1.本发明属于红木加工技术领域，具体涉及一种红木的预处理工艺。
背景技术：2.随着生活水平的不断提高，人们对家具的品质要求也越来越高，更倾向考虑兼顾环保和质感的实木古典家具。实木古典家具是指用酸枝、花梨木等红木制成的家具，是明清以来对稀有硬木优质家具的统称，现有生活中红木家具均作为一种高档消费品而广受人们的喜爱。
3.用于制备实木古典家具的红木可分为二科、五属、八类、二十九种，常用的主要有降香黄檀、檀香紫檀、花梨木、酸枝木和鸡翅木等，其中酸枝木又包括红酸枝、黑酸枝和老挝大红酸枝等；花梨木又包括缅甸花梨等。
4.红木生长缓慢、材质坚硬、生长期都在几百年以上；也就是说，红木的来源稀缺且价格昂贵。由此，在红木的加工过程中，一方面要避免产生翘曲等不良现象，进而避免原材料的损耗；另一方面要尽可能的抑制虫蛀、霉变等现象，以延长红木制品的使用年限。
5.传统工艺中，避免翘曲的方法主要有机械辅助法和填充法；其中机械辅助法是在加工过程中以外力压制木材，避免其变形，这种方法治标不治本，木材在后期使用过程中，若环境温湿度变化，依然会发生变形，由此给消费者带来了不良的体验；填充法是在木材中填充树脂并固化，将木材的孔洞填充完成后，既降低了其膨胀系数，同时也使木材不同部位的膨胀系数更均匀，由此可持久的抑制木材变形，但是这种方法在木材中引入了树脂，既提升了制备成本、也使制备流程更复杂，还可能由于树脂的毒性带来安全隐患。
6.传统工艺中，防虫蛀的方法主要有浸泡法和涂覆法；前者是在加工过程中浸泡防霉抑菌剂，后者是在木材制品成型后涂刷防霉抑菌涂料。这两种方法均存在一定的复杂性。
7.最重要的是，在传统工艺中，防变形和防虫蛀是两个独立的步骤，实施起来较为繁琐。因此，提出一种简单、高效的红木防变形、防虫蛀、防霉变的方法，非常重要。
技术实现要素：8.本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种红木的预处理工艺，通过第一预处理水溶液和第二预处理水溶液的成分调整，以及步骤参数调整，该红木的预处理工艺可有效抑制红木制备和使用过程中的变形、抑制使用过程中的霉变和虫蛀、提升红木的干燥速度和程度，同时去除红木的不适气味。
9.根据本发明的一个方面，提出了一种红木的预处理工艺，包括以下步骤：
10.s1.将红木在5～20℃的第一预处理水溶液中浸泡；
11.s2.将步骤s1所得红木在-10～0℃的第二预处理水溶液中浸泡；
12.s3.干燥步骤s2所得红木；
13.所述第一预处理水溶液的溶质包括氯化钠和铜氨络合物；
14.所述第二预处理水溶液的溶质包括氯化钠、乙二酸和槲皮素。
15.根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：
16.(1)红木中细胞壁、细胞膜和纤维丝会随湿度的变化而发生膨胀和收缩(湿涨干缩)，又由于细胞和纤维丝的取向性，因此不同取向上，红木发生膨胀和收缩的比率不同，因此随温度变化最终会呈现翘曲、开裂等不良状况。
17.本发明提供的预处理工艺中，在第一预处理水溶液中添加了铜氨络合物，该络合物对纤维素具有一定的溶解性，因此可使红木细胞壁和纤维丝产生一定的裂纹(不连续处)，由此，可一定程度抑制红木膨胀收缩的取向性，避免翘曲等现象。
18.本发明提供的预处理工艺中，首先将红木在5～20℃中浸泡，之后在-10～0℃温度下浸泡，由于水溶液的相变或冷热变化带来的体积变化，也会撑破红木的细胞膜，破坏红木的细胞壁。由此，进一步抑制了红木翘曲等现象的发生。
19.(2)红木中的水分包括自由水和吸附水，自由水容易脱除，吸附水与红木纤维细胞的细胞壁结合，难以去除。
20.本发明提供的红木的预处理工艺，一定程度上破坏了细胞壁，使其失去了活性，由此在步骤s3的干燥过程中，耗时更短，干燥程度更彻底。
21.(3)红木珍贵的原因之一是其颜色，而红木中的色素容易溶于乙醇等有机溶剂。本发明提供的红木的预处理工艺中，采用水溶液，相较于传统的含乙醇等有机溶剂的处理剂，更能保持红木的颜色，且达到相似的干燥、防翘曲的效果。
22.(4)本发明提供的预处理工艺中，第一预处理水溶液和第二预处理水溶液中均包括氯化钠，由此，当红木干燥后，氯化钠成为细晶留存在红木组织中，一方面起到了支撑防变形的作用，另一方面起到了防腐蚀的作用，且氯化钠无毒。
23.此外，第二预处理水溶液中，还包括含有两个羧基的乙二酸和含多个羟基的槲皮素，加之红木纤维素中也含有大量羟基，因此在预处理工艺中槲皮素和经由乙二酸的媒介作用，接枝在红木中，在红木制品的后期使用过程中，槲皮素起到防虫蛀、防霉变的作用。且由于是接枝作用，而不是物理吸附作用，因此槲皮素所起作用的时长更长，延长了所得红木的使用年限。
24.在本发明的一些实施方式中，所述红木包括降香黄檀、檀香紫檀、花梨木、酸枝木和鸡翅木中的至少一种。
25.在本发明的一些实施方式中，所述酸枝木包括红酸枝木、黑酸枝木的大红酸枝木中的至少一种。
26.在本发明的一些实施方式中，所述大红酸枝木包括老挝大红酸枝木。
27.在本发明的一些实施方式中，所述花梨木包括缅甸花梨木。
28.在本发明的一些实施方式中，所述预处理工艺还包括在步骤s1之前进行红木的表面清洁。
29.在本发明的一些实施方式中，所述表面清洁包括去皮和木屑清理；所述木屑清理的方法包括以高压水枪冲洗。
30.在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，所述浸泡的压力为135～145mpa。
31.由于红木材质细腻，质地坚硬，采用常温常压的浸泡，则有可能出现作用效果不均匀的现象：即与第一预处理水溶液直接接触的部分，铜氨络合物的作用过度，纤维素的溶解较多，其余部分作用欠缺。本发明步骤s1中采用上述压力，可有效避免作用效果不均匀的问
题，且可有效缩短作用时长。
32.在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，所述浸泡的时长为5～8h。
33.在上述时间内，可在获取一定的防翘曲效果的基础上，保证木材的质地不被破坏。若超过8h，则由于铜氨络合物的溶解性，则红木的质地可能被破坏，影响使用。
34.在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，所述第一预处理水溶液中氯化钠的浓度为5～26wt％。在该范围内，可与细菌的细胞内产生渗透压，起到抑菌、杀菌的作用。
35.在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，所述第一预处理水溶液中铜氨络合物的摩尔浓度为8～15mmol/l。由此可获取最优的防翘曲效果以及最大可能避免红木质地被破坏。
36.在本发明的一些实施方式中，所述第一预处理水溶液的制备方法为：将硫酸铜溶液和氨水混合后，向其中加入饱和氯化钠溶液并定容。
37.在本发明的一些实施方式中，所述第一预处理水溶液的制备方法中，所述硫酸铜和氨水的摩尔比为1:7～8。
38.在本发明的一些实施方式中，所述第一预处理水溶液的制备过程中，温度为50～60℃。由此可更好的生成铜氨络合物，且不容易失效。
39.在本发明的一些实施方式中，步骤s1在隔绝氧气的环境中进行。由此可保证所述铜氨络合物的效果。
40.在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述浸泡的压力为135～145mpa。该压力的作用与步骤s1中压力的作用相同。
41.在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述浸泡的时长为18～24h。该浸泡时间可促进槲皮素、乙二酸对红木的渗透作用。
42.在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述第二预处理水溶液中氯化钠的浓度为5～26wt％。
43.在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述第二预处理水溶液中槲皮素的浓度为1～3mmol/l。
44.在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述第二预处理水溶液中乙二酸和槲皮素的摩尔比为1:0.3～0.8。
45.所述乙二酸过量的作用是促进所述槲皮素的完全反应。
46.在本发明的一些实施方式中，所述红木的预处理工艺，还包括在步骤s2和步骤s3之间，以水清洗步骤s2所得红木。作用是清洗红木表面残留的氯化钠，避免干燥后红木表面析出的氯化钠晶体影响红木的外观。
47.在本发明的一些实施方式中，步骤s3中，所述干燥的方法为梯度气流干燥。
48.在本发明的一些实施方式中，所述梯度气流干燥包括依次以50～60℃、30～40℃和20～30℃的空气进行干燥。
49.红木翘曲、开裂的原因还包括不均匀的干燥，即干燥速度过快时，表面干燥速度快于内部，则由于湿涨干缩作用，可能发生破裂和翘曲。本发明采用梯度气流干燥法，进行逐步干燥，可有效避免上述问题。
50.在50～60℃干燥的过程，还可加强渗透进入所述红木的槲皮素和乙二酸的酯化反应。
51.在本发明的一些实施方式中，当空气温度为50～60℃时，空气的湿度为60～75g/m3。
52.在本发明的一些实施方式中，当空气温度为50～60℃时，空气的行进速度为1.5m/s-2.5m/s。
53.在本发明的一些实施方式中，当空气温度为50～60℃时，干燥的时长为12～36h。
54.在本发明的一些实施方式中，当空气温度为30～40℃时，空气的湿度为18～22g/m3。
55.在本发明的一些实施方式中，当空气温度为30～40℃时，空气的行进速度为2m/s-3m/s。
56.在本发明的一些实施方式中，当空气温度为30～40℃时，干燥的时长为12～36h。
57.在本发明的一些实施方式中，当空气温度为20～30℃时，空气的湿度为5～10g/m3。
58.在本发明的一些实施方式中，当空气温度为20～30℃时，空气的行进速度为4～5m/s。
59.在本发明的一些实施方式中，当空气温度为20～30℃时，干燥的时长为24～48h。
60.所述行进速度与管材直径的乘积即为空气的流速。
61.由此，温度逐步降低至红木的实际使用温度，可有效避免高温红木突然降温带来的外观变化。
62.此外，每一阶段中，空气湿度低于该温度下空气的饱和湿度，由此，红木中残留的水分可在湿度的梯度作用下，逐步向外扩散，形成均匀干燥的方法。
63.同时，温度越接近室温(约25℃)空气的行进速度越快，其湿度占该温度下饱和湿度的比例越小，由此干燥速度越快。而由于在20～30℃时，红木已经基本干燥完全，其干缩比例明显下降，因此在该温度范围内即便干燥速度较快也不会引起红木的严重变形。
具体实施方式
64.以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
65.实施例1
66.本实施例提供了一种红木的预处理工艺，具体过程为：
67.d1.原材料准备：
68.配置第一预处理水溶液：在50℃环境中，向0.2mol/l的硫酸铜溶液中滴加8mol/l的氨水，过程中先生成沉淀，后沉淀消失，所用硫酸铜和氨水的摩尔比为1:7.5(以氨水中的氮计)；向其中添加氯化钠后稀释至氯化钠浓度为7wt％，铜氨络合物的浓度为12mmol/l(以铜原子个数计)；冷却后即得。
69.配置第二预处理水溶液：将氯化钠、水、乙二酸和槲皮素(cas：117-39-5)混合，得氯化钠浓度为7wt％，槲皮素为2mmol/l，槲皮素与乙二酸摩尔比为0.4:1。
70.老挝大红酸枝木表面清洁：将新鲜老挝大红酸枝木去皮后以高压水枪吹扫表面，
避免残留木屑污染第一预处理水溶液，或堵塞木材表面的毛细孔。
71.d2.氮气保护下，在15℃，将步骤d1进行表面清洁后的老挝大红酸枝木浸泡在步骤d1所得的第一预处理水溶液中；浸泡过程中施加140mpa的压力，浸泡时长为5h；
72.d3.将步骤d2所得的老挝大红酸枝木放置在温度为-3℃的，步骤d1所得的第二预处理水溶液中；浸泡过程中施加140mpa的压力，浸泡时长为20h；取出后以水冲洗表面；
73.d4.干燥步骤d3所得老挝大红酸枝木：
74.d4a.使温度为55℃，湿度为65g/m3的空气以2m/s的行进速度流经步骤d3所得老挝大红酸枝木表面；处理时长为15h；
75.d4b.使温度为35℃，湿度为20g/m3的空气以2.5m/s的行进速度流经步骤d4a所得老挝大红酸枝木表面；处理时长为15h；
76.d4c.使温度为25℃，湿度为8g/m3的空气以4.5m/s的行进速度流经步骤d4b所得老挝大红酸枝木表面；处理时长为36h。
77.实施例2
78.本实施例提供了一种红木的预处理工艺，具体过程为：
79.具体过程为：
80.d1.原材料准备：
81.配置第一预处理水溶液：在50℃环境中，向0.2mol/l的硫酸铜溶液中滴加8mol/l的氨水，过程中先生成沉淀，后沉淀消失，所用硫酸铜和氨水的摩尔比为1:7.5(以氨水中的氮计)；向其中添加氯化钠后稀释至氯化钠浓度为20wt％，铜氨络合物的浓度为10mmol/l(以铜原子个数计)；冷却后即得。
82.配置第二预处理水溶液：将氯化钠、水、乙二酸和槲皮素(cas：117-39-5)混合，得氯化钠浓度为7wt％，槲皮素为2mmol/l，槲皮素与乙二酸摩尔比为0.8:1。
83.老挝大红酸枝木预表面清洁：将新鲜老挝大红酸枝木去皮后以高压水枪吹扫表面，避免残留木屑污染第一预处理水溶液，或堵塞老挝大红酸枝木表面的毛细孔。
84.d2.氮气保护下，在10℃，将步骤d1进行表面清洁后的老挝大红酸枝木浸泡在步骤d1所得的第一预处理水溶液中；浸泡过程中施加140mpa的压力，浸泡时长为5h；
85.d3.将步骤d2所得的老挝大红酸枝木放置在温度为-10℃的，步骤d1所得的第二预处理水溶液中；浸泡过程中施加140mpa的压力，浸泡时长为20h；取出后以水冲洗表面；
86.d4.干燥步骤d3所得老挝大红酸枝木：
87.d4a.使温度为55℃，湿度为70g/m3的空气以2m/s的行进速度流经步骤d3所得老挝大红酸枝木表面；处理时长为30h；
88.d4b.使温度为35℃，湿度为20g/m3的空气以2.5m/s的行进速度流经步骤d4a所得老挝大红酸枝木表面；处理时长为30h；
89.d4c.使温度为25℃，湿度为8g/m3的空气以4.5m/s的行进速度流经步骤d4b所得老挝大红酸枝木表面；处理时长为44h。
90.对比例1
91.本对比例提供了一种红木的预处理工艺，具体过程与实施例1的区别为：
92.步骤d1中，所制备的第一预处理水溶液中不包括铜氨络合物，仅是浓度为7wt％的氯化钠水溶液。
93.对比例2
94.本实施例提供了一种红木的预处理工艺，具体过程与实施例1的区别为：
95.步骤d3中，第二预处理水溶液的温度为5℃。
96.对比例3
97.本实施例提供了一种红木的预处理工艺，具体过程与实施例1的区别为：
98.步骤d1中，第一预处理水溶液中不包括氯化钠。
99.试验例
100.本试验例测试了实施例1～2和对比例1～3所得老挝大红酸枝木的性能。其中：
101.含水率参考编号为gb/t1931-2009的标准文件进行测试，10个平行试样的平均值；
102.抑菌率参考编号为ly/t1926-2010的标准文件进行测试，10个平行试样的平均值；
103.防虫效果参考编号为gb/t29399-2012的标准文件中，第9.2小节，木材防甲虫效果确认，进行测试；具体测试方法与标准文件的差异为：在试块处理过程中，无需对试块再次进行防虫剂浸泡，即直接以实施例1～2和对比例1～3所得老挝大红酸枝木的试块进行试虫接种，记载3个月后虫个数与接种试虫个数的比例；对照试验采用的试块是仅经过表面清洁(参考实施例1步骤d1)后在60℃烘箱干燥后的老挝大红酸枝木块；平行试块个数为10个；
104.木材顺纹抗拉强度参考编号为gb/t 1938-2009的标准文件进行。
105.外观采用目测法进行，以无开裂、翘曲为合格。
106.测试结果如表1所示。
107.表1实施例1～2和对比例1～3所得老挝大红酸枝木的性能
[0108][0109]
表1结果显示，实施例1～2在本发明提供的参数、步骤范围内，所得老挝大红酸枝木的干燥时间短；含水率低，满足不同区域对家具木材含水率的要求；具有良好的抑菌率、防虫蛀性能、抗拉强度和外观。
[0110]
实施例1和对比例1的结果对比显示，若第一预处理水溶液中不包括铜氨络合物，则细胞壁或纤维丝不能被有效破坏，仍具有一定的活性，由此其上结合的水难以在本发明提供的时间内脱除，且由于纤维丝的活性，所得老挝大红酸枝木干燥后具有一定的翘曲性，
即所得木材不满足高档红木家具的制备。
[0111]
实施例1和对比例2的结果对比显示，若第二预处理水溶液的温度为5℃，则第一预处理水溶液和第二预处理水溶液之间的温差较小，温度带来的体积变化不足以破坏细细胞壁的功能，由此得到了和对比例1相似的技术效果。
[0112]
实施例1和对比例3的结果对比显示，若第一预处理水溶液中不包括氯化钠，则当老挝大红酸枝木转移至温度低于0℃的第二预处理水溶液中时，老挝大红酸枝木内吸收的第一预处理水溶液会由液相变为固相，由此带来的体积变化破坏了细胞壁等纤维组织。因此所得老挝大红酸枝木的含水率、和外观均较为优异。但是，这也影响了第二预处理水溶液对老挝大红酸枝木的浸润，其中的槲皮素和氯化钠均停留在老挝大红酸枝木表面，由此其抑菌率和防虫蛀性能显著下降。
[0113]
上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
技术特征：1.一种红木的预处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：s1.将红木在5～20℃的第一预处理水溶液中浸泡；s2.将步骤s1所得红木在-10～0℃的第二预处理水溶液中浸泡；s3.干燥步骤s2所得红木；所述第一预处理水溶液的溶质包括氯化钠和铜氨络合物；所述第二预处理水溶液的溶质包括氯化钠、乙二酸和槲皮素。2.根据权利要求1所述的预处理工艺，其特征在于，步骤s1中，所述浸泡的压力为135～145mpa。3.根据权利要求1所述的预处理工艺，其特征在于，步骤s1中，所述浸泡的时长为5～8h。4.根据权利要求1所述的预处理工艺，其特征在于，步骤s1中，所述第一预处理水溶液中氯化钠的浓度为5～26wt％。5.根据权利要求1所述的预处理工艺，其特征在于，步骤s1中，所述第一预处理水溶液中铜氨络合物的摩尔浓度为8～15mmol/l。6.根据权利要求1所述的预处理工艺，其特征在于，步骤s2中，所述浸泡的压力为135～145mpa。7.根据权利要求1所述的预处理工艺，其特征在于，步骤s2中，所述浸泡的时长为18～24h。8.根据权利要求1所述的预处理工艺，其特征在于，步骤s2中，所述第二预处理水溶液中乙二酸和槲皮素的摩尔比为1:0.3～0.8。9.根据权利要求1～8任一项所述的预处理工艺，其特征在于，步骤s3中，所述干燥的方法为梯度气流干燥。10.根据权利要求9所述的预处理工艺，其特征在于，所述梯度气流干燥包括依次以50～60℃、30～40℃和20～30℃的空气进行干燥。
技术总结本发明公开了一种红木的预处理工艺，具体包括以下步骤：S1.将红木在5～20℃的第一预处理水溶液中浸泡；第一预处理水溶液的溶质包括氯化钠和铜氨络合物；S2.将步骤S1所得红木在-10～0℃的第二预处理水溶液中浸泡。第二预处理水溶液的溶质包括氯化钠、乙二酸和槲皮素；S3.干燥步骤S2所得红木。本发明提供的红木的预处理工艺，可有效抑制红木制备和使用过程中的变形、抑制使用过程中的霉变和虫蛀、提升红木的干燥速度和程度，同时去除红木的不适气味。味。
技术研发人员：伍泳莉
受保护的技术使用者：中山市伍氏大观园家具有限公司
技术研发日：2022.04.18
技术公布日：2022/7/4
