CN102597676B - 木材的高温处理方法及在该方法中使用的窑炉 - Google Patents

木材的高温处理方法及在该方法中使用的窑炉 Download PDF

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Abstract

一种木材的高温处理方法，该方法包括如下步骤：提供木材堆摞(10)，对所述堆摞进行约束，使所述堆摞经受第一调节阶段，在不小于120℃的温度下的空气流中对所述堆摞进行干燥，对所述堆摞进行冷却，接着使所述堆摞经受第二调节阶段，并且在环境温度的空气流中对已干燥的所述堆摞进行进一步冷却。一种适合在本发明的高温木材处理方法中使用的窑炉，包括：腔室(30)、供热装置、换热装置(35)、加湿装置、空气流产生装置(33、34)以及控制装置，所述腔室(30)用于接收木材堆摞，所述供热装置用于产生并供应用于对所述堆摞进行干燥和调节的受热空气和蒸汽，所述换热装置(35)用于在所述腔室之内提供并维持稳定且持续的温度环境，所述加湿装置用于在所述腔室之内提供并维持预定的均衡含湿量，所述空气流产生装置(33、34)用于在所述腔室之内提供持续且均匀的空气流动，所述控制装置用于监测并控制所述腔室之内的各种干燥参数。

Description

木材的高温处理方法及在该方法中使用的窑炉
技术领域
本发明涉及对木材的处理。更特别地，本发明涉及低密度或中等密度的硬木的高温处理。
背景技术
通常而言，木料在使用之前需要进行处理以提高其耐用性，特别是当用于生产诸如家具、地板器具和厨具的木制产品时更是如此。木料可以利用化学品和/或通过加热(干燥)来进行处理。
欧盟(EU)近来要求将某些木料处理化学品(特别是硼酸盐)指定到危险物质指令(Dangerous Substance Directive)67/548下的“再生毒性分类表(Repro-toxic Category)”。硼酸是在处理橡胶木时使用的主要防腐剂。在马来西亚，橡胶木是在制造用于出口市场的高品位木工制品和家具时所使用的主要可再生种植木材。从马来西亚出口的80％以上的木制家具都是由橡胶木制成的。因此，EU所提出的木料处理化学品(例如，硼酸盐)的归类在实施时将限制马来西亚橡胶木家具的出口。
作为化学处理的替代，热处理也能够用来通过对木材进行干燥而使其更为耐久。对木料进行干燥的主要原因是，确保了在将木料用在结构中或用在后续制造(例如家具生产)中之前尽可能地使木料的尺寸稳定。干燥过程被视为对于木料在构建、以木料为基础的制造和手工应用中的经济利用是必须的且极为重要的。
木材通常可以分为硬木(来自非单子叶阔叶树木)或软木(来自针叶树木)类型。硬木比软木具有更为复杂的结构，其中主要区别特征是在木料体之内存在孔隙或导管。因此，与软木木材的干燥相比，硬木木材的热处理或干燥必须更为准确地控制温度和湿度，也即，要对干燥窑炉进行明显不同的设计。橡胶木被分在轻质硬木类之下。
在马来西亚迄今为止95％以上的木材烘干厂都利用常规的低温受热蒸汽干燥系统。这些现有的干燥窑炉是封闭腔室，其中就温度、湿度和空气循环而言干燥媒介(在此情况下为空气)的条件可以受到控制，以便按照需要加速或延迟干燥过程。
然而，这样的低温常规干燥方法存在几个明显的缺点，例如，处理时间极长(例如，利用常规干燥方法对橡胶木进行干燥需要10至12天的总周期)，并且能量利用低效(例如，常规干燥方法需要的能量是蒸发水所必须的最低能量的2至4倍)。例如，GB专利No.1,142,525公开了一种在窑炉中干燥硬木的方法，其包括在21℃至66℃(70℉至150℉)之间的温度下进行汽化和喷水的步骤。该现有干燥方法要花14天才能完成。
通常而言，窑炉的干燥时间能够以两种方式之一来加速：要么在极高温度下进行干燥，要么在部分真空条件下进行干燥。
在US专利No.4,343,095中公开的Rosen方法致力于在103.4kPa和344.7kPa(15和50psi)之间的超大气压力以及在100℃和177℃(212℉和350℉)之间的温度下对木料进行干燥。需要专用的柱形窑炉来执行该干燥方法。该US专利的现有干燥方法的一个缺点是建造和维护这种窑炉所包含的成本较高。Kollmann和Cote(1984)(Kollmann,F.F.P&Cote,Jr.,W.A.1984:Principles of Wood Science andTechnology-Volume I:Solid Wood.Berlin:Springer-Verlag)还提到，这种高温加热通常会引发多种缺点，例如树脂渗出、树节松弛、窑炉结构形成相对较陡的湿度率和早期恶化。
对诸如橡胶木的轻质硬木和/或其它热带硬木的商用高温干燥方法并不存在。然而，橡胶木在处理的过程中具有扭曲的显著趋势，可以通过在干燥过程中施加压力来保持其处于控制下(在大多数情况下)。
US专利No.2,268,477公开了一种在横跨板料或板材的宽度的收缩受到约束的条件下对硬木进行干燥的现有方法。然而，该US专利的约束方案和干燥方法在被处理木料的表面上造成了可见的瑕疵，例如，由于纤维部件的部分水解而在木料厚度已经缩短的位置形成暗区。这些暗水解区的密度超过正常木料的厚度，但是木料不会变得更硬，而是变得易碎。
因此，对于源自低于中等密度范围的热带硬木(例如，橡胶木)的高质干燥木材的高生产量需要一种有效的高温干燥方案。
因此，本发明旨在缓解现有技术中的某些或所有问题。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于处理木材的高温方法。
所述方法包括如下步骤：
(i)提供多个木材堆摞；
(ii)对所述堆摞进行约束；
(iii)使所述堆摞经受第一调节阶段；
(iv)在不小于120℃的温度下的空气流中对所述堆摞进行干燥；
(v)对所述堆摞进行冷却，接着使所述堆摞经受第二调节阶段；并且
(vi)在环境温度的空气流中对已干燥的堆摞进行进一步冷却。
在本发明的实施方案中，所述堆摞可以包括新锯的木材。每一个所述堆摞可以包括从端部到端部并且在每一个堆摞中的单件木材之间的横向上厚度均匀的木材。
在另一个实施方案中，步骤(ii)可以包括：在每一个堆摞上施加载荷约束。在每一个堆摞上可以施加不小于700kg/m2的均匀分布的载荷约束。
在另一个实施方案中，步骤(iii)可以包括不小于95℃的饱和蒸汽环境。所述堆摞可以经受步骤(iii)的时间在6至12小时之间。
根据另一个实施方案，步骤(iv)中的空气流可以具有在2.5至3.5ms-1之间的平均速度。步骤(iv)可以在不小于120℃并高达200℃的温度下进行。所述堆摞可以在步骤(iv)中被干燥到不小于120℃的干球温度以及不小于70℃的湿球温度。
根据又一个实施方案，步骤(v)可以包括：使已干燥的堆摞的温度充分降低，从而使所述木材在随后经受所述第二调节阶段时能够被有效地调节。在经受所述第二调节阶段之前，所述堆摞可以被冷却到在大约80℃至大约90℃之间的木材表面温度。经冷却的已干燥堆摞可以在步骤(v)中经受第二调节阶段的时间为大约6至12小时。所述堆摞可以在大约20℃的湿球温降下进行调节。
在一个实施方案中，所述堆摞在步骤(vi)中可以进一步被冷却不小于12小时的时间。
利用本发明的方法进行处理的木材可以具有4％至6％的平均含湿量。
利用本发明的方法进行处理的木材可以是硬木类型，或者更为具体地，可以是低于中等密度的硬木。
根据本发明的第二方面，提供了一种适合在本发明的高温木材处理方法中使用的窑炉。所述窑炉包括：腔室，所述腔室用于接收木材堆摞；供热装置，用于产生受热空气和蒸汽并将所述受热空气和蒸汽供应到所述腔室，以便对所述木材堆摞进行干燥和调节；换热装置，用于在所述腔室之内提供并维持适合于对所述木材堆摞进行干燥和调节的稳定且持续的温度环境；加湿装置，用于在所述腔室之内提供并维持预定的均衡含湿量；空气流产生装置，用于在所述腔室之内提供持续且均匀的空气流动；以及控制装置，所述控制装置操作性地连接到所述供热装置、换热装置、加湿装置和空气流产生装置，用于监测并控制所述腔室之内的干燥参数。
在该方面的实施方案中，所述腔室可以包括由建材板制成的壁部，所述建材板能够高效地绝热并且允许插入增强装置。绝热的建材板可以包括轻质阻燃板。
在该方面的另一个实施方案中，所述供热装置可以包括锅炉。
根据该方面的又一个实施方案，所述换热装置可以包括平板不锈钢的翅片式换热器或者在碳钢上压出的铝制散热片。
在该方面的另一个实施方案中，所述窑炉可以进一步包括通风装置，所述通风装置操作性地与所述加湿装置起作用，以便在所述腔室之内实现所需的空气条件。所述通风装置可以包括位于所述腔室的顶部上或侧面处的一系列成对的通气入口和通气出口。
在该方面的再一个实施方案中，所述空气流产生装置可以包括电机和风扇组件，所述电机位于所述腔室的内部或外部，并且所述风扇位于所述腔室的上部中。所述电机和风扇组件能够产生平均速度在大约2.5至大约3.5ms-1之间的空气流。
根据该方面的一个实施方案，所述控制装置可以包括一组工业可编程逻辑控制器(PLC)器件。
在该方面的一个实施方案中，所述窑炉可以进一步包括集成的调节腔室，用于能够选择地接收本发明的方法中的步骤(iv)和随后进行的步骤(v)和(vi)的所述堆摞，以便能够缩短所述窑炉腔室滞留时间，从而使所述木材之内的内应力的固有积累降到最低程度。所述调节腔室可以与所述窑炉腔室具有等同的技术规格。
本发明的一个目的是设法减轻现有技术的木料处理系统的缺点，或者至少设法为公众提供快速经济且能量高效的选择。本发明的高热处理方法和窑炉意在用于热带硬木的规定尺寸物料(其旨在制造木制家具和部件)的干燥及加热处理中，其免去了对化学防腐剂的需要，并极大地缩短了木材处理时间。
附图说明
下面将通过参考所附附图的非限制性实例的方式进一步描述本发明，在这些附图中：
图1是用于执行根据本发明的处理方法的窑炉的平面图。
图2是图1中的窑炉的侧视图。
图3是图1中的窑炉的前视图。
图4显示了根据本发明的处理方法将载荷约束施加到木材堆摞。
图5A显示了在施加载荷约束之前的图4中的木材堆摞。
图5B显示了图4中的载荷约束。
具体实施方式
定义
贯穿本说明书，除非另外定义，则下列术语定义如下：
本文所使用的“干球温度(DBT)”意指由自由暴露到空气中但免受辐射和湿气的温度计所测得的温度。
本文所使用的“均衡含湿量或EMC”(Siau，1984)意指当在木料中维持的湿气量与环境空间中的水蒸气压力均衡时的木料条件。
本文所使用的“湿球温度(WBT)”意指反映具有空气和水蒸气混合物的系统的物理属性的温度测量值。
本文所使用的“垫块”意指木料的薄的横向板条，用于隔开木材堆摞之内的木材层，从而在堆摞中形成空气通道。
优选实施方案描述
参考附图，下面将提供用于处理木材的高温方法，并且还提供在该处理中所用的窑炉。
高温木材处理方法
根据本发明的用于处理木材的高温处理方法利用干球温度(DBT)不小于120℃的分阶段的空气-蒸汽混合物对木材进行加热和干燥。现有的常规窑炉系统包括在不超过75℃的温度下对热带硬木木材(例如，橡胶木)进行干燥。
本发明的处理方法基本包括四个主要阶段，即，预处理准备阶段、塑化阶段(第一调节阶段)、干燥阶段和最终调节阶段。
预处理准备阶段
在本发明的处理方法中优选地避免使用经空气干燥的木材。优选使用新锯的木材。
窑炉装料或木材堆摞10构建在毗邻干燥窑炉的开放区域中。完全或部分建立的被支垫的木材堆摞10(窑炉装料)应当保持相当接近新切割的初始的含湿量。
优选地，在本发明的处理方法中使用的所有单个木材堆摞10以支垫的堆摞的构型进行构建，如图4和5A所示。每一个堆摞层的最外的木材件11应当竖直对齐。横截面均匀(例如为25mm×25mm的横截面)的垫块12竖直对齐并彼此隔开。优选地，垫块12以不大于300mm的间距隔开。利用上述构型的垫块而很好地构建的木材堆摞10有助于确保在本方法随后的处理阶段的过程中均匀地施加热量和湿气。横截面大于垫块12的承木或垫木13设置在木材堆摞10的底部处，以便于叉车的尖叉进入。
另外，每一个堆摞10应当优选地包括从端部到端部并且在每一个堆摞中的单件木材之间的横向上厚度均匀的木材11。最优选地，新锯木材的厚度从端部到端部或者在单件11之间的横向上的改变不大于2mm。在本发明的方法的优选实施方案中，单个木材堆摞10的尺寸应当为大约1.2m(宽)×1.2m(高)×2.0m(长)，从而最终每个腔室形成堆摞的总体积为大约17立方米(15立方吨)。
在构建木材堆摞(窑炉装料)10时，在每一个堆摞10的整个顶部水平区域上施加均匀分布的载荷约束20(图4)。很好地构建的被支垫的木材堆摞10有助于确保将载荷约束均匀且恰当地施加在所有单个木材件11上。优选地，所施加的载荷约束20不小于700kg/m2，并且最优选地在700kg/m2和900kg/m2之间。载荷不充分会导致难以回收经热处理的木材。载荷约束的力基本取决于每个木材堆摞10的每件木材11的厚度。
物理载荷约束20可以包括任何形式的重量，优选地，包括不小于700kg/m2的载荷力。优选地，在本发明的方法中使用的载荷约束由增强混凝土板20构成，混凝土板20位于窑炉装料(木材堆摞)10的最顶部分的紧上方，如图4和5B所示。
该载荷约束20贯穿整个处理方法直到完成都应当维持连续，以确保成批木材的高质生产量。该物理载荷约束对于减少扭曲(及其幅度)具有巨大影响，从而形成更好的回收。
塑化(第一调节)阶段
这是在窑炉之内进行的第一处理阶段。更具体地，该塑化或第一调节阶段在窑炉的主腔室30中进行。
受约束的木材堆摞10经受最短6至12小时的蒸汽，该蒸汽处于不小于95℃且最优选地在95℃至100℃之间的饱和状态下。
在该阶段的过程中对木材堆摞10的任何非有意的冷却都将降低所施加的载荷约束20的有效性。
干燥阶段
经调节的木材堆摞10随后在窑炉的主腔室30(干燥腔室)中利用一下方案进行干燥：
(i)干球温度不小于120℃且高达200℃；并且
(ii)湿球温度不小于70℃。
最优选地，木材堆摞10的干球温度应当不小于120℃至160℃，并且湿球温度应当不小于70℃至80℃。
在本发明的处理方法的优选实施方案中，木材堆摞10在通过堆摞10的平均空气速度在2.5至3.5ms-1(在木材堆摞10的“排气”侧(例如，在堆摞层之间的顶部、中部和底部空间)处并且沿着木材堆摞10的长度间隔地所呈现的空气速度读数的平均值)的空气流中进行干燥。该平均空气速度读数可以利用热线风速计或任何其它适合的器件进行测量。
在该干燥阶段之后，目标是使经干燥的木材堆摞10具有大约4％至6％的平均均衡含湿量。
最终调节阶段
在干燥阶段结束时，沿着单独件11的长度并在其横截面之内，在木材件11之间通常产生了含湿量的极大差异(分散)。这些差异和所形成的任何内应力都要通过对木材堆摞10进行进一步调节来得以缓解。
在最终调节之前，木材表面的温度必须降低到大约80℃至90℃，从而使蒸汽将能够有效地按需要来润湿木材件11，而非形成闪蒸。
最终调节阶段在单独的调节腔室(未示出)中进行大约6至12小时，在该调节腔室处，堆摞在大约20℃的湿球温降下进行调节。
在调节之后，在取出之前，使木材堆摞10在环境温度的空气流中冷却不小于12小时。
在高温木材处理方法中使用的窑炉
图1至3显示了适合在根据本发明的高温木材处理方法中使用的窑炉的实施方案。该窑炉是包括腔室30、供热装置、换热装置、加湿装置、空气流产生装置和控制装置的封闭结构，腔室30用于接收木材堆摞10，供热装置用于产生受热空气和蒸汽，并将其供应到腔室30，换热装置用于在腔室30之内提供并维持稳定且持续的温度环境，加湿装置用于在腔室30之内提供并维持预定的均衡含湿量，空气流产生装置用于在腔室30之内提供持续且均匀的空气流动，控制装置用于检测并控制腔室30之内的各种干燥参数。
窑炉的封闭结构限定导向窑炉的主腔室30的开口，主腔室30的尺寸允许木材堆摞10穿行到腔室30内进行干燥，并且随后允许取出堆摞10。越过开口所配合的主进入门60由与腔室30的基础结构相同的材料构建而成。门60可以由任何适合的系统进行操作，并且优选地，由安装有顶置轨的门承载器进行操作。当然，还设想提供附加门(按适当数量)。
窑炉的主腔室30具有增强的混凝土板基和包括能够绝热的建材板的壁部。优选地，主腔室的壁部包括专用的建材板，即，具有竖直铸孔的轻质阻燃的绝热建材板，以允许插入可以形成柱梁结构的增强件。利用建材板能使主腔室的能量效率非常高，这是因为这些板的抗传热性是双砖壁的大约10倍。当固定到增强的混凝土板基上时，利用这些板提供了充分的硬度，从而限制了腔室壁部的变形。
主腔室30还具有转运线43，其包括用于接收木材堆摞10的平板车。木材堆摞10通过叉车而被装载到窑炉外的板车43上，并且接着被转运到窑炉的主腔室30内。位于窑炉前面的区域以混凝土修筑以允许叉车不受阻碍地且安全地进行移动。
主腔室30具有假平顶，在该假平顶之上的部分(腔室的上部分)容放空气流产生装置。可以使用能够产生在大约2.5至3.5ms-1的速度下循环的受迫空气的均匀横向流动的任何形式的合适的空气流产生装置。优选地，使用H级绝热电机34和风扇33组件。电机34可以位于主腔室30的内部或外部，同时风扇33和壳体位于腔室的上部分中。多个电机-风扇组件34、33是优选的，例如，三个组件。可设想提供反向空气流动的组件。空气流动导流件或导向件32也设置在腔室的上部分中，毗邻风扇组件33，用于对空气流动进行侧向的重新导向。
通过常规设计的锅炉(未示出)将受热空气和蒸汽供应到主腔室30。处理常规的燃料源之外，残碎木料也可以用作锅炉燃料，从而产生处理方法的干燥阶段所必须的高达大约200℃的蒸汽和受热空气。
通过换热装置35将锅炉产生的热量供给到主腔室30内。在本发明的窑炉中可以使用任何适合的换热装置35。平板不锈钢翅片式换热器或者在碳钢上的压出铝制散热片的换热器是优选的。这些换热器35是高效的，且能够以相当快的换热速度在主腔室30内提供高达200℃的稳定且持续的干球温度，该换热速度能够被维持在整个腔室操作中。换热板35安装到主腔室假平顶(在主腔室两侧处的电机-风扇组件的下方)，并且沿着腔室30的长度延伸。加热管线39的电路将加热板35连接到锅炉。
加湿装置对于实现预定的窑炉均衡含湿量(EMC)条件是重要的，并且包括操作性地连接到换热装置(加热板35)的水(环境温度)和蒸汽喷射系统38。本发明的高温木材处理方法的调节阶段(第一和最终阶段)都需要进行加湿以便提高木材的微粒特征。水和蒸汽喷射系统(管线)38设置在加热板35的下方。
操作性地连接到锅炉和加热板35的过热器减温组件40设置在水和蒸汽喷射系统38的下方，用于对过热的蒸汽进行冷却。
包括多串的成对气动通气孔31(通气入口和通气出口)的通风装置设置在主腔室30的顶部上或侧面处。通风装置与上述加湿系统一起能够在主腔室30中实现所需的干燥空气条件(例如，温度、湿度等)。
另外，铰接到主腔室30的平顶的挡板36也设置为帮助促进并控制横穿木材堆摞10的顶部板层的空气流动。挡板36通过链轮系统37可枢转地进行操作。其能够向上枢转到远离木材进料的位置，并且一旦进料被定位，它能够被降低。
在窑炉结构之内还设有毗邻主腔室30的隔离的控制室50，其容放了控制装置，需要该控制装置来获得并维持对于木材物料的高质生产量很重要的优化干燥速度。控制装置选择性地连接到供热装置、换热装置、加湿装置和空气流产生装置，用于检测并控制主腔室30之内的各种干燥参数。可以使用任何适合的控制装置。
优选地，使用与所需传感器一起操作的一组工业可编程逻辑控制器器件(PLC)。干球及湿球温度传感器41设置在主腔室之内，并位于过热器减温组件40的下方。对于干球及湿球温度以及干燥参数的控制经由各种气动调节气门42(例如，压力平衡气门)及定位器来完成。
在本发明的窑炉的优选实施方案中，设有技术规格与主腔室30的规格等同(类似的内置的周缘)的调节腔室(与主腔室30分离)。在处理方法的过程中，该调节腔室在帮助使木材之内的内应力的固有积累降到最低程度时是重要的。在处理后的木材中具有低的内应力是木制家具和部件加工的首要特征。
调节腔室是省时的特征，这是因为其可以可选地接收经干燥的木材堆摞10(在干燥阶段之后)并随后进行处理方法的最终调节阶段(湿气均衡)，从而能缩短窑炉腔室滞留时间，这就使木材之内的内应力的固有积累降到最低程度。缩短的窑炉的滞留时间还使得新料装载所用时间缩短，即，使窑炉的生产率提高。
高温木材处理窑炉的容量
通常估测，在典型的橡胶木家具工厂中，对于30mm厚的材料将需要大约70％的锯得的木材，其余的可以由尺寸高达50mm的物料构成。30mm厚的锯得的橡胶木当在常规窑炉中进行干燥时例如需要大约10至12天来实现大约10％的均衡含湿量。利用本发明的高温处理方法和窑炉对于相同厚度的木材所需要的窑炉的滞留时间将小于2天。
在假想的场合下，某公司具有大约453立方米(400立方吨)橡胶木的工程月需，因此需要的窑炉的总腔室容量估计为453立方米(400立方吨)，其中由大约10％的过量的余量。在所述各个数值的基础上，常规窑炉腔室每月能够容纳30mm厚度的大约2.5的木材装料，并且需要大约6个单元的34立方米(30立方吨)的窑炉。
对于本发明的方法和窑炉，只需要2个单元的17立方米(15立方吨)的窑炉就将实现相同的生产能力。
橡胶木在自然状态下易受真菌脱色及昆虫侵扰。对于使这些退化降到最低的流行的工业实践是在从原木进行转换时立即对木材进行化学处理，然后进行随后的窑炉干燥。选择适合容量的窑炉腔室是在生产经窑炉干燥的橡胶木尺寸的物料时要考虑的主要因素。今后，一连串更小容量的窑炉腔室是最佳的，因为其允许快速进行装料，使干燥过程早些开始，并且对干燥参数进行更好的控制。
在优选实施方案中，本发明的窑炉将包括2个窑炉腔室，每一个的容量为每次装料大约17立方米(15立方吨)，总计达510立方米(450立方吨)的总的月生产量。每一个腔室的近似尺寸为4.9m(宽)×8.5m(长)×4.3m(高)[16'(宽)×28'(长)×14'(高)]。
观测
已观测到，与常规窑炉干燥方法相比，利用本发明的方法和窑炉，橡胶木所需的干燥时间少了25％。
另外，当与常规方法生产的木材相比时，利用本发明的方法和窑炉生产的木材的质量基本良好，并且具有更好的尺寸稳定性。下面将讨论归因于本发明方法的某些提高的木材属性。
(a)对于环境的消极影响减少
本发明的方法消除了在处理橡胶木时使用化学防腐剂的需要，橡胶木是目前在马来西亚用于制造用于出口市场的高级木艺和家具的主要可再生种植木材。橡胶木由种植园持续生产，并且能够替代从天然林供应的损耗的木料。
本发明的方法还提供了应对EU对于硼酸盐的禁令威胁的替代方案，硼酸盐是橡胶木加工中普遍使用的主要化学防腐剂。基本上，在本发明的方法中，使用高热量暴晒来熏蒸木材使其免受昆虫侵袭。
(b)高效的能量系统
由高效的能量系统提供的本发明的处理方法和窑炉的持续的高温特征能形成高生产量的经干燥的木材(例如30mm×105mm尺寸的物料)，其适合用于以木料为基础的家具工业。与常规干燥方法要求的10至12天的总周期相比，锯得的30mm厚尺寸的物料的处理时间缩短到大约2天。
(c)在成本上高效的操作
经济技术研究已经将建立新的常规蒸汽加热窑炉和高温处理方法的窑炉的成本效率属性进行了估计和比较(考虑配备有锅炉和供水系统的完全干燥的设施)。研究表明，与设立常规干燥窑炉所需的资金投资相比，完全高温处理窑炉能够利用比较起来较少的资金投资来设立。对于两种类型的窑炉，该比较在相同的整体生产容量的基础上进行。
(d)提高了木材质量
本发明的高温处理方法使得木材的扭曲降到最低程度。在制备用于处理的木材堆摞时使用的物理载荷约束使得直线形成的锯木维持最小的扭曲。
利用本发明的方法处理的木材具有提高的微粒特征和改进的颜色一致性。暴晒于高热处理加上应用特定的高湿度提高了木材微粒的外观，并且在整个木材上产生了虽然更暗但更为均匀的颜色。
利用本发明的方法处理的木材还具有固有的低均衡含湿量(EMC)，并且不易于移动(由于环境湿气的起伏而产生皱缩或膨胀)，即，尺寸稳定性得到了提高。与经常规温度干燥的橡胶木相比，在给定EMC条件(从8％至20％EMC)下，利用本发明的高温干燥的橡胶木在低至1％至2％下进行均衡。
正如本领域技术人员显而易见的，在不脱离其范围和实质特征的条件下，本发明可以按照其它特定的形式容易地产生。因此，这些实施方案被视为只是阐述性的而非限制性的，本发明的范围由权利要求书而非前述说明书表示，因此所有改变形式都意在囊括于其中。

Claims (18)

1.一种木材的高温处理方法，所述方法包括如下步骤：
(i)提供多个木材堆摞(10)；
(ii)在每一个堆摞上施加载荷约束(20)以对所述堆摞(10)进行约束；
(iii)使所述堆摞(10)经受时间在6至12小时之间干球温度不小于95℃的饱和蒸汽环境下的塑化阶段；
(iv)在不小于120℃的干球温度下的空气流中对所述堆摞(10)进行干燥；
(v)对所述堆摞(10)进行冷却，接着使所述堆摞经受时间在大约6至12小时的大约20℃的湿球温降下的含湿量平衡阶段；并且
(vi)在环境温度的空气流中对已干燥的所述堆摞(10)进行进一步冷却。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述堆摞(10)包括新锯的木材。
3.根据权利要求1所述的方法，其中每一个所述堆摞(10)包括从端部到端部并且在每一个堆摞中的单件木材之间的横向上厚度均匀的木材。
4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(ii)包括：在每一个堆摞(10)上施加不小于700kg/m2的均匀分布的载荷约束(20)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在不小于120℃并高达200℃的干球温度下进行所述步骤(iv)，且所述空气流具有在2.5至3.5ms-1之间的平均速度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述堆摞(10)在步骤(iv)中被干燥到不小于120℃的干球温度以及不小于70℃的湿球温度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(v)包括：使已干燥的所述堆摞(10)的温度充分降低，从而使所述木材在随后经受所述含湿量平衡阶段时能够被有效地调节，其中在经受所述含湿量平衡阶段之前，所述已干燥的堆摞(10)被冷却到大约80℃至大约90℃之间的木材表面干球温度。
8.根据权利要求中1所述的方法，其中所述堆摞(10)在步骤(vi)中进一步被冷却不小于12小时的时间。
9.一种在权利要求1的木材的高温处理方法中使用的窑炉，所述窑炉包括：
主腔室(30)，所述主腔室(30)用于接收木材堆摞(10)；
供热器，用于产生受热空气和蒸汽并将所述受热空气和蒸汽供应到所述主腔室(30)，以便对所述木材堆摞(10)进行干燥和调节；
换热器(35)，用于在所述主腔室(30)之内提供并维持适合于对所述木材堆摞(10)进行干燥和调节的稳定且持续的温度环境；
加湿器，用于在所述主腔室(30)之内提供并维持预定的均衡含湿量；
空气流产生器(33、34)，用于在所述主腔室(30)之内提供持续且均匀的空气流动；以及
控制器，所述控制器操作性地连接到所述供热器、换热器、加湿器和空气流产生器，用于监测并控制所述主腔室(30)内的干燥参数；
其特征在于，所述窑炉进一步包括：
集成的调节腔室，用于能够选择地接收权利要求1的方法中的步骤(iv)和随后进行的步骤(v)和(vi)的经干燥的所述木材堆摞(10)，以便能够缩短窑炉腔室滞留时间，从而使所述木材之内的内应力的固有积累降到最低程度。
10.根据权利要求9所述的窑炉，其中所述主腔室(30)包括由建材板制成的壁部，所述建材板能够高效地绝热并且允许插入增强装置。
11.根据权利要求10所述的窑炉，其中所述绝热的建材板包括轻质阻燃板。
12.根据权利要求9所述的窑炉，其中所述供热器包括锅炉。
13.根据权利要求9所述的窑炉，其中所述换热器(35)包括平板不锈钢的翅片式换热器或者在碳钢上压出的铝制散热片。
14.根据权利要求9所述的窑炉，进一步包括通风器(31)，所述通风器(31)操作性地与所述加湿器起作用，以便在所述主腔室(30)内实现所需的空气条件。
15.根据权利要求14所述的窑炉，其中所述通风器包括位于所述主腔室(30)的顶部上或侧面处的一系列成对的通气入口和通气出口。
16.根据权利要求9所述的窑炉，其中所述空气流产生器包括电机和风扇组件，所述电机位于所述主腔室(30)的内部或外部，并且所述风扇位于所述主腔室的上部中，所述组件能够产生平均速度在大约2.5至大约3.5ms-1之间的空气流。
17.根据权利要求9所述的窑炉，其中所述控制器包括一组工业可编程逻辑控制器(PLC)器件。
18.根据权利要求9所述的窑炉，其中所述调节腔室与所述主腔室(30)具有等同的技术规格。
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