CN108908605A - 一种树脂浸渍改性木材的干燥方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种树脂浸渍改性木材的干燥方法，方法包括预热、常规干燥、高频干燥、高温固化、平衡与调湿等5个阶段。首先将树脂浸渍改性木材堆垛并装入干燥窑，在略高于常规干燥初期温度的条件下预热，间歇式开启喷蒸，使窑内保持较高的相对湿度；关闭喷蒸，打开风机，开始常规干燥，温度范围控制在40‑80℃；然后在80‑100℃的温度条件下，启动高频发生器，频率控制在5～20MHz，对改性材进行高频干燥；将窑内温度控制在100℃～120℃，同时持续喷蒸，对改性材进行高温固化处理。本发明提出一种干燥质量好、能耗低、周期短的改性材干燥新工艺，解决了改性后的规格板材易出现的翘曲、端裂、内裂、湿芯等干燥缺陷技术问题，提升改性木材产品质量，促进产业健康发展与转型升级。

Description

一种树脂浸渍改性木材的干燥方法

技术领域

本发明属于一种树脂浸渍改性木材的干燥方法。

背景技术

我国人工林面积世界第一，然而，人工林木材如杨木、杉木、橡胶木、樟子松等，存在密度小、强度低、尺寸不稳定、易霉变、易腐朽等缺陷，应用范围受限。通过物理和化学等技术手段对人工林木材进行保护与改性处理，是提高木材品质、改善木材使用性能、延长木材使用寿命、扩大木材用途的重要途径，可实现人工林木材部分替代天然林木材资源，对缓解我国木材供需矛盾，保障国家木材安全，促进林业可持续发展具有重要意义。

树脂浸渍改性技术是采用水溶性热固型树脂（如脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂等）为主体改性剂浸渍处理木材，使得木材密度增大、强度和尺寸稳定性提高的一种改性技术，是提高我国人工林木材利用率和产品附加值的主要途径。目前树脂改性木材已在我国得到产业化应用与发展。

木材经过树脂浸渍处理后，必须在一定温度和时间等条件下进行干燥，使树脂在木材内部完全固化，因此，改性材干燥质量的好坏不仅与其物理力学性能密切相关，而且将严重影响后期产品（如地板、家具等）的机械加工性能和胶合性能。目前，国内外在有关改性材干燥方面的研究较少，尤其在浸渍用树脂种类、树种、木材规格对改性处理材干燥性能的影响方面，更是缺乏系统而深入的研究。大多数研究机构或企业一般多采用常规的干燥工艺和方法对改性材进行干燥，而常规的干燥方法容易引起改性材尤其是大规格板材出现翘曲、端裂、内裂、湿芯等干燥缺陷，木材干燥合格率较低，木材损耗大。所以，针对不同规格、不同树种的浸渍改性材，研究与之相配套的干燥方法及技术工艺非常必要。

针对当前国内市场中树脂浸渍改性材产品存在的干燥质量低、周期长等技术问题，需迫切解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种树脂浸渍改性木材的干燥方法，提出一种干燥质量好、能耗低、周期短的改性材干燥新工艺，解决改性后的规格板材易出现的翘曲、端裂、内裂、湿芯等干燥缺陷技术问题，对提升改性木材产品质量，促进产业健康发展与转型升级具有重要作用。

为此，本发明的一种树脂浸渍改性木材的干燥方法,包括如下步骤：

（1）将同一规格和同一树种的树脂浸渍改性木材气干至含水率为50%～99%，码垛后送入干燥窑进行预热，温度控制在40～50℃，间歇式开启喷蒸，使窑内相对湿度控制在90%～100%，预热时间4～8h。

（2）关闭喷蒸，打开风机，开始进行常规干燥，风机速率控制在50～120m/s，且每隔2～3h后调整一次进风方向，干燥温度范围控制在40～80℃，常规干燥时间10～15天，使树脂浸渍改性木材含水率控制在40%～100%。

（3）将温度控制在80～100℃，同时启动高频发生器，对树脂浸渍改性木材进行高频干燥。

在80～90℃期间，将频率控制在10～20MHz，风速控制在100～120 m/s。

在90～100℃期间，将频率控制在5～10MHz，风速控制在80～100 m/s。

高频干燥时间5～7天，树脂浸渍改性木材含水率控制在20%～40%。

（4）将窑内温度控制在100℃～120℃，同时持续喷蒸，对树脂浸渍改性木材进行高温固化处理，从100℃开始升温，每升高5℃，保持3～10h，同时持续喷蒸，直到温度升至120℃，使存留在树脂浸渍改性木材内部的树脂完全固化，高温固化处理时间15～40h，树脂浸渍改性木材含水率控制在5%～20%。

（5）高温固化处理后，将温度控制在60～100℃，风机速率控制在60～80m/s，对树脂浸渍改性木材进行终了平衡与调湿处理，消除树脂浸渍改性木材内部残余应力，湿度控制在50%～80%左右，处理时间5～20h，树脂浸渍改性木材含水率控制在6%～10%。

（6）终了平衡与调湿处理后，停止加热，对树脂浸渍改性木材做冷却处理，将温度从60℃降低至40℃以下，风机速率控制在40～50m/s。

（7）当干燥窑内部与室外温度的温差在20℃以内时，打开窑门，停止风机运转，树脂浸渍改性木材出窑。

所述的码垛为同层面的各木材轴线平行设置，相邻的上、下层面上的木材轴线呈90°交叉，同层面之间的各相邻木材之间留有1～2cm的间隙。

所述的每隔2～3h后调整一次进风方向为进风方向为码垛的四周面向及顶面向，进风方向依顺时针及顶面顺序依次调整。

所述的树脂浸渍改性木材为改性杨木、改性杉木、改性橡胶木、改性樟子松、改性竹材、改性滕材中的任意一种。

所述的第(4）步骤中对改性杨木将窑内温度控制在100℃～120℃，同时持续喷蒸，对改性杨木进行高温固化处理，从100℃开始升温，每升高5℃，保持8h，同时持续喷蒸，直到温度升至120℃，使存留在木材内部的树脂完全固化。高温固化处理时间40h，改性杨木含水率控制在12%～18%。

所述的第(5）步骤中对改性杨木高温固化处理后，将温度控制在60～100℃，风机速率控制在70m/s，对改性杨木进行终了平衡与调湿处理，消除木材内部残余应力，湿度控制在60%左右，处理时间18h，改性杨木含水率控制在7%～10%。

所述的第(4）步骤中对改性杉木将窑内温度控制在100℃～120℃，同时持续喷蒸，对改性杉木进行高温固化处理，从100℃开始升温，每升高5℃，保持4h，同时持续喷蒸，直到温度升至120℃，使存留在木材内部的树脂完全固化。高温固化处理时间16h，改性杉木含水率控制在10%～15%。

所述的第(5）步骤中对改性杉木高温固化处理后，将温度控制在60～100℃，风机速率控制在80m/s，对改性杉木进行终了平衡与调湿处理，消除木材内部残余应力，湿度控制在50%左右，处理时间15h，改性杉木含水率控制在6%～9%。

所述的(4）步骤中对改性橡胶木，将窑内温度控制在100℃～120℃，同时持续喷蒸，对改性橡胶木进行高温固化处理，从100℃开始升温，每升高5℃，保持6h，同时持续喷蒸，直到温度升至120℃，使存留在木材内部的树脂完全固化。高温固化处理时间24h，改性橡胶木含水率控制在12%～18%。

所述的第(5）步骤中对改性改性橡胶木高温固化处理后，将温度控制在60～100℃，风机速率控制在60m/s，对改性橡胶木进行终了平衡与调湿处理，消除木材内部残余应力，湿度控制在50%左右，处理时间18h，改性橡胶木含水率控制在6%～10%。

上述方法达到了本发明的目的。

本发明提出一种干燥质量好、能耗低、周期短的改性材干燥新工艺，解决了改性后的规格板材易出现的翘曲、端裂、内裂、湿芯等干燥缺陷技术问题，对提升改性木材产品质量，促进产业健康发展与转型升级具有重要作用。

本发明最终制备的改性木材干燥缺陷发生率降低30%以上，干燥合格率可达95%以上，且具有密度大、强度和表面硬度高、尺寸稳定、具有耐磨、环保、机械加工和油漆涂饰性能好等优点，可广泛应用于地板、门窗、墙板、家具等产品，市场前景广阔。

具体实施方式

实施例1：

一种树脂浸渍改性木材的干燥方法,包括如下步骤：

（1）将同一规格和同一树种的树脂浸渍改性木材气干至含水率为50%～99%，码垛后送入干燥窑进行预热，温度控制在40～50℃，间歇式开启喷蒸，使窑内相对湿度控制在90%～100%，预热时间4～8h。

（2）关闭喷蒸，打开风机，开始进行常规干燥，风机速率控制在50～120m/s，且每隔2～3h后调整一次进风方向，干燥温度范围控制在40～80℃，常规干燥时间10～15天，使树脂浸渍改性木材含水率控制在40%～100%。

（3）将温度控制在80～100℃，同时启动高频发生器，对树脂浸渍改性木材进行高频干燥。

在80～90℃期间，将频率控制在10～20MHz，风速控制在100～120 m/s。

在90～100℃期间，将频率控制在5～10MHz，风速控制在80～100 m/s。

高频干燥时间5～7天，树脂浸渍改性木材含水率控制在20%～40%。

（4）将窑内温度控制在100℃～120℃，同时持续喷蒸，对树脂浸渍改性木材进行高温固化处理，从100℃开始升温，每升高5℃，保持3～10h，同时持续喷蒸，直到温度升至120℃，使存留在树脂浸渍改性木材内部的树脂完全固化，高温固化处理时间15～40h，树脂浸渍改性木材含水率控制在5%～20%。

（5）高温固化处理后，将温度控制在60～100℃，风机速率控制在60～80m/s，对树脂浸渍改性木材进行终了平衡与调湿处理，消除树脂浸渍改性木材内部残余应力，湿度控制在50%～80%左右，处理时间5～20h，树脂浸渍改性木材含水率控制在6%～10%。

（6）终了平衡与调湿处理后，停止加热，对树脂浸渍改性木材做冷却处理，将温度从60℃降低至40℃以下，风机速率控制在40～50m/s。

（7）当干燥窑内部与室外温度的温差在20℃以内时，打开窑门，停止风机运转，树脂浸渍改性木材出窑。

所述的码垛为同层面的各木材轴线平行设置，相邻的上、下层面上的木材轴线呈90°交叉，同层面之间的各相邻木材之间留有1～2cm的间隙。

所述的每隔2～3h后调整一次进风方向为进风方向为码垛的四周面向及顶面向，进风方向依顺时针及顶面顺序依次调整。

所述的树脂浸渍改性木材为改性杨木、改性杉木、改性橡胶木、改性樟子松、改性竹材、改性滕材中的任意一种。

实施例2：

（1）将规格为300cm×15cm×6cm（长×宽×厚）的酚醛树脂浸渍改性杨木气干至含水率为95%，码垛后送入干燥窑进行预热，温度控制在50℃，间歇式开启喷蒸，使窑内相对湿度控制在90%以上，预热时间5h。

（2）关闭喷蒸，打开风机，开始常规干燥，风机速率控制在60m/s，且每隔3h后调整一次进风方向，干燥温度范围控制在50～80℃。常规干燥时间13天，改性杨木含水率控制在50%～95%。

（3）将温度控制在80～100℃，同时启动高频发生器，对改性杨木进行高频干燥，在80～90℃期间，将频率控制在15～20MHz，风速控制在100 m/s；在90～100℃期间，将频率控制在8～10MHz，风速控制在80 m/s。高频干燥时间5天，改性杨木含水率控制在30%～40%。

（4）将窑内温度控制在100℃～120℃，同时持续喷蒸，对改性杨木进行高温固化处理，从100℃开始升温，每升高5℃，保持8h，同时持续喷蒸，直到温度升至120℃，使存留在木材内部的树脂完全固化。高温固化处理时间40h，改性杨木含水率控制在12%～18%。

（5）高温固化处理后，将温度控制在60～100℃，风机速率控制在70m/s，对改性杨木进行终了平衡与调湿处理，消除木材内部残余应力，湿度控制在60%左右，处理时间18h，改性杨木含水率控制在7%～10%。

（6）终了平衡与调湿处理后，停止加热，对改性杨木做冷却处理，将温度从60℃降低至40℃以下，风机速率控制在45m/s。

（7）当干燥窑内部与室外温度的温差在20℃以内时，打开窑门，停止风机运转，木材出窑。

酚醛树脂改性杨木板材出窑后，按照GB/T 6491-2012检验平均最终含水率及可见缺陷（内裂、纵裂、端裂、翘曲、皱缩、湿芯等），结果如下：改性杨木平均最终含水率为7.5%，干燥缺陷发生率降低30%以上，干燥合格率可达95%以上。

按照GB/T 1927~1943-2009《木材物理力学性质试验方法》对杨木改性处理前后的各项物理力学性能指标进行检测，处理后木材增重率30%，密度由处理前的0.37g/cm³增大到0.58g/cm³；抗胀率可达50%以上；抗弯弹性模量比处理前提高65%；抗弯强度比处理前提高76%；表面硬度比处理前提高1.6倍。

按照GB18580-2001《室内装饰装修材料、人造板及其制品中甲醛释放限量》测试杨木改性材的游离甲醛含量为0.3mg/L，达到国家E0级标准（≤0.5mg/L）。

实施例3：

（1）将规格为260cm×10cm×3cm（长×宽×厚）的三聚氰胺脲醛树脂浸渍改性杉木气干至含水率为85%，码垛后送入干燥窑进行预热，温度控制在45℃，间歇式开启喷蒸，使窑内相对湿度控制在90%以上，预热时间4h。

（2）关闭喷蒸，打开风机，开始常规干燥，风机速率控制在100m/s，且每隔2h后调整一次进风方向，干燥温度范围控制在45～80℃。常规干燥时间10天，改性杉木含水率控制在40%～85%。

（3）将温度控制在80～100℃，同时启动高频发生器，对改性杉木进行高频干燥，在80～90℃期间，将频率控制在12～18MHz，风速控制在110 m/s；在90～100℃期间，将频率控制在5～10MHz，风速控制在90 m/s。高频干燥时间6天，改性杉木含水率控制在25%～40%。

（4）将窑内温度控制在100℃～120℃，同时持续喷蒸，对改性杉木进行高温固化处理，从100℃开始升温，每升高5℃，保持4h，同时持续喷蒸，直到温度升至120℃，使存留在木材内部的树脂完全固化。高温固化处理时间16h，改性杉木含水率控制在10%～15%。

（5）高温固化处理后，将温度控制在60～100℃，风机速率控制在80m/s，对改性杉木进行终了平衡与调湿处理，消除木材内部残余应力，湿度控制在50%左右，处理时间15h，改性杉木含水率控制在6%～9%。

（6）终了平衡与调湿处理后，停止加热，对改性杉木做冷却处理，将温度从60℃降低至40℃以下，风机速率控制在50m/s。

（7）当干燥窑内部与室外温度的温差在20℃以内时，打开窑门，停止风机运转，木材出窑。

三聚氰胺脲醛树脂改性杉木板材出窑后，按照GB/T 6491-2012检验平均最终含水率及可见缺陷（内裂、纵裂、端裂、翘曲、皱缩、湿芯等），结果如下：改性杉木平均最终含水率为7%，干燥缺陷发生率降低32%以上，干燥合格率可达97%以上。

按照GB/T 1927~1943-2009《木材物理力学性质试验方法》对杉木改性处理前后的各项物理力学性能指标进行检测，处理后木材增重率22%，密度由处理前的0.32g/cm³增大到0.40g/cm³；抗胀率可达55%以上；抗弯弹性模量比处理前提高42%；抗弯强度比处理前提高55%；表面硬度比处理前提高1倍。

按照GB18580-2001《室内装饰装修材料、人造板及其制品中甲醛释放限量》测试杉木改性材的游离甲醛含量为0.2mg/L，达到国家E0级标准（≤0.5mg/L）。

实施例4：

（1）将规格为120cm×12cm×3cm（长×宽×厚）的三聚氰胺脲醛树脂复配5%硼酸、硼砂浸渍改性橡胶木气干至含水率为60%，码垛后送入干燥窑进行预热，温度控制在40℃，间歇式开启喷蒸，使窑内相对湿度控制在90%以上，预热时间8h。

（2）关闭喷蒸，打开风机，开始常规干燥，风机速率控制在50m/s，且每隔3h后调整一次进风方向，干燥温度范围控制在40～80℃。常规干燥时间14天，改性橡胶木含水率控制在40%～60%。

（3）将温度控制在80-100℃，同时启动高频发生器，对改性橡胶木进行高频干燥，在80～90℃期间，将频率控制在10～15MHz，风速控制在100 m/s；在90～100℃期间，将频率控制在5～8MHz，风速控制在80 m/s。高频干燥时间7天，改性橡胶木含水率控制在20%～40%。

（4）将窑内温度控制在100℃～120℃，同时持续喷蒸，对改性橡胶木进行高温固化处理，从100℃开始升温，每升高5℃，保持6h，同时持续喷蒸，直到温度升至120℃，使存留在木材内部的树脂完全固化。高温固化处理时间24h，改性橡胶木含水率控制在12%～18%。

（5）高温固化处理后，将温度控制在60～100℃，风机速率控制在60m/s，对改性橡胶木进行终了平衡与调湿处理，消除木材内部残余应力，湿度控制在50%左右，处理时间18h，改性橡胶木含水率控制在6%～10%。

（6）终了平衡与调湿处理后，停止加热，对改性橡胶木做冷却处理，将温度从60℃降低至40℃以下，风机速率控制在45m/s。

（7）当干燥窑内部与室外温度的温差在20℃以内时，打开窑门，停止风机运转，木材出窑。

三聚氰胺脲醛树脂复配硼酸、硼砂改性橡胶木板材出窑后，按照GB/T 6491-2012检验平均最终含水率及可见缺陷（内裂、纵裂、端裂、翘曲、皱缩、湿芯等），结果如下：改性橡胶木平均最终含水率为8%，干燥缺陷发生率降低35%以上，干燥合格率可达96%以上。

按照GB/T 1927~1943-2009《木材物理力学性质试验方法》对橡胶木改性处理前后的各项物理力学性能指标进行检测，处理后木材增重率25%，密度由处理前的0.59g/cm³增大到0.75g/cm³；抗胀率可达50%以上；抗弯弹性模量比处理前提高28%；抗弯强度比处理前提高36%；表面硬度比处理前提高80%。

按照GB18580-2001《室内装饰装修材料、人造板及其制品中甲醛释放限量》测试杉木改性材的游离甲醛含量为0.15mg/L，达到国家E0级标准（≤0.5mg/L）。

总之，本发明提出一种干燥质量好、能耗低、周期短的改性材干燥新工艺，解决了改性后的规格板材易出现的翘曲、端裂、内裂、湿芯等干燥缺陷技术问题，对提升改性木材产品质量，促进产业健康发展与转型升级具有重要作用。

Claims (10)

1.一种树脂浸渍改性木材的干燥方法,其特征在于，包括如下步骤：

（1）将同一规格和同一树种的树脂浸渍改性木材气干至含水率为50%～99%，码垛后送入干燥窑进行预热，温度控制在40～50℃，间歇式开启喷蒸，使窑内相对湿度控制在90%～100%，预热时间4～8h；

（2）关闭喷蒸，打开风机，开始进行常规干燥，风机速率控制在50～120m/s，且每隔2～3h后调整一次进风方向，干燥温度范围控制在40～80℃，常规干燥时间10～15天，使树脂浸渍改性木材含水率控制在40%～100%；

（3）将温度控制在80～100℃，同时启动高频发生器，对树脂浸渍改性木材进行高频干燥；

在80～90℃期间，将频率控制在10～20MHz，风速控制在100～120 m/s；

在90～100℃期间，将频率控制在5～10MHz，风速控制在80～100 m/s；

高频干燥时间5～7天，树脂浸渍改性木材含水率控制在20%～40%；

（4）将窑内温度控制在100℃～120℃，同时持续喷蒸，对树脂浸渍改性木材进行高温固化处理，从100℃开始升温，每升高5℃，保持3～10h，同时持续喷蒸，直到温度升至120℃，使存留在树脂浸渍改性木材内部的树脂完全固化，高温固化处理时间15～40h，树脂浸渍改性木材含水率控制在5%～20%；

（5）高温固化处理后，将温度控制在60～100℃，风机速率控制在60～80m/s，对树脂浸渍改性木材进行终了平衡与调湿处理，消除树脂浸渍改性木材内部残余应力，湿度控制在50%～80%左右，处理时间5～20h，树脂浸渍改性木材含水率控制在6%～10%；

（6）终了平衡与调湿处理后，停止加热，对树脂浸渍改性木材做冷却处理，将温度从60℃降低至40℃以下，风机速率控制在40～50m/s；

（7）当干燥窑内部与室外温度的温差在20℃以内时，打开窑门，停止风机运转，树脂浸渍改性木材出窑。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于：所述的码垛为同层面的各木材轴线平行设置，相邻的上、下层面上的木材轴线呈90°交叉，同层面之间的各相邻木材之间留有1～2cm的间隙。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于：所述的每隔2～3h后调整一次进风方向为进风方向为码垛的四周面向及顶面向，进风方向依顺时针及顶面顺序依次调整。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于：所述的树脂浸渍改性木材为改性杨木、改性杉木、改性橡胶木、改性樟子松、改性竹材、改性滕材中的任意一种。

5.根据权利要求1或4所述的方法,其特征在于：所述的第(4）步骤中对改性杨木将窑内温度控制在100℃～120℃，同时持续喷蒸，对改性杨木进行高温固化处理，从100℃开始升温，每升高5℃，保持8h，同时持续喷蒸，直到温度升至120℃，使存留在木材内部的树脂完全固化，高温固化处理时间40h，改性杨木含水率控制在12%～18%。

6.根据权利要求1或4所述的方法,其特征在于：所述的第(5）步骤中对改性杨木高温固化处理后，将温度控制在60～100℃，风机速率控制在70m/s，对改性杨木进行终了平衡与调湿处理，消除木材内部残余应力，湿度控制在60%左右，处理时间18h，改性杨木含水率控制在7%～10%。

7.根据权利要求1或4所述的方法,其特征在于：所述的第(4）步骤中对改性杉木将窑内温度控制在100℃～120℃，同时持续喷蒸，对改性杉木进行高温固化处理，从100℃开始升温，每升高5℃，保持4h，同时持续喷蒸，直到温度升至120℃，使存留在木材内部的树脂完全固化，高温固化处理时间16h，改性杉木含水率控制在10%～15%。

8.根据权利要求1或4所述的方法,其特征在于：所述的第(5）步骤中对改性杉木高温固化处理后，将温度控制在60～100℃，风机速率控制在80m/s，对改性杉木进行终了平衡与调湿处理，消除木材内部残余应力，湿度控制在50%左右，处理时间15h，改性杉木含水率控制在6%～9%。

9.根据权利要求1或4所述的方法,其特征在于：所述的(4）步骤中对改性橡胶木，将窑内温度控制在100℃～120℃，同时持续喷蒸，对改性橡胶木进行高温固化处理，从100℃开始升温，每升高5℃，保持6h，同时持续喷蒸，直到温度升至120℃，使存留在木材内部的树脂完全固化，高温固化处理时间24h，改性橡胶木含水率控制在12%～18%。

10.根据权利要求1或4所述的方法,其特征在于：所述的第(5）步骤中对改性改性橡胶木高温固化处理后，将温度控制在60～100℃，风机速率控制在60m/s，对改性橡胶木进行终了平衡与调湿处理，消除木材内部残余应力，湿度控制在50%左右，处理时间18h，改性橡胶木含水率控制在6%～10%。