CN1205667A - 处理木材的方法 - Google Patents

Abstract

一种通过增压处理一个或多个木质构件(4)的方法,包括将木质构件埋入压力介质(8)中,增加压力介质中压力、从而通过使压力经压力介质传递到木质构件压缩木质构件,以及减少压力介质中的压力使木质构件卸载的步骤。在处理期间,存在于木质构件(4)中的液体排出。压力介质(8)包括多个带有中间空间(8b)的实心体(8a)。实心体将压力传递到木质构件上,从而在木质构件和所述的空间之间产生压差,该压差排出液体。在卸载阶段,木质构件基本上恢复至其原始形状。该方法也可以在液体排出后将浸渍液体导入木质构件中。

Description

处理木材的方法

技术领域

本发明涉及一种等压处理一个或多个木质构件的方法，木质构件放置在压力介质层中，并且压力介质被加压，这样，压力介质将压力传递到木质构件上。

本方法适于干燥高湿度含量的木材。本方法特别适于对随后要浸渍否则即难以浸渍的各种木材，如云杉的干燥。

背景技术及问题

用压力处理改变木质产品的性能早以公知。压力处理已用于压制和硬化木材。在此方面，借助于对木质构件的等压处理获得了特别好的结果。在一种以往的公知方法中，将要处理的木质构件放置在由压力介质包围的压缩室内。压力介质由多个适当的橡胶件，如球状、加长条或立方体形状的橡胶件构成。通过弹性隔膜，压力介质被限定在工作流体如液压油构成的压力室中。借助于液压泵对工作流体的增压，所建立的压力传递到压力介质中。压力介质围绕着木质构件形成，以对木质构件产生均匀的压缩。结果是导致木质构件的永久压缩和硬化。

已有技术的不足在于，在压力处理之前，木质构件中的液体和湿度含量必须减少到压力处理可接受的水平。其原因是，增压期间木质构件中包含着不可压缩的液体，于是不能对木质构件进行压缩。这样，不能压力处理高湿度比例的新鲜锯材或其他产品。

现有技术中相关的问题是，不能利用压力处理来达到木质构件干燥的目的。为了减少木质产品的湿度比，迄今为止必须使用传统方法，即基于加热和/或借助于风扇的空气干燥的方法。然而，这些方法相当耗时，从而导致高成本。

传统干燥方法所致的另一个也许更严重的问题，与对干燥的木质产品的随后浸渍有关。由于使浸渍剂足够深地渗入木材中，经常引起

严重问题。对于木质产品如锯材的浸渍是经常需要的。浸渍的目的在于使木质产品增加对某种过程，如引起木材降级的细菌或霉侵袭的抗性。通常，将防腐剂溶解于一种液体中，该液体借助于不同的方法渗入木材中。渗透是通过如渗透木质产品或借助于过压压入浸渍液实现的。在后一种情况下，通常是在真空处理木质产品之前进行浸渍。

可以通过扩散或流动使液体渗入木材中。在扩散情况下，借助于浸渍溶液的浓度，液体非常缓慢地渗入木材中。而在靠流动渗透情况下，通过利用木材所存在的纤维孔隙，液体可以相当快速地渗入木材中。在浸渍期间，由于渗透的较高速率，最好采用流动渗透而不是扩散渗透。

在针叶树木中，90％以上的木材由木纤维，即所谓的管胞构成。在生长树中，除其它目的外其作用是传导液体。管胞由约3mm长、细长空心纤维组成，它们基本上平行于树木的纵长方向排列，并且相互可轴向位移。液体可从有关管胞经所谓的孔隙传送到另一管胞中。可以是不同种类的孔隙如环状孔隙或直孔隙构成管胞壁中的开口。孔隙通常由某种类型的封闭件，即所谓的孔隙隔膜组成。由于孔隙隔膜打开和关闭孔隙，从而分别允许和防止液体从一个管胞流向另一管胞。

在锯材浸渍期间，液体从木质构件端面进入木材。长的管胞在那儿被切断，从而液体易进入。为了使液体进入木材，从一个管胞进入另一管胞，孔隙必须打开。液体迟早碰撞管胞时，所有孔隙被封闭，这样渗透结束。

已经证明对针叶树木进行的传统干燥会封闭孔隙。当木材干燥时，孔隙隔膜离开中心位置并封闭孔隙开口。引起隔膜移动是由于干掉的水的表面张力所至。当隔膜塞住孔隙开口时，即使木材承受非常高的压力，隔膜也不能移动。这多半是由于隔膜粘到孔隙壁上和在它们两者之间事实上产生氢桥形式的键的缘故。

上述理由说明为什么对软木进行传统干燥后浸渍液难以足够深地渗入木材中。此外，早已知道浸渍云杉比松木更加困难。这尤其是因为干燥云杉时与干燥松木相比，大量的孔隙封闭以及松木只有很少和很小孔隙的缘故。

以往所知的干燥方法的特定问题是木材随后的干燥变得相当困难。对于某种木材，如云杉特别如此。

本发明的目的是提供一种处理木材的方法，在木材干燥中使用压力处理以及能相当简单地浸渍干燥后的木材。

解决方案

上述目的由本发明的背景技术部分所述的方法实现，其特征在于，木质构件(4)包含液体，在压缩期间，该液体由压力介质排出，压力介质包括多个带中间空间(8b)的实心体(8a)，其中在压力介质被加压时，在木质构件和上述空间之间产生压差，该压差促使液体从木质构件导入空间，并且在卸压期间，木质构件基本膨胀至原始形状。

由于压力介质包括实心体，在压力介质增压期间，也确保实心体之间的空间维持着。在压缩木质构件期间，能够产生排出液体所必须的压力差。这样，按照本发明的方法，允许木质构件通过压力处理加以干燥。这种增压干燥明显地快于已有技术的干燥方法。将新鲜的锯材干燥至湿度比为30％左右，在干燥窑中要事先花费24小时，而采用本发明方法时可以少于2分钟。

在压缩阶段获得的升高压力可在卸压阶段开始前的一预定保留时间内，在压力介质中和木质构件中保持着。这样确保所需量的液体有时间从木质构件中渗出。

包括在压力介质中的实心体可由大量的不同材料组成，根据所使用的最大压力，它们具有不同的硬度。已证明某些材料如聚合物，砂子，玻璃，不锈钢，铜和氧化铝陶瓷特别适用。本发明应用中仅使用低压时，实心体的硬度可为国际IRH标度中的IRH shore A95°或更高。如果使用高压时，硬度最好是超过IRH shore D80°。注意它们之间的联系是IRH shore D标度表示比IRH shore A标度的硬度高。

此外，实心体可具有无限数量的几何形状。它们可以是完全不对称和相互不同的，如在砂粒情况下，但是，它们也可以是对称的和相同的，如在钢球时。实心体的尺寸与结果非常相关。实心体太大会在木质构件表面产生可见压痕，而实心体或颗粒太小，空间之间的液体难以从木质构件中排出和去除。已表明实心体的直径或粒度小于10mm是适用的。如果颗粒尺寸在0.1-5mm之间会产生特别好的结果。

事实上，在卸载阶段恢复其原始形状的木质构件在这里有几个优点。多方面之一是，对木质构件冲击的特性与传统干燥木是同样的。例如，按照本发明方法干燥的木材，在强度方面或其它结构工程方面与其它木材无不同，能够不需调配就能作为普通木材使用。此外，在卸载阶段木质构件的膨胀有助于非常简单地浸渍木质构件。

在该方法的使用中，在压缩期间，存在于木质构件中的相当比例的孔隙隔膜会离开其孔隙。在开始存在于木质构件中并在压缩期间被压出的液体的相当快的流动下，孔隙隔膜被冲去。由上可知，孔隙隔膜构成传统干燥木材难以浸渍的重要原因之一。随着本发明相当比例的孔隙隔膜从孔隙中移去，在增压后，有效比例的管胞将暴露到浸渍液体中。这样，借助于流动液体，减少了浸渍阻力。因而，与以往相比，浸渍液能以简单和快速的方式相当深地渗入木材中。本实施例的方法能够将以往不能进行的浸渍变成能够有效地浸渍。

此外，控制离开孔隙的孔隙隔膜的比例，可以调节压力增加的速度和最大压力。该控制使得除去孔隙隔膜的最佳比例而不损害木材其它方面成为可能。最大压力以及压力增加速度，依据木材种类和木材尺寸选择。已证明压力在400-1500磅之间通常是适用的。在700-1100磅之间最佳。

为了获得匀称吹出或冲去的孔隙隔膜，更重要的在于压力介质和木质构件中压力增加的速度。压力增加的越快，液体流动越急，而排出孔隙隔膜的比例越大。然而，压力增加的太快，将损害管胞和其它木材成分。经试验证明压力增加速度平均适于在2-40磅/秒之间，最好在10-25磅/秒之间。

按照本发明的一个实施例，一种浸渍液可以在卸载期间进入木质构件中。提供了一种比已有方法更快和更有效的干燥和浸渍处理的方法。按照已有技术所进行的干燥和浸渍需花费几个小时直至几天，而使用本发明的方法仅需几分钟。如果在液体排出期间带走足够数量的孔隙隔膜，则本实施例也需要以往所不可能的较大的浸渍深度和较高的浸渍效率。

此外，在压力介质增压时，浸渍液体可以输送到压力介质的空间中。本实施例的浸渍是借助于木质构件膨胀期间在空间和木质构件之间提升的压差，在木质构件卸载期间将浸渍液压入木质构件中实现的。这样，无需中断或重新加载就能获得一种简单和有效的处理循环。此外，用于建立液体排出压的能量也用于浸渍。相对于在压力浸渍期间干燥能量不能以任何方式使用的已有技术，表明该方法相当有效。

附图简述

下面参照附图说明本发明方法的实施例。

图1示意地示出实施本发明方法的剖切压力机的断面图，

图2示意地示出按照本发明的方法、木质构件嵌入压力介质中经受处理时剖切木质构件的放大的、纵断面图。

图1所示的压力机包括一个压力室1，由上部2和下部3限定。通过将此两部分2和3分开，压力室被打开，从而能够插入和取出正处理的木质构件4。压力室1内布置着弹性隔膜5。隔膜5附着于上部2，当压力室1封闭时，隔膜5固定在上部2和下部3之间，当压力室打开时，压力室的下部暴露。压力室1封闭时，隔膜5限定一初始隔间1a和一第二隔间1b。压力室的初始隔间1a通过通道6与高压泵形式的液压装置7连通。

此外，在压力室1的第二隔间1b中，放置着两个加长的木质构件4。木质构件4由压力介质8完全包围着埋入压力介质8中。用于存储和加压密封浸渍液体的压力容器9位于压力机外，并通过浸渍阀10与在木质构件附近的压力介质中设置的分配导管11连通。压力容器9也与泵(图中未示出)连接以对浸渍液体增压。分配导管11带有多个小喷雾孔(图中未示出)，基本上沿着构件的整个长度在每个木质构件的两侧延伸。同样，在第二隔室1b中木质构件4的附近，布置着几个排液管12(图中仅示出一个)。排液管12带有开口(图中未示出)并经排液阀13与压力机的外部连通。可以控制浸渍阀10和排液阀13与压力机外部的连通和切断。

在图2中示出的木质构件4的长段部分包括多个放大的管胞14，每个管胞由壁15、内空隙16和壁中的开口17构成。在两个开口或孔隙17中设置孔隙隔膜。在图中左边，示出最靠近木质构件端部的几个管胞被切割并且无端壁。已示出木质构件4的两侧由压力介质8围住。压力介质8包括多个带有中间自由空间8b的玻璃球8a。玻璃球的直径大约为1mm。

下面描述两个木质构件4是如何按照本发明的一个实施例进行处理的。当搬开压力室1的上部2时，木质构件4被提升到压力室1的下部。木质构件4由云杉边材板组成，湿度比超过30％。通常，对于新锯云杉边材的湿度比在100和150％之间。当然，湿度比可以根据木材种类和预处理加以变化，但通常，处理前的湿度比不要太低。在液体排出期间湿度比的减少影响到木材的硬度。太低的湿度含量使木材过硬，在卸荷期间，会阻碍木质构件恢复其原始形状。这样，太低的湿度比必然使木质构件压缩和硬化的时间加长，就此而论，是不希望的。

将木质构件4放置在玻璃球8a床上，于是玻璃球遍布它们倾注，从而木质构件4的四周由这些玻璃球围住。另外，分配导管11布置在床中，因而，喷口沿着木质构件4以适当的距离均匀分布着。在木质构件下布置着排液管12，其开口将液体排入压力介质8中的空间8b。排液管12可以如下布置，即，开口的大部分集中配置在压缩期间木质构件排出更多液体的位置，如其短侧附近。

当布置压力介质时，通过提升带有隔膜5的上部2到下部3上，压力室1被密封并固定在那儿。之后，启动液压装置7，从而液压油经通道6泵入压力室1的初始隔间1a中。当初始隔间充满液压油时，因泵入附加油，压力增加。升高的压力经隔膜5和第二隔间1b中的压力介质8传递到木质构件4上。由于玻璃球8a之间的摩擦相当低，在第二隔间中的静压提升。同时，玻璃球之间的空间保持不变。经隔膜传递的压力使相互机械接触的所有球之间的力平衡。这样，来自隔膜的压力经球静压传递到木质构件4的所有表面。在压力增加阶段，在球8a之间的空间8b中的气压不会变化很多。在压缩阶段，启动液压装置7之前遍布的大气压实质上保持不变。

当玻璃球8a此刻压着木质构件4表面时，木质构件4中产生与压力介质8中一样的高压。这样，大量存在于管胞15的空隙16中的液体被增压至该高压。这样，在木质构件4中的液体与压力介质8中的球8a间的空间8b之间产生不同的压力。压力的不同使木质构件4中的液体移到压力介质8的空间8b内。液体最初经可能的出口脱离木质构件，该出口引起最低的流动阻力。这样，部分液体经由木质构件端部截断的管胞14流出。部分液体经孔隙17流出到木质构件的表面，而部分液体经管胞壁15渗出。在其从木质构件的内部至其表面的流动过程中，液体从管胞壁15成滴状离开孔隙隔膜18到孔隙17中。滴状孔隙隔膜18带着液体从一管胞14到另一管胞，从而跟随液体脱离木质构件4。

在增压期间，打开排液阀13。部分脱离木质构件4的液体经空间8b输送、离开木质构件，由带有排液孔的排液管12收集。排出的液体经排液管12和阀13流出压力室1。可以借助于真空泵(图中未示出)经真空抽吸空间8b，以加速液体从空间8b中的排出，所述的真空泵可与排液阀13相连。

为了在压缩阶段排出液体和孔隙隔膜时获得好的结果，关键是与木质构件相配合选择增压速度和最大压力。在处理初始湿度比超过100％的云杉边材期间，压力从大气压以大约5磅/秒升至900磅左右。增压参数也根据适用的压力介质加以选择。例如，钢球或氧化铝陶瓷球承受压力超过1000磅，而聚合物实心体所使用的压力不能超过500磅。

在增压阶段所获得的高压此刻维持一段预定的时间。这是因为从木质构件中渗出足够的液体量需要时间。保留时间的长短从一个情形到另一个情形是变化的，尤其是根据木材种类、湿度比及压力增长速度和最大压力而定。通过选择较长的保留时间，可使压力速度增加和最大压力降低。结果，允许处理稍稍放慢，这样对于木材的纤维结构也更有利。

在压缩阶段和保留时间期间或之前，在压力容器9中的浸渍液体已增压至高于压力介质8和木质构件4中所具有的压力。当压缩阶段和保留时间结束时，关闭排液管13。之后，打开浸渍阀。这样，增压的浸渍液体经分配导管11流出，并经喷口喷入靠近木质构件4的空间8b中。由于此时在空间8b中的浸渍液体的压力高于木质构件中的压力，浸渍液体渗入。为了确保足量的浸渍液体以足够深的量渗入木材中，在空间中的浸渍液体与木质构件之间的压差保持一特定的保留时间。当保留时间结束，第二隔间1b通过排空初始隔间中的液压油得以卸载。在卸载阶段，木质构件4再次膨胀成其原始形状。从而导致木质构件的内部与充满浸渍液体的空间8b之间有附加的压差。该附加的压差将附加的浸渍液体导入木质构件中。由于孔隙隔膜的相当部分被冲去，浸渍液体可无困难地更深地渗入木质构件中。仅需相当小的压差就能获得令人满意的浸渍，此时，液体渗入到木质构件的中心。卸载可以相当快地进行，从而压力可以大约20-50磅/秒的速度减少。

在完成卸载后，当初始隔间1a和第二隔间1b中以及木质构件中的压力再次处于1磅左右时，移去压力室的上部2，随后移去木质构件。

在浸渍期间，木材的湿度比再次升高。在传统浸渍期间和上述方法这两者中，湿度比的正常值大约为35-125％。如果需要浸渍产品有较低的湿度比，则可以传统方式干燥木质构件。然而，也能够在浸渍液体中的有效成分已与木材反应后，用压力处理再次干燥木质构件。这样，在压缩期间，多余的浸渍液体溢流，此后，在卸载期间不需添加液体。

上述方法仅仅是按照本发明的木材处理的一例，该方法可以在不同方面加以变化。

例如，可以处理多种其它种类木材，如松树，橡树，桦树，落叶松，山毛举，杨木，和赤杨的木质构件。除了来源于边材，所处理的构件可以来源于芯材或其结合物。

处理并不是必须包括浸渍阶段，但是，木质构件可以不需供给任何浸渍液体就可卸载。结果，非常快和有效地干燥了木质构件。

在木质构件增压时将浸渍液体供给空间的方法可以有多种变化。例如，浸渍液体可以经排液管泵入。也可以是将一个可变形容器放置在压力介质层中代替由外部增压容器供给液体的方式。该可变形容器在压缩阶段前充满浸渍液体。在压缩阶段，通过关闭浸渍阀来防止液体渗入层中。这样，在可变形容器中的液体被增压至基本上与木质构件中所具有的一例相同。当压缩阶段以及随后的保留时间完成时，开启浸渍阀，从而浸渍液体扩散在压力介质的空间中。当液体已扩散，木质构件被卸载，从而它们膨胀回其原始形状。结果在空间和木质构件之间产生压差，以将浸渍液体导入木质构件中。

此外，在压缩期间，不必将木质构件中排出的液体排出。也能够通过使浸渍液体集中再次使用液体排出后的该液体，以立刻在床中混合。之后，在卸载期间，带浸渍胶的液体返回到木质构件中。

将木质构件中液体排出的方法最好适于排出所谓的游离水。此水是在干燥前自由存在于木材纤维中、并且并不束缚木材细胞壁的水。

Claims (11)

1.一种通过增压处理一个或多个木质构件(4)的方法，包括将木质构件埋入压力介质(8)中，增加压力介质中压力、从而通过使压力经压力介质传递到木质构件压缩木质构件，以及减少压力介质中的压力使木质构件卸载的步骤，其特征在于，在压缩期间，木质构件(4)中所包含的液体通过压力介质以如下方式排出，压力介质包括带有中间空间(8b)的多个实心体(8a)，实心体将压力传递到木质构件上，从而在压力介质增压时，木质构件和所述的空间之间产生压差，该压差使木质构件中的液体排到空间中；在卸载期间，木质构件基本膨胀至其原始形状。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在压缩期间所获得的增加的压力维持一预定的保留时间。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在压缩期间和可能的保留时间中，存在于木质构件中的大比例的孔隙隔膜(18)离开其孔隙(17)。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，控制压力速度的增加、最大压力和可能的保留时间，以控制离开其孔隙(17)的孔隙隔膜(18)的比例。

5.按照权利要求1-4所述的方法，其特征在于，在卸载期间，浸渍液体导入到木质构件(4)中。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，增压时，浸渍液体被供给到压力介质(8)中的空间(8b)内。

7.按照权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，压力介质(8)包括一种颗粒，其中实心体(8a)的平均直径或粒度小于10mm，最好在0.1-5mm之间。

8.按照权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，压力介质(8)包括聚合物材料、砂、玻璃、钢、铜或氧化铝陶瓷的实心体(8a)。

9.按照权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，木质构件(4)增压至400-1500磅，最好在700-1100磅之间。

10.按照权利要求1-9任一所述的方法，其特征在于，在平均速度为2-40磅/秒，最好是在10-25磅/秒之间增加压力。

11.按照权利要求1-11任一所述的方法，其特征在于，实心体(8a)的硬度超过IRH shore A95°，最好是IRH shore D80°。

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