线状木材的制备方法与流程

本发明涉及木材制备领域，具体而言，涉及一种线状木材的制备方法。

背景技术：

1、近年来天然纤维增强材料在复合材料领域的发展非常迅速，而木材为原料的纤维增强材料研究有限，特别是纤维类\线材类的木纤维增强材料。由于木材的内部孔隙、木质素和半纤维素充斥在结构中，导致木材性能低下很难抗衡高端应用的增强材料，一个是力学性能达不到增强材料的水平，而另一方面是木材是刚性材料，柔韧性上与碳纤维等完全不一样，这样的木材不具备加工成连续增强编织布料的加工性能。

2、目前，很多研究都利用木材加工领域最常用的手段-去木质素处理木材原材料，然后与树脂结合设计木材复合材料。但处理过的木材性能提升有限，原因主要有两点：

3、首先，木材在高湿润状态下(含水率至少>20％，最好>50％)才有比较好的柔韧性便于进行复合材料的加工。

4、其次，由于内部结构的限制，形变过大会破坏组织结构导致产生材料缺陷。

5、所以，通过上述方法加工的木材的机械性能表现不理想，而且，湿润木材在后续干燥过程中容易产生收缩开裂，进一步影响机械性能，所以不适用于增强材料。

6、此外，现有技术还可以通过高温蒸汽处理木材原料，使木材在高湿润状态下变得柔软，提高变形自由度，这种处理方法同时也会带来后续的干燥过程中产生的收缩开裂问题，而且加工后的产品性能表现也一般。另外，有些木材加工经过物理或化学手段处理，通过添加其他材料后利用高压模具压实，才可以达到预定的机械性能效果，缺点是必须添加其他材料，而且，高压压模也是危险操作，且操作复杂需要投入较大的工序和成本。另外，很多增强材料的加工和应用都是需要在特殊的保护状态下进行的，如碳纤和玻纤的加工和生产的要求都是很高的，因为这些材料本身的特性对生产人员的健康产生极大的威胁。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种线状木材的制备方法，以解决现有技术中的木材不适用于作为增强材料的连续纤维\线材的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种线状木材的制备方法，包括：将去除木质素和半纤维素的木材原料制成线状木材；使线状木材重复通过模具的开口以使线状木材在通过开口时受到挤压，直至线状木材的垂直于其延伸方向上的各个截面的形状均保持固定。

3、进一步地，使线状木材重复通过模具的开口以使线状木材在通过开口时受到挤压，直至线状木材的垂直于其延伸方向上的各个截面的形状均保持固定的方法包括：使线状木材重复通过呈圆形的开口，直至线状木材的垂直于其延伸方向上的各个截面的形状均为圆形且保持固定；其中，开口的直径为线状木材的目标直径d，目标直径d小于线状木材重复通过开口前的直径；重复通过开口后的线状木材的密度与未去除木质素和半纤维素的木材原料的密度之间的差值大于0.1g/cm3且小于2g/cm3。

4、进一步地，将去除木质素和半纤维素的木材原料制成线状木材的方法包括：沿第一旋转方向捻木材原料的第一端，且同时沿第二旋转方向捻木材原料的第二端，直至将木材原料捻制成线状木材；或者，固定木材原料的第一端，且沿第一旋转方向捻木材原料的第二端，直至将木材原料捻制成线状木材；线状木材呈圆柱状，线状木材的垂直于其延伸方向上的各个截面的形状均为圆形；其中，木材原料的第一端和第二端沿木材原料的长度方向依次布置，第一旋转方向和第二旋转方向的旋转方向相反。

5、进一步地，将去除木质素和半纤维素的木材原料制成线状木材的方法包括：切割木材原料以获得片状木材；沿第一旋转方向捻片状木材的第一端，且同时沿第二旋转方向捻片状木材的第二端，直至将片状木材捻制成线状木材；或者，固定片状木材的第一端，且沿第一旋转方向捻片状木材的第二端，直至将片状木材捻制成线状木材；线状木材呈圆柱状，线状木材的垂直于其延伸方向上的各个截面的形状均为圆形；其中，片状木材的第一端和第二端沿片状木材的长度方向依次布置，第一旋转方向和第二旋转方向的旋转方向相反；将去除木质素和半纤维素的木材原料制成线状木材的方法还包括：去除木质素和半纤维素；其中，去除木质素和半纤维素的步骤设置在切割木材原料以获得片状木材的步骤之前或之后。

6、进一步地，其特征在于，片状木材的厚度小于50mm；和/或，片状木材的宽度小于100mm。

7、进一步地，片状木材的厚度大于或等于0.05mm且小于或等于5mm；和/或，片状木材的宽度大于或等于1mm且小于或等于10mm。

8、进一步地，去除木质素和半纤维素的方法包括：利用化学法去除木材原料中的木质素和半纤维素；向去除木质素和半纤维素后的木材原料充水，以使木材原料中的微结构重组，并使木材原料软化。

9、进一步地，利用化学法去除木材原料中的木质素和半纤维素的方法包括：将木材原料浸入强碱溶液并对强碱溶液进行加热，以使强碱溶液维持在沸腾状态第一预设时长，以脱掉木质素和半纤维素；将强碱溶液中的木材原料取出，并洗净木材原料上残余的碱性物质、木质素和半纤维素；对去除残余的碱性物质、木质素和半纤维素后的木材原料进行干燥处理。

10、进一步地，向去除木质素和半纤维素后的木材原料充水的方法包括：将利用化学法去除木质素和半纤维素的木材原料浸入纯水中第二预设时长。

11、进一步地，线状木材的制备方法还包括：对经重复通过开口后的线状木材进行干燥处理。

12、根据本发明的另一方面，提供了一种线状木材的制备模具，适用于上述的线状木材的制备方法，线状木材的制备模具包括模具主体，模具主体具有用于使线状木材通过的开口。

13、进一步地，模具主体设置有锥形孔，锥形孔贯穿模具主体，锥形孔的小径端形成开口。

14、本发明的线状木材的制备方法先将去除木质素和半纤维素的木材原料制成线状木材，将木材原料制成线状木材更容易通过模具10；随后，使线状木材重复通过模具10的开口11直至线状木材的垂直于其延伸方向上的各个截面的形状均保持固定，线状木材在通过开口11时受到挤压，线状木材会沿着其延伸方向自动调整区域位置，线状木材的密度在其延伸方向分布均匀，且增加了线状木材的密度，与此同时，会把存在于线状木材中少量的水分迅速挤出，材料定形。该线状木材的制备方法通过使线状木材重复通过模具10的开口11，线状木材密度迅速增加，使木材致密化，获得高性能，进而使得木材适用于作为连续纤维类\线材类的增强材料。本发明的线状木材的制备方法获得的线状木材是一种高度柔性线状材料，同时具有非常好的力学拉伸性能，解决了现有技术中木材不适用于增强材料的难题，给木材类加工与其复合材料的加工开启了一个新的方向。

技术特征：

1.一种线状木材的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的线状木材的制备方法，其特征在于，使所述线状木材重复通过模具(10)的开口(11)以使所述线状木材在通过所述开口(11)时受到挤压，直至所述线状木材的垂直于其延伸方向上的各个截面的形状均保持固定的方法包括：

3.根据权利要求1所述的线状木材的制备方法，其特征在于，将去除木质素和半纤维素的木材原料制成线状木材的方法包括：

4.根据权利要求1所述的线状木材的制备方法，其特征在于，将去除木质素和半纤维素的木材原料制成线状木材的方法包括：

5.根据权利要求4所述的线状木材的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的线状木材的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求1至6中任一项所述的线状木材的制备方法，其特征在于，去除所述木质素和所述半纤维素的方法包括：

8.根据权利要求7所述的线状木材的制备方法，其特征在于，利用化学法去除所述木材原料中的所述木质素和所述半纤维素的方法包括：

9.根据权利要求7所述的线状木材的制备方法，其特征在于，向去除所述木质素和所述半纤维素后的所述木材原料充水的方法包括：

10.根据权利要求1至6中任一项所述的线状木材的制备方法，其特征在于，所述线状木材的制备方法还包括：对经重复通过所述开口(11)后的所述线状木材进行干燥处理。

11.一种线状木材的制备模具，其特征在于，适用于权利要求1至10中任一项所述的线状木材的制备方法，所述线状木材的制备模具包括模具主体(12)，所述模具主体(12)具有用于使所述线状木材通过的开口(11)。

12.根据权利要求11所述的线状木材的制备模具，其特征在于，所述模具主体(12)设置有锥形孔(13)，所述锥形孔(13)贯穿所述模具主体(12)，所述锥形孔(13)的小径端形成所述开口(11)。

技术总结本发明提供了一种线状木材的制备方法，包括：将去除木质素和半纤维素的木材原料通过捻制处理制成柔性线状木材；使线状木材重复通过模具的开口以使线状木材的致密性得到显著提升，同时使线状木材的垂直于其延伸方向上的各个截面的形状均保持固定。本发明的线状木材的制备方法解决了现有技术中的木材不适用于作为增强材料的连续纤维\线材的问题。技术研发人员：何煦,周作新,郑云龙受保护的技术使用者：上海鲜猿科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15