实际的压缩率小。

本领域技术人员周知的，木材的多孔结构使湿涨干缩规则主导了木材的尺寸、形状变化，而热胀冷缩规则仅在极小程度上或几乎不对木材的尺寸、形状产生的影响。但在本申请中，处于绝干状态下的处理材，受热被加热至木材软化温度后，发生从弹性体到塑性体的转变，处于塑性体状态下的木材的尺寸主要受热胀冷缩规则的影响，而仅在极小的程度上或几乎不受湿涨干缩规则的影响。处理材在泄压的瞬间仍处于塑性体的状态，因此处理材会在泄压冷却的过程中发生冷缩。所以本申请技术方案的设定的压缩率应当小于实际的压缩率，从而能够在一定程度上减小压缩处理过程中的能耗，降低生产成本。

处理材到达设定的压缩率时被视为完成压缩密实化的步骤，可以在处理材到达设定的压缩率后直接泄压出料，也可以在泄压后经过10s至30s的厚度保持后再泄压出料，得到本申请的碳素材料(如果待压缩厚度层是处理材的部分厚度，则制得碳素-木质复合型材；如果待压缩厚度层是处理材的整个厚度，则制得的碳素材料即碳素型材)。最后，在温度50～60℃、相对湿度85～90％条件下对碳素材料实施含水率控制，将碳素型材或碳素木质复合型材中的碳素材料的含水率控制到6～8％。制得的碳素型材或碳素木质复合型材中的碳素材料在20℃/95％RH的环境下的平衡含水率是7％至9％。

下面以具体的实施例进一步阐述本申请的技术方案。本申请的实施例中，干燥处理均采用鼓风式干燥箱，压缩处理的加热部件和压力部件均为平板式热压机，制得的碳素-木质复合型材或碳素型材的含水率控制在平衡干燥窑中实施。

实施例1

处理材是厚度为20mm的杨木板材，首先，在103±2℃的条件下将处理材干燥至衡重，干燥后处理材含水率为0.5％至1.0％。

随后，将上、下压板的温度升至250℃，使用厚度规限定上压板下压的停止位置，厚度规厚度19mm(即设定的压缩率是5％)，控制上、下压板间距22mm。

再后，将处理材置于上、下压板之间，并快速下降上压板至上压板接触处理材的表面，在上压板接触处理材表面的90s(预热)之后施压。本实施例中，在90s的预热过程中，处理温度通过热传导传递至处理材上、下表面往内约0.9mm的厚度层(即本实施例的待压缩厚度层，该厚度以原始处理材厚度为参照)。施压后，对该厚度层实施压缩，从而形成2个厚度约为0.4mm、分别位于处理材上下两面的碳素材料层(表层密实层)，两个碳素材料层之间是未被压缩强化的木质层。压缩过程中，压板压力6MPa，上压板下压速度4mm/min，即15s可完成压缩过程并达到设定的压缩率，加上预热时间共计处理时间105s。

再后，平板式热压机泄压但仍保持上、下压板间隔19mm，该厚度保持10s后压机打开出料，制得总厚度18.98mm、碳素材料层厚度0.38mm的碳素-木质复合型材。

最后，在温度50℃、相对湿度85％条件下将碳素-木质复合型材的碳素材料部分的含水率控制到6～8％。

实施例2

实施例2的处理方法与实施例1大体相同，区别在于处理温度、设定的压缩率、压缩耗时等的不同。具体来说，厚度规厚度18mm，所以本实施例的设定的压缩率是10％；上、下压板的温度是260℃，所以本实施例的处理温度是260℃，压板压力5.5MPa。在上压板接触处理材的同时施压。压缩过程中，假设以0.01mm的厚度层作为单位厚度层，当压板接触处理材的上、下表面使第一个单位厚度层达到处理温度并发生软化，此时上压板能够发生下压的进给而对第一个单位厚度层实施压缩，随着上压板的下压进给(压缩进给)使上、下压板能够更接近发生压缩的厚度层之内的次厚度层，处理温度也随之递进至次厚度层并令次厚度层发生软化，进而上压板能够继续发生下压的进给而对次厚度层实施压缩。随着处理温度、压力的逐层递进，最终在达到设定的压缩率后结束压缩处理。上压板下压速度2mm/min，所以60s可完成压缩过程并达到设定的压缩率。在60s内处理温度传递、热递进至处理材上、下表面往内约1.6mm的厚度层(即本实施例的待压缩厚度层，该厚度以原始处理材厚度为参照)，从而形成2个厚度约为0.6mm、分别位于处理材上下两面的碳素材料层(表层密实层)，两个碳素层之间是未被压缩强化的木质层。

本实施例中，厚度保持20s后压机打开出料，总厚度17.96mm、碳素层厚度0.58mm的碳素-木质复合型材。

实施例3

实施例3与实施例1的处理材相同、处理材干燥方法相同，但是处理温度是240℃，厚度规厚度17mm，所以设定的压缩量是15％。

将处理材置于上、下压板之间，快速下降上压板至上压板接触处理材的表面，上压板接触处理材表面后保持(预热)15s，上压板继续下压并向处理材施压。本实施例中，在压缩方向上，处理温度首先在预热过程中自处理材的上、下表面随着压板与处理材接触时间的继续而朝向芯层一侧传递(热传导)，随后随着压板与处理材接触时间的继续、上压板的下压进给而朝向芯层一侧的次厚度层继续传递(热传导与热递进同时发生)。压缩过程中，压板压力6MPa，上压板下压速度1mm/min，即180s可完成压缩过程并达到设定的压缩率。在15s的预热与180s的压缩过程中处理温度能够传递、递进至处理材上、下表面往内约2.4mm的厚度层，从而形成2个厚度约为0.9mm、分别位于处理材上下两面的碳素材料层，两个碳素材料层之间是未被压缩强化的木质层。

本实施例中，厚度保持30s后压机打开出料，总厚度17mm、碳素材料层厚度0.9mm的碳素-木质复合型材。

实施例4

本实施例的处理材是厚度20mm的松木，干燥条件是110±2℃，衡重后处理材的含水率是0.2％至0.5％。处理温度是250℃，厚度规厚度17mm，所以设定的压缩量是15％。

将处理材置于上、下压板之间，快速下降上压板至上压板接触处理材的表面，上压板接触处理材表面后保持(预热)30s，上压板继续下压并向处理材施压。压缩过程中，压板压力6MPa，上压板下压速度1mm/min，即180s可完成压缩过程并达到设定的压缩率。在30s的预热与180s的压缩过程中处理温度能够传递、递进至处理材上、下表面往内约2.7mm的厚度层，从而形成2个厚度约为1.2mm、分别位于处理材上下两面的碳素层，两个碳素材料层之间是未被压缩强化的木质层。

本实施例中，泄压后直接出料，制得厚度为16.94mm、碳素材料层厚度1.17mm的碳素-木质复合型材。

实施例5

本实施例的处理材是厚度16mm的桉木，干燥条件是110±2℃，衡重后处理材的含水率是0.2％至0.5％。处理温度是280℃，厚度规厚度13mm，所以设定的压缩量是18.7％。

将处理材置于上、下压板之间，快速下降上压板至上压板接触处理材的表面，在上压板接触处理材表面的同时施压。压缩过程中，压板压力5MPa，上压板下压速度2.5mm/min，即72s可完成压缩过程并达到设定的压缩率。在72s的压缩过程中处理温度能够传递、递进至处理材上、下表面往内约2.5mm的厚度层，从而形成2个厚度约为1.0mm、分别位于处理材上下两面的碳素材料层，两个碳素材料层之间是未被压缩强化的木质层。

本实施例中，厚度保持15s后压机打开出料，制得厚度为12.86mm、碳素材料层厚度0.93mm的碳素-木质复合型材。

实施例6

本实施例的处理材是厚度14mm的米老排木，干燥条件是110±2℃，衡重后处理材的含水率是0.2％至0.5％。处理温度是250℃，厚度规厚度10mm，所以设定的压缩量是28.6％。

将处理材置于上、下压板之间，快速下降上压板至上压板接触处理材的表面，上压板接触处理材表面的同时上压板继续下压并向处理材施压。压缩过程中，压板压力6MPa，上压板下压速度2mm/min，即120s可完成压缩过程并达到设定的压缩率。在120s的压缩过程中处理温度能够传递至处理材上、下表面往内约4.3mm的厚度层，从而形成2个厚度约为2.3mm、分别位于处理材上下两面的碳素材料层，两个碳素材料层之间是未被压缩强化的木质层。

本实施例中，厚度保持15s后压机打开出料，制得厚度为9.96mm、碳素材料层厚度2.28mm的碳素-木质复合型材。

实施例7

本实施例的处理材是厚度12mm的杉木，干燥条件是120±2℃，衡重后处理材的含水率是-0.2％至0.2％。处理温度是260℃，厚度规厚度8mm，所以设定的压缩量是33.3％。

将处理材置于上、下压板之间，快速下降上压板至上压板接触处理材的表面，上压板接触处理材表面的同时上压板继续下压并向处理材施压。压缩过程中，压板压力5MPa，上压板下压速度2mm/min，即120s可完成压缩过程并达到设定的压缩率。在120s的压缩与热递进的过程中处理温度能够传递至整个处理材的厚度层，形成整体密实化的处理效果。

本实施例中，厚度保持15s后压机打开出料，制得厚度为7.9mm的碳素型材。

实施例8

本实施例的处理材是厚度10mm的速生橡胶木，干燥条件是120±2℃，衡重后处理材的含水率是-0.2％至0.2％。处理温度是260℃，厚度规厚度6mm，所以设定的压缩量是40％。

将处理材置于上、下压板之间，快速下降上压板至上压板接触处理材的表面，上压板接触处理材表面的同时上压板继续下压并向处理材施压。压缩过程中，压板压力5MPa，上压板下压速度2mm/min，即120s可完成压缩过程并达到设定的压缩率。在120s的压缩与热传导、热递进的过程中处理温度能够传递至整个处理材的厚度层，形成整体密实化的处理效果。

本实施例中，厚度保持15s后压机打开出料，制得厚度为5.7mm的碳素型材。

实施例9

本实施例的处理材是厚度10mm的红锥木，干燥条件是130±2℃，衡重后处理材的含水率是-1％至0.5％。处理温度是280℃，厚度规厚度6mm，所以设定的压缩量是40％。

将处理材置于上、下压板之间，快速下降上压板至上压板接触处理材的表面，上压板接触处理材表面后保持(预热)30s，上压板继续下压并向处理材施压。压缩过程中，压板压力7MPa，上压板下压速度3mm/min，即80s可完成压缩过程并达到设定的压缩率。在30s预热以及80s的压缩与热传导、热递进的过程中处理温度能够传递至整个处理材的厚度层，形成整体密实化的处理效果。

本实施例中，泄压后直接出料，制得厚度为5.6mm的碳素型材。

实施例10

本实施例的处理材是厚度8mm的杉木，干燥条件是130±2℃，衡重后处理材的含水率是-1％至0.5％。处理温度是260℃，厚度规厚度4.5mm，所以设定的压缩量是43.7％。

将处理材置于上、下压板之间，快速下降上压板至上压板接触处理材的表面，上压板接触处理材表面后保持(预热)60s，上压板继续下压并向处理材施压。压缩过程中，压板压力7MPa，上压板下压速度2mm/min，即106s可完成压缩过程并达到设定的压缩率。在60s预热以及106s的压缩与热传导、热递进的过程中处理温度能够传递至整个处理材的厚度层，形成整体密实化的处理效果。

本实施例中，泄压后直接出料，制得厚度为4.3mm的碳素型材。

实施例11

本实施例的处理材是厚度6mm的杨木，干燥条件是130±2℃，衡重后处理材的含水率是-1％至0.5％。处理温度是270℃，厚度规厚度3.5mm，所以设定的压缩量是41.7％。

将处理材置于上、下压板之间，快速下降上压板至上压板接触处理材的表面，上压板接触处理材表面后保持(预热)60s，上压板继续下压并向处理材施压。压缩过程中，压板压力7MPa，上压板下压速度4mm/min，即38s可完成压缩过程并达到设定的压缩率。在60s预热以及38s的压缩与热传导、热递进的过程中处理温度能够传递至整个处理材的厚度层，形成整体密实化的处理效果。

本实施例中，泄压后直接出料，制得厚度为3.27mm的碳素型材。

实施例12

本实施例的处理材是厚度6mm的荔枝木，干燥条件是103±2℃，衡重后处理材的含水率是0％至0.5％。处理温度是280℃，厚度规厚度5mm，所以设定的压缩量是16.7％。

将处理材置于上、下压板之间，快速下降上压板至上压板接触处理材的表面，上压板接触处理材表面后保持(预热)60s，上压板继续下压并向处理材施压。压缩过程中，压板压力9MPa，上压板下压速度1mm/min，即60s可完成压缩过程并达到设定的压缩率。在60s预热以及60s的压缩与热传导、热递进的过程中处理温度能够传递至整个处理材的厚度层，形成整体密实化的处理效果。

本实施例中，泄压后直接出料，制得厚度为4.92mm的碳素型材。

表1中示出了实施例1至6的木材强化处理方法的生产参数；表2中示出了实施例7至12的木材强化处理方法的生产参数；表3中示出了实施例1至6的木材强化处理方法制得的碳素-木质复合型材的产品性能参数；表4中示出了实施例7至12的木材强化处理方法制得的碳素型材的产品性能参数。其中，对照组1、2是利用现有技术的表层压缩技术制得的表层密实化型材，对照组3、4是利用现有技术的整体压缩技术制得的整体密实化型材。压缩过程均采用平板式热压机实施，压缩处理温度160℃；塑性变形固定方法均采用常压过热蒸汽处理，处理温度180℃。

表1.实施例1至6的木材强化处理方法的生产参数

表2.实施例7至11的木材强化处理方法的生产参数

表3.实施例1至6的木材强化处理方法制得的碳素-木质复合型材的产品性能参数

表4.实施例7至11的木材强化处理方法制得的碳素-木质复合型材的产品性能参数

以上描述是为了进行说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (7)

1.一种木材强化处理方法，处理材在设定的处理温度、处理压力的条件下而被压缩，其特征在于，所述处理材处于绝干状态，所述处理温度大于等于木材软化温度；在所述处理材的压缩方向上，所述处理温度由受热一侧向另一侧传导；同时，所述处理温度随着压缩的进给而递进至次厚度层；设定的压缩率较实际的压缩率小；自第一个单位厚度层达到所述处理温度至最后一个单位厚度层完成压缩的耗时小于5分钟。

2.根据权利要求1所述的木材强化处理方法，其特征在于，所述处理温度大于等于240℃。

3.根据权利要求1所述的木材强化处理方法，其特征在于，所述处理材的含水率是0±1.0％。

4.根据权利要求1所述的木材强化处理方法，其特征在于，所述处理温度随压缩的进给而递进，同时随着处理温度的传导、递进使得压缩能够持续进给。

5.根据权利要求1所述的木材强化处理方法，其特征在于，所述处理材达到设定的压缩率后，直接泄压出料；或在泄压后，经过10s至30s的厚度保持再出料。

6.利用如权利要求1所述的木材强化处理方法制得的一种碳素材料，其特征在于，所述碳素材料在20℃/95％RH的环境下的平衡含水率是7％至9％。

7.根据权利要求6所述的碳素材料，其特征在于，制作所述碳素材料的树种是红锥木、米老排木材、速生橡胶木、杉木、松木、杨木或桉木。