松木脫脂改性方法及設備的製作方法
2023-05-02 16:37:16 5
專利名稱:松木脫脂改性方法及設備的製作方法
技術領域:
本發明涉及一種松木脫脂改性的方法及設備。
我們國家的松木資源十分豐富,特別是多年來南方各省荒山綠化多是種植馬尾松,這些森林均已成材,加上珍貴的闊葉材越來越少,所以如何開發利用好松材是擺在我們前面的一個課題。松材由於富含松脂,不能砂光、著色和油漆,儘管它具有木材通直,文理粗獷清晰,材質硬度中等,力學強度良好等優點,但還是只能當包裝板、模型板用。但是,如果能夠很好的進行松木的脫脂,克服松木的劣勢,發揮它的優勢,就能夠大大的提高松木的利用價值。然而,國內尚未有大規模松木脫脂的生產方法及成套設備,目前在國內某些地方,有採用如下方法來給松木脫脂的(1)、用石灰水液煮松木板方材來脫脂;(2)、用純鹼加尿素水溶液煮松木板方材脫脂;(3)、在木材幹燥時用噴蒸的方法脫脂。對於方法(1)和(2)所存在的問題是只能使松木達到表面脫脂,且熱能消耗大,導致處理成本大幅上升,工作環境惡劣,汙染嚴重;對於方法(3),其缺點是只能實現松木表面脫脂,且操作過程中很難達到松木表面脫脂一致,常常在表面上被乾燥隔條壓住的地方、材垛中間部位的板脫得差一些,另外此法對活節上的脫脂效果較差。所以以上三種方法均未能得到很好的推廣應用。經對國內專業雜誌進行檢索查詢了解到相關的三篇文獻1篇是發表在1990年第2期《福建省林業科技》上的《國內外松木類板方材、單板脫脂技術動態淺述》,該文敘述了三種脫脂工藝路線第一種是有機溶劑浸提法。該方法因成本高,環境和安全性能比較差,因而工業上應用價值不大。第二種是水蒸汽蒸餾法。作者認為此種脫脂方法的實際應用效果還有待於進一步的研究和商酌。第三種是化學藥劑脫脂法。該文介紹說,有用氮基水溶液處理脫脂的方法,但生產實際上應用困難;常用的化學藥劑是鹼液,此法可以脫脂,但有使木材變黑、力學性能變差的問題,在化學藥劑的選擇和合理配方方面,至今仍在不斷進行研究和探索之中。據該文還報導,作者們篩選出TSA型有機水溶性脫脂劑對松木板方材進行CHZ工藝處理,脫脂率為50%。第2篇是發表在1990年1期《家具》雜誌上的《馬尾松木材脫脂新工藝》,該文籠統地提出了一種採用C-4#脫脂劑和C2P1h1處理工藝對馬尾松進行脫脂方法。第3篇是發表在1990年第1期《福建省林業科技》雜誌上的《馬尾松單板脫脂實驗研究》,該文提出了採用TSA型脫脂劑和CH2+PB工藝對馬尾松單板進行脫脂,脫脂率達50%左右。
經對國內專利進行檢索,找到相關的三項涉及脫脂工藝及設備的專利申請,分別是公告號為1031958的「馬尾松塑化木的制配方法」、專利號為88201203的「木材脫脂釜」和公告號為1034885的「落葉松成材純鹼、尿素液水液熱處理改性工藝及裝置」。公告號為1031958的文獻所公開的方法是選用高分子化合物作為塑化液,採用表層脫脂、表層塑化的方法得到一種新型的木材--塑料復化材料,而採用這種方法最終得的木材已不是真正的松木了;專利號為88201203和公告號為1034885的文獻所公開的設備和方法其脫脂效果均不夠理想。
本發明的目的是提供一種松木藥液處理-蒸汽乾燥脫脂改性的綜合方法及其設備。
本發明的目的是這樣實現的本發明的松木脫脂改性方法包括兩個方面的內容,即藥液處理階段和蒸汽乾燥階段,藥液處理過程的工藝流程為進罐-前真空-進液-加熱-加壓-回流-冷卻-排液-後真空-平衡-出罐;蒸汽乾燥過程的工藝流程為堆垛-進窯-乾燥-出窯,該方法的特徵在於在藥液處理過程進液工序中,採用的是無機化學溶液,藥液的組成和配方(按重量比)由1‰-2.5‰純鹼、1‰-2.5‰漂白粉和2‰-4‰工業鹽組成。
根據松木的具體情況(如含脂的多少,松木的顏色和材質等),在上述配方範圍內選擇最佳的配方。首先進行藥液處理過程將需脫脂的松木置於密閉的真空加熱加壓脫脂罐內(進罐工序);在進行藥液處理之前需抽真空,將松木細胞腔中的空氣抽出,以便能讓藥液更好的達到脫脂的目的(前真空工序);抽完前真空後,將藥液打入脫脂罐內(進液工序);然後通入蒸汽進行加熱(加熱工序),加熱的溫度控制在80℃-120℃的範圍內,薄的木料,加熱溫度可低一些;厚的木料,加熱的溫度可高一些,加熱的時間控制在60-120分鐘內,薄的木料,加熱時間可短一些,厚的木料,加熱的時間可長一點;為了使藥液能進入松木的裡面,在加熱的同時,還要對脫脂罐進行加壓處理(加壓工序),壓力控制在0.1兆帕(MPa)-0.4兆帕(MPa)的範圍內,也是根據松木的厚度來調整,即厚的木料,加壓的壓力需高一些;松木加熱加壓處理後,將經脫脂反應後的藥液排出罐外,流回藥液池內(回流工序);然後注入冷水進罐內,對罐體和松木進行冷卻(冷卻工序);當溫度降至40℃時,排空罐內的冷卻水(排液工序);然後再抽真空,將松木表面多餘的藥液抽出(後真空);接著進行罐內壓力平衡(平衡工序);最後,將松木拉出罐外(出罐工序)。至此藥液處理階段結束。
然後再進行蒸汽乾燥過程將經過藥液處理的松木進行堆垛(堆垛工序);置於蒸汽乾燥窯內(進窯工序);按照以下乾燥基準進行乾燥;
在整個乾燥過程中噴蒸四次,即早期噴蒸,第一次噴蒸(含水率降低至纖維飽和點30%時),第二次噴蒸(含水率降至20%時),終了噴蒸(含水率降至12%時)(乾燥工序);最後出窯(出窯工序)。這時全部的松木脫脂改性過程完成。
按照以往的觀念,松木經過藥液處理後,脫脂就算成功了,所以忽略了乾燥(特別是蒸汽乾燥)對松木的脫脂作用。實際上經過藥液處理後的松木,在蒸汽乾燥過程中,除了一般的降低木材的含水率的作用外,還有脫脂的作用。脫脂松木在蒸汽乾燥過程中,由於木材的升溫,不斷的揮發鬆材的松節油,並使松木中的大多數松香逐漸固化。
本發明的專用於松木脫脂改性的設備,該設備由三個部分組成,即真空加熱加壓脫脂罐,泵站水箱和蒸汽乾燥窯,其特徵在於泵站水箱是由真空罐、真空泵、壓力泵、清水泵組成。
真空加熱加壓脫脂罐和泵站水箱共同對松木起藥液脫脂作用,而且真空加熱加壓脫脂罐和泵站水箱分別由下列系統構成
(1)、帶有密封膠圈的電動開關門和溫度、壓力、真空顯示設備的罐體。
(2)、加熱和消音系統加熱管道及閥門和消音裝置。
(3)、加壓系統壓力泵、壓力管道及閥門、泵站水箱。
(4)、真空系統真空管道及閥門、泵站水箱。
(5)、進排液系統進排液管道及閥門。
(6)、冷卻系統清水泵、管道及閥門。
蒸汽乾燥窯是對經過藥液處理後的松木進行乾燥,以達到加強松木脫脂效果的目的,它由下列系統構成(1)、窯門及窯內開關油壓門吊、門吊軌道。
(2)、加熱系統加熱軌道及閥門、散熱器、疏水器。
(3)、相對溼度控制系統天窗、天窗連杆和致動器、噴蒸管道和閥門。
(4)、乾燥介質循環系統可逆性軸流風機和耐高溫高溼電機。
採用本發明的松木脫脂改性的方法及設備,其脫脂效果遠遠好於一般的藥液脫脂方法的脫脂,且經本發明的方法及設備進行脫脂後的松木還可用作家具、裝飾用板及其它細木工板。本發明的採用,對於充分利用我國豐富的松木資源有著深遠的意義。
下面結合附圖,對本發明的方法及設備的最佳實施例進行詳細說明。
圖1為本發明的松木脫脂改性的方法工藝流程圖;圖2為本發明的設備結構示意圖;圖3為真空加熱加壓脫脂罐的結構示意圖;圖4為泵站水箱的結構示意圖;圖5為蒸汽乾燥窯的結構示意圖。
下面是採用本發明的方法及設備對5cm厚的松木脫脂改性的實施過程首先,照以下配方按重量比配製處理藥液1.5‰純鹼、1‰漂白粉和3‰工業鹽,其它成份為水,然後將配製好的處理藥液倒入脫脂罐下的儲液池1中。
1)、將欲脫脂的松木裝在抱材車上,啟開罐門6、將木材推入罐內3,關好罐門6。
2)、打開真空閥16,關好其它閥門,啟動泵站水箱5上的真空泵19打前真空,罐內空氣經真空管4抽出,當罐上的真空表7顯示-0.08至-0.1時,保持15分鐘,前真空結束後,真空泵19繼續工作,啟開進排液閥13,在大氣壓力作用下處理藥液從罐體下的藥液池通過管道進入罐內3。
3)、當藥液進入泵站水箱5的真空罐15時,關閉真空泵19和進排液閥13,開始加熱加壓。此時慢慢打開加熱閥2和加熱管道14並啟動壓力泵20和打開壓力閥18,對罐內的木材進行加熱和加壓,加熱蒸汽從加熱管道14進入罐內,加壓藥液從壓力管道9進入罐內,罐內壓力和溫度慢慢上升。注意罐上的壓力表10和溫度計8。加熱溫度控制在120℃,壓力為0.4MPa。
4)、當加熱加壓處理100分鐘後,關閉加熱閥2和壓力泵20,啟動進排液閥13和進排氣閥17,罐內的藥液排出罐外流回藥液池內,可反覆多次使用。
5)、觀察罐邊的水位計12,當罐內無藥液了,關閉進排液閥13,啟動清水泵21,經冷卻水管道11注入冷水進罐內進行冷卻。當罐上的溫度計顯示40℃時關閉清水泵21,冷卻停止,啟開進排液閥13,將冷卻水排出罐外。
6)、觀察罐邊的水位計12,當冷卻水排完後,關閉進排液閥13,關閉進排氣閥17,啟動真空泵19,進行後真空處理。
7)、後真空15-20分鐘後,關閉真空泵19打開進排氣閥17,此時罐外空氣進入罐內,罐內外氣壓一致,即平衡階段。
8)、平衡階段數分鐘後,啟開罐門,將脫脂松木拉出,至此藥液處理結束。
9)、經藥液處理後的松木,用隔條隔開、堆垛,用門吊28將窯門29啟開,材垛用叉車或乾燥材車送入蒸汽乾燥窯內進行乾燥。蒸汽經加熱管道24進入散熱器25,散熱器25不斷地升溫和散熱,使窯內的空氣升溫,窯內的熱空氣作為乾燥介質不斷將溫度傳遞給木材,使木材升溫並蒸發水分,木材蒸發的水蒸汽從天窗27排出窯外,從而達到乾燥木材的目的。為了使窯內的空氣介質分布均勻並加快溼熱汽的排出,在窯的頂部安裝了可逆性耐高溫高溼的軸流風機26,為了有效的控制窯內的相對溼度,在窯內安裝了噴蒸管22,經過散熱器25的蒸汽冷卻後,經冷凝管道23排出窯外。在整個乾燥過程中,須嚴格的按照乾燥基準的要求進行噴蒸、加熱,當木材含水率降至12%時,乾燥結束,經終了平衡噴蒸處理後,脫脂松木出窯。這時整個脫脂過程結束。
應用本發明對馬尾松進行脫脂的工藝及設備經湖南省某林業公司實地試驗,脫脂效果甚佳,一致認為經本發明脫脂後的馬尾松可代替從美國或紐西蘭進口的A級松木板方材來製造家具。
權利要求
1.一種松木脫脂改性的方法,該方法包括藥液處理過程和蒸汽乾燥過程,藥液處理過程的工藝流程包括進罐-前真空-進液-加熱-加壓-回流-冷卻-排液-後真空-平衡-出罐,蒸汽乾燥過程的工藝流程包括堆垛-進窯-乾燥-出窯,其特徵在於在藥液處理過程進液工序中,其藥液的組成配方是(按重量比)1‰-2.5‰純鹼、1‰-2.5‰漂白粉、2‰-4‰工業鹽,其它成份為水。
2.根據權利要求1所述的松木脫脂改性的方法,其特徵在於在藥液處理過程的加熱工序中,其加熱的溫度一般控制在80℃-120℃的範圍內。
3.根據權利要求1所述的松木脫脂改性的方法,其特徵在於在藥液處理過程的加熱工序中,其加熱時間一般控制在60-120分鐘內。
4.根據權利要求1所述的松木脫脂改性的方法,其特徵在於在藥液處理過程加熱工序中加熱同時,還要對脫脂罐進行加壓處理,壓力控制在0.1兆帕(MPa)至0.4兆帕(MPa)的範圍。
5.根據權利要求1所述的松木脫脂改性的方法,其特徵在於在蒸汽乾燥過程中,共噴蒸四次,即早期噴蒸,第一次噴蒸(含水率降低至纖維飽和點30%時),第二次噴蒸(含水率降至20%),終了噴蒸(含水率降至12%時),且蒸汽乾燥基準是
6.一種專用於權利要求1所述方法的設備,該設備由真空加熱加壓脫脂罐(3)、泵站水箱(5)和蒸氣乾燥窯組成,其特徵在於該泵站水箱(5)由真空罐(15)、真空泵(19)、壓力泵(20)和清水泵(21)組成。
全文摘要
本發明涉及一種松木脫脂改性的方法及設備,該方法包括藥液處理和蒸汽乾燥處理兩大過程,採用特製的藥液配方,在特定的處理時間、處理溫度、處理壓力和蒸汽乾燥基準上對松木進行脫脂改性;該設備包括由真空加熱加壓脫脂罐3、泵站水箱5和蒸氣乾燥窯組成,其特徵在於該泵站水箱5由真空罐15、真空泵19、壓力泵20和清水泵21組成。
文檔編號B27K3/02GK1204569SQ9810721
公開日1999年1月13日 申請日期1998年4月10日 優先權日1998年4月10日
發明者王子國, 雷斌, 鍾怡和, 鍾其海, 陳錦繡 申請人:海口金豐木業設備公司, 王子國