TWI660827B - 碳化木之製備方法 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種碳化木之製備方法，該製備方法係透過高溫短時間熱壓碳化製程對木板之表面進行碳化反應以去除表層多醣類，並同時進行熱壓。再進行熱壓熟成製程使木材保持在熟成溫度進行長時間熱壓提升木材緻密度。由於對木板的表面進行碳化，得以完全除去多醣類(纖維素、半纖維素)以完全抵抗生物的侵襲以及熱壓製程使碳化木的緻密度提升。

Description

碳化木之製備方法

本發明係有關一種木板之製備方法，尤其是一種碳化木之製備方法。

全球每年木材消費量約為35億立方公尺，其中約50%作為建築、家具、造紙等工業使用，另外50%供作取暖、煮食等能源使用。基於中國大陸、印度及***等地木材工業的興起、生物能源政策推行及全球人口數量增加等原因，未來對於木材需求會增加，同時因許多重要經濟木材被過度開發利用，造成目前木材產量減少等原因，使得許多重要經濟木材的價格節節攀升。

因此，人工林將是未來提供木材的主要來源，但由於人工林一般所收穫之林木多為中小徑木，故有木材中未成熟材比例高、材質較差等問題須要克服。

且當木材作為家具使用時，因為含有纖維素、半纖維素這些多醣類物質，經常會面臨蟲蛀的問題，因為這些多醣類物質都是蛀蟲、白蟻等昆蟲的營養品。

因此，一般市面上，通常將木材經由化學處理，以化學藥劑經加壓、浸潤、蒸燻、塗刷，達到處理木材之防腐、阻燃、防蟲、菌、 蟻的效果，使木材延長使用壽命。但是，化學藥劑處理對人畜健康和環境品質有其不利之影響。

雖然，目前台灣常見的木材處理方式為ACQ ，全名為Alkaline Copper Quantemary，即為烷基銅銨化合物，主要成份是銅化合物及Quat ，都是先進的環保型藥劑。

且，銅化物長期以來均使用在木料防腐方面，而其防蟲及環保效果也非常顯著；Quat則為一種有效的殺蟲劑，能防止黴菌、白蟻或其他昆蟲破壞木材組織。兩種成份搭配使用能達到極佳的防腐及防蟲效果。但ACQ仍具有低毒性與低污染，會對其環境造成影響。

近年來美國及歐盟已制訂一些規章，規範某些場合，如室外野餐桌椅、籬笆、操場、遊戲場及名勝遊覽區內陳設有兒童易接觸的木製品，均禁止使用化學藥劑處理。加以近來國內政府有關單位亦積極立法制訂室內環境品質評估，以保障民眾之健康。因此學者現已紛紛投入以其它物理方式進行木材材質之改良。

而碳化木(亦稱為熱處理木)是在不含任何化學劑條件下應用高溫對木材進行同質碳化處理，使木材表面具有深棕色的美觀效果，並擁有防腐及抗生物侵襲的作用，其含水率低、不易吸水、材質穩定、不變形、無特殊氣味，是理想的家居、家具製造用材。

現今的碳化木分為兩種，分別為表面碳化木以及深度碳化木。但，不論是哪種，其碳化溫度皆不夠，導致其碳化不完全，且也有木材緻密度不足的問題。且處理技術繁複，製造成本較高，因此市場售價比常見的防腐木材貴約50%。因此如何有效的提升木材製密度以及降低製造成本，仍為相關領域之技術人員有待克服之課題。

本發明之主要目的，係提供一種碳化木之製備方法，藉由熱壓碳化製程熱壓木板，並達到足夠完全碳化的溫度，完全除去所有的多醣類(纖維素、半纖維素)藉以完全抵抗生物的侵襲。

本發明之另一目的，係提供一種碳化木之製備方法，藉由熱壓碳化製程的上下熱板，在木板進行完全碳化的同時進行熱壓，以達到增加緻密度的效果。

本發明之另一目的，係提供一種碳化木之製備方法，藉由結合簡易的短時間高溫之熱壓碳化製程以及長時間之熱壓熟成製程，以達到降低碳化木製造成本的效果。

為了達到上述之目的，本發明揭示了一種碳化木之製備方法，其係包含步驟：提供一木板，該木板包含一多醣類及一木質素；進行一高溫熱壓碳化製程，熱壓碳化該木板，使該木板之至少一表面進行一碳化反應以去除該多醣類；進行一熱壓熟成製程，熱壓熟成該木板，使該木板之該至少一表面與該實心部之溫度保持在其熟成溫度進行熱壓 ；以及形成一碳化木。

本發明提供一實施例，其內容在於碳化木之製備方法，其中該多醣類進一步包含一纖維素以及一半纖維素。

本發明提供一實施例，其內容在於碳化木之製備方法，其中該熱壓碳化製程係藉由一上熱板以及一下熱板熱壓該木板，並處於阻絕大氣環境下進行。

本發明提供一實施例，其內容在於碳化木之製備方法，其中該上熱板以及該下熱板之溫度介於300 ^oC~400 ^oC之間。

本發明提供一實施例，其內容在於碳化木之製備方法，其中該熱壓碳化製程之壓力範圍係介於0.5~60Kg/cm ²之間。

本發明提供一實施例，其內容在於碳化木之製備方法，其中該熱壓熟成製程係藉由一上模座以及一下模座包覆並加壓該木板，形成一隔熱加壓夾合空間，並於該隔熱加壓夾和空間進行。

本發明提供一實施例，其內容在於碳化木之製備方法，其中該隔熱加壓夾合空間之溫度介於200 ^oC~250 ^oC之間。

本發明提供一實施例，其內容在於碳化木之製備方法，其中該隔熱加壓夾合空間之壓力範圍係介於0.5~60Kg/cm ²之間。

本發明提供一實施例，其內容在於碳化木之製備方法，其中該碳化木之該至少一表面之溫度為300 ^oC。

本發明提供一實施例，其內容在於碳化木之製備方法，其中該碳化木之該實心部之溫度介於約200 ^oC~300 ^oC。

為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合說明，說明如後：

有鑑於現今木板表面碳化溫度不夠的影響，據此，本發明遂提出一種碳化木之製備方法，以解決習知技術所造成之問題。

以下，將進一步說明本發明之一種碳化木之製備方法所包含之特性、所搭配之結構及其方法：

請參照第1圖及第2A-2C圖，其係分別為本發明之製備方法流程圖以及本發明之方法步驟示意圖。如圖所示，本發明所揭示之一種碳化木之製備方法，其係包含步驟：

S1：提供木板，木板包含多醣類及木質素；

S3：進行熱壓碳化製程，熱壓碳化木板，使木板之表面進行碳化反應去除多醣類；

S5：進行熱壓熟成製程，熱壓熟成木板，使木板之表面與實心部之溫度保持在其熟成溫度進行熱壓；以及

S7：形成碳化木。

如步驟S1所示，一木板1包含一多醣類及一木質素，其中該多醣類進一步包含一纖維素以及一半纖維素。且不論是該纖維素或是該半纖維素皆能轉換生成葡萄糖，而此葡萄糖為害蟲、真菌的營養來源，進而造成蟲蛀的問題發生。

因此，如步驟S3所示，藉由短時間且高溫之一熱壓碳化製程之一上熱板2以及一下熱板3，熱壓碳化該木板1，該上熱板2及該下熱板3溫度約介於300 ^oC~400 ^oC(如第2A圖)，使該木板1之至少一表面10進行一碳化反應完全去除該多醣類，藉由完全去除該多醣體，藉由去除害蟲和真菌的營養來源，使該至少一表面10不適合害蟲以及真菌的生存，以達到完全防蟲的效果。

該熱壓碳化製程進一步包含升降移動之一下模具31，並使該下模具31與一上模具21對合形成一包覆木板1之密合空間，並選擇性的移動一框罩4，使該框罩4覆蓋該下模具31與該上模具21而形成一無氧環境空間。接著，對該下模具31或該上模具21進行加熱與加壓，該加熱溫度範圍為300 ^oC~400 ^oC，而該加壓壓力為0.5-60 Kg/cm ²。

接續上述，在進行該碳化反應的同時進行熱壓，使該木板1藉由熱壓而增加該木板1的緻密度 (如第2B圖)。

當熱壓碳化製程完成後，該木板1之該至少一表面10維持於約300 ^oC，而該實心部維持於約200 ^oC~300 ^oC。接續步驟S5所示，該木板1進行一熱壓熟成製程，直接送入真空或無氧環境下的熟成爐，熟成該木板，使該木板1之該至少一表面10與該實心部12之溫度能保持其熟成溫度進行熱壓(如第2C圖)。

該熱壓熟成製程包含堆疊該木板1形成一堆疊木板區11，並升降移動一下模座32，並使該下模座32與一上模座22對合形成包覆該堆疊木板區11之一隔熱夾合空間。接著，對該下模座32或該上模座22進行加壓，而該加壓壓力為0.5-60 Kg/cm ²，並維持該隔熱夾合空間之溫度200 ^oC~250 ^oC(如第2D圖)。

最後，如步驟S7所示，該堆疊木板區11之該木板1經熟成完畢後，送出熟成爐。並藉由其熱壓熟成溫度形成一碳化木5(如第2E圖)。

故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1‧‧‧木板

11‧‧‧推疊木板區

10‧‧‧表面

12‧‧‧實心部

2‧‧‧上熱板

21‧‧‧上模具

22‧‧‧上模座

3‧‧‧下熱板

31‧‧‧下模具

32‧‧‧下模座

4‧‧‧框罩

5‧‧‧碳化木

S1‧‧‧提供木板，木板包含多醣類及木質素

S3‧‧‧進行熱壓碳化製程，熱壓碳化木板，使木板之表面進行碳化反應去除多醣類

S5‧‧‧進行熱壓熟成製程，熱壓熟成木板，使木板之表面與實心部之溫度保持在其熟成溫度進行熱壓

S7‧‧‧形成碳化木

第1圖：其係為本發明之製備方法流程圖； 第2A-2E圖：其係為本發明之方法步驟示意圖。

Claims (10)

1. 一種碳化木之製備方法，其係包含步驟： 提供一木板，該木板包含一多醣類及一木質素； 進行一熱壓碳化製程，熱壓碳化該木板，使該木板之至少一表面進行一碳化反應去除該多醣類； 進行一熱壓熟成製程，熱壓熟成該木板，使該木板之該至少一表面與該實心部之溫度保持在其熟成溫度進行熱壓；以及 形成一碳化木。
2. 如申請專利範圍第1項所述之碳化木之製備方法，其中該多醣類進一步包含一纖維素以及一半纖維素。
3. 如申請專利範圍第1項所述之碳化木之製備方法，其中該熱壓碳化製程係藉由一上熱板以及一下熱板熱壓該木板，並處於阻絕大氣環境下進行。
4. 如申請專利範圍第3項所述之碳化木之製備方法，其中該上熱板以及該下熱板之溫度介於300 ^oC~400 ^oC之間。
5. 如申請專利範圍第3項所述之碳化木之製備方法，其中該熱壓碳化製程之壓力範圍係介於0.5~60Kg/cm ²之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之碳化木之製備方法，其中該熱壓熟成製程係於一隔熱加壓夾合空間進行。
7. 如申請專利範圍第6項所述之碳化木之製備方法，其中該隔熱加壓夾合空間之溫度係介於200 ^oC~250 ^oC之間。
8. 如申請專利範圍第6項所述之碳化木之製備方法，其中該隔熱加壓夾合空間之壓力範圍係介於0.5~60Kg/cm ²之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之碳化木之製備方法，其中該碳化木之該至少一表面之溫度為300 ^oC。
10. 如申請專利範圍第1項所述之碳化木之製備方法，其中該碳化木之該實心部之溫度介於約200 ^oC~300 ^oC。