提高木材尺寸穩定性的常壓過熱蒸汽的預處理工藝的製作方法
2023-04-27 18:35:56 2
專利名稱：提高木材尺寸穩定性的常壓過熱蒸汽的預處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明專利涉及一種提高木材尺寸穩定性的常壓過熱蒸汽預處理工藝，該工藝主要用於木材幹燥處理前的預處理作業，特別適合於提高速生材厚板的尺寸穩定性，屬於木材加工技術領域。
背景技術：
木材主要由纖維素、半纖維素和木素組成，在纖維素和半纖維素分子上存在著大量的羥基。當木材含水率低於纖維飽和點的時候，由於羥基的作用，木材隨著外界溫度和溼度的變化，蒸發或吸收水分，產生幹縮或溼脹，導致木材的尺寸不穩定，使木材產生內應力， 發生翹曲、變形和開裂等缺陷。為了提高木材的尺寸穩定性，目前的處理方法如下①用交叉層壓的方法進行機械抑制；②用防水塗料進行內部或外部塗飾；③採用高溫特殊處理等改性方法減少木材吸溼性；④對木材細胞壁組分進行化學交聯；⑤用化學藥品預先使細胞壁增容。中國專利文獻號CN1876343A於2006年12月13日公布的一種木材的高溫水熱處理方法，給出了高溫水熱處理方法來提高木材的尺寸穩定性。具體步驟為1)將木材置於高溫熱處理爐中，將高溫熱處理爐中的溫度提高到120 150°C保溫；幻將木材含水率降低到5%以下以後，提高高溫熱處理爐中的溫度到180 240°C保溫，保溫時間為每釐米厚度的木材保持0. 5 3小時；3)降低高溫熱處理爐中的溫度，當溫度降低到100°C以下後，用蒸汽或者熱水對木材進行處理，使木材的含水率至7% 10% ；4)繼續降低高溫熱處理爐中的溫度，當木材內部的溫度降低到40°C左右後出爐；5)在大氣環境中平衡15天以上時間。據稱，此發明可提高木材尺寸穩定性，耐腐性和耐候性，使經過處理後的木材能廣泛應用於溫度和溼度變化比較大的環境中。但該方法處理溫度高、周期較長，處理材中的纖維素和半纖維素在高溫條件下易發生降解，導致木材的機械強度降低，脆性增加。中國專利文獻號CN101450497A於2009年6月10日公開了一種木材蒸汽處理工藝，該方法將木材放進密封壓力罐裡，經過真空處理、蒸汽處理和乾燥處理等過程，可使加工後的木材具有結構更穩定，不易變形，抗菌蟲侵蝕，顏色加深，內外統一等特點。但該方法設備投資大、工藝複雜、單機處理量較小、能耗高。中國專利文獻號CN101745951A於2010年6月23日公開了一種改性人工林木材及其製備方法。該發明公開了人工林木材浸漬增強-熱處理改性技術，步驟如下1)採用以改性脲醛樹脂為浸漬主劑的浸漬液對木材進行浸漬處理幻對浸漬處理後的木材進行真空熱處理。該發明方法製備的木材尺寸穩定性高，木材強度高，抗溼脹性能和耐腐蝕性能增加，提高木材的附加值，擴大熱處理材的應用範圍。但是，用化學方法處理後的木材雖然尺寸穩定性有所提高，由於木材內部含有化學藥劑，處理後的木材不管是在使用的時候還是廢棄物的處理都會給環境帶來汙染，對人
體有害。因此，需要做進一步改進和完善。
發明內容
本發明專利的目的旨在提供一種設備投資少、處理時間短、沒有化學汙染、明顯提高木材尺寸穩定性的木材常壓過熱蒸汽預處理工藝，以克服現有技術中的不足之處。按此目的設計的一種提高木材尺寸穩定性的常壓過熱蒸汽的預處理工藝，其特徵是通過對進材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的數值及相互關係的控制，完成預處理過程； 包括以下步驟步驟1 將待處理木材碼放在預處理設備內，並布置好分別測定進材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的傳感器；步驟2 啟動循環風機及加熱系統，對木材進行預熱；步驟3 當進材堆的溫度達到50°C 60°C，開始噴蒸處理，以實現水蒸氣保護；步驟4 繼續加熱升溫至進材堆溫度達到110°C 160°C，此時預處理設備內部的水蒸氣處於過熱狀態，升溫過程中需控制進、出材堆的溫度差在20°C 30°C範圍內，進材堆溫度和木芯溫度的溫差在40°C 50°C範圍內；步驟5 當木芯溫度達到90°C時開始保溫，保溫時間為1 3小時/cm ；步驟6 保溫結束後悶窯3 5小時；步驟7 在8 12小時內將木材的溫度降到60°C左右，出窯。所述步驟1中布置溫度傳感器時，進材堆處布置不少於2個探點；出材堆處布置不少於4個探點，且其中一半的探點用於測定出材堆的溫度，其餘則用於測定木芯溫度；進材堆、出材堆、木芯處的溫度為各自探點所測溫度的均值。進材堆溫度為Tl、T2處溫度的均值，出材堆溫度為T3、T4處溫度的均值，木芯溫度為T5、T6處溫度的均值。所述步驟3中進材堆的溫度為50 60°C，並開始噴蒸，當預處理設備內的地面完全變溼時，關小蒸汽噴蒸閥，少量蒸汽噴入即可。所述步驟5-6中需控制進、出材堆的溫度差在20°C 30°C範圍內，進材堆溫度和木芯溫度的溫差在40°C 50°C範圍內。本發明與現有技術相比具有以下有益效果1)在木材過熱蒸汽預處理過程中，由於預處理設備內部全是水蒸氣，平衡含水率較高(如溫度為108°C的水蒸氣的平衡含水率為9%，相當於常規乾燥中溼球溫度為50°C， 幹球溫度為60°C的平衡含水率)，使得即使在高溫條件下，木材厚度方向上的含水率梯度較小，處理質量好。而且由於木材的溫度均高於100°C，木材軟化、可塑性增加，有利於木材內應力的降低，從而處理過程中不會出現缺陷。2)本發明在處理木材的過程中，由於水蒸氣的比熱高於溼空氣，使得木材的預熱時間減少、處理時間短、均勻性好。3)本發明在處理木材的過程中，窯內溫度均高於100°C，高溫作用使得木材內部的羥基相互作用，游離羥基減少，從而減少木材的吸水率，最後提高了木材尺寸穩定性。4)本發明在整個處理過程中不需要控制相對溼度，只需要對進材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的數值及相互關係的控制，完成預處理過程。本發明的木材經過熱蒸汽處理後，其生長應力得以釋放、板面平整、無缺陷，木材內部水分通道暢通，初含水率顯著降低。整個處理過程中沒有化學汙染，木材的強度未降低，木材的幹縮、溼脹減小，尺寸穩定性顯著提高，木材紋理更清晰。
圖1為本發明一實施例預處理設備工作示意圖。圖中1為預處理設備，2為加熱系統，3為循環風機，4為木材，Tl、T2為溫度探測器在進材堆處測得的溫度，T3、T4為溫度探測器在出材堆處測得的溫度，Τ5、Τ6為溫度探測器在木芯處測得的溫度。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述。參見圖1，一種木材過熱蒸汽的預處理工藝，其核心是通過對進材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的數值及相互關係的控制，完成預處理過程。1.碼垛根據待處理木材的尺寸規格，將待處理材碼成一定尺寸的單元材堆，用叉車將單元材堆裝進預處理設備1中，並布置好分別測定進材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的傳感器，然後關閉窯門。2.處理過程啟動循環風機3及加熱系統2，對木材4進行預熱；當進材堆的溫度達到50°C 60°C，開始噴蒸處理，以實現水蒸氣保護，當預處理設備1內的地面完全變溼的時，關小蒸汽噴蒸閥，少量蒸汽噴入即可；繼續加熱升溫至進材堆溫度達到110°C 160°C，此時預處理設備1內部的水蒸氣處於過熱狀態，升溫過程中需控制進、出材堆的溫度差在20°C 30°C範圍內，進材堆溫度和木芯溫度的溫差在40°C 50°C範圍內；當木芯溫度達到90V時開始保溫，保溫時間為1 3小時/cm。進材堆、出材堆、木芯處的溫度為各自探點所測溫度的均值；進材堆溫度為T1、T2處溫度的均值，出材堆溫度為Τ3、Τ4處溫度的均值，木芯溫度為Τ5、Τ6處溫度的均值。3.降溫出料保溫結束後悶窯3 5小時，並在8 12小時內將木材1的溫度降到60°C左右，出窯。依據GB/T 1932-2009《木材幹縮性測定方法》及GB/T 1934. 2-2009《木材溼脹性測定方法》的規定，對經過常壓過熱蒸汽預處理和未處理楊木的幹縮、溼脹特性的測定結果如表.1、表.2所示，處理材和未處理材相比，乾燥、溼脹率均顯著減小，即尺寸穩定性提高。表1幹縮性
權利要求
1.一種提高木材尺寸穩定性的常壓過熱蒸汽的預處理工藝，其特徵是通過對進材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的數值及相互關係的控制，完成預處理過程；包括以下步驟步驟1 將待處理木材(4)碼放在預處理設備(1)內，並布置好分別測定進材堆溫度、 出材堆溫度、木芯溫度的傳感器；步驟2 啟動循環風機C3)及加熱系統0)，對木材(4)進行預熱； 步驟3 當進材堆的溫度達到50°C 60°C，開始噴蒸處理，實現水蒸氣保護； 步驟4 繼續加熱升溫至進材堆溫度達到110°C 160°C，此時預處理設備(1)內部的水蒸氣處於過熱狀態，升溫過程中控制進、出材堆的溫度差在20°C 30°C範圍內，進材堆溫度和木芯溫度的溫差在40°C 50°C範圍內；步驟5 當木芯溫度達到90°C時開始保溫，保溫時間為1 3小時/cm ；步驟6 保溫結束後悶窯3 5小時；步驟7 在8 12小時內將木材的溫度降到60°C左右，出窯。
2.根據權利要求1所述提高木材尺寸穩定性的常壓過熱蒸汽的預處理工藝，其特徵是步驟1中布置溫度傳感器時，進材堆處布置2個以上探點；出材堆處布置4個以上探點，且其中一半的探點用於測定出材堆的溫度，其餘則用於測定木芯溫度；進材堆、出材堆、木芯處的溫度為各自探點所測溫度的均值。
3.根據權利要求2所述提高木材尺寸穩定性的常壓過熱蒸汽的預處理工藝，其特徵是步驟3中進材堆的溫度為50 60°C時，開始噴蒸，當預處理設備(1)內的地面完全變溼時， 關小蒸汽噴蒸閥，少量蒸汽噴入即可。
4.根據權利要求3所述提高木材尺寸穩定性的常壓過熱蒸汽的預處理工藝，其特徵是步驟5-6中進、出材堆的溫度差是20°C 30°C，進材堆溫度和木芯溫度的溫差是40°C 50 "C。
全文摘要
一種提高木材尺寸穩定性的常壓過熱蒸汽的預處理工藝，通過對進材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的數值及相互關係的控制，完成預處理過程。將待處理木材碼放在預處理設備內，並布置好分別測定進材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的傳感器；進材堆處布置不少於2個探點；出材堆處布置不少於4個探點，且其中一半探點用於測定出材堆溫度，其餘則用於測定木芯溫度。本發明的木材經過熱蒸汽處理後，其生長應力得以釋放、板面平整、無缺陷，木材內部水分通道暢通，初含水率顯著降低。整個處理過程中沒有化學汙染，木材強度未降低，木材的幹縮、溼脹減小，尺寸穩定性顯著提高，木材紋理更清晰。且所涉及的木材處理工藝預熱時間減少、處理時間短、均勻性好。
文檔編號B27K1/00GK102431067SQ20111031259
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月14日 優先權日2011年10月14日
發明者何友志, 何正斌, 易進平, 趙陽, 陳國恩 申請人:廣東聯邦家私集團有限公司