一种超高温木材炭化方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN200810033223.2	申请日：	2008.01.29
公开号：	CN101497799A	公开日：	2009.08.05
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效\|\|\|公开
IPC分类号：	C10B53/02	主分类号：	C10B53/02
申请人：	上海大不同木业科技有限公司
发明人：	李惠明; 陈人望
地址：	200051上海市长宁区中山西路518号1号楼4楼
优先权：
专利代理机构：	上海光华专利事务所	代理人：	李强;余明伟
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内容摘要

本发明公开了一种超高温木材炭化方法，其特征在于，包括以下步骤：A.将木材放置于炭化罐内，将木材加热到100～120℃，并向木材表面喷射水蒸气，保持2～4小时；B.干燥木材，使木材含水率达到3～4％；C.在将木材加热到150～200℃，保持8-10小时；D.降低炭化罐内的温度至100℃以下，在此过程中，向木材表面喷射水蒸气。本发明方法可用于生产炭化木。

权利要求书

1.  一种超高温木材炭化方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.将木材放置于炭化罐内，将木材加热到100～120℃，并向木材表面喷射水蒸汽，保持2～4小时；
B.干燥木材，使木材含水率达到3～4％；
C.在将木材加热到150℃～200℃，保持8—10小时；
D.降低炭化罐内的温度至100℃以下，在此过程中，向木材表面喷射水蒸汽。

2.  根据权利要求1所述的超高温木材炭化方法，其特征在于，所述的步骤B包括：a、停止加热，木材放置20—40分钟；b、将真空炭化罐内抽真空，使炭化罐内真空度为0.015-0.05MPa；c、当木材中心温度达到40-55℃时，将炭化罐内恢复到常压，恢复常压过程中，向木材表面喷射水蒸汽，至木材含水率达到3～4％。

3.  根据权利要求2所述的超高温木材炭化方法，其特征在于，重复步骤a、b，直至木材的含水率达到3～4％。

4.  根据权利要求1所述的超高温木材炭化方法，其特征在于，所述的步骤A中，加热时，使真空炭化罐内的温度达到为90—120℃，保持1.5—3小时。

5.  根据权利要求1所述的超高温木材炭化方法，其特征在于，所述的步骤D中，降低炭化罐内的温度至100℃以下后，木材放置2—3小时。

说明书

一种超高温木材炭化方法
技术领域
本发明涉及一种超高温木材炭化方法。
背景技术
随着人民生活水平的不断提高和居住条件的改善，木地板作为一种地面铺设材料，得到了广泛而普遍的使用。目前，公知的木地板大体可分为：实木地板、实木复合地板和强化地板三大类，这其中复合地板又可根据其复合材料和结构的不同出现了多种类型。木材作为一种天然的生态环境材料，与其它材料相比，往往具有特殊的视觉、触觉、声学和调温调湿特性，但是，与此相关联，木材制品也会随着使用环境的不同而产生干缩、湿胀现象，并且在一定温湿度等条件下，绝大部分木材容易腐朽和被虫蛀。这也正是木质地板在使用过程中由于材料、结构、生产工艺以及使用环境变化而产生缺陷的主要原因。
炭化木技术(高温热处理木材技术)是木材加工领域的新兴技术之一。炭化木自问世以来，以其良好的生物耐久性、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内外装饰，木扶梯，公园设施以及蒸汽浴室内部设施等诸多方面。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种生产炭化木的超高温木材炭化方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种超高温木材炭化方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.将木材放置于炭化罐内，将木材加热到100～120℃，并向木材表面喷射水蒸汽，保持2～4小时；
B.干燥木材，使木材含水率达到3～4％；
C.在将木材加热到150℃～200℃，保持8—10小时；
D.降低炭化罐内的温度至100℃以下，在此过程中，向木材表面喷射水蒸汽。
其中，所述的步骤B包括：a、停止加热，木材放置20—40分钟；b、将真空炭化罐内抽真空，使炭化罐内真空度为0.015-0.05MPa；c、当木材中心温度达到40-55℃时，将炭化罐内恢复到常压，恢复常压过程中，向木材表面喷射水蒸汽，至木材含水率达到3～4％。
其中，重复步骤a、b，直至木材的含水率达到3～4％。
其中，所述的步骤A中，加热时，使真空炭化罐内的温度达到为90—120℃，保持1.5—3小时。
其中，所述的步骤D中，降低炭化罐内的温度至100℃以下后，木材放置2—3小时。
其中，所述的步骤A中，加热时向炭化罐内喷射水蒸汽，目的是改善木材的透气性，消除表面硬化现象，有些树脂含量较高的树种经预热阶段的汽蒸处理后还可起到一定的脱脂作用。
所述的步骤A和B中，采用真空干燥，先在常压下对木材进行对流加热，原则是使木材在不变干，以不增湿的条件下热透。因此，有时要向真空干燥罐内喷射蒸汽，以提高阶介质的相对湿度。加热阶段开动风机运转。保持一段时间，使木材温度达到一定值后，此时停止加热，风机也停止转动，抽真空时，木材表面水分剧烈蒸发。因此，必须控制抽真空的速度，以防木材开裂，真空阶段时间的长度，根据木材厚度确定。木材每厚1mm，抽真空时间为1min，如此间歇加热和抽真空，反复循环，直至木材的含水率符合要求为止。
当木材含水率达到要求后，在常压和风机运转的条件下，对木材进行调温处理。向炭化罐内喷蒸，提高木材的平衡含水率，处理时间依木材厚度而异，一般为8～24小时。
我国工业用针、阔叶树种的间歇真空干燥基准于下：

基准号1234罐内介质温度(℃)90-9585-9080-8575-80木材堆温度(℃)8273-757263-65真空度(Pa)9.3×10⁴9.3×10⁴9.3×10⁴9.3×10⁴减压时间(min)30504070

说明：1号基准适用于厚度30mm以下的针叶树材；
2号基准适用于厚度50mm左右的针叶树材；
3号基准适用于厚度30mm以下的阔叶树材；
4号基准适用于厚度50mm左右的阔叶树材。
所述的步骤A中，目的是为木材中水分蒸发和移动提供能量。加热时空气介质的湿度被控制在与木材表层含水率相平衡的水平，使木材在加热过程中基本上不蒸发水分。
步骤B中，在转入真空阶段前，木材表层温度明显高于内层，如果立即抽真空，木材表层水分将大量蒸发，容易产生较大的含水率梯度，使木材开裂。因此在加热与抽真空之间往往设一段20—40分钟的平衡时间，以减小木材材心、表层的温差。
将炭化装置内抽成真空状态，是为了降低水的沸点，降低水分的蒸发温度。
因在真空蒸发阶段，木材内部的水分不可能完全蒸发，为保证在后一步骤炭化木材时，木材不会因为内部和表面含水量不同而影响炭化木的颜色均匀，因此，在升温炭化之前，将木材表面调湿。
本发明中的超高温木材炭化方法的有益效果为：木材炭化处理过程未使用其它外加化学品。木材的吸湿性能降低，去除“可食用”的化合物，增强木材的耐久性，降低木材的伸缩性，提高木材的稳定性，炭化木处理过程没有有害物质生成。
按照上述木材炭化工艺方法处理的炭化炭化木材，经测试具有以下性能：
加工性能：炭化木与未处理的木材锯、创、铣没有性能上的差别。
耐久性：按国家标准和行业标准对炭化木进行防霉、防腐试验，结果其耐久性增加极为显著。
水分的吸收及尺寸稳定性：经试验炭化木的吸湿性和伸缩性的降低极为显著，弦向膨胀与径向膨胀的差值显著减小。这充分说明炭化处理能明显改善木材的尺寸稳定性。
物理力学性能：炭化处理后的木材，其力学性能与原木材树种、处理温度、处理时间相关联，虽然抗弯弹性模量、抗压强度和冲击韧性经测试有不同程度下降，但对其使用性能不影响。
涂油漆性能：经测试炭化木的油漆性能与未处理的木材类似，甚至更佳。老化后无溢油，并有良好的附着力。
粘接性能：试验表明炭化木与未经处理的木材相比较，其胶合性能更佳，效果更理想。说明处理过的木材不仅改善了尺寸稳定性更能改善其胶合性能。
附图说明
图1为本发明使用的装置结构示意图；
图2为本发明使用的装置结构示意图；
图3为图2的A—A向视图；
图4为本发明方法工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：
如图1-3所示为本发明方法使用的超高温木材真空炭化装置，包括炭化罐17，炭化罐17内设置有导热管2；与炭化罐17相连并可将炭化罐17内抽真空的抽真空机18，所述抽真空机18通过抽真空管与炭化罐17连接；为炭化罐17提供水蒸汽的蒸汽发生器19，所述的蒸汽发生器19与炭化罐17通过导管连接；用于加热导热介质的锅炉20，所述锅炉20与导热管2相通。可向炭化罐17送气体的风机21，风机21通过风管与炭化罐17内腔连通。
所述炭化罐，包括罐体15，所述罐体15一端设置有活动罐盖1和封头9，罐体15内设置有导热管2，导热管2设置于罐体底部，罐体15底部的导热管2为一根或两根以上，弯曲分布于罐体15底部；导热管2还设置于罐体15两侧，罐体两侧的导热管2分别为一根或两根以上，分别弯曲分布于罐体两侧。所述的导热管2设置有导热介质进口11和出口10，罐体15设置有抽真空管接口14、风机管进口13和出口16，罐体15上还设置有蒸汽进口7、用于测量罐体内压力的压力表3，用于测量罐体内温度的温度计4；罐体15上设置有安全阀8；罐体15底部设置有排污口12，导热介质为导热油。活动罐盖1上设有测量材堆内木材含水率和温度的测定仪的导线进口。、
罐体15一端设置有活动罐盖1，活动罐盖1采用电动控制打开或关闭，并能够将罐体密封。
实施例1、以桦木为原木生产炭化木：将桦木放置于炭化罐内，
一种超高温木材炭化方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.将木材密封于炭化罐内，使真空炭化罐内的温度达到为100—120℃，保持1.5—3小时，导热管2内通入100～120℃导热油，并向木材表面喷射水蒸汽，利用导热油和水蒸汽将木材加热到100～120℃，加热时，打开风机，促进炭化罐内空气流动，可使各部分木材温度均匀，保持2～4小时；
B.干燥木材，a、停止加热，木材放置20—40分钟；b、使用抽真空机将真空炭化罐内抽真空，使炭化罐内真空度为0.015-0.05MPa；c、当木材中心温度达到40-55℃时，将炭化罐内恢复到常压，恢复常压过程中，向木材表面喷射水蒸汽，重复步骤a、b，使木材含水率达到12％以下；
C.在将使用导热油将木材加热到150℃—200℃，保持8—10小时；
D.降低炭化罐内的温度至100℃以下，在此过程中，向木材表面喷射水蒸汽，加热时，打开风机，促进炭化罐内空气流动，可使各部分木材温度和湿度均匀，木材放置2—3小时。
上述实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。