我國天然林保護工程的實施,人工林木材的開發(fā)利用已成為解決木材供需矛盾的重要途徑。蒸汽法木材炭化熱處理工藝的研究,是高效利用木材,提高木材附加值的物理加工手段。炭化木熱處理既具有良好的尺寸穩(wěn)定性、耐腐性、耐候性、環(huán)保性等優(yōu)點,又可通過炭化熱處理改變普通木材的顏色來模仿珍貴木材,提高其使用范圍和附加值,已越來越受到企業(yè)和木材科學研究人員的關注。 自從上個世紀中葉,不同的木材炭化熱處理改性工藝在法國、芬蘭、荷蘭和德國就發(fā)展起來并產(chǎn)業(yè)化[1],而國內(nèi)關于木材炭化熱處理工藝的研究甚少。因此,借鑒國外木材炭化熱處理方法和經(jīng)驗,適時開展我國木材炭化熱處理改性研究尤為重要。 1 試驗材料與方法1.1 試驗材料試驗所用的人工林杉木木材,采自上海市沛迪防腐木廠家,試驗材規(guī)格:22mm×150 mm×350mm(厚度×寬度×長度),含水率為16%-30%。材料要求:挑選時要盡量注意選少節(jié)或無死節(jié)的試件,試件以徑向板為佳。 1.2 設備MWD-50微機控制電子式木材萬能試驗機、101-1型電熱鼓風干燥箱、日本ESPEC調(diào)溫調(diào)濕箱、自制小型木材炭化熱處理裝置。 自制小型木材炭化熱處理裝置(原理圖,見圖1)由以下組成部分:(1)蒸汽發(fā)生器,主要提供炭化熱處理過程中所需蒸汽;(2)電熱恒溫烘箱,堆放木料和提供熱源;(3)溫度顯示儀,主要測定木材表、心層的溫度,從而實現(xiàn)連續(xù)檢測,便于控制升溫速度;(4)軸流式風機,主要實現(xiàn)裝置內(nèi)介質(zhì)快速循環(huán);(5)隔板,防止木材與熱源直接接觸產(chǎn)生燃燒,對木材起支撐作用;(6)石棉網(wǎng),防止木材離熱源面溫度過高,減小木材上下層的溫差;(7)溫度控制儀,測試介質(zhì)溫度,通過介質(zhì)溫度探頭來控制電加熱源;(8)散熱扇,使電機處熱量快速散失,防止電機因溫度過高造成故障。 1.3 試驗方法本試驗的實驗方法主要參考芬蘭的VVT和木制品工業(yè)已經(jīng)聯(lián)合開發(fā)的工業(yè)化規(guī)模的炭化木材生產(chǎn)工藝、過熱蒸汽法干燥木材標準、高溫干燥標準[2],進行蒸汽法木材(杉木)炭化熱處理工藝的調(diào)整,對炭化熱處理的參數(shù)和升溫速度等進行了實驗優(yōu)化。 炭化木的加工主要分為以下三個階段:第一階段:溫度升高及高溫干燥階段。采用蒸汽加熱,干燥窯的溫度迅速升高到100℃上下,此后,溫度逐漸上升到130℃,在這段時間中,進行的是高溫干燥,并且木材內(nèi)部的含水率幾乎降到0。第二階段:炭化熱處理炭化階段。高溫干燥的進行,干燥窯內(nèi)部的溫度上升到185℃到215℃之間。當達到所要求的溫度以后,根據(jù)最后炭化木不同的用途保持炭化熱處理炭化溫度2-3h。第三階段:冷卻與含水率調(diào)節(jié)階段。最后一個階段是通過噴蒸來降低溫度,當溫度降到80℃到90℃時,調(diào)節(jié)被處理木材的濕度,使其達到含水率4%-7%[2]。 2 結果與討論經(jīng)過大量的探索試驗,得出適用于自制小型炭化熱處理設備的杉木木材炭化熱處理工藝,具體如下: (1)木材準備:用含水率測定儀對各木材進行含水率測定,并記錄。經(jīng)測定含水率范圍應小于15%的用塑料薄膜包裹防止吸濕,待用;而對于含水率大于15%的待處理木材,應先采用常規(guī)干燥方法進行干燥處理,使其含水率低于15%后再進行處理。 (2)木材堆垛:按常規(guī)干燥法堆垛,放入炭化熱處理設備內(nèi),關閉干燥室的大門和進、排氣口進行處理。 (責任編輯:kevin) |