一種木材機械加工性能改善方法
【專利摘要】本發(fā)明的木材機械加工性能改善方法，包括步驟：A.將木材干燥至含水率為3～5%；B.將干球溫度從室溫升至100℃，升溫過程干、濕球溫差為10～30℃；C.將濕球溫度快速升至100℃并保溫30～50min，濕球溫度100℃保持至調(diào)濕回潮后；D.將干球溫度升至160～200℃；E.在干球溫度160～200℃之間處理2～5h；F.以20～30℃/h的速率降溫至140℃，再以2～5℃/h的速率降溫至110℃，然后通入100℃的飽和水蒸氣調(diào)濕回潮處理，將木材的含水率回調(diào)到5～10%，自然冷卻至高于室溫5～30℃后，處理結(jié)束；其可以大幅提高木材加工質(zhì)量，處理過程無化學(xué)污染，周期短，生產(chǎn)成本低，具有高效、環(huán)保的優(yōu)點。
【專利說明】一種木材機械加工性能改善方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于木材功能性改良領(lǐng)域，具體涉及一種改善木材機械加工性能的方法。【背景技術(shù)】
[0002]木材被廣泛地應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)、裝飾材料、家具等各種用途。從原木到實木成品需要經(jīng)過一系列的機械加工，如刨切、砂光、銑削等。木材的機械加工性能不僅受刀具及加工方法的影響，也與自身的材性密切相關(guān)。加工性能的好壞直接影響著其在實木制品中的應(yīng)用及木材附加值的提升。
[0003]人們嘗試用化學(xué)藥劑浸注的方法改善木材的加工性能，如用脲醛樹脂、酚醛樹脂改性等，雖然起到了一定的效果，但化學(xué)藥劑會揮發(fā)一些有毒氣體，如甲醛，影響使用者的安全與健康，同時也造成環(huán)境污染問題。
[0004]高溫炭化處理是一種純物理地改善木材加工性能的方法,其環(huán)保,高效,安全。曾被應(yīng)用于提高木材的尺寸穩(wěn)定性和耐腐耐候性。高溫炭化具體所采用的處理工藝，包括保護(hù)介質(zhì)、壓力、流程、溫度、時間、加熱速率、初含水率等等，都會影響木材產(chǎn)品的最終性能以及生產(chǎn)的成本和效率。中國專利文獻(xiàn)CN1868704A公開了一種“木材炭化處理方法”，它采用階梯式連續(xù)升溫方法，將溫度按每4?6小時提高3?7°C的速度升溫到120?140°C，再按每I?3小時提高8?12°C的速度升溫到160?240°C，并在最高溫度下保持3?6小時的方法進(jìn)行木材炭化處理。但該方法沒有明確木材的初含水率，如果用以處理含水率較高的厚板或硬闊葉材，則易引起開裂、變形等干燥缺陷；同時此工藝中也沒有明確炭化處理濕木材過程中的濕球溫度及循環(huán)風(fēng)速的數(shù)值及控制，難以指導(dǎo)實際生產(chǎn)；再則該方法的升溫速率較慢，影響生產(chǎn)效率，保溫時間過長，容易使木材強度損失過大，沒有涉及風(fēng)速，木材受熱不均，容易產(chǎn)生色差。中國專利文獻(xiàn)CN101497799A公開了“一種超高溫木材炭化方法”，它將木材放置于炭化罐內(nèi)，將木材加熱到100?120°C，并向木材表面噴射水蒸氣，保持2?4小時；干燥木材，使木材含水率達(dá)到3?4% ;再將木材加熱到150?200°C，保持8?10小時。該方法所用炭化罐容積有限，不能實現(xiàn)大規(guī)模批量化處理，且設(shè)備造價較高；加熱到150?200°C時未明確保護(hù)氣體及濕球溫度，罐內(nèi)容易因溫度過高而使木材變焦甚至起火；高溫階段保持時間過長，生產(chǎn)效率較低，且木材強度損失過大。中國專利文獻(xiàn)CN101069972A公開了“一種熱處理炭化木材的生產(chǎn)方法”，它是將含水率小于12%的木材裝入炭化窯內(nèi)，介質(zhì)溫度以10?18°C /h的速度升溫到95?105°C ;接著以3?8°C /h的速度升溫到120?130°C對素材進(jìn)行高溫干燥，并且木材內(nèi)部的含水率幾乎降到O ;再以12?200C /h的速度升溫到185?220°C之間，并保溫2?8h，在此升溫階段中采用間歇式噴蒸法進(jìn)行噴蒸處理，炭化窯內(nèi)部設(shè)置可逆轉(zhuǎn)風(fēng)機，風(fēng)速為I?8m/s。該方法中木材的初含水率較高，需經(jīng)過高溫干燥過程，高溫干燥不適合桉木等難干易裂的材種，容易造成木材開裂變形。木材處理時間過長，木材力學(xué)強度損失大且顏色深，影響后續(xù)加工。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是速生材桉木、楊木纖維長，機械加工困難。如砂光不平整易起毛，切削加工時不光滑。另外，解決現(xiàn)有炭化處理方法后木材色差大、木材力學(xué)強度損失大的技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明的木材機械加工性能改善方法，通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0007]S1.預(yù)熱階段:將含水率3?5%的木材垛于處理設(shè)備內(nèi)。干球溫度以20?60°C /h的升溫速率從室溫升至100°c，升溫過程保證干、濕球溫差為10?30°C，氣流循環(huán)速度2?4m/s ο
[0008]S2.升濕階段:將濕球溫度快速升至100°C并保溫30?50min，氣流循環(huán)速度2?4m/s ο
[0009]S3.升溫階段:將干球溫度以15?30°C /h的升溫速率升至160?200°C，氣流循環(huán)速度5?7m/s。
[0010]S4.保溫階段:在干球溫度160?200°C之間處理2?5h，氣流循環(huán)速度5?7m/S。
[0011]S5.降溫階段:保溫階段結(jié)束后，停止加熱，以20?30°C /h的速率降溫至140°C，氣流循環(huán)速度5?7m/sο再以2?5°C /h的速率降溫至110°C，氣流循環(huán)速度2?4m/s。
[0012]S6.調(diào)濕階段:通入100°C的飽和水蒸氣對木材進(jìn)行調(diào)濕回潮處理，保持干球溫度102?110°C，濕球溫度99?100°C，氣流循環(huán)速度2?4m/s，將木材的含水率回調(diào)到5?10%。
[0013]S7.冷卻階段:待木材自然冷卻至高于室溫5?30°C后，處理過程結(jié)束。
[0014]作為優(yōu)選,木材為速生桉木和楊木。
[0015]步驟S3保溫階段所述的溫度為180?190°C，處理時間2?4h，氣流循環(huán)速度5?7m/s。更為優(yōu)選的溫度為185°C，處理時間3h，氣流循環(huán)速度6m/s。
[0016]步驟S6所述的干球溫度為103?105°C。更為優(yōu)選的溫度為104°C，氣流循環(huán)速度 3m/s。
[0017]本發(fā)明的木材機械加工性能改善方法，其特征在于，該方法包括下述步驟:
[0018]S1.預(yù)熱階段:將含水率3?5%的木材垛于處理設(shè)備內(nèi)。干球溫度以20?60°C /h的升溫速率從室溫升至100°c，升溫過程保證干、濕球溫差為10?30°C，氣流循環(huán)速度2?4m/s ο
[0019]S2.升濕階段:將濕球溫度快速升至100°C并保溫30?50min，氣流循環(huán)速度2?4m/s ο
[0020]S3.升溫階段:將干球溫度以15?30°C /h的升溫速率升至160?200°C，氣流循環(huán)速度5?7m/s。
[0021]S4.保溫階段:在干球溫度160?200°C之間處理2?5h，氣流循環(huán)速度5?7m/S。
[0022]S5.降溫階段:保溫階段結(jié)束后，停止加熱，以20?30°C /h的速率降溫至140°C，氣流循環(huán)速度5?7m/sο再以2?5°C /h的速率降溫至110°C，氣流循環(huán)速度2?4m/s。
[0023]S6.調(diào)濕階段:通入100°C的飽和水蒸氣對木材進(jìn)行調(diào)濕回潮處理，保持干球溫度102?110°C，濕球溫度99?100°C，氣流循環(huán)速度2?4m/s，將木材的含水率回調(diào)到5?10%。[0024]S7.冷卻階段:待木材自然冷卻至高于室溫5?30°C后，處理過程結(jié)束。
[0025]本發(fā)明的木材機械加工性能改善方法，其特征在于，所述的木材為速生桉木、楊木。
[0026]本發(fā)明的木材機械加工性能改善方法，其特征在于，步驟S3保溫階段所述的溫度為180?190°C，處理時間2?4h，氣流循環(huán)速度5?7m/So更為優(yōu)選的溫度為185°C，處理時間3h，氣流循環(huán)速度6m/s。
[0027]本發(fā)明的木材機械加工性能改善方法，其特征在于，步驟S6所述的干球溫度為103?105°C。更為優(yōu)選的溫度為104°C，氣流循環(huán)速度3m/s。
[0028]本發(fā)明有益效果在于:
[0029]本發(fā)明方法升溫速率快，生產(chǎn)效率高；高溫條件下保溫時間短，降溫快速，以克服現(xiàn)有炭化方法造成木材力學(xué)強度損失大的不足，在不同條件控制不同的循環(huán)風(fēng)速，既能減少木材色差，又能降低風(fēng)機能耗。經(jīng)過本發(fā)明處理的速生桉木、楊木機械加工性能顯著改善，大幅減少了毛刺的產(chǎn)生，木材加工表面更加光滑，有效減少了鉆孔、開榫時產(chǎn)生的纖維撕裂及崩茬，對刀具的損傷更小。參照國家林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T2054-2012《鋸材機械加工性能評價方法》對桉木素材與處理材進(jìn)行加工性能評價，處理材機械加工綜合性能比素材提高了 31 ?54%ο
【具體實施方式】
[0030]以下所述僅為本發(fā)明的一些實施例，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。
[0031]實施例1
[0032]本發(fā)明的木材機械加工性能改善方法，通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0033]S1.預(yù)熱階段:將含水率3?5%的木材垛于處理設(shè)備內(nèi)。干球溫度以20?60°C /h的升溫速率從室溫升至100°c，升溫過程保證干、濕球溫差為10?30°C，氣流循環(huán)速度2?4m/s ο
[0034]S2.升濕階段:將濕球溫度快速升至100°C并保溫30?50min，氣流循環(huán)速度2?4m/s ο
[0035]S3.升溫階段:將干球溫度以15?30°C /h的升溫速率升至160?200°C，氣流循環(huán)速度5?7m/s。
[0036]S4.保溫階段:在干球溫度160?200°C之間處理2?5h，氣流循環(huán)速度5?7m/S。
[0037]S5.降溫階段:保溫階段結(jié)束后，停止加熱，以20?30°C /h的速率降溫至140°C，氣流循環(huán)速度5?7m/sο再以2?5°C /h的速率降溫至110°C，氣流循環(huán)速度2?4m/s。
[0038]S6.調(diào)濕階段:通入100°C的飽和水蒸氣對木材進(jìn)行調(diào)濕回潮處理，保持干球溫度102?110°C，濕球溫度99?100°C，氣流循環(huán)速度2?4m/s，將木材的含水率回調(diào)到5?10%。
[0039]S7.冷卻階段:待木材自然冷卻至高于室溫5?30°C后，處理過程結(jié)束。
[0040]作為優(yōu)選，木材為速生桉木和楊木。
[0041]步驟S3保溫階段所述的溫度為180?190°C，處理時間2?4h，氣流循環(huán)速度5?7m/s。更為優(yōu)選的溫度為185°C，處理時間3h，氣流循環(huán)速度6m/s。[0042]步驟S6所述的干球溫度為103?105°C。更為優(yōu)選的溫度為104°C，氣流循環(huán)速度 3m/s。
[0043]經(jīng)過測試，經(jīng)過測試，木材機械加工性能有顯著改善，處理材機械加工綜合性能比素材提高了 54%，處理后木材表面毛刺大幅減少，切削阻力變小，加工表面光滑。木材色澤均勻，無明顯色差，力學(xué)強度損失小。
[0044]實施例2
[0045]尾赤桉木材機械加工性能改善方法:
[0046]S1.預(yù)熱階段:將含水率3?5%的木材垛于高溫炭化窯內(nèi)。窯內(nèi)干球溫度以40°C/h的升溫速率從室溫升至100°C，升溫過程保證干、濕球溫差為20°C，氣流循環(huán)速度2m/s。
[0047]S2.升濕階段:將窯內(nèi)濕球溫度快速升至100°C并保溫40min，氣流循環(huán)速度3m/s。
[0048]S3.升溫階段:將窯內(nèi)干球溫度以20°C /h的升溫速率升至185°C，氣流循環(huán)速度6m/s。
[0049]S4.保溫階段:在干球溫度185°C條件下處理3h，氣流循環(huán)速度6m/s。
[0050]S5.降溫階段:保溫階段結(jié)束后，停止加熱，以30°C /h的速率降溫至140°C，氣流循環(huán)速度6m/s。再以5°C /h的速率降溫至110°C，氣流循環(huán)速度3m/s。
[0051]S6.調(diào)濕階段:通入100°C的飽和水蒸氣對木材進(jìn)行調(diào)濕回潮處理，保持干球溫度103°C，濕球溫度100°C，氣流循環(huán)速度3m/s，將木材的含水率回調(diào)到6%。
[0052]S7.冷卻階段:待木材自然冷卻至高于室溫20°C后出窯，處理過程結(jié)束。
[0053]經(jīng)過測試，實施例2中尾赤桉木材機械加工性能有顯著改善，處理材機械加工綜合性能比素材提高了 54%，處理后尾赤桉木材表面毛刺大幅減少，切削阻力變小，加工表面光滑。木材色澤均勻，無明顯色差，力學(xué)強度損失小。
[0054]實施例3
[0055]毛白楊木材機械加工性能改善方法:
[0056]S1.預(yù)熱階段:將含水率3?5%的木材垛于高溫炭化窯內(nèi)。窯內(nèi)干球溫度以40°C /h的升溫速率從室溫升至100°C，升溫過程保證干、濕球溫差為25°C，氣流循環(huán)速度3m/s。
[0057]S2.升濕階段:將窯內(nèi)濕球溫度快速升至100°C并保溫30min，氣流循環(huán)速度3m/s。
[0058]S3.升溫階段:將窯內(nèi)干球溫度以20°C /h的升溫速率升至195°C，氣流循環(huán)速度6m/s。
[0059]S4.保溫階段:在干球溫度195°C條件下處理3h，氣流循環(huán)速度6m/s。
[0060]S5.降溫階段:保溫階段結(jié)束后，停止加熱，以30°C /h的速率降溫至140°C，氣流循環(huán)速度6m/s。再以5°C /h的速率降溫至110°C，氣流循環(huán)速度3m/s。
[0061]S6.調(diào)濕階段:通入100°C的飽和水蒸氣對木材進(jìn)行調(diào)濕回潮處理，保持干球溫度104°C，濕球溫度100°C，氣流循環(huán)速度3m/s，將木材的含水率回調(diào)到8%。
[0062]S7.冷卻階段:待木材自然冷卻至高于室溫20°C后出窯，處理過程結(jié)束。
[0063]經(jīng)測試，實施例3中毛白楊木材機械加工性能有顯著改善，處理材機械加工綜合性能比素材提高了 42%，處理后毛白楊木材表面光滑，切削阻力變小，開孔及銑削性能優(yōu)越，顏色均勻，無色差，力學(xué)強度損失小。
[0064]以上說明僅僅是對本發(fā)明的解釋，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能完整的實施本方案，但并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，這些都是不具有創(chuàng)造性的修改。但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種木材機械加工性能改善方法，其特征在于，該方法包括下述步驟: 51.預(yù)熱階段:將含水率3?5%的木材垛于處理設(shè)備內(nèi)；干球溫度以20?60°C/h的升溫速率從室溫升至100°C，升溫過程保證干、濕球溫差為10?30°C，氣流循環(huán)速度2?4m/s ο 52.升濕階段:將濕球溫度快速升至100°C并保溫30?50min，氣流循環(huán)速度2?4m/S。 53.升溫階段:將干球溫度以15?30°C/h的升溫速率升至160?200°C，氣流循環(huán)速度5?7m/s。 54.保溫階段:在干球溫度160?200°C之間處理2?5h，氣流循環(huán)速度5?7m/S。 55.降溫階段:保溫階段結(jié)束后，停止加熱，以20?30°C/h的速率降溫至140°C，氣流循環(huán)速度5?7m/s ;再以2?5°C /h的速率降溫至110°C,氣流循環(huán)速度2?4m/s。 56.調(diào)濕階段:通入100°C的飽和水蒸氣對木材進(jìn)行調(diào)濕回潮處理，保持干球溫度102?110°C，濕球溫度99?100°C，氣流循環(huán)速度2?4m/s，將木材的含水率回調(diào)到5?10%。 57.冷卻階段:待木材自然冷卻至高于室溫5?30°C后，處理過程結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木材機械加工性能改善方法，其特征在于，所述的木材為速生桉木、楊木。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木材機械加工性能改善方法，其特征在于，步驟S3保溫階段所述的溫度為180?190°C，處理時間2?4h，氣流循環(huán)速度5?7m/s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木材機械加工性能改善方法，其特征在于:步驟S3保溫階段所述的溫度為185°C，處理時間3h，氣流循環(huán)速度6m/s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木材機械加工性能改善方法，其特征在于，步驟S6所述的干球溫度為103?105°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木材機械加工性能改善方法，其特征在于，步驟S6所述的干球溫度為104°C，氣流循環(huán)速度3m/s。
【文檔編號】B27K1/00GK103770173SQ201410022160
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】涂登云, 黃 俊, 廖立, 郭瓊, 云虹, 王曉行 申請人:賀州市恒達(dá)板業(yè)有限公司, 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)