CN111993517A - 木材炭化加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种木材炭化加工工艺，其中，木材炭化加工工艺包括以下步骤：将木材裁剪为预设形状，晾干至木材的含水率为10％～20％，以形成待炭化木材；将待炭化木材固定于激光加工设备的加工平台上，调节激光加工设备以使激光加工头的出光口朝向所述待炭化木材表面；启动激光加工设备，使激光加工头相对待炭化木材移动，以使所述出光口射出的激光光线扫描待炭化木材表面。本发明技术方案木材炭化加工的精度，提升加工效率，减少环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及木材加工技术领域，特别涉及一种木材炭化加工工艺。
背景技术
木材炭化加工是只指在不添加任何的化学剂条件下，用高温对木材进行炭化处理，使木材的营养成分被破坏，木材内部的吸水官能团半纤维素被重组，以使得该木材具有良好的防腐性和防虫功能，同时也具有较好的物理性能。其中，木材炭化加工包括表面炭化和深度炭化，其中，表面炭化主要应用在工艺品、装修材料等，深度炭化主要应用在建筑材料中的墙板、墙柱等。其中，在木材的表面炭化加工工艺中，相关技术中是直接使用氧焊枪直接对着木材的表面进行烧烤，以使得木材的表面形成有炭化层，以使得该木材凸显出木材表面凹凸的木纹，产生立体效果。但是，这种加工方式不仅需要专业的人员操作氧焊枪，且炭化的精度难以掌控，还容易在炭化层表面形成有炭灰，需要对炭灰进行清理，造成加工效率低、精度低以及环境污染等多种问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种木材炭化加工工艺，旨在提高木材炭化加工的精度，提升加工效率，减少环境污染。
为实现上述目的，本发明提出的木材炭化加工工艺，包括以下步骤：
将木材裁剪为预设形状，晾干至木材的含水率为10％～20％，以形成待炭化木材；
将待炭化木材固定于激光加工设备的加工平台上，调节激光加工设备以使激光加工头的出光口朝向所述待炭化木材表面；
启动激光加工设备，使激光加工头相对待炭化木材移动，以使所述出光口射出的激光光线扫描待炭化木材表面。
在本发明的一实施例中，在将待炭化木材固定于激光加工设备的加工平台上，调节激光加工设备以使激光加工头的出光口朝向所述待炭化木材表面的步骤之后，还包括：
调节激光激光加工头的出光口与待炭化木材表面的距离至预设距离。
在本发明的一实施例中，在所述启动激光加工设备，使激光加工头相对待炭化木材移动，以使所述出光口射出的激光光线扫描待炭化木材表面的步骤之前，还包括：
预设激光光线的扫描路径。
在本发明的一实施例中，在所述启动激光加工设备，使激光加工头相对待炭化木材移动，以使所述出光口射出的激光光线扫描待炭化木材表面的步骤之前，还包括：
预设激光加工参数。
在本发明的一实施例中，在所述预设激光加工参数的步骤中，包括：
预设激光加工设备的功率范围400W至500W，激光的频率为30KH至40KHz。
在本发明的一实施例中，在所述预设激光加工参数的步骤中，还包括
预设激光加工头的移动速度为8mm/s～15mm/s，激光光线的扫描宽度为120mm～150mm。
在本发明的一实施例中，在所述预设激光加工参数的步骤中，还包括：
预设激光的脉宽为100ns。
在本发明的一实施例中，在所述启动激光加工设备，使激光加工头相对待炭化木材移动，以使所述出光口射出的激光光线扫描待炭化木材表面的步骤中，还包括：
启动激光加工设备，使激光加工头射出的激光光线沿预设路径首次扫描待炭化木材表面；
将经过首次炭化的木材静置第一预设时间后；
再次启动激光加工设备，使激光加工头射出的激光光线沿预设路径再次扫描待炭化木材表面。
在本发明的一实施例中，所述第一预设时间为2小时～10小时。
本发明技术方案中的木材炭化工艺，通过将木材切割为预设性状，并将木材自然晾干，使得木材的水分被蒸发至含水量为20％至40％后，即可对木材进行炭化处理。其中，在木材进行炭化加工前，将待炭化的木材固定于激光加工设备的加工平台上，调节激光加工设备，使得激光加工头的出光口朝向待炭化的木材表面设置，调试完成后，启动激光加工设备，以使得激光加工头的出光后射出激光光线扫描待炭化木材的表面，并能相对待炭化木材移动，以使得激光光线能将待炭化木材表面的各个位置进行扫描。由于激光光线具有高热量，能快速的将待炭化木材表面的营养成分被破坏，使得木材内部的吸水官能团半纤维素被重组，以使得该木材的表面形成具有良好防腐性和防虫功能的炭化层。本发明技术方案中的木材炭化加工工艺相对于传统的使用的氧焊枪对木材炭化的工艺而言，可以更好地控制炭化层的精度，提高了木材炭化的精度，同时还减少了氧焊物的耗材、不会产生易燃易爆的危险、不会产生炭灰、也不需要对炭灰进行清理，使得木材炭化加工的过程更环保、更安全、更高效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明木材炭化加工工艺一实施例的结构示意图；
图2为本发明木材炭化加工工艺又一实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图1，本发明提出一种木材炭化加工工艺，所述木材炭化加工工艺，包括以下步骤：
步骤S10：将木材裁剪为预设形状，晾干至木材的含水率为10％～20％，以形成待炭化木材；
步骤S20：将待炭化木材固定于激光加工设备的加工平台上，调节激光加工设备以使激光加工头的出光口朝向所述待炭化木材表面；
步骤S30：启动激光加工设备，使激光加工头相对待炭化木材移动，以使所述出光口射出的激光光线扫描待炭化木材表面。
需要说明的，在步骤S10中，木材可以裁剪成方形、圆形、多边形以及的所需的形状。在晾干的过程中，可以将裁剪后的木材的放置阴凉通风的环境中，可以快速晾干木材中的水分，在检测到木材中的含水量达标时，即可将该木材作为待炭化的木材。需要说明的是，木材含水量在木材质量的10％至20％即为符合要求的木材。可以理解地，测试木材的含水量参数可以采用现有的测试方式，在将木材裁剪为预设形状时，也可以采用现有裁剪方式。
在步骤S20中，待炭化木材的木材可以用专用的夹具固定于激光加工设备的加工平台上。在调节激光加工设备时，主要是对激光加工头的位置进行调整，以使得激光加工头的出光口朝向待加工的木材的表面设置，如此，激光出射口射出的激光光线可以垂直射向待炭化木材的表面，使得激光光束的焦点汇聚于待炭化木材的表面，以便对木材进行炭化处理。
在步骤S30中，启动激光技工设备后，激光加工设备可以将的电信号转化为光信号，光纤信号传输至激光加工头中，经过激光加工头内的光学镜头的一系列处理后，形成激光光线，激光光线经由出光口的射出，扫描投射于待炭化木材的表面。需要说明的是，激光加工头可以对相对待炭化木材表面的各个位置进行炭化处理。
本发明技术方案中的木材炭化工艺，通过将木材切割为预设性状，并将木材自然晾干，使得木材的水分被蒸发至含水量为10％至20％后，即可对木材进行炭化处理。其中，在木材进行炭化加工前，将待炭化的木材固定于激光加工设备的加工平台上，调节激光加工设备，使得激光加工头的出光口朝向待炭化的木材表面设置，调试完成后，启动激光加工设备，以使得激光加工头的出光后射出激光光线扫描待炭化木材的表面，并能相对待炭化木材移动，以使得激光光线能将待炭化木材表面的各个位置进行扫描。由于激光光线具有高热量，能快速的将待炭化木材表面的营养成分被破坏，使得木材内部的吸水官能团半纤维素被重组，以使得该木材的表面形成具有良好防腐性和防虫功能的炭化层。本发明技术方案中的木材炭化加工工艺相对于传统的使用的氧焊枪对木材炭化的工艺而言，可以更好地控制炭化层的精度，提高了木材炭化的精度，同时还减少了氧焊物的耗材、不会产生易燃易爆的危险、不会产生炭灰、也不需要对炭灰进行清理，使得木材炭化加工的过程更环保、更安全、更高效。
可以理解地，使用激光加工设备对木材进行炭化加工时，还可以不受环境温度的限定，可以适应更多环境恶劣的加工环境，提升了炭化加工的方便性。此外，采用激光加工设备对木材进行炭化加工，还可以替代工人手持氧焊枪手动操作，不需要专业性强的作业人员操作，同时，使用激光加工设备替代人工手动操作，还能有效地减少作业人员的体力劳动负担，并且提升加工的效率。
参照图1，在本发明的一实施例中，在将待炭化木材固定于激光加工设备的加工平台上，调节激光加工设备以使激光加工头的出光口朝向所述待炭化木材表面的步骤之后，还包括：调节激光激光加工头的出光口与待炭化木材表面的距离至预设距离。
在本发明的一实施例的技术方案中，预设距离为激光光线的聚焦距离，待炭化木材表面到激光激光加工头的出光口的距离即为激光光束的聚焦距离，激光光束于聚焦点处的能量最集中，激光光束焦点位于待炭化木材的表面时，可以具有最好的炭化效果。因此，在调节激光加工设备时，还需要调节激光加工头的出光口的与待炭化木材表面的距离，以确保激光光束的焦点能刚好汇聚于待炭化木材的表面，以使得更好木材能得到最好的炭化效果。
参照图1,在本发明的一实施例中，在所述启动激光加工设备，使激光加工头相对待炭化木材移动，以使所述出光口射出的激光光线扫描待炭化木材表面的步骤之前，还包括：预设激光光线的扫描路径。
在本发明的一实施例的技术方案中，在启动激光设备对待炭化木材进行加工之前，还需要预设激光光线的扫描路径，以便于在炭化的过程中，激光光线可以沿着扫描路径对待炭化木材表面进行依次的扫描，如此，可以避免的对已扫描位置进行重复扫描，也能有效避免漏扫描的位置，以确保木材的表面的各个位置得到均匀的炭化加工。可以理解地，当待炭化木材的形状为圆形使，预设的扫描路径为螺旋状，其可自圆形的圆心向外侧螺旋，也可以自圆周向圆心螺旋设置。在待炭化木材的形状为方形时，预设的扫描路径可以自木材长度方形和宽度方向走类似S形状的路径。只要能将待炭化木材的表面的各个位置进行均匀地扫描的即可，在此不进行限定。
在本发明的一实施例中，在所述启动激光加工设备，使激光加工头相对待炭化木材移动，以使所述出光口射出的激光光线扫描待炭化木材表面的步骤之前，还包括：预设激光加工参数。
在本发明的一实施例的技术方案中，通过预设激光参数，使得激光加工设备可以根据具体地加工要求对待加工的木材进行炭化加工。具体地，在本发明的一实施例中，在所述预设激光加工参数的步骤中，包括：预设激光加工设备的功率范围400W至500W，激光的频率为30KH至40KHz。激光的频率就是在单位时间内的脉冲次数，例如，激光的频率越大，那么输出的激光点就越密集，频率越小，激光点就越稀疏。在本发明的一实施例中，在所述预设激光加工参数的步骤中，还包括预设激光加工头的移动速度为8mm/s～15mm/s，激光光线的扫描宽度为120mm～150mm。激光光线的扫面宽度为扫描在木材表面的宽度。在本发明的一实施例中，在所述预设激光加工参数的步骤中，还包括：预设激光的脉宽为100ns。其中，脉宽指的是压缩激光信号的输出时间的长短，具体地，脉宽越大，说明输出的激光信号的能量越大，如此，可以进一步提升炭化加工的效率。需要说明的是，上述各个参数的设置步骤相互之间没有先后顺序，只要是在启动激光设备前设置完成即可。
参照图2，在本发明的一实施例中，在所述启动激光加工设备，使激光加工头相对待炭化木材移动，以使所述出光口射出的激光光线扫描待炭化木材表面的步骤中，还包括：
步骤S31：启动激光加工设备，使激光加工头射出的激光光线沿预设路径首次扫描待炭化木材表面；
步骤S32：将经过首次炭化的木材静置第一预设时间后；
步骤S33：再次启动激光加工设备，使激光加工头射出的激光光线沿预设路径再次扫描待炭化木材表面。
在本发明的一实施例的技术方案中，步骤S31，激光加工头沿着预设路径沿对待炭化木材的表面的进行一次扫描后，使得木材的表面的营养成分被破坏，木材内部的吸水官能团半纤维素被重组，得到具有良好防腐性和防虫功能的炭化层形成有炭化层。在步骤S32中，可以将经过首次炭化的木材在常温的环境中静置2小时～10小时，然后再次对木材进行二次炭化，进一步的加强木材炭化的深度，提升牧草炭化的效果。可以理解地，在步骤S31和步骤S33中，激光加工的参数可以是全部相同的，也可以是部分参数相同，还可以是全部的参数均不相同。例如，在对木材进行首次炭化扫描的过程中，激光加工头移动速度V1，而在对木材进行首次炭化扫描的过程中，激光加工头移动速度V2，其中，V1不等于V2，而其余的激光参数均为相等。通过使用不同的速度进行对木材的表面进行扫描，可以得到不同深度炭化层。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种木材炭化加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将木材裁剪为预设形状，晾干至木材的含水率为10％～20％，以形成待炭化木材；
将待炭化木材固定于激光加工设备的加工平台上，调节激光加工设备以使激光加工头的出光口朝向所述待炭化木材表面；
启动激光加工设备，使激光加工头相对待炭化木材移动，以使所述出光口射出的激光光线扫描待炭化木材的表面。
2.如权利要求1所述的木材炭化加工工艺，其特征在于，在将待炭化木材固定于激光加工设备的加工平台上，调节激光加工设备以使激光加工头的出光口朝向所述待炭化木材表面的步骤之后，还包括：
调节激光激光加工头的出光口与待炭化木材表面的距离至预设距离。
3.如权利要求2所述的木材炭化加工工艺，其特征在于，在所述启动激光加工设备，使激光加工头相对待炭化木材移动，以使所述出光口射出的激光光线扫描待炭化木材表面的步骤之前，还包括：
预设激光光线的扫描路径。
4.如权利要求2所述的木材炭化加工工艺，其特征在于，在所述启动激光加工设备，使激光加工头相对待炭化木材移动，以使所述出光口射出的激光光线扫描待炭化木材表面的步骤之前，还包括：
预设激光加工参数。
5.如权利要求4所述的木材炭化加工工艺，其特征在于，在所述预设激光加工参数的步骤中，包括：
预设激光加工设备的功率范围400W至500W，激光的频率为30KH至40KHz。
6.如权利要求5所述的木材炭化加工工艺，其特征在于，在所述预设激光加工参数的步骤中，还包括
预设激光加工头的移动速度为8mm/s～15mm/s，激光光线的扫描宽度为120mm～150mm。
7.如权利要求6所述的木材炭化加工工艺，其特征在于，在所述预设激光加工参数的步骤中，还包括：
预设激光的脉宽为100ns。
8.如权利要求3至7中任意一项所述的木材炭化加工工艺，其特征在于，在所述启动激光加工设备，使激光加工头相对待炭化木材移动，以使所述出光口射出的激光光线扫描待炭化木材表面的步骤中，还包括：
启动激光加工设备，使激光加工头射出的激光光线沿预设路径首次扫描待炭化木材表面；
将经过首次炭化的木材静置第一预设时间后；
再次启动激光加工设备，使激光加工头射出的激光光线沿预设路径再次扫描待炭化木材表面。
9.如权利要求8所述的木材炭化加工工艺，其特征在于，所述第一预设时间为2小时～10小时。
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