CN102435046B - 一种杨木厚板的快速干燥方法 - Google Patents
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Abstract
一种杨木厚板的快速干燥方法，在杨木预处理阶段，将杨木按使用要求锯切成一定长度和厚度的板材，码堆后放置于预处理设备内，然后进行过热蒸汽预处理，并将预处理后的板材按照强化基准进行干燥。本发明在杨木的预处理阶段采用温度为110℃～160℃的常压过热蒸汽作为处理介质，不但使处理后的杨木板面平整无缺陷，还释放了杨木的生长应力，打通木材内部水分通道，大幅度降低板材的初含水率。生材经预处理后含水率下降率为40％～80％，含水率下降均值在60％以上，使杨木后期干燥阶段时间大大缩短。该方法与常规干燥方法相比：干燥周期缩短一半以上，节约能源并降低了干燥成本，干燥质量良好，尤其适用于厚度为5.0cm以上的杨木板材。
Description
技术领域
本明涉及一种杨木厚板的干燥方法，特别适合于厚度为5.0cm以上的杨木板材，属木材加工技术领域。
背景技术
木材干燥是木制品加工过程中重要的环节之一，提高木材干燥速率，缩短干燥周期是减少干燥成本，节约能源的重要途径。传统的木材干燥过程中，为了避免产生干燥缺陷，当木材的含水率比较高的时候，一般采用较低的温度进行干燥处理，随着含水率的降低，干燥温度逐渐升高，使得整个干燥过程中的温度较低。而对于木材干燥来说，温度的高低直接决定了干燥速率的快慢，干燥温度越高，干燥速率越快，反之则干燥速率较慢。为了提高干燥速率，真空干燥等特种干燥方法被用于木材干燥过程中，由于干燥过程中环境的压力低于大气压，使得水分在压力梯度的作用下快速移动，从而提高了干燥速率。
随着国家天然林保护工程的实施，人工速生林的增值利用已是国内科研单位及企业的重点。杨木在我国栽培面积广，生长周期短，产量高。但由于其生长应力较大，透气性差，生材含水率高且分布不均，含水率梯度较大，因此无论是采用传统的常规干燥还是特种干燥方法，当干燥温度较高，其纵向干缩异常时，容易发生皱缩、弓弯、变形等干燥缺陷，使得木材降等严重，特别是在干燥厚度为5.0cm以上的厚板材时，干燥周期长、成本高，干燥质量很难保证，材料利用率极低。以厚度为7.0cm的杨木为例，传统的常规干燥周期在40天以上，干燥周期长、成本高、质量很难保证。
中国专利文献号CN1815115于2010年5月12日公布了一种木材快速干燥方法，此方法在蒸汽为保护气体的条件下先将木材温度升到70℃～98℃，保温一定时间，再迅速降温，然后重复这个过程，利用温度梯度和含水率梯度将木材快速干燥。此方法在确保不开裂的前提条件下加快了干燥速度，但频繁的升降温作业，必然导致热损的增加。因此，有必要做进一步改进。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种在杨木厚板没有干燥缺陷的前提下，从生材快速干燥到所需要的含水率，并且节能高效的干燥方法，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种杨木厚板的快速干燥方法，包括以下顺序进行的步骤：
步骤1：将杨木按使用要求锯切成一定长度和厚度的板材；
步骤2：将杨木板材码堆后，放置于预处理设备内；
步骤3：对杨木进行过热蒸汽预处理；
步骤4：将预处理后的杨木板材按照强化基准进行干燥。
所述步骤1中杨木为厚度为5.0cm以上的厚板，且杨木是生材或气干材。
所述步骤3是通过循环风机向预处理窑内通入已经加热的湿空气，当进材堆温度到60℃的时候开始喷蒸处理，常压过热蒸汽温度在110℃～160℃之间，当木芯温度到90℃的时候开始保温，保温时间为1～3小时/cm；处理完毕，将杨木出窑准备干燥。
所述常压过热蒸汽温度在140℃～150℃之间。
强化基准的介质温度与常规干燥基准的介质温度相比，在对应的含水率阶段温度应提高10℃～20℃。
本发明方法的优点体现在以下几个方面：
1.本发明在预处理杨木的过程中，预处理设备内的湿度接近于100%，处理温度高于100℃，杨木处于过热蒸汽的环境中。当木材的含水率高于纤维饱和点的时候，木材内部水分处于沸腾状态，水分沸腾将产生一个压力（如水壶中的水沸腾之后，将会把水壶的盖子掀开一样），这种压力将有助于木材内部自由水的移动，使得水分以液体形式排出；当木材的含水率低于纤维饱和点的时候，由于木材的温度高于100℃，干燥速率快，所以在杨木预处理的过程中其含水率下降量将会很大（特别是生材）。实践表明：生材经预处理后的含水率下降率为40%～80%，含水率下降的均值在60%以上。
2.本发明在预处理杨木的过程中，由于处理设备内部全是水蒸气，平衡含水率较高（如温度为108℃的水蒸气的平衡含水率为9%，相当于常规干燥中湿球温度为50℃，干球温度为60℃的平衡含水率）使得即使在高温条件下，木材厚度方向上的含水率梯度较小，处理后的杨木质量好。而且由于杨木的温度均高于100℃，木材被软化，可塑性增加，这有利于减少木材的内应力，从而提高预处理过程中杨木的质量。
3.本发明在干燥预处理的过程中，由于水蒸气的导热系数比湿空气高，使得杨木的预热时间减少，而且由于当木材含水率高于纤维饱和点的时候，杨木温度始终保持在100℃，而外界的温度高于100℃，使得本发明的干燥方法的传热效率高于传统干燥方法。实践表明：该方法与传统的常规干燥相比，干燥周期缩短一半以上，干燥成本显著减低。
4.经过预处理的生材杨木含水率降低，而且由于处理过程中杨木的内部通道被打通，生长应力得以释放，含水率梯度减小，所以在后期的干燥过程中干燥速度加快，干燥质量变好。
具体实施方式
1)制材及码垛
将杨木按使用要求锯切成一定长度和厚度的板材；码成长（2.0m-3.5m），宽（1.2m-1.8m），高（1.2m-1.6m）的单元材堆，并用叉车将单元材堆装进预处理设备中，并关闭大门。
2)杨木预处理
通过循环风机向预处理窑内通入已经加热的湿空气，当进材堆温度到60℃的时候开始喷蒸处理，常压过热蒸汽温度在110℃～160℃之间，当木芯温度到90℃的时候开始保温，保温时间为1～3小时/cm。处理完毕，将杨木出窑准备干燥。
3)杨木干燥
将处理后的杨木按照码垛规则正确码放在干燥窑内，并且按照工艺进行干燥，干燥过程中按照需要适当地进行中间处理，平衡处理，终了处理。
4)降温出料
当杨木的含水率低于10%～12%时，进行降温处理，当木材温度降至不高于环境温度25℃～35℃时出窑。
实施例1：
杨木，初含水率为120%，厚度5.0cm，采用本发明的杨木厚板的快速干燥方法进行干燥处理。
1)码垛
将杨木码成长3.0m，宽1.6m，高1.4m的单元材堆，单元材堆尺寸要和预处理设备的内空尺寸相适宜，用叉车将单元材堆装进预处理设备中，并关闭大门。
2)杨木预处理
通过循环风机向预处理窑内通入已经加热的湿空气，当进材堆温度到60℃的时候开始喷蒸处理，常压过热蒸汽温度在150℃～160℃之间，当木芯温度到90℃的时候开始保温，保温时间为1.5小时/cm，即7.5小时。处理完毕，将杨木出窑准备干燥。出窑时含水率可降至60%～80%。
3)杨木干燥
将处理后的杨木按照码垛规则正确码放在干燥窑内，并且按照表1所列工艺基准进行干燥处理，干燥过程中按照需要适当地进行中间处理，平衡处理，终了处理。
表1：厚度为5.0cm的杨木干燥基准
| 含水率（%） | 干球温度（℃） | 平衡含水率（%） |
| 55以上 | 60 | 14.0 |
| 55-50 | 62 | 12.5 |
| 50-45 | 65 | 10.5 |
| 45-40 | 67 | 9.8 |
| 40-35 | 70 | 9.0 |
| 35-30 | 75 | 8.3 |
| 30-25 | 79 | 7.5 |
| 25-20 | 83 | 7.0 |
| 20-15 | 85 | 6.4 |
| 15-10 | 90 | 5.1 |
| 10以下 | 95 | 4.0 |
4)降温出料
当杨木的含水率低于10%的时，进行降温处理，当木材温度降至60℃时出窑，干燥周期为12～15天。
实施例2：
杨木，初含水率为140%，厚度7.0cm，采用本发明的杨木厚板的快速干燥方法进行干燥处理。
1)码垛
将杨木码成长3.0m，宽1.8m，高1.6m的单元材堆，单元材堆尺寸要和预处理设备的内空尺寸相适宜，用叉车将单元材堆装进预处理设备中，并关闭大门。
2)杨木预处理
通过循环风机向预处理窑内通入已经加热的湿空气，当进材堆温度到60℃的时候开始喷蒸处理，常压过热蒸汽温度在140℃～150℃之间，当木芯温度到90℃的时候开始保温，保温时间为2小时/cm，即14小时。处理完毕，将杨木出窑准备干燥。出窑时含水率可降至70%～80%。
3)杨木干燥
将处理后的杨木按照码垛规则正确码放在干燥窑内，并且按照表2所列工艺基准进行干燥处理，干燥过程中按照需要适当地进行中间处理，平衡处理，终了处理。
表2：厚度为7.0cm的杨木干燥基准
| 含水率（%） | 干球温度（℃） | 平衡含水率（%） |
| 55以上 | 55 | 14.0 |
| 55-50 | 57 | 12.5 |
| 50-45 | 60 | 10.5 |
| 45-40 | 62 | 9.8 |
| 40-35 | 65 | 9.0 |
| 35-30 | 70 | 8.3 |
| 30-25 | 74 | 7.5 |
| 25-20 | 78 | 7.0 |
| 20-15 | 80 | 6.4 |
| 15-10 | 85 | 5.1 |
| 10以下 | 90 | 4.0 |
4)降温出料
当杨木的含水率低于12%的时，进行降温处理，当木材温度降至55℃时出窑，干燥周期为15～20天。
Claims (2)
1.一种杨木厚板的快速干燥方法，包括以下步骤：
步骤1：将杨木按使用要求锯切成一定长度和厚度的板材；
步骤2：将杨木板材码堆后，放置于预处理设备内；
步骤3：对杨木进行过热蒸汽预处理；
步骤4：将预处理后的杨木板材按照强化基准进行干燥；
所述步骤1中杨木为厚度为5.0cm以上的厚板，且杨木是生材或气干材；
所述步骤3通过循环风机向预处理窑内通入已经加热的湿空气，当进材堆温度到60℃的时候开始喷蒸处理，常压过热蒸汽温度在110℃～160℃之间，当木芯温度到90℃的时候开始保温，保温时间为1～3小时/cm；处理完毕，将杨木出窑准备干燥；
所述常压过热蒸汽温度在140℃～150℃之间。
2.根据权利要求1所述的杨木厚板的快速干燥方法，其特征是强化基准的介质温度与常规干燥基准的介质温度相比，在对应的含水率阶段温度应提高10℃～20℃。
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