專利名稱：提高木材尺寸穩(wěn)定性的常壓過(guò)熱蒸汽的預(yù)處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種提高木材尺寸穩(wěn)定性的常壓過(guò)熱蒸汽預(yù)處理工藝，該工藝主要用于木材干燥處理前的預(yù)處理作業(yè)，特別適合于提高速生材厚板的尺寸穩(wěn)定性，屬于木材加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(dāng)木材含水率低于纖維飽和點(diǎn)的時(shí)候，由于羥基的作用，木材隨著外界溫度和濕度的變化，蒸發(fā)或吸收水分，產(chǎn)生干縮或濕脹，導(dǎo)致木材的尺寸不穩(wěn)定，使木材產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力， 發(fā)生翹曲、變形和開(kāi)裂等缺陷。為了提高木材的尺寸穩(wěn)定性，目前的處理方法如下①用交叉層壓的方法進(jìn)行機(jī)械抑制；②用防水涂料進(jìn)行內(nèi)部或外部涂飾；③采用高溫特殊處理等改性方法減少木材吸濕性；④對(duì)木材細(xì)胞壁組分進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)；⑤用化學(xué)藥品預(yù)先使細(xì)胞壁增容。中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN1876343A于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(lái)提高木材的尺寸穩(wěn)定性。具體步驟為1)將木材置于高溫?zé)崽幚頎t中，將高溫?zé)崽幚頎t中的溫度提高到120 150°C保溫；幻將木材含水率降低到5%以下以后，提高高溫?zé)崽幚頎t中的溫度到180 240°C保溫，保溫時(shí)間為每厘米厚度的木材保持0. 5 3小時(shí)；3)降低高溫?zé)崽幚頎t中的溫度，當(dāng)溫度降低到100°C以下后，用蒸汽或者熱水對(duì)木材進(jìn)行處理，使木材的含水率至7% 10% ；4)繼續(xù)降低高溫?zé)崽幚頎t中的溫度，當(dāng)木材內(nèi)部的溫度降低到40°C左右后出爐；5)在大氣環(huán)境中平衡15天以上時(shí)間。據(jù)稱，此發(fā)明可提高木材尺寸穩(wěn)定性，耐腐性和耐候性，使經(jīng)過(guò)處理后的木材能廣泛應(yīng)用于溫度和濕度變化比較大的環(huán)境中。但該方法處理溫度高、周期較長(zhǎng)，處理材中的纖維素和半纖維素在高溫條件下易發(fā)生降解，導(dǎo)致木材的機(jī)械強(qiáng)度降低，脆性增加。中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN101450497A于2009年6月10日公開(kāi)了一種木材蒸汽處理工藝，該方法將木材放進(jìn)密封壓力罐里，經(jīng)過(guò)真空處理、蒸汽處理和干燥處理等過(guò)程，可使加工后的木材具有結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，不易變形，抗菌蟲侵蝕，顏色加深，內(nèi)外統(tǒng)一等特點(diǎn)。但該方法設(shè)備投資大、工藝復(fù)雜、單機(jī)處理量較小、能耗高。中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN101745951A于2010年6月23日公開(kāi)了一種改性人工林木材及其制備方法。該發(fā)明公開(kāi)了人工林木材浸漬增強(qiáng)-熱處理改性技術(shù)，步驟如下1)采用以改性脲醛樹脂為浸漬主劑的浸漬液對(duì)木材進(jìn)行浸漬處理幻對(duì)浸漬處理后的木材進(jìn)行真空熱處理。該發(fā)明方法制備的木材尺寸穩(wěn)定性高，木材強(qiáng)度高，抗?jié)衩浶阅芎湍透g性能增加，提高木材的附加值，擴(kuò)大熱處理材的應(yīng)用范圍。但是，用化學(xué)方法處理后的木材雖然尺寸穩(wěn)定性有所提高，由于木材內(nèi)部含有化學(xué)藥劑，處理后的木材不管是在使用的時(shí)候還是廢棄物的處理都會(huì)給環(huán)境帶來(lái)污染，對(duì)人
體有害。因此，需要做進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利的目的旨在提供一種設(shè)備投資少、處理時(shí)間短、沒(méi)有化學(xué)污染、明顯提高木材尺寸穩(wěn)定性的木材常壓過(guò)熱蒸汽預(yù)處理工藝，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。按此目的設(shè)計(jì)的一種提高木材尺寸穩(wěn)定性的常壓過(guò)熱蒸汽的預(yù)處理工藝，其特征是通過(guò)對(duì)進(jìn)材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的數(shù)值及相互關(guān)系的控制，完成預(yù)處理過(guò)程； 包括以下步驟步驟1 將待處理木材碼放在預(yù)處理設(shè)備內(nèi)，并布置好分別測(cè)定進(jìn)材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的傳感器；步驟2 啟動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)及加熱系統(tǒng)，對(duì)木材進(jìn)行預(yù)熱；步驟3 當(dāng)進(jìn)材堆的溫度達(dá)到50°C 60°C，開(kāi)始噴蒸處理，以實(shí)現(xiàn)水蒸氣保護(hù)；步驟4 繼續(xù)加熱升溫至進(jìn)材堆溫度達(dá)到110°C 160°C，此時(shí)預(yù)處理設(shè)備內(nèi)部的水蒸氣處于過(guò)熱狀態(tài)，升溫過(guò)程中需控制進(jìn)、出材堆的溫度差在20°C 30°C范圍內(nèi)，進(jìn)材堆溫度和木芯溫度的溫差在40°C 50°C范圍內(nèi)；步驟5 當(dāng)木芯溫度達(dá)到90°C時(shí)開(kāi)始保溫，保溫時(shí)間為1 3小時(shí)/cm ；步驟6 保溫結(jié)束后悶窯3 5小時(shí)；步驟7 在8 12小時(shí)內(nèi)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(shí)，進(jìn)材堆處布置不少于2個(gè)探點(diǎn)；出材堆處布置不少于4個(gè)探點(diǎn)，且其中一半的探點(diǎn)用于測(cè)定出材堆的溫度，其余則用于測(cè)定木芯溫度；進(jìn)材堆、出材堆、木芯處的溫度為各自探點(diǎn)所測(cè)溫度的均值。進(jìn)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(jìn)材堆的溫度為50 60°C，并開(kāi)始噴蒸，當(dāng)預(yù)處理設(shè)備內(nèi)的地面完全變濕時(shí)，關(guān)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(jìn)、出材堆的溫度差在20°C 30°C范圍內(nèi)，進(jìn)材堆溫度和木芯溫度的溫差在40°C 50°C范圍內(nèi)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果1)在木材過(guò)熱蒸汽預(yù)處理過(guò)程中，由于預(yù)處理設(shè)備內(nèi)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(dāng)于常規(guī)干燥中濕球溫度為50°C， 干球溫度為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(zhì)量好。而且由于木材的溫度均高于100°C，木材軟化、可塑性增加，有利于木材內(nèi)應(yīng)力的降低，從而處理過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)缺陷。2)本發(fā)明在處理木材的過(guò)程中，由于水蒸氣的比熱高于濕空氣，使得木材的預(yù)熱時(shí)間減少、處理時(shí)間短、均勻性好。3)本發(fā)明在處理木材的過(guò)程中，窯內(nèi)溫度均高于100°C，高溫作用使得木材內(nèi)部的羥基相互作用，游離羥基減少，從而減少木材的吸水率，最后提高了木材尺寸穩(wěn)定性。4)本發(fā)明在整個(gè)處理過(guò)程中不需要控制相對(duì)濕度，只需要對(duì)進(jìn)材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的數(shù)值及相互關(guān)系的控制，完成預(yù)處理過(guò)程。本發(fā)明的木材經(jīng)過(guò)熱蒸汽處理后，其生長(zhǎng)應(yīng)力得以釋放、板面平整、無(wú)缺陷，木材內(nèi)部水分通道暢通，初含水率顯著降低。整個(gè)處理過(guò)程中沒(méi)有化學(xué)污染，木材的強(qiáng)度未降低，木材的干縮、濕脹減小，尺寸穩(wěn)定性顯著提高，木材紋理更清晰。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例預(yù)處理設(shè)備工作示意圖。圖中1為預(yù)處理設(shè)備，2為加熱系統(tǒng)，3為循環(huán)風(fēng)機(jī)，4為木材，Tl、T2為溫度探測(cè)器在進(jìn)材堆處測(cè)得的溫度，T3、T4為溫度探測(cè)器在出材堆處測(cè)得的溫度，Τ5、Τ6為溫度探測(cè)器在木芯處測(cè)得的溫度。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參見(jiàn)圖1，一種木材過(guò)熱蒸汽的預(yù)處理工藝，其核心是通過(guò)對(duì)進(jìn)材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的數(shù)值及相互關(guān)系的控制，完成預(yù)處理過(guò)程。1.碼垛根據(jù)待處理木材的尺寸規(guī)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(jìn)預(yù)處理設(shè)備1中，并布置好分別測(cè)定進(jìn)材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的傳感器，然后關(guān)閉窯門。2.處理過(guò)程啟動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)3及加熱系統(tǒng)2，對(duì)木材4進(jìn)行預(yù)熱；當(dāng)進(jìn)材堆的溫度達(dá)到50°C 60°C，開(kāi)始噴蒸處理，以實(shí)現(xiàn)水蒸氣保護(hù)，當(dāng)預(yù)處理設(shè)備1內(nèi)的地面完全變濕的時(shí)，關(guān)小蒸汽噴蒸閥，少量蒸汽噴入即可；繼續(xù)加熱升溫至進(jìn)材堆溫度達(dá)到110°C 160°C，此時(shí)預(yù)處理設(shè)備1內(nèi)部的水蒸氣處于過(guò)熱狀態(tài)，升溫過(guò)程中需控制進(jìn)、出材堆的溫度差在20°C 30°C范圍內(nèi)，進(jìn)材堆溫度和木芯溫度的溫差在40°C 50°C范圍內(nèi)；當(dāng)木芯溫度達(dá)到90V時(shí)開(kāi)始保溫，保溫時(shí)間為1 3小時(shí)/cm。進(jìn)材堆、出材堆、木芯處的溫度為各自探點(diǎn)所測(cè)溫度的均值；進(jìn)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(jié)束后悶窯3 5小時(shí)，并在8 12小時(shí)內(nèi)將木材1的溫度降到60°C左右，出窯。依據(jù)GB/T 1932-2009《木材干縮性測(cè)定方法》及GB/T 1934. 2-2009《木材濕脹性測(cè)定方法》的規(guī)定，對(duì)經(jīng)過(guò)常壓過(guò)熱蒸汽預(yù)處理和未處理?xiàng)钅镜母煽s、濕脹特性的測(cè)定結(jié)果如表.1、表.2所示，處理材和未處理材相比，干燥、濕脹率均顯著減小，即尺寸穩(wěn)定性提高。表1干縮性
權(quán)利要求
1.一種提高木材尺寸穩(wěn)定性的常壓過(guò)熱蒸汽的預(yù)處理工藝，其特征是通過(guò)對(duì)進(jìn)材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的數(shù)值及相互關(guān)系的控制，完成預(yù)處理過(guò)程；包括以下步驟步驟1 將待處理木材(4)碼放在預(yù)處理設(shè)備(1)內(nèi)，并布置好分別測(cè)定進(jìn)材堆溫度、 出材堆溫度、木芯溫度的傳感器；步驟2 啟動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)C3)及加熱系統(tǒng)0)，對(duì)木材(4)進(jìn)行預(yù)熱； 步驟3 當(dāng)進(jìn)材堆的溫度達(dá)到50°C 60°C，開(kāi)始噴蒸處理，實(shí)現(xiàn)水蒸氣保護(hù)； 步驟4 繼續(xù)加熱升溫至進(jìn)材堆溫度達(dá)到110°C 160°C，此時(shí)預(yù)處理設(shè)備(1)內(nèi)部的水蒸氣處于過(guò)熱狀態(tài)，升溫過(guò)程中控制進(jìn)、出材堆的溫度差在20°C 30°C范圍內(nèi)，進(jìn)材堆溫度和木芯溫度的溫差在40°C 50°C范圍內(nèi)；步驟5 當(dāng)木芯溫度達(dá)到90°C時(shí)開(kāi)始保溫，保溫時(shí)間為1 3小時(shí)/cm ；步驟6 保溫結(jié)束后悶窯3 5小時(shí)；步驟7 在8 12小時(shí)內(nèi)將木材的溫度降到60°C左右，出窯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高木材尺寸穩(wěn)定性的常壓過(guò)熱蒸汽的預(yù)處理工藝，其特征是步驟1中布置溫度傳感器時(shí)，進(jìn)材堆處布置2個(gè)以上探點(diǎn)；出材堆處布置4個(gè)以上探點(diǎn)，且其中一半的探點(diǎn)用于測(cè)定出材堆的溫度，其余則用于測(cè)定木芯溫度；進(jìn)材堆、出材堆、木芯處的溫度為各自探點(diǎn)所測(cè)溫度的均值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述提高木材尺寸穩(wěn)定性的常壓過(guò)熱蒸汽的預(yù)處理工藝，其特征是步驟3中進(jìn)材堆的溫度為50 60°C時(shí)，開(kāi)始噴蒸，當(dāng)預(yù)處理設(shè)備(1)內(nèi)的地面完全變濕時(shí)， 關(guān)小蒸汽噴蒸閥，少量蒸汽噴入即可。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述提高木材尺寸穩(wěn)定性的常壓過(guò)熱蒸汽的預(yù)處理工藝，其特征是步驟5-6中進(jìn)、出材堆的溫度差是20°C 30°C，進(jìn)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(wěn)定性的常壓過(guò)熱蒸汽的預(yù)處理工藝，通過(guò)對(duì)進(jìn)材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的數(shù)值及相互關(guān)系的控制，完成預(yù)處理過(guò)程。將待處理木材碼放在預(yù)處理設(shè)備內(nèi)，并布置好分別測(cè)定進(jìn)材堆溫度、出材堆溫度、木芯溫度的傳感器；進(jìn)材堆處布置不少于2個(gè)探點(diǎn)；出材堆處布置不少于4個(gè)探點(diǎn)，且其中一半探點(diǎn)用于測(cè)定出材堆溫度，其余則用于測(cè)定木芯溫度。本發(fā)明的木材經(jīng)過(guò)熱蒸汽處理后，其生長(zhǎng)應(yīng)力得以釋放、板面平整、無(wú)缺陷，木材內(nèi)部水分通道暢通，初含水率顯著降低。整個(gè)處理過(guò)程中沒(méi)有化學(xué)污染，木材強(qiáng)度未降低，木材的干縮、濕脹減小，尺寸穩(wěn)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(yù)熱時(shí)間減少、處理時(shí)間短、均勻性好。
文檔編號(hào)B27K1/00GK102431067SQ20111031259
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者何友志, 何正斌, 易進(jìn)平, 趙陽(yáng), 陳國(guó)恩 申請(qǐng)人:廣東聯(lián)邦家私集團(tuán)有限公司