CN1089662C - 松木脱脂改性方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种松木脱脂改性的方法及设备，该方法包括药液处理和蒸汽干燥处理两大过程，采用特制的药液配方，在特定的处理时间、处理温度、处理压力和蒸汽干燥基准上对松木进行脱脂改性；该设备包括由真空加热加压脱脂罐3、泵站水箱5和蒸气干燥窑组成，其特征在于该泵站水箱5由真空罐15、真空泵19、压力泵20和清水泵21组成。

Description

松木脱脂改性方法及设备

本发明涉及一种松木脱脂改性的方法及设备。

我们国家的松木资源十分丰富，特别是多年来南方各省荒山绿化多是种植马尾松，这些森林均已成材，加上珍贵的阔叶材越来越少，所以如何开发利用好松材是摆在我们前面的一个课题。松材由于富含松脂，不能砂光、着色和油漆，尽管它具有木材通直，文理粗犷清晰，材质硬度中等，力学强度良好等优点，但还是只能当包装板、模型板用。但是，如果能够很好的进行松木的脱脂，克服松木的劣势，发挥它的优势，就能够大大的提高松木的利用价值。然而，国内尚未有大规模松木脱脂的生产方法及成套设备，目前在国内某些地方，有采用如下方法来给松木脱脂的：(1)、用石灰水液煮松木板方材来脱脂；(2)、用纯碱加尿素水溶液煮松木板方材脱脂；(3)、在木材干燥时用喷蒸的方法脱脂。对于方法(1)和(2)所存在的问题是只能使松木达到表面脱脂，且热能消耗大，导致处理成本大幅上升，工作环境恶劣，污染严重；对于方法(3)，其缺点是只能实现松木表面脱脂，且操作过程中很难达到松木表面脱脂一致，常常在表面上被干燥隔条压住的地方、材垛中间部位的板脱得差一些，另外此法对活节上的脱脂效果较差。所以以上三种方法均未能得到很好的推广应用。经对国内专业杂志进行检索查询了解到相关的三篇文献：1篇是发表在1990年第2期《福建省林业科技》上的《国内外松木类板方材、单板脱脂技术动态浅述》，该文叙述了三种脱脂工艺路线：第一种是有机溶剂浸提法。该方法因成本高，环境和安全性能比较差，因而工业上应用价值不大。第二种是水蒸汽蒸馏法。作者认为此种脱脂方法的实际应用效果还有待于进一步的研究和商酌。第三种是化学药剂脱脂法。该文介绍说，有用氮基水溶液处理脱脂的方法，但生产实际上应用困难；常用的化学药剂是碱液，此法可以脱脂，但有使木材变黑、力学性能变差的问题，在化学药剂的选择和合理配方方面，至今仍在不断进行研究和探索之中。据该文还报道，作者们筛选出TSA型有机水溶性脱脂剂对松木板方材进行CHZ工艺处理，脱脂率为50％。第2篇是发表在1990年1期《家具》杂志上的《马尾松木材脱脂新工艺》，该文笼统地提出了一种采用C-4#脱脂剂和C2P1h1处理工艺对马尾松进行脱脂方法。第3篇是发表在1990年第1期《福建省林业科技》杂志上的《马尾松单板脱脂实验研究》，该文提出了采用TSA型脱脂剂和CH2+PB工艺对马尾松单板进行脱脂，脱脂率达50％左右。

经对国内专利进行检索，找到相关的三项涉及脱脂工艺及设备的专利申请，分别是：公告号为1031958的“马尾松塑化木的制配方法”、专利号为88201203的“木材脱脂釜”和公告号为1034885的“落叶松成材纯碱、尿素液水液热处理改性工艺及装置”。公告号为1031958的文献所公开的方法是选用高分子化合物作为塑化液，采用表层脱脂、表层塑化的方法得到一种新型的木材——塑料复化材料，而采用这种方法最终得的木材已不是真正的松木了；专利号为88201203和公告号为1034885的文献所公开的设备和方法其脱脂效果均不够理想。

本发明的目的是提供一种松木药液处理—蒸汽干燥脱脂改性的综合方法及其设备。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的松木脱脂改性方法包括两个方面的内容，即药液处理阶段和蒸汽干燥阶段，药液处理过程的工艺流程为：进罐—前真空—进液—加热—加压—回流—冷却—排液—后真空—平衡—出罐；蒸汽干燥过程的工艺流程为：堆垛—进窑—干燥—出窑，该方法的特征在于在药液处理过程进液工序中，采用的是无机化学溶液，药液的组成和配方(按重量比)由1‰-2.5‰纯碱、1‰-2.5‰漂白粉和2‰-4‰工业盐组成。

根据松木的具体情况(如含脂的多少，松木的颜色和材质等)，在上述配方范围内选择最佳的配方。首先进行药液处理过程：

将需脱脂的松木置于密闭的真空加热加压脱脂罐内(进罐工序)；在进行药液处理之前需抽真空，将松木细胞腔中的空气抽出，以便能让药液更好的达到脱脂的目的(前真空工序)；抽完前真空后，将药液打入脱脂罐内(进液工序)；然后通入蒸汽进行加热(加热工序)，加热的温度控制在80℃-120℃的范围内，薄的木料，加热温度可低一些；厚的木料，加热的温度可高一些，加热的时间控制在60-120分钟内，薄的木料，加热时间可短一些，厚的木料，加热的时间可长一点；为了使药液能进入松木的里面，在加热的同时，还要对脱脂罐进行加压处理(加压工序)，压力控制在0.1MPa-0.4Mpa的范围内，也是根据松木的厚度来调整，即厚的木料，加压的压力需高一些；松木加热加压处理后，将经脱脂反应后的药液排出罐外，流回药液池内(回流工序)；然后注入冷水进罐内，对罐体和松木进行冷却(冷却工序)；当温度降至40℃时，排空罐内的冷却水(排液工序)；然后再抽真空，将松木表面多余的药液抽出(后真空工序)；接着进行罐内压力平衡(平衡工序)；最后，将松木拉出罐外(出罐工序)。至此药液处理阶段结束。

然后再进行蒸汽干燥过程：将经过药液处理的松木进行堆垛(堆垛工序)；置于蒸汽干燥窑内(进窑工序)；按照以下干燥基准进行干燥；

干燥阶段	松材含水率(％)	干球温度(℃)	湿球温度(℃)	相对湿度％	EMC(％)
						1	40以上	75	71	84	13.1
2	40-30	80	75	80	11.6
						3	30-25	85	78	75	9.7
4	25-20	90	80	60	7.9
						5	20-15	95	78	51	5.3
6	15以下	100	78	42	4.3

在整个干燥过程中喷蒸四次：即第一次喷蒸；当木材含水率降低至纤维饱和点30％时第二次喷蒸；当木材含水率降至20％时第三次喷蒸；当木材含水率降至12％时第四喷蒸。这时全部的松木脱脂改性过程完成。

按照以往的观念，松木经过药液处理后，脱脂就算成功了，所以忽略了干燥(特别是蒸汽干燥)对松木的脱脂作用。实际上经过药液处理后的松木，在蒸汽干燥过程中，除了一般的降低木材的含水率的作用外，还有脱脂的作用。脱脂松木在蒸汽干燥过程中，由于木材的升温，不断的挥发松材的松节油，并使松木中的大多数松香逐渐固化。

本发明的专用于松木脱脂改性的设备，该设备由三个部分组成，即真空加热加压脱脂罐，泵站水箱和蒸汽干燥窑，其特征在于泵站水箱由一个“凹”型水箱、位于“凹”型水箱上部的真空泵、位于“凹”型水箱一侧上部的真空罐和位于“凹”型水箱另一侧的压力泵及清水泵组成。

真空加热加压脱脂罐和泵站水箱共同对松木起药液脱脂作用，而且真空加热加压脱脂罐和泵站水箱分别由下列系统构成：

(1)、带有密封胶圈的电动开关门和温度、压力、真空显示设备的罐体。

(2)、加热和消音系统：加热管道及阀门和消音装置。

(3)、加压系统：压力泵、压力管道及阀门、泵站水箱。

(4)、真空系统：真空管道及阀门、泵站水箱。

(5)、进排液系统：进排液管道及阀门。

(6)、冷却系统：清水泵、管道及阀门。

蒸汽干燥窑是对经过药液处理后的松木进行干燥，以达到加强松木脱脂效果的目的，它由下列系统构成：

(1)、窑门及窑内开关油压门吊、门吊轨道。

(2)、加热系统：加热轨道及阀门、散热器、疏水器。

(3)、相对湿度控制系统：天窗、天窗连杆和致动器，喷蒸管道和阀门。

(4)、干燥介质循环系统：可逆性轴流风机和耐高温高湿电机。

采用本发明的松木脱脂改性的方法及设备，其脱脂效果远远好于一般的药液脱脂方法的脱脂，且经本发明的方法及设备进行脱脂后的松木还可用作家具、装饰用板及其它细木工板。本发的采用，对于充分利用我国丰富的松木资源有着深远的意义。

下面结合附图，对本发明的方法及设备的最佳实施例进行详细说明。

图1为本发明的松木脱脂改性的方法工艺流程图；

图2为本发明的设备结构示意图；

图3为真空加热加压脱脂罐的结构示意图；

图4为泵站水箱的结构示意图；

图5为蒸汽干燥窑的结构示意图。

下面是采用本发明的方法及设备对5cm厚的松木脱脂改性的实施过程：

首先，照以下配方按重量比配制处理药液：1.5‰纯碱、1‰漂白粉和3‰工业盐，其它成份为水，然后将配制好的处理药液倒入脱脂罐下的储液池1中。

1)、将欲脱脂的松木装在抱材车上，启开罐门6、将木材推入罐内3，关好罐门6。

2)、打开真空阀16，关好其它阀门，启动泵站水箱5上的真空泵19打前真空，罐内空气经真空管4抽出，当罐上的真空表7显示-0.08Mpa至-0.1Mpa时，保持15分钟，前真空结束后，真空泵19继续工作，启开进排液阀13，在大气压力作用下处理药液从罐体下的药液池通过管道进入罐内3。

3)、当药液进入泵站水箱5的真空罐15时，关闭真空泵19和进排液阀13，开始加热加压。此时慢慢打开加热阀2和加热管道14并启动压力泵20和打开压力阀18，对罐内的木材进行加热和加压，加热蒸汽从加热管道14进入罐内，加压药液从压力管道9进入罐内，罐内压力和温度慢慢上升。注意罐上的压力表10和温度计8。加热温度控制在120℃，压力为0.4Mpa。

4)、当加热加压处理100分钟后，关闭加热阀2和压力泵20，启动进排液阀13和进排气阀17，罐内的药液排出罐外流回药液池内，可反复多次使用。

5)、观察罐边的水位计12，当罐内无药液了，关闭进排液阀13，启动清水泵21，经冷却水管道11注入冷水进罐内进行冷却。当罐上的温度计显示40℃时关闭清水泵21，冷却停止，启开进排液阀13，将冷却水排出罐外。

6)、观察罐边的水位计12，当冷却水排完后，关闭进排液阀13，关闭进排气阀17，启动真空泵19，进行后真空处理。

7)、后真空15-20分钟后，关闭真空泵19打开进排气阀17，此时罐外空气进入罐内，罐内外气压一致，即平衡阶段。

8)、平衡阶段数分钟后，启开罐门，将脱脂松木拉出，至此药液处理结束。

9)、经药液处理后的松木，用隔条隔开、堆垛，用门吊28将窑门29启开，材垛用叉车或干燥材车送入蒸汽干燥窑内进行干燥。蒸汽经加热管道24进入散热器25，散热器25不断地升温和散热，使窑内的空气升温，窑内的热空气作为干燥介质不断将温度传递给木材，使木材升温并蒸发水分，木材蒸发的水蒸汽从天窗27排出窑外，从而达到干燥木材的目的。为了使窑内的空气介质分布均匀并加快湿热汽的排出，在窑的顶部安装了可逆性耐高温高湿的轴流风机26，为了有效的控制窑内的相对湿度，在窑内安装了喷蒸管22，经过散热器25的蒸汽冷却后，经冷凝管道23排出窑外。在整个干燥过程中，须严格的按照干燥基准的要求进行喷蒸、加热，当木材含水率降至12％时，干燥结束，经终了平衡喷蒸处理后，脱脂松木出窑。这时整个脱脂过程结束。

应用本发明对马尾松进行脱脂的工艺及设备经湖南省某林业公司实地试验，脱脂效果甚佳，一致认为经本发明脱脂后的马尾松可代替从美国或新西兰进口的A级松木板方材来制造家具。

Claims (2)

1、一种松木脱脂改性的方法，该方法包括药液处理过程和蒸汽干燥过程，药液处理过程的工艺流程包括：进罐—前真空—进液—加热—加压—回流—冷却—排液—后真空—平衡—出罐，蒸汽干燥过程的工艺流程包括：堆垛—进窑—干燥—出窑，其药液的组成配方是(按重量比)：1‰-2.5‰纯碱、1‰-2.5‰漂白粉、2‰-4‰工业盐，其它成份为水，其特征在于在蒸汽干燥过程中喷蒸四次：即第一次喷蒸；当木材含水率降低至纤维饱和点30％时第二次喷蒸；当木材含水率降至20％时第三次喷蒸；当木材含水率降至12％时第四喷蒸；蒸汽干燥基准是： 干燥阶段 松材含水率(％) 干球温度(℃) 湿球温度(℃) 相对显度％ EMC(％)     1     40以上     75     71     84     13.1     2     40-30     80     75     80     11.6     3     30-25     85     78     75     9.7     4     25-20     90     80     60     7.9     5     20-15     95     78     51     5.3     6     15以下     100     78     42     4.3

2、一种专用于权利要求1所述方法的设备，该设备由真空加热加压脱脂罐(3)、泵站水箱(5)和蒸气干燥窑三个部分组成，其特征在于该泵站水箱(5)由一个“凹”型水箱、位于“凹”型水箱上部的真空泵(19)、位于“凹”型水箱一侧上部的真空罐(15)和位于“凹”型水箱另一侧的压力泵(20)和清水泵(21)组成。

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