CN117529392A - 加热面板、处理设备以及用于处理木质材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种用于处理木质材料(22)的加热面板(10)，包括‑彼此平行布置的两个边界构件(12)，以及‑布置在边界构件(12)之间的加热丝(14)。加热面板(10)的特征在于‑加热面板(10)还包括布置在边界构件(12)之间并围绕加热丝(14)的固化木材处理组合物(16)，并且‑边界构件(12)构造成允许固化木材处理组合物(16)接触待处理的木质材料(22)。本发明还涉及一种处理设备(20)和一种用于处理木质材料(22)的方法。

Description

加热面板、处理设备以及用于处理木质材料的方法
技术领域
本发明涉及加热面板、处理设备以及用于处理木质材料的方法。
背景技术
众所周知，木质材料的寿命很大程度上受其吸水特性的影响。限制木质材料的吸水，或者说降低木质材料的吸水能力从根本上决定了木质材料的寿命和使用性，因为木质材料的吸水能力越小，其由于吸水而导致的变形、翘曲和膨胀的倾向就越低，并且与害虫和真菌感染的接触就越小。
木质材料通常含有45-55％的纤维素、20-35％的半纤维素、15-35％的木质素和1-10％的提取物材料。纤维素具有多种晶型，例如纤维素I和纤维素II。纤维素I仅形成彼此平行并通过氢键稳定的链。在再生纤维素(纤维素II)的晶体中，分子具有交替布置(即，以反平行位置布置)。在自然界和天然木质材料中，绝大多数纤维素以纤维素I形式存在，而纤维素II形式仅存在少量。通常可以通过使纤维素I经受浓碱(>11-12％)处理来生产纤维素II。从纤维素I到纤维素II的转变是不可逆的，因为纤维素II在热力学上比纤维素I更稳定。纤维素II提供了物理上更坚固且更稳定的结构，因此优选地对木质材料应用这种改性，其将木质材料中的天然的纤维素I含量转化为纤维素II而不损坏木质材料。
由于其有序结构，木质材料中包含的纤维素不易被处理工艺的过程中施加的各种化学试剂触及，因此纤维素的分子链必须优选地被“活化”，即必须变得可触及。优选地，可以通过施加还能够改变纤维素的晶体结构的水溶性碱性剂来执行活化。
用碱处理导致木质材料发生以下变化。一方面，碱性环境使纤维素膨胀，并在一定程度上拉直其分子链，因此产生了更坚固、物理抵抗力更强的材料，其具有更光亮的表面，同时还增加了经受这种处理的木质材料对害虫和真菌感染的抵抗力。另一方面，木质材料中含有的纤维素I转化为纤维素II，从而赋予木质材料物理上更坚固和更稳定的结构。作为碱性处理的结果，纤维素将会收缩，但是围绕纤维素网格结构的木质素和半纤维素在很大程度上可以防止这种情况发生。举例而言，通过利用碱煮沸纤维素来进行碱性处理，这导致大约4％的收缩。
上述碱性处理早在19世纪就应用于纺织工业(丝光处理)，但该方法不能应用于处理木质材料，因为木质材料的粘合结构不允许这种碱性处理在木质材料的整个体积上执行，即上述转变不能在木质材料整体中进行。
现有技术包含用于处理木质材料的各种技术方案。大多数用于处理木质材料的技术方案适用于延长木质材料和由其制成的产品的使用寿命，并且特别在户外使用木质材料的情况下，这些技术方案包括改善防水性、抗真菌和寄生虫性、紫外线抵抗力、以及增加承载能力、拉伸强度和硬度。
在已知的处理方法中，通常利用各种化学试剂处理木质材料，例如通过将它们施加至木质材料的表面或将木材浸泡在试剂中，甚至在高压下用试剂浸渍木质材料。这些技术方案的缺点是施加用于处理的化学试剂在其使用期间可能从木质材料的表面脱离，或者可能从木质材料的表面释放到环境中，这在某些化学品的情况下可能对环境造成危险，或对使用经处理的木质材料或由其制成的产品的人员健康造成危险。
木质材料的已知处理方法主要包括热处理、乙酰化和糠酰化。
匈牙利专利申请P0800385公开了一种应用氯化钠催化剂处理木质材料的热处理方法。
HU 229983B1公开了一种用于木质材料热处理的组合物以及一种木材处理工艺。该组合物包含氯化钠、抗结剂、吸水/脱水剂和填充材料。在木材处理工艺的过程中，必须为木质材料产生低氧环境，这是通过利用处理组合物完全覆盖木质材料来实现的。木质材料片之间的间距也由组合物提供。然而，就上述而言，该工艺的实施极其困难且耗时，并且如果涉及人力资源的应用，其成本也很高，而组合物本身的生产也由于大量的成分而比较繁琐。另一个缺点是木质材料在热处理工艺期间可能移位和变形，即它甚至可能从提供低氧环境的组合物下面露出。
GB 764,535公开了一种由胶合板制成的加热板，其中，加热丝引入到胶合板片材之间，然后通过将板的部件粘合在一起来组装板的部件。胶合板在组装前被干燥，以防止热量下的变形。
US 3,659,077公开了一种用于固化混凝土的解决方案，其中，浇注混凝土的表面覆盖有包括加热丝的毯子，从而在加热元件和待加热材料之间建立直接接触。
EP0652089B1公开了一种处理木质材料、特别是木梁的方法，其中，木质材料被具有良好绝热特性的外表面的电加热元件包围，并且木质材料被加热到一定温度，在该温度下木质材料中的寄生虫和害虫被消灭。电加热元件由柔性片材制成。
下面引用的文献进一步公开了应用于木质材料的热处理的方法以及用于木材处理的设备和系统，还包括用于热处理工艺的木质材料的布置。
US2009/0220704公开了一种用于对MDF(中密度纤维板)面板或由木材制成的其它产品进行粉末涂覆的系统。面板的上部通过吊架组件固定到高架传送带，然后将悬挂的木质材料预热至260-280°F(大约126-138℃)持续15-30分钟，将静电粉末施加到表面温度大约为110-112°F(43-44℃)的面板，最后将如此形成的涂层在300-330°F(149-166℃)的温度下处理30-45分钟。悬挂的面板在无法对木质材料提供均匀加热的烤箱中加热。
US 9,170,035 B2公开了一种用于木质材料热转变的方法和装置。应用该方法生产的木质材料能够抵抗生物降解、虫害和腐烂，并且不收缩、肿胀或翘曲。木质材料的处理不使用化学品。待处理的木材片安装在推车上，使得它们彼此间隔开，并且沿纵向方向引入到设备中。
US2016/0354948 A1公开了一种用于木质材料的改性和加热的方法，其中应用两个不同的容器来加热木质材料并通过施加化学试剂对其进行改性。木质材料以捆的形式布置在处理设备中，其中捆中的木质材料片要么彼此接触，要么通过间隔件彼此间隔开。在该设备中，通过施加微波能量来加热木质材料。
KR 10-1721797B1公开了一种用于干燥木质材料的设备，其中可以温和地干燥木质材料，即，不会导致变形。将木质材料片彼此间隔开地引入到设备中，使得木质材料片能够得到均匀的干燥；然而，加热器布置在设备的侧面。从侧向方向施加的加热导致热量分布不均匀，这不允许木质材料均匀干燥。
发明内容
鉴于已知的解决方案，需要一种加热面板，使得木质材料能够经受热处理并且能够同时用处理剂进行处理。
根据本发明的技术方案的目的是提供一种用于木材处理的加热面板、处理设备和方法，其最大程度地消除现有技术方案的缺陷。
本发明技术方案的主要目的是提供一种加热面板，其适合于均匀加热木质材料，以使其经受热处理和干燥，并在热处理的同时利用处理剂对木质材料进行处理。
本发明的另一目的是提供一种处理设备，在其中可以安全地执行木质材料的处理，而不危及环境和操作该设备的人员的健康。
本发明的另一目的是提供一种能够对木质材料进行均匀热处理和均匀干燥的方法。
通过提供根据权利要求1的加热面板、根据权利要求8的处理设备以及根据权利要求14的方法已经实现了根据本发明的目的。本发明的优选实施例在从属权利要求中限定。
根据本发明的加热面板的优点在于，如果期望，可以单独控制加热面板的温度，因此加热面板可以为待处理的木质材料提供定制的热处理和干燥。此外，加热面板的构造使待处理的木质材料能够与处理组合物直接接触，这改善了传热，并因此改善了热处理的效率，并且还允许执行除热处理以外的附加处理。附加处理优选地表现为，当木质材料与处理组合物接触时，处理组合物有助于并控制木质材料中所含水的提取，这增加了木质材料的寿命，降低了木质材料膨胀和收缩的倾向，并改善了木质材料免受寄生虫和真菌感染的保护性。
已经认识到，通过施加固化的木材处理组合物，适于木材处理的组合物可以集成到加热面板中，并且由于加热面板，可以使待处理的木质材料与处理组合物接触，并且在完成处理工艺后，能够以更简单、更快捷的方式彼此分离。
加热面板的另一个优点是，由于其构造，它防止了木质材料在处理工艺期间变形/翘曲，并且由于固化木材处理组合物与待处理的木质材料之间的直接接触，该组合物能够直接与木质材料发生反应。直接接触的优点在于，施加较少量的处理组合物就足够了，这导致较小的质量损失、较小的收缩。
根据本发明的处理设备具有以下优点：木质材料的处理可以在封闭的空间中进行，因此有害物质(例如危险化学品)不释放到环境中，即使在除了热处理之外施加的附加处理期间也是如此。
此外，根据本发明的处理设备能够产生如下的环境，优选地低氧环境，其有助于待处理的木质材料中的纤维素I含量在很大程度上、甚至在木质材料的整个横截面上转化为纤维素II。
根据本发明的方法的优点在于，由于木质材料和加热面板之间的直接接触，可以实现比现有解决方案更精确控制、更均匀且更高效的热处理。除了热处理之外，根据本发明的方法还可以应用于木质材料的受控干燥。与同样适于修改木质材料的结构的其它木材处理方法相比，干燥工艺通常可以在较低的温度下执行，因此根据本发明的处理对木质材料的颜色造成较小的修改或者根本没有颜色修改。
根据本发明的方法的另一优点在于，其还适合于处理和干燥源自新砍伐的木材的木质材料，即具有高水分含量的木质材料，并且与现有技术解决方案相比，干燥进行得更快。例如，在传统的干燥技术中，对流干燥通常可能在5-45天内进行，具体取决于木质材料的水分含量，甚至真空干燥也需要3-9天才能完成。然而，通过应用根据本发明的方法，木质材料的干燥工艺最多可以在48小时内完成，或者优选地甚至在24小时内完成，这提供了显著的节省时间和经济优势。
根据本发明的加热面板、处理设备和方法的优点在于，固化木材处理组合物的组分不掺入木质材料中或仅以小程度掺入木质材料中，因此处理过的木质材料对环境没有危险。
附图说明
参照附图，以下借助示例来描述本实用新型的优选实施例，附图中
图1是根据本发明的加热面板的优选实施例的侧视图，
图2是根据本发明的处理设备的优选实施例的剖视图，
图3是根据本发明的处理设备的另一优选实施例的详细视图，
图4A是图3的细节A的放大侧视图，
图4B是图3的细节B的放大侧视图，以及
图5是根据本发明的处理设备的另一优选实施例的剖视图。
在附图中，具有相同功能的部件用相同的附图标记表示；然而，例如在不同的优选实施例中，它们的具体实施方式可能有所不同。
具体实施方式
根据本发明的适于处理木质材料22的加热面板10包括两个平行布置的边界构件12，其形状优选地对应于待处理的木质材料22的形状，即，它们优选地具有平坦或弯曲的构造。
加热面板10还包括布置在两个边界构件12之间的电热丝14，电热丝优选地适于加热与加热面板10接触的待处理的木质材料22，即，使其经受热处理。
加热面板10还包括固化木材处理组合物16，其布置在边界构件12之间并围绕电热丝14。边界构件12构造成允许固化木材处理组合物16接触待处理的木质材料22。边界构件12优选地实施为穿孔板或格栅，其使得固化的木材处理组合物16能够接触与加热面板10接触的待处理的木质材料22。边界构件12优选地由导热材料制成，例如金属，其改善加热面板10和木质材料22之间的热传递，从而改善木质材料22的热处理。
固化木材处理组合物16优选地包括碱性材料，更优选地其包括对木质材料22中包含的纤维素具有肿胀作用的强碱。强碱通常是强电解质，因此其完全解离。施加于固化木材处理组合物16中的碱性材料可以例如是LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH、Mg(OH)2、Ca(OH)2、Sr(OH)2、Ba(OH)2、Na2S或氢氧化四甲铵(TMAH)，它们均被视为强碱。固化木材处理组合物16可优选地包括用于化学蒸煮的已知化合物。优选地，施加在固化木材处理组合物16中的碱性材料在300℃下不熔化并且不分解。特别优选地在固化木材处理组合物16中包括NaOH，因为其熔点和沸点分别为318℃和1390℃。
固化木材处理组合物16优选地还包括导热和保温材料，其可以优选地选自以下材料：
-各种有机或无机盐，例如硫酸盐、氯化物、碳酸盐、乙酸盐；碱金属盐，例如其钠盐或钾盐；碱土金属的盐，例如其镁盐或钙盐；
-硅酸盐、硅酸盐矿物；
-氧化物矿物，例如刚玉(氧化铝)、赤铁矿(氧化铁)、氧化镁；以及
-由火成岩制成的地面岩石，例如花岗岩、玄武岩或安山岩。
优选地，导热和保温材料的熔点也高于300℃，并且在300℃的温度下也不分解。导热和保温材料优选地不与固化木材处理组合物16的其它组分反应。
特别优选的导热和保温材料是氯化钠(熔点：801℃，沸点：1465℃)、氯化钾(熔点：776℃，沸点：1500℃)或乙酸钠(在324℃分解)。
固化木材处理组合物16优选地进一步包括至少10％的粘合剂，其适于促进固化木材处理组合物16的固化(即，使其保持在一个整体中)，并且防止固化木材处理组合物通过边界构件12的间隙和孔掉落，例如，在边界构件12实施为穿孔板的情况下，通过穿孔掉落，并且在边界构件12实施为格栅的情况下，通过格栅掉落。粘合剂优选地是矿物粘合剂。粘合剂优选地是可渗透蒸气和水分的材料，或者可选地是可以吸收并随后释放水分的材料。优选地，可以使用以下材料作为粘合剂：石膏(CaSO4)、硫酸镁(MgSO4)、硫酸钠(Na2SO4)或水玻璃(硅酸钠的水溶液)。
固化木材处理组合物16的优选组合物在下面的实施例中阐述。
示例：
作为碱性材料的15重量％的氢氧化钠，
作为导热和保温材料的70重量％的氯化钠，以及
作为粘合剂的15重量％的水玻璃。
图1图示了根据本发明的加热面板10的优选构造的细节。加热面板10的边界构件12彼此平行布置，并且在根据图1的优选实施例中，边界构件12具有平坦构造，并且三个加热丝14布置在它们之间，详细情况如图所示，优选地彼此之间的距离相同。这种布置有助于与加热面板10接触的木质材料22的均匀加热(即，热处理)。加热丝14优选地布置在距边界构件12相同的距离处，因此在根据如图所示的布置中，它们能够均匀地且以相同程度地对设置在加热面板10上方和下方的待加热的木质材料22进行加热。加热丝14优选地布置在覆盖件18内部，其中覆盖件18优选地实施为管、例如金属管，或者具有任意横截面形状的封闭截面。加热面板10的厚度、即边界构件12之间的距离优选地为10-100mm。加热面板10的长度优选地为0.5-10m，或者优选地1-5m，并且其宽度优选地为0.2-5m，或者优选地0.5-3m。较小尺寸的加热面板10甚至可以在不应用提升和/或移动设备的情况下移动，即手动地移动。
边界构件12优选地由穿孔金属板或格栅制成，从而使得被边界构件12包围并布置在加热丝14和/或其覆盖物18周围的固化木材处理组合物16能够接触与加热面板10接触的待处理的木质材料22。待处理的木质材料22与加热面板10之间的优选接触方式的示例可以在图2、3和5中看到。
加热丝14适于加热固化的木材处理组合物16，其能够直接对待处理的木质材料22进行加热、热处理或干燥，并且如果所应用的边界构件12由导热材料、优选地为金属制成，则固化木材处理组合物16还能够加热边界构件12，边界构件12也能够对待处理的木质材料22进行加热、热处理或干燥。
根据本发明的适于处理木质材料22的处理设备20包括构造成用于接纳待处理的木质材料22的反应空间24以及布置在反应空间24中的加热面板10。处理设备20优选地还包括适于将布置在反应空间24中的待处理的木质材料22和加热面板10按压在一起的按压装置。按压装置可以优选地是机械按压装置或液压装置。
为了改善待处理的木质材料22的加热和热处理，反应空间24优选地被隔热构件26包围，隔热构件26适于减少反应空间24的热损失。优选地，适于加热反应空间24的加热构件28沿着反应空间24的壁(例如，任何边界壁，例如侧壁、天花板和/或地板)布置。加热构件28优选地实施为根据本发明的加热面板10。
图2示出了根据本发明的处理设备20的优选实施例的剖视图。在处理设备20中，根据本发明的加热面板10和待处理的木质材料22彼此层叠，使得每片待处理的木质材料22布置在两个加热面板10之间，并且待处理的木质材料22与加热面板10的边界构件12接触，并且这样它也与加热面板10的固化木材处理组合物16接触。
在根据图2的处理设备20中，每一层中布置多于一片木质材料22，并且每层中的木质材料片优选地具有相同的厚度，因此加热面板10与给定层的所有木质材料22的片接触。布置在不同层中的木质材料22可以具有不同的厚度。木质材料22优选地可以是经过修剪的或未经修剪的板。
在根据图2的处理设备20中，属于同一层的待处理的木质材料22的片优选地不彼此接触，即，相邻布置的木质材料22的片之间存在气隙，从木质材料22提取的水分可以通过该气隙更容易地排出。
应用在处理设备20中的加热面板10的尺寸优选地对应于处理设备20的反应空间24的内部尺寸，即，处理设备20包括用于每一层的一个加热面板10。然而，如在根据附图的优选地实施例中可以看出的，也可以应用较小尺寸的加热面板10，此类加热面板可以紧密地包装在一起。在根据图2的处理设备20中，四个加热面板10布置在每层中，优选地彼此紧密接触，并且每个加热面板10包括两个加热丝14。在另一优选地布置中，加热面板10在各层内部彼此间隔开，其中层与层之间的间距优选地为10-100mm，并且优选地与加热面板10的厚度相同；加热面板10的这种布置优选地允许更高效地排出从木质材料22提取的水分。通过应用较小尺寸的加热面板10，例如具有1-2m长度和20-100cm宽度的加热面板10，其优点在于，需要应用的加热面板10的数量和布置可以灵活地改变，并且尺寸较小、因而质量较小的加热面板10可以更容易地移动(甚至手动)，并且它们还允许实现更好地利用反应空间24中的空间。
处理装置20的反应空间24可以优选地被气密密封，并且优选地可以在反应空间24中产生低于大气压的压力，这有助于从木质材料22中提取水分。为了改善水分提取的效率，处理设备20还可以优选地包括风扇和/或空气加热器。
处理设备20的反应空间24优选地被隔热构件26包围，隔热构件26优选地从所有侧面围绕反应空间24。在根据图2的优选实施例中，反应空间24被两层隔热构件26围绕，从而改善隔热性。隔热构件26可以由现有技术中已知的任何隔热材料制成。
处理装置20优选地还包括加热构件28，加热构件优选地沿着反应空间24的壁布置，即，其优选地沿着反应空间24的侧壁、天花板和/或地板布置，并且为木质材料22的热处理提供额外的加热。额外的加热优选地促进在处理设备20的反应空间24中提供均匀的温度，并且促进均衡偶尔的空间温度差，这使得待处理的木质材料22的整体优选地还在其不直接接触加热板10的位置处处于相同的温度。在根据图2的优选实施例中，两个相应的加热构件28沿着反应空间24的壁和地板布置。加热构件28可以实施为能够加热的任何常规的部件，或者加热面板10也可以应用为加热构件28。优选地，这样的面板也可以应用为加热构件28，其不包括固化木材处理组合物16，仅包括加热丝14。
在根据图2的优选地实施例中，彼此堆叠的加热面板10和木质材料22布置在推车30上，该推车30可以优选地推入反应空间24中和从反应空间24中拉出。由此，加热面板10木质材料22也可以彼此堆叠并且布置在反应空间24外部，然后将其移入反应空间24中。也可以应用另一移动机构代替推车30，并且加热面板10和木质材料22还可以直接放置在反应空间24的地板上，或者放置在定位于其上的优选地为固定的平台上。
图3是根据本发明的处理设备10的另一优选实施例的详细视图。在该实施例中，加热面板10竖直布置，并且待处理的木质材料22设置在竖直布置的加热面板10之间。加热面板10优选地包括底部支承构件31a和顶部支承构件31b，这两个支承构件适于保证加热面板10处于竖直位置。底部支承构件31a和顶部支承构件31b优选地配备有移动机构，移动机构使得底部支承构件31a和顶部支承构件31b可以水平移动，从而允许待处理的木质材料22可以放置在加热面板10之间。底部支承构件31a和顶部支承构件31b优选地构造成包括辊。加热面板10的构造优选地具有与上面关于图1描述的相同的特征。
布置在根据图3的加热面板10之间的木质材料22的位置可以通过应用按压装置(未示出)来固定，或者替代地，木质材料22可以固定到竖直支承构件36。竖直支承构件36优选地也竖直定向，并且优选地包括适于固定木质材料22的固定销38(参见图4B)。一方面，竖直支承构件36可以与加热面板10的支承构件31a和顶部支承构件31b类似地构造，并且，另一方面，可以具有图3所示的构造，其中竖直支承构件36经由联接构件34固定到悬挂构件32。对于悬挂构件32和联接构件34的更详细的构造，参见图4A。悬挂构件32可以优选地沿着引导构件、例如杆或轨道移动，或者可以悬挂在可以沿着引导构件移动的钩子上。因此，固定到竖直支承构件36的木质材料22可以放置在加热面板10之间，并且可以优选地通过应用按压装置将木质材料22与其按压在一起。
待处理的木质材料22优选地以对应于待处理的木质材料22的生长和纹理方向的方式布置在根据图3的处理设备20中，例如固定至竖直支承构件36，即待处理的木质材料22的原本靠近根部的部分布置在底部处。众所周知，活的树木具有将树木吸收的水从根部朝向叶子输送的通道。这些通道通常位于树的边材(白材)层，以环形方式围绕树体较老的内部部分，即心材(木心)。随着树木年龄的增长，参与水分输送的细胞死亡并转化为实木(心材)，而输送水分的任务则由新生长的边材层接管。尽管心材不再参与输送水，但水和其它矿物材料例如以结合状态储存在心材层的细胞壁中。储存在心材层中的水量优选地取决于各种参数(例如压力、温度等)的平衡值。在上述的优选布置的情况下，可以在木质材料22的处理工艺的过程中利用木质材料22的内部水(或可选地，养分)输送通道，以将木质材料22中含有的水以及水在热的作用下产生的水蒸气排出。在木材处理工艺期间，木材中所含的水或水蒸气可以沿着木质材料22的通道以较低的流动阻力被提取。
根据图3的处理设备20具有的优点是，由于竖直(例如，悬挂)布置，处理设备20能够在减少的占地面积内同时执行给定数量的木质材料22的处理，这降低了运营成本并改善了空间利用率。
图4A示出了图3的细节A的放大侧视图，其更详细地示出了悬挂构件32、联接构件34和竖直支承构件36的互连。悬挂构件32、联接构件34和竖直支承构件36的特征与关于图3解释的特征相同。
图4B示出了图3的细节B的放大侧视图。在图4B中，可以观察到布置在竖直支承构件36上的固定销38，固定销适于将木质材料22固定至竖直支承构件36。固定销38优选地沿着竖直支承构件36均匀地间隔开。
图5示出了根据本发明的处理设备20的另一优选实施例的剖视图。加热面板10和待处理的木质材料22的片优选地通过应用按压装置(图中未示出)按压在一起，并且在根据图5的处理设备20中也以竖直定向彼此并排地堆叠。在根据图5的实施例中，加热面板10和待处理的木质材料22相对于根据图3的布置旋转90度。根据图5的处理设备20的另外的结构部件及其特征和替代方案优选地与根据图3的结构部件及其特征和替代方案相同。
本发明还涉及用于处理木质材料22的方法，该方法包括使待处理的木质材料22经受热处理的步骤。在热处理过程中，待处理的木质材料22的水分含量被去除，使得其不仅不损坏木质材料22，而且给木质材料22带来有利的变化，例如增加了木质材料22的抵抗力和强度。为了执行热处理，待处理的木质材料22与根据本发明的加热面板10接触，并且热处理所需的热量由通过加热设置在加热面板10中的加热丝14而至少部分地提供。通过接触加热面板10，待处理的木质材料22也与加热面板10的固化木材处理组合物16接触。在该方法中，待处理的木质材料22优选地布置在两个加热面板10之间，并且为了防止木质材料22在处理期间变形(翘曲)，木质材料22和加热面板10被按压在一起。
热处理优选地在气密密封的反应空间24中，优选地在根据本发明的处理设备20的反应空间24中，在低于大气压的压力下，并且优选地在20-300℃的温度下执行，更优选地在100-220℃的温度下执行，持续6-48小时。所施加的低于大气压(即负压)的压力优选地比大气压低至多10,000Pa。
在100-220℃的优选温度下，待处理的木质材料22的结合水和游离水含量转变成蒸气或蒸汽，并且因此能够离开木质材料22，例如通过从细胞间空间朝向木质材料22的表面扩散。木质材料22表面上凝结的水也转化为水蒸气。当温度升至100℃以上时，反应空间24内产生过热、饱和的湿蒸汽空间，其中水与蒸气的比例可以调节，并且可以通过控制反应空间24内部的压力维持和控制水与蒸气的平衡。随着外部温度的升高以及木质材料22的温度升高，纤维饱和极限降低，并且因此木质材料22的平衡水分含量也降低，这促使水离开木质材料22。木质材料22周围的介质，例如空气或气体的水分含量可以通过快速去除所产生的蒸气并且还通过引入干燥介质来调节。这些作用改变了木质材料22中的水蒸气的分压，这导致水和水蒸气从木质材料22中被提取，从而促进了木质材料22的干燥。
优选的是，在处理期间逐步(即分阶段)升高待处理的木质材料22的温度，这有助于温和地处理和干燥木质材料22并减少木质材料22中张力的出现以及木质材料22翘曲的可能性。
通过施加压力控制，还能够防止在木质材料22中、例如在其木质纤维中发生蒸气爆炸。为了维持平衡，除了施加压力控制之外，还可以将优选地从外部源供应的水注入到反应空间24中。
为了将加热面板10的固化木材处理组合物16引入木质材料22中，优选地间歇地增加湿度，甚至增加至100％，更优选地施加轻微的过压，优选地至多10,000Pa的过压。例如，可以通过应用布置在处理设备20中的风扇和/或空气加热器来控制压力。
该方法可以可选地包括准备工作，例如对木质材料22进行切割成尺寸或修整。
在执行该处理方法的期间，优选地还可以根据预定的程序、例如温度-时间函数来执行热处理。
该处理方法优选地在低氧环境下执行。为了提供这样的环境，处理设备20的反应空间24填充有保护气体，该保护气体例如是氮气、二氧化碳或其混合物。低氧环境的优点在于可以防止木质材料22的自然发火或自燃。
在根据本发明的方法的期间，在处理工艺结束时木质材料22的相对水分含量可以降低到5％以下。优选地在处理工艺的过程期间连续测量和监测木质材料22的水分含量，并且可以基于测量的数据修改预定的热处理程序。
在根据本发明的处理方法期间，优选地根据预定的压力轮廓来控制反应空间24的压力，该压力轮廓包括比大气压力高至多10,000Pa并且比大气压力低至多10,000Pa的压力值。优选地在处理工艺的整个过程期间监测处理设备20的反应空间24的压力，优选地通过使用布置在反应空间24中的压力传感器来监测。在本发明的优选实施例中，预定压力轮廓使得维持预定压力值，其中，预定压力值例如是大气压；压力传感器还可以应用于监测和维持该预定压力值。
本发明的工业应用方式是根据上述公开的技术方案的特征得出的。如从以上描述可以看出的，与现有技术相比，本发明以特别优选的方式实现其目的。当然，本发明不限于以上详细描述的优选实施例，而是可以在由权利要求书确定的保护范围内进行进一步的变型、修改和发展。
附图标记列表
10 加热面板
12 边界构件
14 加热丝
16 固化木材处理组合物
18 覆盖件
20 处理设备
22 木质材料
24 反应空间
26 隔热构件
28 加热构件
30 推车
31a 底部支承构件
31b 顶部支承构件
32 悬挂构件
34 联接构件
36 竖直支承构件
38 固定销

Claims (18)

1.一种用于处理木质材料(22)的加热面板(10)，包括
-彼此平行布置的两个边界构件(12)，以及
-布置在所述边界构件(12)之间的加热丝(14)，
其特征在于，
-所述加热面板(10)还包括布置在所述边界构件(12)之间并围绕所述加热丝(14)的固化木材处理组合物(16)，并且
-所述边界构件(12)构造成允许所述固化木材处理组合物(16)接触待处理的木质材料(22)。
2.如权利要求1所述的加热面板(10)，其特征在于，所述边界构件(12)为穿孔板或格栅。
3.如权利要求1或2所述的加热面板(10)，其特征在于，所述边界构件(12)由导热材料制成。
4.如权利要求1-3中任一项所述的加热面板(10)，其特征在于，所述固化木材处理组合物(16)包括碱性材料，所述碱性材料是LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH、Mg(OH)2、Ca(OH)2、Sr(OH)2、Ba(OH)2、Na2S或氢氧化四甲铵(TMAH)。
5.如权利要求1-4中任一项所述的加热面板(10)，其特征在于，所述固化木材处理组合物(16)包括导热和保温材料以及至少10重量％的粘合剂。
6.如权利要求5所述的加热面板(10)，其特征在于，所述导热和保温材料是金属盐，优选地是碱金属盐或碱土金属盐、硅酸盐或硅酸盐矿物、氧化物矿物、或者由火成岩制成的地面岩石。
7.如权利要求5或6所述的加热面板(10)，其特征在于，所述粘结剂包括石膏、硫酸镁、硫酸钠或水玻璃。
8.一种用于处理木质材料(22)的处理设备(20)，包括构造成用于接纳待处理的木质材料(22)的气密可密封的反应空间(24)，
其特征在于，还包括
如权利要求1所述的加热面板(10)，所述加热面板布置在所述反应空间(24)中。
9.如权利要求8所述的处理设备(20)，其特征在于，所述处理设备包括按压装置，所述按压装置将布置在所述反应空间(24)中的待处理的所述木质材料(22)和所述加热面板(10)按压在一起。
10.如权利要求8或9所述的处理设备(20)，其特征在于，所述反应空间(24)被隔热构件(26)围绕。
11.如权利要求8至10中任一项所述的处理设备(20)，其特征在于，对所述反应空间(24)进行加热的加热构件(28)沿着所述反应空间(24)的壁布置。
12.如权利要求11所述的处理设备(20)，其特征在于，所述加热构件(28)布置在所述反应空间(24)的侧壁、天花板或地板上。
13.如权利要求11或12所述的处理设备(20)，其特征在于，所述加热构件(28)为如权利要求1所述的加热面板(10)。
14.一种用于处理木质材料的方法，包括使待处理的木质材料(22)经受热处理，其特征在于，还包括如下步骤：使所述待处理的木质材料(22)与如权利要求1所述的加热面板(10)接触，以及通过对布置在所述加热面板(10)中的加热丝(14)进行加热来提供热处理所需的热量。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，将所述待处理的木质材料(22)布置在两个加热面板(10)之间。
16.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，将所述待处理的木质材料(22)和所述加热面板(10)按压在一起。
17.如权利要求14-16中任一项所述的方法，其特征在于，在如权利要求8所述的处理设备(20)的所述反应空间(24)中，在低于大气压的压力下在气密密封的反应空间(24)中执行所述热处理。
18.如权利要求14-17中任一项所述的方法，其特征在于，在20-300℃的温度下、优选地在100-220℃的温度下执行所述热处理，持续6-48小时。
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