一种木材密实干燥炭化一体化处理方法技术

本发明专利技术提供了一种木材密实干燥炭化一体化处理方法。该处理方法采用热压机进行，其包括以下步骤：在130℃-150℃下，在热压机上对木材进行厚度方向上的压缩，当压缩到目标厚度时，接着在保压状态下对木材进行干燥，然后升温到180-220℃，对木材进行炭化处理，从而实现木材的密实干燥炭化技术的一体化处理。该方法具有工艺流程简单、生产周期短、节省人力物力、经济效益高等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了。该处理方法采用热压机进行，其包括以下步骤：在130℃-150℃下，在热压机上对木材进行厚度方向上的压缩，当压缩到目标厚度时，接着在保压状态下对木材进行干燥，然后升温到180-220℃，对木材进行炭化处理，从而实现木材的密实干燥炭化技术的一体化处理。该方法具有工艺流程简单、生产周期短、节省人力物力、经济效益高等优点。【专利说明】
本专利技术涉及，属于木材处理
。
技术介绍
木材作为一种可再生能源，除了能够美化环境，从古到今还被大量用于建筑、家具和室内装修等方面。但是这种复杂的含湿多孔粘弹性的生物材料存在尺寸稳定性差和耐腐性差等诸多因素的制约，这些都与木材成分、细胞壁结构等有着密切的关系。因此，如何提高木材的尺寸稳定性、生物防腐性以及力学性能等性能，是提高木材品质的重要途径之一。通常，人们把木材改性分为化学改性、物理改性以及生物改性等方法，化学改性虽然见效快，周期短，能提高木材的一些性能，但同时所带来的药剂毒性、污染问题以及使用过程中的危害性，一直是木材化学改性技术的制肘。采用化学改性方法制备木材能否被人们所接受，更是一个需要优先解决的问题。生物改性属于新型的改性方法，可能存在周期长、适用范围小等不足。随着人们对环保、节能和回归自然的环保要求和对工艺简便、易实现产业化的加工要求，人们又将木材改性的目光转向物理改性的方法。现有的木材处理和改性技术包含:真空高压浸注阻燃液、热压干燥、真空干燥、防腐、高温热处理、压缩炭化、干燥炭化等，但是这些技术存在只能改善木材的一项或几项性能，不能全面改善木材性能，以及设备占地面积大、产量低、能耗高等特点；比如:利用真空干燥装置进行改性，一个周期就需要7-15天，同时这些技术并不能对木材进行矫正，不利于资源节约利用。200810059214.0号中国专利申请公开了一种木材热压炭化强化方法。该方法是通过对木材进行干燥、刨光、热压炭化等对木材进行强化处理。但是，该方法存在以下问题:1、干燥步骤是在干燥窑内进行的，造成干燥周期长、工艺繁琐、生产成本提高；2、当木材含水率过低、压缩比较大时，木材细胞壁易被压溃、开裂，反而降低其力学强度；3、压缩炭化过程中未阐明怎样达到板材的压缩比厚度、施加压力大小等重要工艺参数；4、炭化过程只指出采用压机温度范围为160-260°C，并没有详细说明具体操作时木材炭化采用的最高温度是多少。因为木材的自燃点在240°C左右，该技术是在常压大气环境中进行的，氧气含量较高，如果压机温度超过240°C，很可能使木材自燃，导致生产缺乏安全性，甚至造成严重火灾。因此，开发一种新的木材物理改性方法，以克服现有技术中所存在的一些缺陷是本领域亟待解决的问题之一。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种木材的密实干燥炭化一体化处理方法，该方法具有工艺流程简单、生产周期短、节省人力物力、经济效益高等优点。为达到上述目的，本专利技术提供了，该处理方法采用热压机进行，其包括以下步骤:在130°C _150°C下，在热压机上对木材进行厚度方向上的压缩，当压缩到目标厚度时，接着在保压状态下对木材进行干燥，然后升温到180-220°C，对木材进行炭化处理，从而实现木材的密实干燥炭化技术的一体化处理。根据本专利技术的具体实施方案，优选地，该方法包括以下步骤:(I)密实化:在热压机内放置带有气孔的上垫板和下垫板(利于木材中的水蒸气排出)，当热压机温度升高到130°C _150°C时，将木材放入热压机内，使其位于上垫板和下垫板之间；在同一压力下，采用位控法对木材进行分段压缩，压缩到目标厚度；(2)干燥:将热压机的温度维持在130°C _150°C并保持压力不变的状态下，每隔300s进行一次排气，排气时间20s，排气次数3-5次，排气之后对木材进行干燥，干燥时间1-2h，将木材干燥到含水率为10%-14%；(3)炭化:将热压机的温度升高至180-220°C，在保持压力不变的状态下，对木材进行炭化，炭化时间为2-4h ；(4)冷却:炭化完成之后，停止温度控制，使木材自然冷却到50°C -75°C ；(5)调湿:将木材取出并置于大气环境中，进行调湿处理，将木材的含水率调整为2-6%o在上述处理方法中，优选地，所述上垫板和下垫板上的气孔直径为1.0mm-2.5mm。分段压缩是采用位控法以较小的加压速度(0.1-0.4mm/s)进行压缩，并根据板材的原先厚度尺寸及生产要求，设定若干个(3-5个)厚度尺寸，分段进行压缩，从而达到目标厚度，即木材最终厚度。例如板材原先厚度为30mm,设定目标厚度为20mm,以加压速度为0.lmm/s的方式控制木材第一阶段的目标厚度为28mm，保压若干秒；控制第二阶段目标厚度为24mm，保压若干秒；位控第三阶段目标厚度20mm。利用这样的分段加压方式达到木材的目标厚度，可以有效地避免木材产生内裂、表裂等缺陷。在上述处理方法中，优选地，在密实化过程中，进行分段压缩时的压力为1.5-4MPa。在上述处理方法中，压缩率=(压缩前木材厚度一压缩后木材厚度)/压缩前木材厚度X 100%，优选地，在密实化过程中，分段压缩时的压缩率控制为20-50%。在上述处理方法中，优选地，在步骤(2)中，对木材的干燥处理是将木材干燥到含水率为12%左右。在上述处理方法中，优选地，在步骤(4)中，冷却是使木材自然冷却到60°C左右。本专利技术的木材密实干燥炭化一体化处理方法在热压机上进行，其工艺顺序为:密实化一干燥一炭化，可以按照以下具体步骤进行:1、密实化:当热压机的温度升高至150°C时，将木材放入压机内，热压机内放置布满了直径为Imm的气孔的上下垫板；然后在同一压力下(压力范围1.5-4MPa)，根据压缩率=(压缩前木材厚度一压缩后木材厚度)/压缩前木材厚度X 100%,压缩率范围控制为20-50%，采用位控法对木材进行分段压缩，压缩到目标厚度；位控是同热压机中闭合、加压、降压等功能相同的工艺步骤，用于控制板材的厚度尺寸；2、干燥:在维持热压机温度150°C、保压状态下，每隔300s进行一次排气，每次排气时间20s，排气次数5次，然后对木材进行干燥，干燥时间l_2h，将木材干燥到含水率为12%左右；3、炭化:调节热压机的温度控制，将热压机温度控制在180-220°C，在保压状态下对木材进行炭化，炭化时间2-4h ；4、冷却:关闭热压机温度，自然冷却到60°C左右；5、调湿:降压张开，取出木材，将木材成品置于大气环境中，进行调湿处理，将其含水率调整为2-6%。本专利技术所提供的木材密实干燥炭化一体化处理方法具有以下优点:1、对含水率高的木材不是先干燥后密实炭化，而是先压缩密实化，再进行干燥，干燥到一定含水率时，升高温度，接着对木材进行炭化改性:该技术操作简单，减少设备投资，生产安全，经济效益高。炭化时，木材的含水率在10%-14%左右，高的含水率有助于木材纤维润胀，增加木材塑性，减少木材开裂缺陷，有利于压缩变形。2、采用位控法控制板材压缩比:传统的密实化实验或技术按照一定的压缩比压缩木材时，常采用厚度规控制木材的目标厚度。当压到厚度规要求时，热压机的一部分压力会由厚度规承担，并非全部施加到了木材上，另外热压板与厚度规之间的作用为刚性接触，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木材密实干燥炭化一体化处理方法，该处理方法采用热压机进行，其包括以下步骤：在130℃?150℃下，在热压机上对木材进行厚度方向上的压缩，当压缩到目标厚度时，接着在保压状态下对木材进行干燥，然后升温到180?220℃，对木材进行炭化处理，从而实现木材的密实干燥炭化技术的一体化处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王喜明，姚利宏，李丽丽，周志新，贺勤，
申请(专利权)人：内蒙古农业大学，
类型：发明
国别省市：