CN107053397B - 一种压缩木材变形固定的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压缩木材变形固定的方法，该方法包括如下具体工序：a、码垛；将压缩木材进行码垛，再推入热处理设备，进行热处理；b、预热阶段；在10‑30min内将干球温度由室温均匀升高至60‑80℃，干湿球温差控制在2‑10℃；c、干燥阶段；在10‑30min～40‑60min内将干球温度均匀由60‑80℃升高至100‑120℃；d、炭化阶段；在40‑60min～70‑90min内，热处理温度均匀的由100～120℃升高至预设的热处理温度150～240℃，保温0.5～8h，通过喷加蒸气的方式使蒸汽压力保持在0.15～3.00Mpa，且使热处理设备内蒸汽压力处于不饱和状态；e、降温阶段；进行降温处理，且在降温处理阶段始终使热处理设备内蒸气压力处于不饱和状态，最终得到成品。

Description

一种压缩木材变形固定的方法
技术领域
本发明涉及一种压缩木材变形固定的方法，涉及木地板和家具领域，属于压缩木材的加工技术领域。
背景技术
软质木材通过热压处理制成的一种质地坚硬、密度大、力学强度高的强化处理材料，称为压缩木。木材经过压缩密实后，其内部的组织构造、物理力学性质都发生了变化，力学强度增强、变形减小、表面耐磨性提高、耐久性好，从而有效地改善了木材的品质，提高了木材的利用价值提高。目前，公开号CN 101966713 A、CN101700668 A、CN 102398289 A等公布了几种不同压缩木材的制造技术。但是，木材吸湿特性与压缩后的弹性回复的叠加效应，使得压缩密实化木材的变形回复率变大。
高温热处理作为一种绿色环保型木材物理处理方法，可以有效降低木材的吸湿、吸水能力，使其尺寸稳定性得到显著提高。木材经高温热处理后，主要成分半纤维素开始降解，使得木材中游离羟基的可及度明显降低，木材中纤维素的结晶度和晶体的尺寸由于受热而增大，都使木材的吸湿性减小，从而降低压缩木材的吸湿回弹率。目前，公开号CN106217566 A、CN 106493815 A等公布了几种常压条件下的高温炭化固定压缩木材变形的生产技术。
热处理过程中的增加蒸汽压力，可以有效改善木材尺寸稳定性以及提高压缩木材永久变形固定效。目前，有研究主要是在一个内部带有压缩机构的密闭高温高压处理容器中，用高温高压蒸汽软化木材，然后将其压缩，并在压缩状态下用高温高压蒸汽处理，用180℃或者200℃的饱和水蒸气分别处理8min 或者1min，然后冷却到60℃以下取出。这样处理后压缩变形基本完全被固定。但是，实际生产中高压设备的使用受限，同时设备昂贵、成本较高，操作、管理复杂。因此，较低压力的不饱和蒸汽热处理下的压缩变形固定更具有实际应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种压缩木材变形固定的方法。本发明可以有效地对压缩木材的压缩变形进行永久固定，解决了压缩木材的变形回弹和鼓泡现象，显著地降低了产品的不合格率
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种压缩木材变形固定的方法，该方法包括如下具体工序：
a、码垛；将压缩木材进行码垛，再推入热处理设备，进行热处理；
b、预热阶段；在10-30min内将干球温度由室温均匀升高至60-80℃，干湿球温差控制在2-10℃；
c、干燥阶段；在10-30min～40-60min内将干球温度均匀由60-80℃升高至100-120℃；
d、炭化阶段；在40-60min～70-90min内，热处理温度均匀的由100～120℃升高至预设的热处理温度150～240℃，保温0.5～8h，通过喷加蒸气的方式使蒸汽压力保持在0.15～3.00Mpa，且使热处理设备内蒸汽压力处于不饱和状态；
e、降温阶段；进行降温处理，且在降温处理阶段始终使热处理设备内蒸气压力处于不饱和状态，最终得到成品。
上述的压缩木材变形固定的方法中，步骤a中，对压缩木材进行码垛，先在最下层摆放一层金属板，再将压缩木材逐层码放至金属板上，码放1～6层，最后在码垛上方再放置一层金属板。
前述的压缩木材变形固定的方法中，步骤a中，对压缩木材码垛完成后，将配重放置于码垛上方，平均压力大于0.15Mpa。
前述的压缩木材变形固定的方法中，干湿球温差控制在5℃。
前述的压缩木材变形固定的方法中，步骤c中，在干球温度升高至100℃以下时干湿球温差控制在2-10℃，在在干球温度升高至100℃以上时不设置干湿球温差。
前述的压缩木材变形固定的方法中，步骤d中，热处理温度均匀的由100-120℃升高至预设的热处理温度165～200℃，保温1～3h，蒸汽压力0.25～0.5Mpa。
前述的压缩木材变形固定的方法中，步骤e中，所述的降温阶段具体包括以下步骤：
f、停止加热，在降温过程中通过喷加蒸汽的方式逐渐降低温度，降温速度为每分钟降低1～3℃，降压速度为每分钟降低0.015MPa，，当温度降低至145℃时；
g、温度由145℃降低至100℃，且在降温过程中以每分钟降低0.5~1℃的速率均匀降低温度；
h、温度由100℃降温至70℃～室温后，将压缩木材从热处理设备取出，得到成品。
前述的压缩木材变形固定的方法中，步骤f中，在温度降低至145℃过程中，温度每降低10℃压力降低0.1 Mpa。
前述的压缩木材变形固定的方法中，步骤h中，采用喷水降温。
前述的压缩木材变形固定的方法中，步骤a中，压缩木材的含水率在16%以下。
本发明的有益效果：本发明创造性地提出了在高温低压条件下压缩木材的变形固定方法，这是一种加压下的过热蒸汽热处理方法，其中高温热处理阶段（炭化）以蒸汽喷蒸的方式增加处理设备内的压力，但保持热处理设备如热处理窑或者罐内的蒸汽压力处于不饱和状态。此外，降温阶段也使蒸汽压力处于不饱和状态的情况下，采用压力-温度阶梯式降温技术，有效地控制了压缩木材的变形回弹和鼓泡现象，明显的降低了产品的不合格率。通过本发明技术可以有效的对压缩木材的压缩变形进行永久固定，其处理后的压缩木材的水煮、吸水和吸湿性与常压热处理相比明显改善，经申请人试验，通过本发明加工得到的压缩地板具有以下效果：
（1）与普通常压热处理相比，本发明加压热处理试件的水煮回弹率提高33.56%-93.16%；
（2）常温环境下，本发明加压热处理试件与普通常压热处理相比，吸水回弹率提高40.12%-96.13%；
（3）在35℃、相对湿度85%的条件下，本发明加压热处理试件与普通常压热处理相比，吸湿回弹率提高70.54%-92.36%。
附图说明
图1是饱和蒸气温度与压力对照表一；
图2是饱和蒸气温度与压力对照表二。
具体实施方式
实施例1：压缩木材变形固定的方法，具体包括以下具体步骤：
（1）进窑前检测压缩木材的含水率，优选16%以下。当含水率在20%以上时，首先在普通干燥窑中对其进行预干燥处理，干燥温度在80℃以下以软基准进行预干燥；也可以直接放入高温热处理设备中以低于80℃的温度进行预干燥处理。
（2）将压缩木材进行码垛，首先最下层摆放一层金属板，然后将压缩木材逐层码放至金属板上，码放1-6层，优选3-4层，然后上面放置金属板，金属板上（除去最上层金属板）每隔10-100cm处放置隔条，优选每隔30-50cm处放置隔条。按照上述码放规则将压缩木材统一码放至金属架上。
（3）配重，待固定完成后，将压重均匀放置于码垛的顶部，平均压力大于0.15MPa；或者选择螺杠固定最后一层压缩木码垛完成后，在两侧对应的每两个螺杠间放置钢制压条，然后手动或使用机械式扳手将螺母均匀的拧紧，固定完毕。考虑到压缩木材在热处理过程中的回弹和收缩问题，在螺杠最顶端优选安装弹簧和垫片。金属架两侧每隔10-100cm带有螺杠，优选30-50cm，用于在厚度方向上固定压缩木材。金属架的底座上每隔10-100cm处带有横置固定隔条，优选30-50cm。
（4）进窑，所有操作在特制的手动或自动的进窑小车上完成后，打开热处理窑或热处理罐，将码垛推入窑中，关闭窑门或罐门。
（5）过热蒸汽高温热处理，升温阶段工艺如下：
（a）在10-30min内预热阶段，干球温度由室温均匀升高至60-80℃，干湿球温差控制在2-10℃，优选5℃，保持热处理设备的气压在0.101MPa（大气压）；
（b） 在10-30min～40-60min内干燥阶段，干球温度均匀由60-80℃升高至100-120℃，100℃以下干湿球温差与（a）阶段一致，100℃以上不设置干湿球温差，气压为0.101MPa（大气压）；
（c）在40-60min～70-90min内转入炭化阶段，热处理温度均匀的由100-120℃升高至预设的热处理温度150-240℃，保温0.5～8h，炭化阶段开始逐步将热处理设备内的蒸汽压力升高至预设的压力0.15-3.0MPa，优选0.25～0.5Mpa，且使热处理设备内蒸汽压力处于不饱和状态；此过程优选温度幅度为±3℃，蒸汽压力幅度±0.03 MPa。
附图1和图2是饱和蒸气温度与压力对照表，在对应的温度下，实际蒸气压力小于附图1中的压力标准值，即代表该温度下实际蒸气压力处于不饱和状态。
（6）进行降温处理，降温阶段工艺如下：
（a）热处理结束后，降温开始即关闭加热电源，逐渐降低温度，以喷加蒸汽的方式保压降温，蒸汽压力控制于0.4-0.5MPa以下，随着温度的降低逐渐阶梯式降压，即降温速度为每分钟降低1～3℃，降压速度为每分钟降低0.015MPa，当温度降低至145℃时；温度降低的过程中始终保持压力低于相应温度对应的饱和压力值，使得木材的处理环境处于不饱和状态；优选地，在温度降低至145℃过程中，温度每降低10℃压力降低0.1 Mpa。
（b）温度由145℃降低至100℃，蒸汽压力控制于0.3MPa以下，且在降温过程中以每分钟降低0.5~1℃的速率均匀降低温度；
（c）当温度降到100℃以下，即可喷水降温或自然降温至室温取出，将压力调节至大气压0.101MPa。同时，也可以通过于处理设备内的安装一组冷凝管，在100℃ 以下时通过冷水循环降温，以达到降温作用；
（7）待热处理温度降低至70℃-室温后，打开热处理设备，将压缩木材带金属架取出，即得到变形永久固定的压缩木材。
实施例2：
本发明采用的材料或仪器设备如下：
（1）压缩木材，包括普通压缩木材、弯曲木、表层压缩木材和层状压缩木材等以湿热软化的方式压缩成型的木材或板材。
仪器设备：
（2）高温热处理窑或者高温热处理罐，其中热处理设备应该具有承受气体压力的能力，承受压力能力大于1.02kgf/cm2，优选3～6kgf/cm2。加热系统可以是导热油加热，电加热，和过热蒸汽加热，和饱和蒸汽加热。
（3）木材码放架，架子的材料是金属或者非金属，用于压缩木材码垛。码放架为固定式或者可移动升降式，优选可移动升降式码放架。
（4）垫板，材质可以是模量较大的金属材料，如铁板、钢板、铝板金属材料等，也可以是模量较大的非金属材料，如聚酰亚胺等非金属材料，优选，价格较低的钢板或者铁板，金属垫板的宽度和长度与金属架一致，金属板的厚度选择不小于0.2mm，优选1-5mm。
（5）压重，一般为金属材质或者混凝土，油压机，或用锁扣、螺杠弹簧固定，配重压力大于0.15MPa，优选0.5～5MPa。

Claims (2)

1.一种压缩木材变形固定的方法，其特征在于：该方法包括如下具体工序：
a、码垛；将压缩木材进行码垛，压缩木材的含水率在16%以下；先在最下层摆放一层金属板，再将压缩木材逐层码放至金属板上，码放1～6层，最后在码垛上方再放置一层金属板；对压缩木材码垛完成后，将配重放置于码垛上方，平均压力大于0.15Mpa；再推入热处理设备，进行热处理；
b、预热阶段；在10-30min内将干球温度由室温均匀升高至60-80℃，干湿球温差控制在5℃；
c、干燥阶段；在10-30min～40-60min内将干球温度均匀由60-80℃升高至100-120℃；在干球温度升高至100℃以下时干湿球温差控制在2-10℃，在干球温度升高至100℃以上时不设置干湿球温差；
d、炭化阶段；在40-60min～70-90min内，热处理温度均匀的由100～120℃升高至预设的热处理温度165～200℃，保温1～3h，通过喷加蒸气的方式使蒸汽压力保持在0.25～0.5Mpa，且使热处理设备内蒸汽压力处于不饱和状态；
e、降温阶段；进行降温处理，且在降温处理阶段始终使热处理设备内蒸气压力处于不饱和状态，最终得到成品；
步骤e中，所述的降温阶段具体包括以下步骤：
f、停止加热，在降温过程中通过喷加蒸汽的方式逐渐降低温度，降温速度为每分钟降低1～3℃，降压速度为每分钟降低0.015MPa，温度降低至145℃；且在温度降低至145℃过程中，温度每降低10℃压力降低0.1 Mpa；
g、温度由145℃降低至100℃，且在降温过程中以每分钟降低0.5~1℃的速率均匀降低温度；
h、温度由100℃降温至70℃～室温后，将压缩木材从热处理设备取出，得到成品。
2.根据权利要求1所述的压缩木材变形固定的方法，其特征在于：步骤h中，采用喷水降温。
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