一种木材的处理方法及由该方法制备的木材技术

本发明专利技术涉及一种木材的处理方法，属于木材热处理技术领域。本发明专利技术方法包括依次对置于容器中的木材进行减压处理、预热处理、高温加压处理和调湿处理。本发明专利技术方法由于在木材的处理过程中保持较高的平衡含水率，制备的木材克服了开裂、皱缩等干燥缺陷。制备的木材尺寸稳定性、强度、抗弯强度增强；木材开裂发生比例、吸湿性、吸水性能大幅降低；其耐候性和耐腐蚀性提高。本发明专利技术方法制备的木材达到《炭化木》ＳＢ／Ｔ　１０５０８－２００８标准。本发明专利技术方法采用比热和传热系数大的过热蒸汽作为传热介质，其传质阻力小，处理时间短，热量损失小，本发明专利技术方法节约能源，木材处理成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种木材的处理方法及由该方法制备的木材，特别涉及一种控制木 材周围空间中水蒸汽的温度和压力的处理方法及由该方法处理的木材，属于木材热 处理

技术介绍
已有的研究表明，经过高温热处理(热处理温度不低于180°C)后的木材，具 有良好的生物耐久性、耐候性、尺寸稳定性及安全、环保等一系列突出的优点，正 日益广泛地应用于室外装饰，木扶梯，公园设施以及蒸汽浴室内部设施等诸多方面。目前，公知的木材高温处理方法，一般都是在常压(O.lMPa)下进行。然而， 木材在常压高温气体介质中进行高温热处理时，其平衡含水率很低，由于热处理过 程中木材表层早在芯层之前达到平衡含水率，不能保持较高的平衡含水率，导致木 材横断面上含水率梯度较陡，干燥的木材的尺寸稳定性差并且容易形成开裂、皱缩 等千燥缺陷，不能确保木材的干燥质量。此外，在常压高温热处理过程中，为了在 高温下能够保持高湿的状态，需不断地通入大量的饱和蒸汽，导致能耗较高，木材 的常压高温处理的干燥速度慢，千燥时间长，生产成本高。我国有关于木材高温热处理技术均是在常压高温气体介质中对木材进行处理， 如公开号为CN1876343A的中国专利申请公开了一种"木材的高温水热处理方法"， 该方法的具体步骤为l)将木材置于高温热处理炉中；将高温热处理炉中的温度提 高到120 150'C保温；2)当木材含水率降低到5%以下以后，提高高温热处理炉中 的温度到18(TC 240。C保温；保温时间按每厘米厚度的木材保持0.5 3小时；3) 降低高温热处理炉的温度，当温度降低到IOO'C以下后，用蒸汽或热水对木材进行 处理，使木材的含水率至7 10%; 4)继续降低高温热处理炉中的温度，当木材内部 的温度降低到4CTC左右后出炉；5)在大气环境中平衡15天以上时间。该木材热处理 方法是在常压下的，由于木材在常压高温气体介质中进行热处理时，其平衡含水率 很低，木材在横断面上含水率梯度变化大，特别是对于高含水率或厚度较大的木材容易产生开裂、皱縮等缺陷；其次，由于在木材热处理开始阶段未对高温热处理炉 进行真空减压处理，因此在高温热处理介质中，必定会含有一定数量的氧气，这样 不仅会加速木材表面的氧化，影响木材高温热处理质量，而且与纯过热蒸汽相比， 此种高温热处理介质比热和传热系数较小，其传质阻力大，热处理周期加长；再者， 该处理方法未考虑升温速度对热处理过程及效果的影响，工艺实施时随意性较大。公开号为CN1868704A的中国专利申请公开了"木材炭化处理方法"，该方法采 用阶梯式连续升温方法，将温度先升温至120 140°C，再升温至160 24(TC，待炭 化处理过程结束，喷撒雾化水让木材缓慢降温至IOO'C，然后通入IOO'C的饱和水蒸 气对木材进行调湿回潮处理，将木材的含水率回调到4 6%，木材冷却到温度高于 室温15 3(TC后出窑。该专利技术方法也是在常压下的，炭化处理过程中平衡含水率低， 木材易产生开裂、皱縮等缺陷；与纯过热蒸汽作为高温热处理介质相比，热处理周 期加长，且工艺中未考虑升温速度对热处理过程及效果的影响。公丌号为CN101069972A的中国专利申请公开了"一种热处理炭化木材的生产 方法"，该方法包括准备、预热、升温、保温和降温阶段。其中升温阶段将窑内 介质温度以10 18°C/h的速度升温到95 105°C;接着以3 8°C/h的速度升温到 120 130'C对素材进行高温干燥，并且木材内部的含水率几乎降到0;再以12 20'C/h的速度升温到185 220"C之间；在此升温阶段中采用间歇式喷蒸法进行喷蒸 处理。该专利技术方法也是在常压下的，炭化处理过程中也存在平衡含水率低，木材易 产生丌裂、铍縮等缺陷；在热处理炭化过程中，采用间歇式的喷蒸处理调湿，随意 性大，对产品质量控制比较困难，制备的木材的质量难与控制。目前尚未发现通过提高环境压力对木材进行高温处理的研究文献和专利申请。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对以上现有技术的问题而提供一种木材的处理方法及由该方 法制备的木材。本专利技术方法的传热介质为一定压力下的水蒸汽或过热蒸汽，由于过 热蒸汽的比热和传热系数大，热处理效率高。本专利技术方法能使木材在处理过程中保 持较高的平衡含水率，制备的木材克服了开裂、皱縮等干燥缺陷。为实现本专利技术的目的，本专利技术一方面提供一种木材的处理方法，包括依次对置 于容器中的木材进行减压处理、预热处理、高温加压处理和调湿处理。。5其中，所述高温加压处理过程包括两个处理阶段，其中第一处理阶段控制的温 度和压力低于第二处理阶段控制的温度和压力。特别是，所述第一处理阶段为高温加压干燥阶段，处理温度为110—14(TC，优 选为120-13(TC;绝对压力为0.1-0.4 MPa，优选为0.2-0.4MPa;所述第二处理阶段 为高温加压热处理阶段，处理温度为180—260。C，优选为180-24(TC;压力为0.4-1.0 MPa，优选为0.4-0.6MPa。其中，经过所述第一处理阶段后使木材含水率降至^6%，所述第二处理阶段的 处理时间为2-8小时，优选为4-6小时。特别是，所述第一处理阶段中，以5-20"C/小时的升温速度使木材升温至所述 110—14(TC;所述第二处理阶段中，以10-30"C/小时的升温速度使木材升温至所述 180—260。C。其中，所述减压处理过程中，抽真空以使容器内的绝对压力^).02MPa;所述预 热处理过程中，控制预热处理温度为90—105'C。特别是，所述减压处理过程中，减压处理时间为15-60分钟；所述预热处理过 程中，采用饱和水蒸气对容器内的木材进行预热处理，使木材表面温度与其中心温 度差S5'C。所述调湿处理是向容器内的木材施加饱和水蒸汽，控制木材温度为90---105°C、压力为常压，处理时间为4-6小时。尤其是，在常温下，对容器内的木材进行减压处理，使容器内的绝对压力S0.02 MPa。本专利技术所称的常温为10-35°C;所述常压为绝对压力为O.lMPa。其中，还包括对木材进行降温处理，使木材降温至^5(TC后出料。特别是，所述的降温处理选自风冷、水冷或自然冷却。其中，所述的木材采用阔叶材或针叶材；所述针叶材选择落叶松、杉木、马尾 松、辐射松或红松；所述阔叶材选择杨木、柞木、桉木、水曲柳、桦木或榉木。 本专利技术另一方面提供一种按照上述处理方法制备而成的改性木材。本专利技术具有如下优点1、本专利技术方法处理木材的效率高，与常压下的高温热处理相比，木材处理时间 短，将木材处理周期縮短为1/2-1/10，本专利技术方法木材处理效率高，均匀性好，保 持了木材原有的颜色和外观，并且能耗低，降低了生产成本。2、 本专利技术的木材处理方法，处理后试材的尺寸稳定性好，有效地减少木材的干 縮湿涨，从而使得最终的木制品有很高的尺寸稳定性。与未处理材相比径、弦向的 气干湿涨率下降18% 52%。3、 本专利技术的木材处理方法，在木材的处理过程中使木材始终处在水蒸气或过热 蒸汽的环境下，确保木材在高温下始终保持较高的平衡含水率，减少了木材在处理 过程中的开裂、皱縮等缺陷。4、 本专利技术方法在木材加压高温干燥和热处理过程中以一定压力下的过热蒸汽为 传热介质，由于过热蒸汽的比热和传热系数大，同时由于其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木材的处理方法，其特征在于包括依次对置于容器中的木材进行减压处理、预热处理、高温加压处理和调湿处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：伊松林，刘新有，贾东宇，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]