CN103252814A - 一次完成木材高温干燥和热改性炭化处理的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一次完成木材高温干燥和热改性炭化处理的生产方法，是将原木锯制成锯材后堆垛置入真空处理罐，进行防虫防白蚁处理，然后堆垛气干，置入炭化处理设备进行高温干燥处理、热改性炭化处理，接着降温调湿至木材含水率为6%～10%，卸出。本发明工艺简单，采用先高温干燥降低含水率然后直接升温热改性炭化的工艺，将湿木材的干燥和炭化在同一设备中完成，减少木材常规干燥的时间和能耗，高温干燥后直接升温炭化，减少了木材炭化预热时间和能耗，降低成本，即突出高温干燥的优点，又避免出现木材颜色加深、变形开裂的不足。

Description

一次完成木材高温干燥和热改性炭化处理的生产方法

技术领域

本发明属于木材改性技术领域，涉及一种橡胶木干燥和热改性炭化处理的生产方法，具体是一种一次完成木材高温干燥和热改性炭化处理的生产方法，可一次性对橡胶木进行防虫、干燥和热改性炭化处理。

技术背景

橡胶树（Hevea brasiliensis）广泛种植于我国南方及东南亚，在经过30～40年割胶后，产量会降到一个较低的水平，这时应当进行更新种植。每年因橡胶树更新出产的橡胶木超过1000万立方米，由于橡胶木属散孔材，易加工，纹理悦目，目前广泛用于制作家具、集成材指接板、玩具等木制品，为我国热带重要的人工林商品材之一。

通过高温热改性方法生产的炭化橡胶木既能改善外观色泽，又能提高其尺寸稳定性。现有的专利技术往往要求木材在炭化过程前，木材经过常规窑干，其含水率在12%左右（CN101069972）。常规干燥与热改性炭化分步处理的工艺，要增加木材出窑进窑两次，即湿材—干燥—出窑—炭化—出窑，单单出窖时间都需要1-2天，导致整个处理时间较长。

采用高温干燥的方法进行木材干燥，其速度快，能耗少，但高温干燥的木材其颜色有些加深。传统的橡胶木用户，往往要求颜色白，色差小的干燥锯材，高温干燥后影响其颜色，工艺控制不好，木材变形开裂较多，生产上很难接受，无法应用。但若生产炭化木，目的是改变木材的颜色，使浅色木材具有热带硬木的深色外观，同时提高稳定性，其变色情况会远大于高温干燥导致的木材变色。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种一次完成木材高温干燥和热改性炭化处理的生产方法，采用先高温干燥降低含水率然后直接升温热改性炭化的工艺，将湿木材的干燥和炭化在同一设备中完成，可缩短橡胶木干燥和炭化过程的时间，减少能耗，降低成本，即突出高温干燥的优点，又避免出现木材颜色变为稻草黄色，不能被市场接受、变形开裂的不足。

本发明所采用的技术方案：

一种一次完成木材高温干燥和热改性炭化处理的生产方法，其步骤如下：

1、将原木锯制成锯材后堆垛置入真空处理罐，以硼化物水溶液为处理液真空加压浸注，进行防虫防白蚁处理，使木材中的硼当量大于0.1%；

2、锯材防腐处理后，锯材堆垛气干，待含水率从大于100%降低到85%以下，置入炭化处理设备；

3、高温干燥处理

a：于1～20小时内将木材升温至100℃，升温过程控制干湿球温度差≤3℃，设备内容充满饱和蒸汽。优选干湿球温度差≤1℃。

b：在升温至100℃后再于1～72小时内升温到115℃对木材进行高温干燥，使木材的含水率为5～20%，含水率每降低10～20%，中间处理喷蒸一次，减少木材开裂变形。

c：在升温至115℃后再于1～20小时内升温到135℃继续高温干燥，木材的含水率降低至接近绝干。

4、热改性炭化处理

a：于1～12小时内升温到140～215℃并保持0.5～5h进行热改性炭化处理，同时通入蒸汽保护木材。

b：炭化完成后，停止加热，继续通入蒸汽和雾化水降温调湿至木材含水率为6%～10%，卸出。

所述锯材厚度小于5cm，尤其适用于厚度1.5～3.5cm的橡胶木薄料，当锯材厚度超过5.0cm，采用避心下锯法制材，也能够采用本发明。

本发明中，在木材在防腐处理后，堆垛气干过程，待含水率从大于100%降低到70%以下再高温干燥和热改性炭化处理，可以减少因高含水率导致在高温干燥初期阶段木材开裂和变形的程度。

本发明工艺简单，采用先高温干燥降低含水率然后直接升温热改性炭化的工艺，将湿木材的干燥和炭化在同一设备中完成，减少木材常规干燥的时间和能耗，高温干燥后直接升温炭化，减少了木材炭化预热时间和能耗，降低成本，即突出高温干燥的优点，又避免出现木材颜色变为稻草黄色，不能被市场接受、变形开裂的不足。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。

实施例一

1、将橡胶木原木锯制成厚度为2.5cm的锯材；然后堆垛置入真空处理罐，以硼化物水溶液为处理液真空加压浸注，进行防虫防白蚁处理，处理液中硼化物为硼酸和四硼酸钠，其中硼酸的质量百分比浓度为2%，四硼酸钠的质量百分比浓度为2%。先前真空10分钟，然后加压处理0.8小时，压力1.2MPa，进行防虫防白蚁处理。

2、橡胶木防腐处理后，锯材堆垛，气干，待含水率从大于100%降低到80%，置入炭化处理设备。

3、高温干燥处理

a：于8小时内将木材升温至100℃，升温过程控制干湿球温度差≤3℃，使设备内充满饱和蒸汽。

b：在升温至100℃后再于48小时内升温到115℃对木材进行高温干燥，使木材的含水率接近15%，含水率每降低10%，中间处理喷蒸一次，减少木材干燥应力和开裂变形。

c：在升温至115℃后再于10小时内升温到135℃继续高温干燥，木材的含水率降低至接近绝干。

4、热改性炭化处理

a：于6小时内升温到185℃并保持2h进行热改性炭化处理，并通入蒸汽保护木材，

b：炭化完成后，停止加热，继续通入蒸汽和雾化水降温调湿至木材含水率为6%，卸出。

实施例二

1、将橡胶木原木锯制成木方，其规格为4.5cm×4.5 cm，长度60-80cm；将锯材堆垛置入真空处理罐，以硼化物水溶液为处理液真空加压浸注，进行防虫防白蚁处理，处理液中硼化物为硼酸和四硼酸钠，其中硼酸的质量浓度2%，四硼酸钠的质量浓度为3%。先前真空15分钟，然后加压处理1小时，压力1.2MPa，进行防虫防白蚁处理。

2、橡胶木防腐处理后，锯材堆垛，气干，待含水率从大于100%降低到70%，置入炭化处理设备；

3、高温干燥处理

a：于10小时内将木材升温至100℃，升温过程控制干湿球温度差≤2℃，使设备内充满饱和蒸汽。

b：在升温至100℃后再于55小时内升温到115℃对木材进行高温干燥，使木材的含水率接近10%，含水率每降低15%，中间处理喷蒸一次，减少木材干燥应力和开裂变形。

c：在升温至115℃后再于12小时内升温到135℃继续高温干燥，木材的含水率降低至接近绝干。

4、热改性炭化处理

a：于5小时内升温到175℃并保持3h进行热改性炭化处理，并通入蒸汽保护木材，

b：炭化完成后，停止加热，继续通入蒸汽和雾化水降温调湿至木材含水率为8%，卸出；

实施例三

1、将橡胶木原木锯制成厚度为4cm的锯材；然后堆垛置入真空处理罐，以硼化物水溶液为处理液真空加压浸注，进行防虫防白蚁处理，处理液中硼化物为硼酸和四硼酸钠，其中硼酸的质量浓度2.5%，四硼酸钠的质量浓度为2.5%。先前真空15分钟，然后加压处理1小时，压力1.2MPa，进行防虫防白蚁处理。

2、橡胶木防腐处理后，锯材堆垛，气干，待含水率从大于100%降低到60%，置入炭化处理设备；

3、高温干燥处理

a：于12小时内将木材升温至100℃，升温过程控制干湿球温度差≤1℃，使设备内充满饱和蒸汽。

b：在升温至100℃后再于60小时内升温到115℃对木材进行高温干燥，使木材的含水率接近8%，含水率每降低10%，中间处理喷蒸一次，减少木材干燥应力和开裂变形。

c：在升温至115℃后再于15小时内升温到135℃继续高温干燥，木材的含水率降低至接近绝干。

4、热改性炭化处理

a：于5小时内升温到145℃并保持5h进行热改性炭化处理，并通入蒸汽保护木材。

b：炭化完成后，停止加热，继续通入蒸汽和雾化水降温调湿至木材含水率为7%，卸出。

对比试验：

以现有技术完成原木热改性炭化处理为对照，其步骤如下：

1、将原木锯制成锯材，常规防腐处理，气干。

2、木材常规干燥：于50℃对木材进行预热，然后升温至60-80℃进行干燥，每三天升温5-7℃，逐步升温，待含水率降低到30-40%，中间处理一次，若端裂少，也可以不中间处理，最终温度80℃，含水率降至8-12%，降温焖窑一天出窑备用，所需时间6-8天。

3、热改性炭化：木材进炭化窑，60℃升温预热，逐步升温至130℃干燥至含水率接近绝干，升温至175℃炭化3h，喷雾化水降温调湿至含水率6%，温度不高于室温30℃出窑，木材进出窑及处理周期所需时间3-4天。

本发明实施例中橡胶木湿材高温干燥和炭化所需的全部时间4-5天，而常规干燥与实施例中相同规格的橡胶木锯材所需时间6-8天，热改性炭化处理时间一般2-4天，总时间约需要9-10天。由于一次完成了橡胶木材的干燥和炭化处理，本发明实施例完成湿木材干燥和炭化生产所用全部时间为5-6天，整个处理周期减少3-5天，同时减少2次进出窑人工，能耗也相应减少。由于方条木料含有髓心，约5-20%的木材出现开裂，采用避心下锯法，木材开裂变形率小于5%，2.5cm的自然板开裂很少。表1是本发明实施例与现有技术生产的炭化木性能对比表，结果表明，本发明在不改变炭化木性能的条件下，生产时间与能耗降低显著。本发明尤其适合于中小型企业生产使用，生产薄板和短料效果更优。本实施例以橡胶木为例，但不限于橡胶木，也适用于杨木，马尾松，杉木，樟子松等浅色，密度轻至中等的木材。

表1  橡胶木生产的炭化木性能

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种一次完成木材高温干燥和热改性炭化处理的生产方法，其特征在于，其步骤如下：

1）、将原木锯制成锯材后堆垛置入真空处理罐，以硼化物水溶液为处理液真空加压浸注，进行防虫防白蚁处理，使木材中的硼当量大于0.1%；

2）、锯材防腐处理后，锯材堆垛气干，待含水率从大于100%降低到85%以下，置入炭化处理设备；

3）、高温干燥处理

a：于1～20小时内将木材升温至100℃，升温过程控制干湿球温度差≤3℃，设备内容充满饱和蒸汽；

b：在升温至100℃后再于1～72小时内升温到115℃对木材进行高温干燥，使木材的含水率为5～20%，含水率每降低10～20%，中间处理喷蒸一次，减少木材开裂变形；

c：在升温至115℃后再于1～20小时内升温到135℃继续高温干燥，木材的含水率降低至接近绝干；

4）、热改性炭化处理

a：于1～12小时内升温到140～215℃并保持0.5～5h进行热改性炭化处理，同时通入蒸汽保护木材；

b：炭化完成后，停止加热，继续通入蒸汽和雾化水降温调湿至木材含水率为6%～10%，卸出。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述锯材厚度小于5cm。