一种木材改性设备 【技术领域】
本发明涉及一种对人工林、速生丰产林木材和其它木材进行改性处理的设备，旨在使木材的密度、硬度、强度等物理力学性能得到提高，或获得阻燃、防腐、绝缘、导电等特殊功能。
背景技术
目前木材进行改性处理所采用的设备，大都具备木材满细胞法浸注处理液功能，如专利号为95215722.5的“木材保护加压处理设备”、申请号为85101957的“木材浸注方法及实施该方法的装置”和专利号为02253717.1的“一种用二次真空处理的杨木木材及其处理设备”等，均可以对木材进行真空-加压处理。有的还可以对木材进行真空干燥，如上述02253717.1专利。也有可以对木材进行蒸煮处理的，如专利号为98107213.5的“松木脱脂改性方法及设备”。上述及其它常见的设备对木材进行满细胞法浸注处理液时，要求木材含水率较低，一般为10％左右；对含水率高的木材，特别是生材无法浸注，必须将木材干燥到较低的含水率后再加工，工艺麻烦、生产效率低、成本增大；如果采用98107213.5专利的方法直接在浸注罐内进行真空干燥，虽然工艺衔接较为紧凑，但干燥时间仍然相对较长，从设备的造价及其生产效率的角度来说，其可行性似乎不大。具有汽蒸系统的如98107213.5专利的设备，则一般都没有蒸汽限压阀、消声装置，蒸汽压力不恒定直接影响木材汽蒸效果，而蒸汽产生的噪声则不利于生产环境。
【发明内容】
基于此，我们提出一种集真空加压、真空干燥为一体的，对含水率低的干木材、含水率高的湿或生木材直接进行改性处理，并使木材的密度、硬度、强度等物理力学性能得到提高，和/或获得阻燃、防腐、绝缘、导电等特殊功能，和/或脱除油性物质以消减木材地变形性、开裂的设备。
本发明由如下技术方案实现的：
包括密封压力罐、真空系统、加压系统和木材装料车，真空系统和加压系统通过管线与密封压力罐连接，木材装料车可以推入或拉出密封压力罐，其特征在于：在所述的密封压力罐上还连接有汽蒸/热风系统，其功能是向所述的密封压力罐注入热风或蒸汽，并进行压力控制、对排出的热风或蒸汽进行处理。
所述的汽蒸/热风系统包括汽风驳入口、汽风分配管、汽风限压阀、疏水阀和热风循环风机，汽风分配管设在所述的密封压力罐内并与连接在罐外的汽风驳入口相连接；汽风限压阀和疏水阀分别连接在密封压力罐的上下部；热风循环风机与密封压力罐的上部及汽风限压阀的出口连接。
所述的真空系统包括真空泵和热交换装置(6)，真空泵(7)通过热交换装置(6)与密封压力罐连接；所述的真空泵(7)选择水封式，以避免封闭液被污染或设置复杂的汽液分离装置。
还包括环保系统，该环保系统包括分别串联在所述的热交换装置(6)的入口和出口的消声装置(13)和冷凝物分离回收装置(14)。
所述的加压系统包括有依次串联在处理液槽与密封压力罐之间的过滤装置(11)、液体加压泵(8)和止回阀(9)，以及连接在密封压力罐上的压力控制装置(10)，后者控制加压泵(8)的工作。
在所述的液体加压泵(8)与过滤装置(11)之间连接有压力维持泵(22)。
在所述的木材装料车的车体上固定有与密封压力罐(1)的水平直径方向平行的倒T型槽(17)，倒T型槽(17)开口向上。
在所述的在木材叠装在木材装料车时，采用T字头铁链(18)作为木材垂直方向间隔条，用普通铁链作为木材水平方向的间隔条。
在所述的密封压力罐外包裹有保温材料，以使汽蒸、真空时保持一定的温度，节约能源，保证效果和质量。
本发明在工作时将木材在装料车上叠装好，装入密封压力罐内，木材通过汽蒸系统、真空系统、加压系统、热风系统、环保系统完成整个改性处理过程。整套改性处理设备设计合理，结构简单，工艺处理快，能形成一条自动化生产线，且整个改性处理过程无任何污染。通过它既可以对含水率低的干木材、也可以对含水率高的湿或生木材直接进行改性处理，使木材的密度、硬度、强度等物理力学性能得到提高，和/或获得阻燃、防腐、绝缘、导电等特殊功能，和/或脱除油性物质以消减木材的变形性、开裂等缺陷。整个的处理过程不会对环境产生任何污染。
【附图说明】
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明装料车的结构示意图；
图3是本发明装料车上的倒T型槽的结构示意图，其中b图是a图的俯视图；
图4是本发明T字头铁链的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合说明书附图对本发明作进一步描述：
参见图1～图4，本发明密封压力罐1按有关高压槽标准制作。罐外全包裹有保温材料，以使汽蒸、真空时保持一定的温度，节约能源，保证效果和质量。密封压力罐1外装有液体安全阀15和液位计16。万一罐内液体超压时液体安全阀15自动开启卸压；通过液位计16可观察到密封压力罐内液位高度。
所述的汽蒸/热风系统包括汽风驳入口2、汽风分配管3、汽风限压阀4、疏水阀5和热风循环风机12，汽风分配管3设在所述的密封压力罐1内并与连接在罐外的汽风驳入口2相连接；汽风限压阀4和疏水阀5分别连接在密封压力罐1的上下部。热风循环风机12与密封压力罐的上部及汽风限压阀的出口连接，起到吸进新鲜空气、排出罐内湿热气体的作用。蒸汽限压阀4的作用是限定汽蒸时蒸汽压力并释放蒸汽；疏水阀5的作用是将汽蒸时罐内的冷凝水排出罐外；蒸汽限压阀4装在密封压力罐1顶部。
真空系统包括有真空泵7和热交换装置6，并装有真空表。真空泵7选择水封式的，以避免真空泵封闭液被污染，或采用复杂的汽液分离装置。热交换装置6上方管道为冷却水出口，下方管道为冷却水进口。真空表装在消声装置13之上。热交换装置6的作用是将经限压阀排出的蒸汽冷凝成为液态水。热交换装置6连接在消声装置13之后。
加压系统包括有液体加压泵8、止回阀9、压力控制装置10和过滤装置11等。液体加压泵8为罐内液体提供压力；当罐内液体达到要求的压力时，加压泵8停止工作，此时止回阀9可阻止液体返流，保持压力；压力控制装置10控制加压泵8的电机工作与否，使罐内压力在要求的、较小的压力范围内变化；过滤装置11连接在处理液槽21与液体加压泵8之间，作用是将处理木材时处理液被带进的木屑等固体杂质过滤去。
还可在所述的液体加压泵8与过滤装置11之间连接有压力维持泵22，该液压泵22的容量较小，其作用是当密封压力罐1内的压力达到要求值时，可以只用压力维持泵22维持系统的压力。
环保系统包括有消声装置13、冷凝物分离回收装置14。消声装置13的作用是消除汽蒸时蒸汽产生的噪音并进行汽液分离。冷凝物分离回收装置14的作用是将冷凝后的液体进行油水分离，油相物质回收作为副产品，水相为去离子水供锅炉循环使用。
木材装料车的底部固定有与密封压力罐1的水平直径方向平行的倒T型槽17，倒T型槽17开口向上。木材叠装时，将T字头铁链18的“T”一头套入倒T型槽17中，铁链段作为木材垂直方向间隔条；用普通铁链23作为木材水平方向的间隔条。木材叠装时，这样的间隔条克服了刚性的直间隔条，因木材规格不同而不易装载或悬空过多的毛病，使木材处理均匀，质量保证。倒T型槽17也可不与装料车19固定，而是按照被处理木材的堆放需要放置在装料车19。间隔方式同上。
下面以三种木材的处理过程为例，说明本发明的使用方法：
1、对含水率低的干木材满细胞法浸注改性处理液：
1.1装料：木材用T字头铁链18和普通铁链作为间隔条，将木材20叠装上装料车19上，推进密封压力罐1内，关闭好罐门。
1.2前真空：将连接真空泵7的管路上的阀门打开，关闭其它阀门，开启真空泵7抽真空至要求的压力和时间。
1.3吸进处理液：真空泵不停，以保持恒定的真空度。慢慢打开连接处理液槽21吸排液管路上的阀门吸进处理液，当吸进密封压力罐1内的处理液的高度离满罐还有10～20cm时，关闭连接真空泵的管路上的阀门(同时关停真空泵7)，让真空自动将处理液吸满罐。关闭吸排液管路上的阀门。
1.4补液加压：设置好压力控制装置10至要求的压力变化范围，打开连接处理液槽21加压管路上的阀门，开启液体加压泵8，往密封压力罐1内补加处理液，使压力升高并相对恒定。
1.5排液：补液加压到达要求的时间后，关停液体加压泵8，打开连接处理液槽吸排液管路上的阀门，开启卸液泵抽出密封压力罐1内的处理液。如果整个处理液槽低于压力罐，亦可以利用液位差自动放出罐内的处理液。
1.6-1后真空：连接真空泵的管路上的阀门打开，关闭其它阀门，开启真空泵7抽真空至要求的压力和时间，抽出木材表面的少量处理液，以减少浪费。将所抽出的处理液排进处理液槽21内，然后进行1.7工艺。
1.6-2二次浸注：进行了1.6-1工序以后，关停真空泵7，并关闭连接真空泵的管路上的阀门。将连接热风系统的管路上的阀门打开，接着打开热风驳入口2的管路上的阀门，通入循环热风一定的时间。关闭连接热风系统的管路上的阀门和热风驳入口2的管路上的阀门，然后按1.2的操作进行真空工艺。如此反复热风-真空进行2～3次，直至罐内木材含水率降至较低(一般要求40％以下)，接着按顺序进行1.3→1.4→1.5→1.6-1工艺。
1.7出料：关停真空泵7，打开密封压力罐1的罐门，将装料车19推出罐，卸下已浸注好的木材进行干燥处理。
大多数情况下按1.6-1工艺便可。一些特殊要求的改性木材，需要浸注进木材的处理液的固形物(不挥发成分)含量较高，木材密度增加较大。此时，如果一次浸注达不到目的，又不便通过提高浸注液的浓度(固形物含量)来实现，可以进行1.6-2二次浸注。
2、对含水率高的湿或生木材浸注改性处理液：
2.1装料：同1.1
2.2一次汽蒸：连接热交换装置6的管路上的阀门打开，关闭其它阀门。通冷却水进热交换装置6，打开蒸汽驳入口2的管路上的阀门，通入合适压力的蒸汽，均匀喷蒸木材至要求的时间。关闭蒸汽驳入口2的管路上的阀门。
2.3一次真空：同1.2
2.4二次汽蒸：同2.2，但汽蒸时间一般较一次汽蒸要短。
2.5二次真空：同1.2，但真空时间一般较一次真空要长。
2.6吸进处理液：同1.3
2.7补液加压：同1.4
2.8排液：同1.5
2.9后真空：同1.6-1；或二次浸注：同1.6-2
2.10出料：同1.7
“汽蒸-真空”的目的是打通木材毛细管孔通道、除去木材大部分水分，必要时(如木材厚度大、渗透性差等情况)还可以进行三次或更多次汽蒸-真空处理。另外，“汽蒸-真空”还具有除去木材中的油性物质的作用，所以本工艺同样适用于油性木材。在2.6吸进处理液步骤之前，密封压力罐1内的温度要求保持较高，以使木材利用热胀冷缩原理更容易吸进(冷的)处理液。因此，本工艺浸注处理液既属“满细胞法浸注法”，又具备有“冷-热浸注法”的特征，处理液渗透均匀、渗透深度大。这也是本工艺能处理含水率高的湿或生木材之根本所在。
3、松木、桉木等油性木材的脱油处理：
3.1装料：同1.1
3.2一次汽蒸：同2.2
3.3一次真空：同1.2
3.4二次汽蒸：同2.2，但汽蒸时间一般较一次汽蒸要短。
3.5二次真空：同1.2，但真空时间一般较一次真空要长。
3.6出料：同1.7
必要时(如木材厚度大、含油率大等情况)还可以进行三次或更多次汽蒸-真空处理。通过本工艺脱油处理后的木材含水率不高，一般在30～40％左右。