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一种小径材液相干燥-热处理的方法与流程

2021-08-13 19:27:00 来源:中国专利 TAG:热处理 干燥 液相 方法 设备
一种小径材液相干燥-热处理的方法与流程

本发明属于生物质材料加工技术领域,更具体地,涉及一种小径木的液相干燥-热处理一体化处理的设备及方法,特别涉及一种以液相介质的干燥-热处理一体化的处理设备及方法。



背景技术:

自实施天然林资源保护工程以来,我国天然林资源管理及保护力度愈发严格,木材资源的利用主体从传统的天然林转移到了生长速度快、轮伐期短的人工速生林,然而人工林木材通常具有径级较小,生长应力较大,易开裂变形和强度较低等问题。其特殊的材性导致加工困难,且在采伐及常规干燥过程中易产生开裂、变形等缺陷,出材率低,从而在一定程度上影响其高效利用。为了解决这一难题,国内外学者尝试了多种改性方法提高小径材的材性。

热处理作为一种环境友好型的木材改性方式,能有效提高木材的尺寸稳定性、生物耐久性以及颜色装饰性等新能,该方法已广泛应用于木材加工行业。我国主要的热处理方式是用窑干式,在处理过程中使用饱和蒸汽来隔绝氧气。传统热处理工艺需要将先木材干燥后再进行热处理,首先需要将被处理材在干燥窑内进行干燥处理,直至其含水率降到12%以下,随后再转移至热处理窑内进行热处理。其存在工艺繁琐、劳动强度较高(两次堆垛、两次拆垛)、处理时间长、热能损耗大(干燥后需要进行冷却处理),同时由于窑内温度的不均匀,还可能产生热处理材发生颜色、质量不均匀的情况。且常规干燥中利用空气作为干燥介质,以一定的速度流过被处理材表面,通过对流换热的方式将热量传递给被处理材,需要使用风机加快材堆间气流循环,存在电能消耗大等问题。

油热处理作为油浸渍和热改性两种方法的结合,已被证明是改善木材吸湿性、疏水性、尺寸稳定性、抗生物劣化性等各项性能的有效方法之一。其中大部分植物油、矿物油是良好的传热介质,其导热系数明显高于空气,能快速、均匀地将热量通过热传导的方式传递给木材,传热效率更高,同时油层可隔离氧气从而防止氧化所引起的强度下降。处理后木材具有增强的疏水性和尺寸稳定性、抗真菌性,还表现出良好的机械性能。部分碘值在130以上的干性油,例如桐油、梓油、亚麻油等能在空气中易氧化干燥形成富有弹性的柔韧固态膜,处理木材后能在其表面干燥成膜,进一步改善其吸湿、吸水性。

中国专利cn101116984a“利用石蜡热处理木材使木材的含水率接近于零的方法”提供了一种利用石蜡油对木材通过两段式升温热处理进行干燥的方法,处理后木材可以获得较好的尺寸稳定性和耐久性,并且可以提高木材强度。但干燥结束后残留的石蜡会粘附在木材表面,后续温度升高可能会导致石蜡油二次融化或从内部向表面渗出,从而造成表面污染,影响后续表面加工。专利cn107443518a“一种低温油热改性竹材的加工方法”提供了一些利用油和偶联剂配制的混合溶液对竹材进行热处理的方法,该方法处理后的竹材尺寸稳定性得到改善,提高了产品的防腐防霉性、防水性,而且力学性能并未下降。但该方法需要配制改性剂、处理前需要先将竹材的含水率干燥至5-12%,热处理后需要自然冷却后进行封端处理,整体工艺较为复杂,处理时间长。



技术实现要素:

为了解决上述传统工艺和已有设备、技术中存在的不足和缺点,本发明提供了一种小径材液相干燥和热处理一体化处理的装置、方法。在保证干燥质量的前提下,将干燥和热处理工序合二为一,简化工序并提高生产效率;干燥后无需进行冷却,而是利用干燥后的热能继续加热进行热处理,减少了热能损耗;使用热-冷液相介质循环处理工艺,热处理后利用冷液相介质进行快速冷却,减少了冷却处理时间,同时利用冷液相介质进行处理能促进液相介质的浸渍效果,从而进一步提高木材的尺寸稳定性、改善木材的吸湿性、吸水性等特性。

为实现本发明的目的,本发明一方面提供一种小径材液相干燥-热处理的方法,将置于液相干燥-热处理装置的热油池内的液相介质加热后注入处理窑内,依次进行干燥处理、热处理;接着将置于液相干燥-热处理装置的冷油池内的液相介质注入处理窑内,进行降温处理;然后对处理窑内的液相介质在抽真空状态下进行脱油处理

其中,所述液相干燥-热处理装置包括:上层的干燥-热处理系统和下层的储油系统,其中,所述的干燥-热处理系统分别通过热油管、冷油管与所述的储油系统相连接。

特别是,所述干燥-热处理系统包括干燥-热处理窑和抽真空组件,其中抽真空组件包括设置在干燥-热处理窑外部的真空管路、泄真空阀门和真空泵,真空管路与干燥-热处理窑顶部相连,真空泵通过真空管路与处理窑相连接。

尤其是,所述干燥-热处理窑为圆柱体型,优选为横卧的圆柱体型。

特别是,处理窑上开抽真空口通过管路与真空泵相连,处理窑开真空表接口连接真空表,可实时监测窑内压强情况。

抽真空组件的工作状态有二种:1、抽真空处理:泄真空阀关闭,处理窑排气口关闭,热油(或冷油)控油阀门打开(上下层保持联通状态),抽真空口与真空泵联通,真空泵连续工作;2、泄真空处理:泄真空阀门打开,恢复常压,处理窑排气口打开,真空泵不工作。

在抽真空阶段,真空泵对处理窑进行抽真空处理,打开冷、热油阀,利用大气压强将冷、热油池中的液相介质注入处理窑。在泄压阶段,打开泄真空阀、排气口,处理窑及冷、热油池均与大气相连,打开冷、热油阀,依靠液相介质自身的重力通过冷、热油管将液相介质从处理窑内排出至冷、热油池中。

处理窑底部装设有便于木材进出干燥区的材车,材车可用于承载被处理材。

其中,所述储油系统包括热油池、热油管、冷油池、冷油管、热油回油槽、冷油回油槽,其中,固定在处理窑底部的热油管伸入热油池内,与热油池相连;固定在处理窑底部的冷油管伸入冷油池内,与冷油池相连。

热油管(或冷油管)的流通通过热油阀(或冷油阀)控制,热油阀(或冷油阀)打开时,则处理窑与热油池(或冷油池)联通,热油阀(或冷油阀)关闭时则保持独立工作。

热油池主要作用为将作为干燥介质的液相介质加热到指定温度后通过管道输送到处理窑;热处理结束后通过热油管收集处理完的液相介质,继续循环利用;冷油池主要作用为将常温或室温下的液相介质输送到热处理结束的处理窑内使木材快速冷却,同时使得小径材形成外冷内热的温度差,使得小径材内部的热空气体积收缩在木材内部形成负压,在冷却阶段更快速地吸入液相介质,从而进一步提高小径材的尺寸稳定性;出窑前回收罐内多余的液相介质油继续循环利用。

特别是,所述液相介质为植物油、矿物油、丙酮、乙醇或三氯乙烯,优选为植物油或矿物油类。

尤其是,冷、热油池的通气孔始终保持打开状态与大气联通。

本发明另一方面提供一种小径材干燥-热处理的方法,包括如下顺序进行的步骤:

1)预处理阶段:

首先将热油池内的液相介质加热升温至50-100℃;接着对处理窑进行第一次抽真空处理,将热油池内的液相介质注入处理窑内,直至液相介质淹没处理窑内的待处理材材堆;然后释放真空,使得处理窑内外压力一致;

2)干燥升温阶段

对处理窑内的液相介质继续加热,材堆继续升温,进行干燥处理的升温阶段处理,直至处理窑内温度升高至50-100℃;

3)干燥恒温阶段

在保持处理窑内温度恒定为50-100℃的条件下,进行恒温干燥处理,其中每隔10-60min测定窑内处理小径材含水率,当小径材含水率低于12%后,干燥恒温处理阶段结束;

4)热处理升温阶段

再次继续对处理窑内的液相介质加热,温度升高,直至处理窑内温度升高至120-180℃;

5)热处理恒温阶段

当处理窑内温度达到120-180℃时,保持窑内温度恒定的条件下,进行恒温热处理,其中,恒温热处理时间为1-5h/每cm厚度。

6)热处理降温阶段

热处理恒温阶段结束后,将干燥-热处理装置的处理窑内的液相介质回流至热油池;接着对处理窑进行第二抽真空处理,将冷油池内的液相介质注入处理窑内,直至液相介质淹没处理窑内的待处理材材堆;然后释放真空,使得处理窑内外压力一致;再实时监测处理窑内温度,当材堆温度降到60℃以下时,将处理窑内的液相介质排出,回流至冷油池;

7)脱油处理阶段

液相介质排尽后,对处理窑内的处理材在减压条件下,进行脱油处理,除去处理材表面粘附的多余的液相介质。

其中,步骤1)、6)、7)中所述液相介质为常温下呈现液态的可流动介质,如植物油、矿物油、丙酮、乙醇、三氯乙烯等,优选为植物油或矿物油,进一步优选为在空气中氧化成膜的干性植物油。

特别是,所述液相介质为桐油、梓油、亚麻油等,优选为桐油。

整个过程的温度通过处理窑和热油池侧壁的温度传感器(图中未标出)进行监控。

其中,步骤1)中所述预处理阶段中,利用热油池的辅助加热器,对液相介质进行加热。加热温度由被处理材种类决定,优选为竹材100℃,木材50℃。

特别是,干燥升温阶段如果待处理小径材为竹材,则升温至处理窑内温度为100℃;如果待处理小径材为木材,则升温至处理窑内温度为50℃。

尤其是,辅助加热器安装在热油池的底部或侧壁,加热形式可根据实际情况调整为电加热、蒸汽管道或其他形式。

其中,步骤1)中所述抽真空处理的处理时间按照公式(2)确定:

式(2)中:t抽为抽真空的时间,h;l处为处理窑的长度,m;r为处理窑半径,m;h油为处理窑内油的高度,m;v木为待处理材体积,m3;q抽为真空泵抽气量,m3/h。

特别是,所述h油按照公式(1)确定:

h油=h材 h浸没(1)

式(1)中:h材为待处理材材堆顶部到处理窑底部的距离,m;h浸没为处理窑内液相介质浸没待处理材后,液相介质高于待处理材材堆顶部的高度,m;h油为处理窑内液相介质的高度,m。

l处为处理窑的长度为处理窑轴向长度,即圆柱体型处理窑的轴向长度;r为圆柱体型处理窑半径。

尤其是,h浸没为10-80cm,优选为10-20cm,进一步优选为15cm。

特别是,液相介质浸没被处理材堆的高度(即h浸没)由热处理温度决定,其中:

当热处理温度低于100℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部10cm;

当热处理温度高于100℃,但低于140℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部10-20cm;油的浸没高度随着热处理温度的升高而增大,一般为温度每升高10℃,浸没高度增加1-2cm;

当热处理的温度高于140℃,但低于200℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部20-40cm;油的浸没高度随着热处理温度的升高而增大,一般为温度每温度升高10℃,浸没高度增加2-3cm;

当热处理温度高于200℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部40-80cm;油的浸没高度随着热处理温度的升高而增大,一般为温度每温度升高10℃,浸没高度增加3-5cm。

为了取得更好的干燥及热处理效果,考虑到处理过程中油的挥发及被处理材料吸油的损耗,注入的液相介质应完全淹没材堆,并高于被处理材堆顶部一定距离,保证干燥及热处理过程中被处理材的处理质量及均匀性。通过控制抽真空处理时间精确调控油浸没材堆的高度,从而达到较好的处理效果及较低的热能消耗。

步骤1)中利用真空泵对处理窑进行抽真空处理,抽真空时间根据公式(1)、(2)进行计算,同时通过真空表对窑内压强进行监测,防止罐内压强变化过大。

特别是,步骤1)的预处理阶段之前还包括步骤s1):将待处理材置于处理窑内;向冷、热油池注入液相介质;封闭处理窑,并检查装置密闭性。

尤其是,预处理阶段,在将热油池内的液相介质引入处理窑内时,关闭冷油阀、泄真空阀,热油池和冷油池的通气孔始终保持开启状态。真空泵抽真空,直至液相介质完全盖过处理窑内被处理材堆并超过一定高度。

其中,步骤2)的干燥升温阶段,通过处理窑中的辅助热源进行加热,辅助热源的具体形式可根据实际情况调整为电加热、蒸汽管道加热或其他加热形式,升温速率应根据被处理材种类及厚度决定。

特别是,干燥升温阶段的温度上升速度(即升温速率)根据被处理材的种类和厚度确定,升温速率为1-5℃/h。

尤其是,软杂木的板厚在3.5cm以下,升温速度为2-5℃/h;软杂木的板厚在3.5cm以上,升温速度为1-2℃/h;硬杂木的板厚在3.5cm以下,升温速度可为1.5-5℃/h,硬杂木的板厚在3.5cm以上,升温速度为1-1.5℃/h)。

特别是,所述软杂木为材质较轻,密度较低的一类木材,例如樟子松、杉木、杨木等;硬杂木为密度和硬度都较高的一类木材,例如柞木、水曲柳、白蜡木、桦木、榆木、枣木等。

尤其是,干燥升温过程中处理窑排气口始终打开,排气口可与voc治理装置结合,对干燥过程中排出的气相介质进行voc治理和水分回收。

步骤3-5)中,处理窑排气口始终保持打开状态与大气相连,干燥-热处理过程中被处理材排出的水和其他气体由排气口排出。通常排气口与voc治理装置相结合,对处理过程中排出的气相介质进行voc治理和水分回收。

其中,步骤3)中干燥恒温处理阶段温度优选为50-100℃;干燥恒温处理阶段的处理时间为1~20h/cm板厚度。

特别是,干燥恒温处理阶段的处理时间按照如下方法进行:

待处理小径材为软杂木,且板厚度≤60mm时,干燥恒温处理阶段的处理时间为1~3h/cm厚度;

待处理小径材为软杂木,且板厚度>60mm时,干燥恒温处理阶段的处理时间为3~5h/cm厚度;

待处理小径材为硬杂木薄板,且板厚度≤10mm时,干燥恒温处理阶段的处理时间为2~4h/cm;

待处理小径材为硬杂木,板厚度为>10mm且≤60mm的中、厚板,则干燥恒温处理阶段的处理时间为2~10h/cm厚度;

待处理小径材为硬杂木,且板厚度为>60mm的厚板,则干燥恒温处理阶段的处理时间为2~20h/cm厚度。本发明中所述厚度为处理材的板厚。

尤其是,每隔10-60min对窑内待干燥木材的含水率进行测定,当木材含水率下降到10%-12%后,干燥恒温处理阶段结束。

特别是,在恒温干燥处理前处理窑排气口始终打开,排气口可与voc治理装置结合,对干燥过程中排出的气相介质进行voc治理和水分回收。

其中,步骤4)中热处理升温阶段中,升温速率为10-40℃/h。

特别是,热处理升温阶段,待处理小径材为软杂木时,升温速率为10-25℃/h;待处理小径材为硬杂木时,升温速率为25-40℃/h。

热处理的升温处理阶段通过处理窑中的主加热器进行加热,最终温度升高至120-180℃,且升温速率为10-40℃/h。

特别是,热处理升温阶段,加热升温过程中冷、热油阀、泄真空阀关闭;处理窑排气口始终打开,或者排气口与voc治理装置结合,对干燥过程中排出的气相介质进行voc治理。

其中,步骤5)热处理恒温阶段的热处理温度为120-180℃。

特别是,热处理恒温阶段的处理时间为1-5h/cm厚度。

特别是,热处理恒温阶段的处理时间按照如下方法进行:待处理小径材为软杂木时,热处理恒温阶段的处理时间为1-2h/cm厚度;待处理小径材为硬杂木时,热处理恒温阶段的处理时间为2-5h/cm厚度。

特别是,热处理过程中处理窑排气口始终打开,排气口可与voc治理装置结合,对干燥过程中排出的气相介质进行voc治理和水分回收。

其中,步骤6)中热处理降温阶段处理包括如下步骤:

6-1)打开热油管上的热油阀,通过热油管将热处理后的液相介质导回热油池;

6-2)当热液相介质排空后,关闭热油阀,泄真空阀、排气口,检查处理窑气密性;

6-3)打开真空泵、冷油阀,将冷液相介质从冷油池中吸入至处理窑内,对木材进行快速降温;

6-4)当冷液相介质完全盖没材堆(即抽真空处理结束)后,关闭冷油阀、真空泵,打开泄真空阀、处理窑排气口;

6-5)实时检测处理窑内小径材的温度,当窑内小径材温度≤60℃时,打开泄真空阀、排气口,打开冷油池的冷油阀,将冷液相介质导回冷油池。

通过温度传感器监测处理窑内处理材的温度变化。

特别是,步骤6-3)中所述冷液相介质温度与环境温度一致,即冷油池内的液相介质的温度为常温或室温;冷液相介质应完全淹没材堆并超过材堆上沿10-20cm,优选为15cm。

特别是,步骤6)中所述抽真空处理的处理时间按照公式(2)确定:

式(2)中:t抽为抽真空的时间,h;l处为处理窑的长度,m;r为处理窑半径,m;h油为处理窑内油的高度,m;v木为待处理材体积,m3;q抽为真空泵抽气量,m3/h。

特别是,所述h油按照公式(1)确定:

h油=h材 h浸没(1)

式(1)中:h材为待处理材材堆顶部到处理窑底部的距离,m;h浸没为处理窑内液相介质浸没待处理材后,液相介质高于待处理材材堆顶部的高度,m;h油为处理窑内液相介质的高度,m。

l处为处理窑的长度为处理窑轴向长度,即圆柱体型处理窑的轴向长度;r为圆柱体型处理窑半径。

为了取得更好的干燥及热处理效果,考虑到处理过程中油的挥发及被处理材料吸油的损耗,注入的液相介质应完全淹没材堆高于被处理材顶部一定距离,保证干燥及热处理过程中被处理材的处理质量及均匀性。

尤其是,h浸没为10-80cm,优选为10-20cm,进一步优选为15cm。

特别是,液相介质浸没被处理材堆的高度(即h浸没)由步骤5)的热处理温度决定:

当热处理温度低于100℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部10cm;

当热处理温度高于100℃,但低于140℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部10-20cm;

当热处理的温度高于140℃,但低于200℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部20-40cm;

当热处理温度高于200℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部40-80cm。

通过控制抽真空处理时间精确调控油浸没材堆的高度,从而达到较好的处理效果及较低的热能消耗。

步骤7)中将冷液相介质全部从处理窑内排出后进行抽真空脱油处理,密封处理窑,对罐内抽真空处理,由于木材外部环境压力小,内部压力大,多余的液相介质从木材表面溢出,落回处理窑底部。

其中,步骤7)中所述减压条件为处理窑内相对压力<0mpa,优选为-0~-0.05mpa,即真空表示数小于0mpa,优选为0~-0.05-mpa;脱油处理时间为5-30min。

特别是,处理窑内的小径材在减压条件下,进行脱油处理至少1次,优选为2-5次。

尤其是,每次脱油处理过程中,控制处理窑内相对压力<0mpa,优选为0~-0.05mpa;脱油处理时间为5-30min。

特别是,相邻两次抽真空脱油处理之间间隔10-40min,即进行一次脱油处理后,间隔10-40min后再进行下一次抽真空脱油处理。

尤其是,脱油处理结束后,打开泄真空阀、排气口、窑门,窑门处残留的液相介质通过热回油槽或/和冷回油槽回流至热油池或/和冷油池,然后取出处理材,结束小径材的干燥-热处理。

为防止内外压强差突然过大导致过多的油一次性被脱出,从而破坏被处理材的微观结构。脱油阶段采取少量多次的方法,用相对小的压强差使得被处理材内部的油分次脱出。相邻脱油处理中间步骤已在文中添加(抽真空脱油过程结束后,保持10-40min,再次循环该处理步骤)。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

1.本发明的小径材液相干燥-热处理一体化设备及方法,将液相介质作为干燥和热处理介质,液相热处理具有浸渍改性和热处理的联合功效,在热解木材营养成分的同时液相介质能浸渍进入木材内部,填充细胞腔从而进一步提高木材的尺寸稳定性,改善了其吸湿吸水性,同时提高了被处理材的防霉防腐性。

2.本发明使用液相介质进行干燥和热处理,相比于常规空气作为介质干燥木材而言,热利用率更高,传热效率更快,其不需要风机等驱动装置促进干燥介质的循环,电能消耗更小。在热处理过程中,热液相介质隔离氧气,不需要常规窑干热处理时的饱和蒸汽或其他介质进行保护,减少了保护介质的使用,达到进一步节能的效果。

3.本发明设备配置冷、热油池,利用热液相介质进行干燥-热处理,热处理后利用冷液相介质进行降温,不仅能达到快速降温的目的,还能利用被处理材表面和内部的冷热温差使得其内部形成负压,促进液相介质浸渍进入木材内部,从而进一步提高尺寸稳定性。

4.本发明将常规木材处理工艺中的干燥工序和热处理工序合二为一,将两次堆垛、两次拆垛的常规工艺简化为一次堆垛一次拆垛的液相干燥-热处理联合处理工艺,简化了工序,提高了生产效率。同时在木材干燥后不需要降温重新堆垛进行热处理,而是继续升温直接进行热处理,持续利用了木材干燥后的热能,减少了处理过程中的热能损耗。

附图说明

图1为本发明小径材液相干燥-热处理一体化装置的主视结构剖视图;

图2为本发明小径材液相干燥-热处理一体化装置的左视结构剖视图;

附图标记说明

1、处理窑;2、材堆;3、排气口;4、抽真空口;5、真空表接口;6、热油回油槽;7、热油池通气孔;8、热油阀;9、楼梯;10、冷油阀;11、冷油通气孔;12、冷油回油槽;13、热油池;14、热油管;15、冷油管;16、冷油池;17、装材车;18、泄真空阀门;19、真空泵;20、真空管路;21、热油口;22、冷油口;23、窑门。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明,本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的,并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是,在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换,但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

下面结合附图和实施例,对本发明的小径材液相干燥-热处理一体化装置、处理方法作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

如图1、图2,本发明的小径材液相干燥-热处理一体化装置,包括上层的干燥-热处理系统和下层的储油系统,上下两层之间不接触,间隔一定距离,通常为30-50cm。

上层的干燥-热处理系统,包括进行干燥处理、热处理的处理窑1和抽真空组件,其中抽真空组件包括设置在处理窑外部的真空管路20、泄真空阀18和真空泵19;其中真空管路与处理窑顶部的抽真空口4相连,真空泵通过真空管路20与处理窑相连接。抽真空组件用于降低处理窑内的压强,使得处理窑内的压强低于大气压,将热油池内的液相介质(即热油,热液相介质)压入处理窑内,进行小径材进行干燥处理、热处理;或将冷油池内的液相介质(即冷油,常温液相介质或冷液相介质)压入处理窑,对小径材进行降温处理。

由于热油的导热系数明显高于空气,能快速、均匀地将热量通过热传导的方式传递给被处理材,传热效率更高,同时油层可隔离氧气从而防止氧化所引起的强度下降。冷液相介质进入处理窑内对被处理材进行快速冷却,减少了冷却处理时间,同时利用被处理材表面和内部的冷热温差使得其被处理材内部空气急速收缩,从而在被处理材内部形成负压,促进液相介质浸渍进入木材内部,从而进一步提高被处理材的尺寸稳定性,改善木材的吸湿性、吸水性等特性。

处理窑与真空泵通过真空管路20相连接,在进行干燥和热处理过程中,真空泵降低处理窑内的压力,即抽真空,将冷、热油池内的冷油、热油分别注入处理窑。

干燥-热处理窑用于放置待干燥-热处理木材,并进行木材干燥-热处理,处理窑为圆柱体形罐体(优选为横卧的圆柱体),处理窑内部下方靠近底部位置沿着处理窑的纵向方向设置用于承载待处理材的装材车17,处理窑内部设置有温度传感器和主加热器(图中未标识),温度传感器可设置在处理窑的内侧壁,主加热器可设置在罐底部或/和侧壁。

处理窑的顶部设置有的排气口3、抽真空口4及真空表接口5,排气口、抽真空口及真空表接口的设置位置彼此错开排列。

处理窑底部设置有位置彼此错开的热油口21、冷油口22,热油口通过热油管14与热油池相连;冷油口通过冷油管15与冷油池相连,并且在热油管上设置热油阀8,在冷油管上设置冷油阀10,热油阀、冷油阀设置在本发明装置的上下两层之间的间隔处。

热油阀8控制将热油池内的热油通过热油管输送至处理窑内和将处理窑内热处理后的热油通过热油管回流至热油池内;冷油阀10控制将冷油池内的冷油通过冷油管输送至处理窑内以及将处理窑内冷却木材后的冷油通过冷油管回流至冷油池内。

处理窑顶部设置的抽真空口4与真空管路20相连接,真空泵19抽气,降低处理窑的压强;排气口3用于排出干燥和热处理过程中产生的气相介质,排气口还可与voc治理装置相连,对气相介质中的voc和水进行回收;真空表接口5与真空表连接,用于实时检测处理窑内压力情况。排气口、抽真空口、真空表接口的设置位置相互错开,互不影响。

本发明具体实施方式中处理窑以圆柱体型为例进行说明,其他形状的处理窑均适用于本发明。

下层的储油系统包括热油池13、热油管14、冷油池16、冷油管15、热油回油槽6、冷油回油槽12,其中与处理窑底部的热油口相连接的热油管伸入热油池内,与处理窑底部的冷油口相连接的冷油管伸入冷油池内。处理窑通过底部设置的热油管14、冷油管15分别与热油池、冷油池相连。热油池用于存储热液相介质,即存储高温的液相介质;冷油池用于存储冷液相介质,即存储低温的液相介质,即常温或室温的液相介质。

热油池内的液相介质通过辅助加热器,加热成温度超过常温或室温的液相介质(即热油、热液相介质),热油是相对于室温而言,液相介质温度高于室温(20-35℃)15℃以上,即为热油。冷油池内的液相介质,即放置在冷油池内的常温或室温下的液相介质,即冷油、常温或室温液相介质或冷液相介质。

本发明中液相介质为常温下呈现液态的可流动介质,如植物油、矿物油、丙酮、乙醇、三氯乙烯等。优选为植物油或矿物油类。特别是,液相介质选择能在空气中氧化成膜的干性油,如桐油、梓油、亚麻油等,优选为桐油。

冷、热油池形状、大小、规格可以相同,也可以不同,本发明具体上述方式中以冷热油池的形状、大小、规格相一致,且均为长方体形为例进行说明。

处理窑通过热油管与热油池相连通,并且通过设置在热油管上的热油控制阀控制热油在处理窑与热油池之间的流动;处理窑通过冷油管与冷油池相连通,并且通过设置在冷油管上的冷油阀控制冷油在处理窑与冷油池之间的流动。

热油池13内设置有温度传感器和辅助加热器(图中未标识),温度传感器可设置在热油池的内侧壁,辅助加热器可设置在热油池的底部或/和侧壁。热油池13顶部开设有热油池通气孔7,池内始终与大气联通。

热油管14伸入至热油池内部,热油池内的热油通过热油管14和热油阀8输送至处理窑内,对待处理木材进行预加热;处理窑内木材干燥处理结束后,处理窑内的热油通过热油管、热油阀回流至热油池,热油循环使用。

冷油管15伸入至冷油池底部,冷油池内的冷油通过冷油管15、冷油阀10输送至处理窑内,对被处理材进行快速冷却,减少了冷却处理时间,同时利用被处理材表面和内部的冷热温差使得其被处理材内部空气急速收缩,从而在被处理材内部形成负压,促进液相介质浸渍进入木材内部,从而进一步提高被处理材的尺寸稳定性,改善木材的吸湿性、吸水性等特性。处理窑内的小径材温度下降到60℃以下后,冷油通过冷油管、冷油阀回流至冷油池,冷油循环使用。

热油池内的液相介质通过辅助加热器,加热成热油后,处理窑在真空泵作用下,抽真空,使得处理窑内压强低于大气压,热油池内的热油压入处理窑,利用热油在常压下对窑内小径材依次进行干燥、热处理;处理窑内小径材干燥干燥结束后,处理窑内的热油通过热油口、热油管回流至热油池,存储,循环使用。

冷油池内设置有温度传感器(图中未标识),温度传感器可设置在冷油池的内侧壁。冷油池顶部开设有冷油池通气孔11,池内始终与大气联通。

冷油管15伸入至冷油池内部,冷油池内的冷油通过冷油管15和冷油阀10输送至处理窑内,对处理窑内热处理降温阶段的木材进行降温、冷却处理;小径材热处理降温阶段结束后的冷油通过冷油口、冷油管、冷油阀回流至冷油池,冷油循环使用。

冷油池16主要用于热处理降温阶段小径材的快速冷却、回收降温阶段的液相介质以及脱油阶段脱出的液相介质,均可再次循环使用。

冷油池内的液相介质在室温下自然降温冷却,形成冷液相介质(即冷油,通常与室温(20-35℃)温度一致)后,处理窑在真空泵作用下,抽真空,使得处理窑内压强低于大气压,将冷油池内的冷油压入处理窑内,进行小径材的降温冷却处理;处理窑内小径材温度降到60℃以下后,处理窑内的液相介质回流至冷油池,存储。

冷、热油池之间设置有楼梯9,利于操作人员检修。

热油回油槽6设置在热油池顶部,且靠近处理窑一端的窑门23的下方;冷油回油槽12设置在冷油池顶部,且靠近处理窑另一端的窑门的下方。小径材热处理脱油阶段处理结束后,开启处理窑的窑门,处理后的小径材出窑时,未完全回流至冷油池内的剩余的油可能会在出窑时顺着处理窑两端(即窑门)的边缘流出,冷、热油回油槽分别收集两侧流出的油,分别回流至冷、热油池。

设置在冷、热油池上方且位于处理窑窑门下方的冷、热油回油槽,通常为金属材质。

本发明处理装置处理的小径材包括小径木材、小径竹材,本发明具体实施方式中小径材以小径木材为例进行说明。

本发明具体实施方式中木材处理窑选用圆柱形为例进行说明,处理窑的横截面为圆形,其他形状均适用于本发明,例如球形、立方体形等均适用于本发明。加热、保护介质以桐油为例,其他液相介质均适用于本发明。

本发明具体实施方式中,图1中木材处理窑以其从左至右的方向为处理窑的纵向(即处理窑的轴向,处理窑的长度),从前至后的方向为处理窑的径向(即处理窑的宽度),从上至下的方向为处理窑的竖向(即处理窑的高度)。

本发明小径材的液相干燥-热处理装置的工作原理如下:

在小径材干燥-热处理前,将待处理材通过装材车运送至处理窑内,关闭窑门,检查处理窑的密闭性,关闭冷油阀、热油阀、处理窑排气口、真空泵;冷油池、热油池的通气孔始终保持打开状态,始终与大气联通。

一、干燥处理

1、预处理阶段:

1-1)制备热油

用于小径材干燥-热处理的液相介质(例如桐油等)放置于热油池13内,开启热油池中的辅助加热器加热液相介质,直至热油池中的液相介质温度达到50-100℃,形成热液相介质(也称为热油);

本发明中所述热液相介质是相对于室温而言,液相介质温度高于室温(20-35℃)15℃以上,即为热油;所述冷液相介质(即冷油)与室温温度一致。

在热油池内加热无加热速度限制,可以采用大功率加热设备在最短时间内升温至指定温度。若加入处理窑内再加热油,则升温速率不能过快,升温速度慢,升温时间长。因为此时是液相介质和被处理材同时加热,若升温速率太快可能影响被处理材的干燥,增加干燥缺陷产生的风险。

1-2)注入热油

打开热油阀8、抽真空口4、真空泵19,对处理窑1进行抽真空处理,降低处理窑内的压强,使得处理窑内的压强低于常压(通常为1个大气压);

因为热油池通气孔7始终与大气相连,热油池内的热油通过热油管14压进处理窑,直至热油完全淹没材堆,并超过材堆上沿10-20cm;然后关闭热油阀、真空泵,打开泄真空阀18、排气口3,使得处理窑内的压力与环境压力相一致。

注入热油过程中抽真空处理时间按照公式(1)计算:

式(1)中:t抽为抽真空的时间,h;l处为处理窑的长度,m;r为处理窑半径,m;v木为待处理材体积,m3;q抽为真空泵抽气量,m3/h;h油为处理窑内油的高度,m,h油按照公式(2)确定:h油=h材 h浸没(2)

式(2)中:h材为待处理材材堆顶部到处理窑底部的距离,m;h浸没为处理窑内热油浸没待处理材后,热油高于待处理材材堆顶部的高度,m;h油为处理窑内油的高度,m。

其中油浸没被处理材堆的高度应由热处理温度决定:

当油热处理温度低于100℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部10cm;当热处理温度高于100℃,但低于140℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部10-20cm;当热处理的温度高于140℃,但低于200℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部20-40cm;当热处理温度高于200℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部40-80cm。通过控制抽真空处理时间精确调控油浸没材堆的高度,从而达到较好的处理效果及较低的热能消耗。

2、干燥升温处理阶段

开启处理窑内的主加热器,对待处理材堆和注入处理窑内的热油进行加热,直至处理窑内液相介质的温度升至50-100℃,其中,控制处理窑内液相介质的升温速率为1-5℃/h。

干燥升温阶段的温度上升速度(即升温速率)根据被处理材的种类和厚度确定,其中:小径材为板厚在3.5cm以下的软杂木,则升温速度为2-5℃/h;板厚在3.5cm以上的软杂木,则升温速率为1-2℃/h;板厚在3.5cm以下的硬杂木,则升温速度可为1.5-5℃/h;板厚在3.5cm以上的硬杂木,则升温速率为1-1.5℃/h。

3、干燥恒温处理阶段

保持处理窑内液相介质(即热油)温度为50-100℃的条件下,对木材进行恒温干燥处理,保温时间为1-20h/cm厚度;

干燥恒温处理时间如下,其中:

待处理小径材为软杂木,板厚≤60mm时,干燥恒温处理阶段的处理时间为1~3h/cm厚度;板厚度>60mm时,干燥恒温处理阶段的处理时间为3~5h/每cm厚度;

待处理小径材为硬杂木,板厚度≤10mm(薄板)时,干燥恒温处理阶段的处理时间为2~4h/每cm;板厚度为>10mm且≤60mm(中、厚板),则干燥恒温处理阶段的处理时间为2~10h/每cm厚度;板厚度为>60mm(厚板),则干燥恒温处理阶段的处理时间为2~20h/每cm厚度。

其间排气口3始终打开,与大气相连,进行排气处理,排气口3也可外接voc治理装置,对处理过程中产生的气相介质进行voc治理和水分回收。

在恒温干燥处理过程中每间隔10-60min利用含水率测定设备(即含水率测定传感器)测定处理窑内小径材的含水率,当窑内材堆平均含水率降低至15%以下(优选为材堆含水率为10-12%)时,结束干燥处理,然后进入热处理阶段。

二、热处理

1、热处理升温阶段

打开处理窑内的主加热器,继续加热、升温,对窑内小径材进行热处理的升温阶段处理,直至窑内温度达到120-180℃,升温速率为10-40℃/h;

其中:待处理小径材为软杂木时,热处理升温阶段的升温速率为10-25℃/h;待处理小径材为硬杂木时,热处理升温阶段的升温速率为25-40℃/h。

2、热处理恒温阶段

保持处理窑内温度为120-180℃的条件下,进行热处理的恒温阶段处理,恒温热处理时间为1-5h/cm厚度;

热处理的恒温阶段处理的时间如下:待处理小径材为软杂木时,热处理恒温阶段的处理时间为1-2h/cm厚度(板厚);待处理小径材为硬杂木时,热处理恒温阶段的处理时间为2-5h/cm厚度(板厚)。

其间排气口3始终打开,与大气相连,向大气中排出热处理产生的气体;或排气口3外接voc治理装置,对处理过程中产生的气相介质进行voc治理和水分回收。

3、热处理降温阶段

3-1)排出热油

当热处理恒温处理阶段结束后,打开热油阀,热油通过热油管回流至热油池内;

3-2)注入冷油

当热油从处理窑内排出后,关闭热油阀、处理窑排气口,打开冷油阀10、抽真空口、真空泵,对处理窑进行抽真空处理,降低处理窑内的压强,使得处理窑内的压强低于常压(通常为1个大气压);

冷油池通气孔11始终与大气相连,冷油池内的冷油通过冷油管15压进处理窑,直至冷油完全淹没材堆,并超过材堆上沿10-20cm;关闭冷油阀、真空泵,打开泄真空阀、排气口,使得处理窑内的压力与环境压力相一致;注入处理窑内的冷油对处理窑内的小径材进行热处理过程中的降温阶段处理;

注入冷油过程中抽真空处理时间与热油过程一致。

注入冷油过程中抽真空处理时间按照公式(1)计算:

式(1)中:t抽为抽真空的时间,h;l处为处理窑的长度,m;r为处理窑半径,m;v木为待处理材体积,m3;q抽为真空泵抽气量,m3/h;h油为处理窑内冷油的高度,m,h油按照公式(2)确定:h油=h材 h浸没(2)

式(2)中:h材为待处理材材堆顶部到处理窑底部的距离,m;h浸没为处理窑内冷油浸没待处理材后,冷油高于待处理材材堆顶部的高度,m;h油为处理窑内冷油的高度,m。

注入液相介质(冷油)浸没被处理材堆的高度(即h浸没)由步骤5)的热处理温度决定:其中:当热处理温度低于100℃时,注入的液相介质(冷油)应盖没材堆并高于材堆顶部10cm;当热处理温度高于100℃,低于140℃时,液相介质(冷油)盖没材堆并高于材堆顶部10-20cm;当热处理的温度高于140℃,低于200℃时,液相介质(冷油)盖没材堆并高于材堆顶部20-40cm;当热处理温度高于200℃时,液相介质(冷油)应盖没材堆并高于材堆顶部40-80cm。

降温阶段的处理过程中,通过处理窑内的温度传感器检测材堆温度,直至材堆2的温度下降到低于60℃(通常为40-80℃)。

3-3)排出冷油

当处理窑内的材堆温度降低至40-80℃(优选为60℃)以下,然后打开冷油阀,处理窑内的液相介质通过冷油管回到冷油池内;热处理的降温阶段结束。

4、脱油处理

当冷油从处理窑内排出后,关闭泄真空阀、排气口、冷油阀,检查处理窑气密性,接着打开真空泵,对处理窑内的材堆进行减压状态下的第一次脱油处理,观察真空表接口处设置的真空表读数,在处理窑内相对压强<0mpa(通常为0~-0.05mpa)的条件下,保持至少5min(通常为≥5min,优选为5-30min,进一步优选为25min),除去小径材表面粘附的多余的冷油,即抽真空脱油处理5-30min;

脱油25min后,打开泄真空阀、排气口,关闭真空泵,保持处理窑内压力与环境压力相同,保持20min(通常为10-40min)后,再关闭泄真空阀、排气口、冷油阀,接着打开真空泵,对处理窑内的材堆进行减压状态下的第二次脱油处理,保持处理窑内相对压强<0mpa(通常为0~-0.05mpa)的条件下,保持至少5min(通常为≥5min,优选为5-30min,进一步优选为25min),除去小径材表面粘附的多余的冷油;

第二次脱油处理结束后,打开泄真空阀门18、排气口3,打开窑门,将多余脱出的液相介质通过冷油回油槽12排回冷油池16,同时被处理材处理结束出窑。

本发明中减压状态下的脱油处理进行至少1次,通常为2-5次,每次脱油处理过程中,控制处理窑内相对压力<0mpa,优选为-0.05~-0.1mpa;脱油处理时间为5-30min;并且相邻两次脱油处理之间的时间间隔10-40min。

实施例1小径桉木的桐油干燥-热处理一体化处理

通过本发明对小径桉木的桐油干燥-热处理一体化处理来具体说明本发明的处理装置和处理方法。

小径桉木材堆尺寸为1.5m×1.0m×0.5m(长×宽×高),材厚为5cm,码堆数为5堆,被处理材可为桉木板材、半剖料等,初含水率为90%,液相介质桐油的密度937kg/m3

干燥-热处理窑为圆柱体形罐体,处理窑内腔横截面直径为1.5m(即处理窑的径向宽度为1.5m),壁厚0.1m,处理窑的纵向长度为10.16m,处理窑的高度为1.5m,处理窑的容量为18.0m3,冷、热油池为长方体形(长4.3m,宽1.5m,高1.35m),储油池壁厚0.1m;真空泵的抽气量q抽为20m3/h。

处理窑底部到装材车底座承载铁架上沿距离为0.35m,热、冷油池底部分别到处理窑底部的距离为1.8m,桉木热处理温度130℃,处理过程中液相介质(桐油)淹没材堆顶部并高出顶部h浸没=0.15m(热处理温度高于100℃,低于140℃时,液相介质盖没材堆并高于材堆顶部10-20cm)。

一、干燥处理

1、制备热油

开启热油池内的辅助加热器,对放置于热油池内的液相介质(桐油)加热升温,直至热油池内桐油温度升高至60℃(通常为50-100℃),形成热油,其中室温为25℃,热油温度高于室温35℃(大于15℃);

2、注入热油

当热油池内液相介质温度达到60℃后,打开热油阀、抽真空口、真空泵,对密闭的处理窑进行抽真空处理,降低处理窑内的压强,热油池通气孔始终与大气相通,热油通过热油管注入处理窑中,其中,注入热油过程中的抽真空处理时间t热-抽按照公式(1)进行计算;

公式(1)中t抽为抽真空的时间,h;l处为处理窑的长度,m;r为处理窑半径,m;v木为待处理材体积,m3;q抽为真空泵抽气量,m3/h;h油为处理窑内油的高度,m,其中h油按照公式(2)确定:h油=h材 h浸没(2)

式(2)中:h材为待处理材材堆顶部到处理窑底部的距离,m;h浸没为处理窑内热油浸没待处理材后,热油高于待处理材材堆顶部的高度,m;油浸没被处理材堆的高度应由热处理温度决定;h油为处理窑内油的高度,m。

l处为10.16m;r为0.75m;v木为1.5×1.0×0.5×5=3.75m3;q抽为20m3/h。

桉木小径材干燥和热处理过程中处理窑内桐油淹没桉木小径材材堆时,罐内桐油的高度为h油,其中桉木热处理温度130℃,处理过程中液相介质(桐油)淹没材堆顶部并高出顶部0.15m,h油=0.35 0.5 h浸没=0.85 0.15=1.0m。

本发明实施例1中热处理温度为140℃时,热处理过程中热液相介质浸没材堆的高度为15cm,注入热液相介质过程中抽真空处理t热-抽0.45h,注入处理窑内的热液相介质浸没材堆的高度为15cm,关闭热油阀并停止抽真空处理,精确控制抽真空处理时间,能精确调控油浸没材堆的高度,从而达到较好的处理效果及较低的热能消耗。按照公式(1)计算的抽真空时间,进行抽真空处理,精确控制从热油池注入的热油量,既能保证注入处理窑内的热油能够完全浸没材堆,还能取得更好的干燥及热处理效果,避免干燥处理、热处理过程中液相介质的挥发以及处理材吸收热油的损耗,保证了干燥及热处理过程中被处理材的处理质量及均匀性。

液相介质浸没被处理材堆的高度(h浸没)应由热处理温度决定,其中:当热处理温度低于100℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部10cm;当热处理温度高于100℃,低于140℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部10-20cm;油的浸没高度随着热处理温度的升高而增大,一般为温度每升高10℃,浸没高度增加1-2cm;当热处理的温度高于140℃,低于200℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部20-40cm;油的浸没高度随着热处理温度的升高而增大,一般为温度每温度升高10℃,浸没高度增加2-3cm;当热处理温度高于200℃时,液相介质应盖没材堆并高于材堆顶部40-80cm;油的浸没高度随着热处理温度的升高而增大,一般为温度每温度升高10℃,浸没高度增加3-5cm。

抽真空处理0.45h后,关闭热油阀、真空泵,注入处理窑内的热油完全淹没材堆,打开泄真空阀门、处理窑排气口,释放真空,使得处理窑与环境压力一致。

3、干燥升温处理阶段

开启处理窑中的主加热器对热油继续加热,对材堆进行干燥升温处理,直至处理窑内液相介质的温度升高至60℃(通常为50-100℃),干燥升温阶段的温度上升速度为1.5℃/h(通常为1-5℃/h)。桉木为硬杂木,且板厚为5cm,升温速率为1.5℃/h。

4、干燥恒温处理阶段

当处理窑内温度达到60℃(通常为50-100℃)时,保持窑内温度恒定,进行恒温干燥处理,处理时间为8h/cm厚度(通常为1-20h/每cm厚度),其间每隔30min(通常为10-60min)测定对罐内小径材桉木的含水率,当含水率下降到12%(通常为低于12%,优选为10%-12%)后,干燥恒温处理阶段结束。

桉木为硬杂木,且板厚为5cm,干燥恒温保温处理时间为8h/cm厚度,保温时间为40h。

恒温干燥处理过程中,排气口始终打开,与大气相连,进行排气处理;或者排气口外接voc治理装置,对处理过程中产生的气相介质进行voc治理和水分回收。

5、热处理升温阶段

打开处理窑内的主加热器,继续加热、升温,对处理窑内小径材进行热处理的预热升温阶段处理,直至罐内温度达到130℃(通常为120-180℃),升温速率为30℃/h(通常为10-40℃/h)。桉木为硬杂木,升温速率为30℃/h。

6、热处理恒温阶段

保持处理窑内温度为130℃(通常为120-180℃),进行恒温热处理,恒温热处理时间为2h/cm厚度(通常为1-5h/cm厚度)。桉木为硬杂木,板厚为5cm,热处理恒温阶段的处理时间为10h。

恒温热处理过程中排气口始终打开与大气相连,向大气中排出热处理产生的气体;或者排气口外接voc治理装置,对处理过程中产生的气相介质进行voc治理和水分回收。

7、热处理降温阶段

当恒温热处理10h后,打开热油阀,热油通过热油管回流至热油池内;当热油全部从处理窑内排出后,关闭热油阀、冷油阀,泄真空阀、处理窑排气口,检查装置气密性,然后打开冷油阀、抽真空口、真空泵,对处理窑进行抽真空处理,降低处理窑内的压强,使得处理窑内的压强低于常压(通常为1个大气压);

冷油池通气孔11始终与大气相通,冷油池内的常温冷油通过冷油管15注入处理窑中,对处理窑中的木材进行降温冷却处理,其中,除了注入的液相介质为常温冷油之外,注入冷油过程与热油过程一致。

在热处理的降温阶段,通过处理窑内的温度传感器实时监测材堆温度,直至材堆的温度下降到低于60℃(通常为40-80℃);打开冷油阀,处理窑内的冷油通过冷油管流回冷油池,热处理的降温阶段结束。

本发明实施例1中热处理降温阶段注入冷油过程中的抽真空处理时间为0.45h,注入冷油过程中抽真空处理0.45h后,关闭冷油阀并停止抽真空处理。

8、脱油处理

当冷油从处理窑内排出后,关闭泄真空阀、排气口、冷油阀,检查处理窑气密性,接着打开真空泵,对处理窑内的材堆进行减压状态下的第一次脱油处理即第一次抽真空脱油处理,观察真空表接口处设置的真空表读数,在处理窑内相对压强为-0.015mpa(通常为<0mpa,优选为0~-0.05mpa)的条件下,保持7min(通常为5-30min),即抽真空脱油处理5-30min,除去小径材表面粘附的多余的冷油;

第一次脱油处理7min后,打开泄真空阀、进排气口,关闭真空泵,释放真空,使得处理窑内压力与环境压力一致,保持处理窑内外压力一致20min(通常为10-40min)后,再次循环抽真空脱油处理步骤,在相对压强为-0.015mpa下抽真空脱油7min后,再次释放真空,循环处理次数为2次(一般为2-5次)。

为防止内外压强差突然过大导致过多的油一次性被脱出,从而破坏被处理材的微观结构。脱油阶段采取少量多次的方法,用相对小的压强差使得被处理材内部的油分次脱出。抽真空脱油过程结束后,释放真空,保持处理窑内外压力相同10-40min之后,再次循环抽真空脱油处理。循环抽真空脱油2-5次。

脱油处理结束后,打开泄真空阀、排气口、冷油阀,脱出的油通过冷油管回流至冷油池。打开窑门,多余未通过油管流回的液相介质通过位于处理窑两端的窑门下方的冷、热回油槽排出,回流至冷油池、热油池,被处理材处理结束出窑,获得液相干燥-热处理小径材。

试验例热处理小径材湿胀率测试

参照gb/t1934.2-2009《木材湿胀性测定方法》测定实施例1制备的液相干燥-热处理小径材、未做处理的小径材(实施例1的原材料,对照例)的尺寸稳定性,测定方法具体如下:

将试样分别放入烘箱内,开始温度60℃保持约4h,然后按gb/t1931-2009《木材含水率测定方法》中5.2的规定(将同批试验取得的含水率试样,一并放入烘箱内,在(103±2)℃的温度下烘8h后,从中选定2~3个试样进行以此试称,以后每隔2h称量所选试样一次,至最后两次称量差不超过试样质量的0.5%时,即认为试样达到全干),将试样烘至全干。冷却后,在试样各相对面的中心位置分别测出径向和弦向和纵向(顺纹方向)的尺寸l0,精确至0.001mm。将试样放置于温度(20±2)℃,相对湿度(65±3)%的条件下吸湿至尺寸稳定。在吸湿过程,用2~3个试样,每隔6h试测一次弦向尺寸的变化,至两次测量结果之差不超过0.2mm时,即认为尺寸达到稳定,然后测定所有试样的径向、弦向和纵向(顺纹方向)的尺寸l1,精确至0.001mm。

按照公式(3)测定线湿胀率

式中:线湿胀率,试样从全干到平衡含水率的径向和弦向的线湿胀率,%;l1,试样在平衡含水率时的径向、弦向或纵向(顺纹方向)的长度,mm;l0,试样全干时的径向、弦向或纵向(顺纹方向)的长度,mm。检测结果如表1所示。

表1热处理小径材线湿胀率

与未处理材相比,本发明的液相干燥-热处理后的小径材的尺寸稳定性得到显著提高,其中弦向湿胀率从7.72%下降到3.49%,降低了54.79%,径向湿胀率从6.11%下降到2.65%,降低了56.63%,纵向湿胀率从0.47%下降到0.28%,降低了40.43%。可见本发明的液相干燥-热处理对小径材尺寸稳定性(湿胀性)的提高均有较为显著的效果。

本发明上述实施例仅是范例性的,并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是,在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换,但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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