CN110877391B - 一种连续式木材改性热处理工艺及*** - Google Patents

一种连续式木材改性热处理工艺及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种连续式木材改性热处理工艺，将初始木材胚料相互间隔堆放于台车上，顶部施加压力使初始木材胚料各处受力均衡保持平整，依次经过以下处理步骤：预热处理、升温处理、干燥处理、炭化处理、缓冷处理、快冷处理和回湿处理，每个处理步骤中包括多个窑炉，S2‑S4步骤中窑炉之间等梯度升温设置，S5‑S7步骤中窑炉之间等梯度降温设置；本发明提供了一种连续式木材改性热处理的***，连续式木材热处理的***包括多个窑炉、台车和驱动台车移动的传动装置；微波与其它热源加热装置。本发明的工艺及***，提供了一种能耗低，生产周期短，木材的内部与表面炭化程度均匀一致，强度高，性能稳定的高品质木材，且生产成本低，适于大批量生产。

Description

一种连续式木材改性热处理工艺及***
技术领域
本发明涉及木材加工技术领域，具体涉及一种连续式木材改性热处理工艺及***。
背景技术
木质材料源自天然，因其纹理自然、色泽优美，深受人们喜爱。由于木材的生物属性及各种特性，木材在外界湿热条件变化时，极易发生干缩湿胀，是一种尺寸不稳定的材料，这种性质对木材的利用产生不利影响。从树木砍伐下的木材其内部含水率较大，如直接将其加工成板材，则在后续的使用过程中容易由于板材受热后会导致板材内部的水分蒸发，从而导致板材出现凹陷或开裂的情况，或者采用新鲜木材直接制成的板材在遇水后会导致板材内的细胞壁吸水从而进行膨胀，这样就会导致板材出现凸出或膨胀的情况，无论是凹陷还是凸出都会导致板材不平整最终影响板材的正常使用，因此为了克服这个问题，目前在木材从树木上砍伐后一般都会对木材进行热处理或炭化处理。
但是目前的木材热处理技术主要是通过将木材放入大型的热窑内，属于间歇式作业，这样的热处理过程木材受热不均匀，碳化程度不一致，容易出现造成局部的焦化，起鼓，变形，开裂等。另外，目前的热窑处理，采用逐步增温的方法，使得热处理能耗高，生产周期长，极易导致木材热处理工艺造成的木材抗弯强度损失问题，使得后续木材使用达不到要求。
发明内容
本发明的目的是，提供一种连续式木材改性热处理工艺及***，来克服传统热处理木材的缺陷，提供一种能耗低，生产周期短，木材的内部与表面炭化程度均匀一致，抗弯强度、抗冲击韧性及握钉力等力学性能良好，性能稳定的高品质木材，且生产成本低，利于大批量生产。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：
一种连续式木材改性热处理工艺，将初始木材胚料相互间隔叠放于台车上，顶部施加压力使胚料各处受力均衡保持平整，依次经过以下处理步骤：
S1、预热处理：将载有初始木材胚料的台车移至预热窑炉中，预热处理温度为30-50℃；
S2、升温处理：将S1处理后的初始木材胚料移至升温窑炉中，工作时水蒸气流量为2-5m3/h，升温处理温度为60-100℃；
S3、干燥处理：干燥处理包括两步，第一步，将S2处理后的初始木材胚料移至浅度干燥窑炉中，干燥处理温度为100-120℃，第二步，将第一步处理后的初始木材胚料移至深度干燥窑炉中，干燥处理温度120-120℃，干燥处理的含氧量含氧量范围为1-10%，水蒸气流量为1-10m3/h，均用微波和热风循环复合加热；
S4、炭化处理：将S3处理后的初始木材胚料移至炭化窑炉中，炭化处理温度为120-180℃，含氧量范围为1%-5%，并用微波和热风循环复合加热；
S5、缓冷处理：将S4处理后的初始木材胚料移至缓冷窑炉，缓冷处理温度为120-130℃，含氧量范围为1%-10%；
S6、快冷处理：将S5处理后的初始木材胚料移至快冷窑炉，快冷处理温度为90-100℃；
S7、回湿处理：将S6处理后的初始木材胚料移至回湿窑炉，湿度范围为50%-100%，当初始木材胚料的温度为40-60℃，含水率为6%-10%后出窑；
每个处理步骤中包括多个窑炉，S2-S4步骤中窑炉之间等梯度升温设置，S5-S7步骤中窑炉之间等梯度降温设置；每个窑炉处理初始木材胚料时间大于0且小于2h，窑炉中均通有循环风；回湿窑炉内有用于提供木材回湿的水汽。
进一步的，同一处理步骤中，各窑炉之间的温差范围为小于等于20℃；所述初始木材胚料在进入窑炉前，预先晾干到含水率为10%-30%；所述S4处理中工作时的水蒸气流量为1-10m³/h。
一种连续式木材改性热处理工艺的***，连续式木材热处理的***包括多个窑炉、台车和窑炉底部驱动台车运动的传动装置；
所述台车上部设有相互间隔叠放的初始木材胚料，和使初始木材胚料均衡受力平整的压紧装置；
多个所述窑炉沿台车前进方向依次串接，窑炉端部设有炉门，多个窑炉包括预热窑炉（Ⅰ）、升温窑炉（Ⅱ）、干燥窑炉（Ⅲ）、炭化窑炉（Ⅳ）、缓冷窑炉（Ⅴ）、快冷窑炉（Ⅵ）与回湿窑炉（Ⅶ）；
窑炉内设有风机、隔板、分流罩、第一排气口；窑炉壁设有连通外部的第二排气口，隔板将窑炉内部分成上层和下层工作区，分流罩设于上层，风机依次与下层工作区、分流罩连通形成回路；
进一步的，窑炉下层工作区还设有分流板，分流板设于与台车前进方向平行的炉壁；对称设置的分流板上设有筛孔，进气侧的筛孔从上而下，分布逐步密集；收气侧的筛孔从上而下，分布逐步稀疏；分流板一端与隔板相连，另一端与窑炉底部相连；
进一步的，升温窑炉、干燥窑炉和炭化窑炉设有微波源，微波源包括微波电源、磁控管、微波裂缝天线，微波电源与磁控管电连接，磁控管与下层工作区竖直设置的微波裂缝天线连接，多个微波裂缝天线沿台车移动方向均布设置在两个分流板的内侧，微波裂缝天线设有朝向木材胚料的微波辐射孔，微波辐射孔在竖直方向上交错排列。
进一步的，升温窑炉、干燥窑炉、炭化窑炉和快冷窑炉中设有与蒸气源连通的蒸气喷管；升温窑炉、干燥窑炉、炭化窑炉设有换热器，快冷窑炉中设有制冷器，换热器和制冷器均依次与风机、分流罩、下层工作区形成回路。
进一步的，回湿窑炉中设有与水源相通的喷管。
进一步的，所述传动装置包括齿轮、驱动电机和与齿轮相配合的齿条；齿条设于台车底部，每个窑炉底部设有与窑炉外部驱动电机输出轴传动连接的齿轮。
进一步的，所述压紧装置包括压条、缆绳、弹性件、拉绳器；初始木材胚料之间通过隔条间隔叠放，压条设于与隔条相对应位置；压紧装置对称等间隔设于台车前进方向的台车两侧，拉绳器设于台车上，所述缆绳的一端连接拉绳器上，另一端连接压条，所述弹性件设于缆绳中。
进一步的，窑炉与窑炉之间设有炉门腔，炉门腔内上部设有卷筒机构，卷筒机构包括卷筒、拉绳，卷筒中设有与电机的输出轴相连的旋转轴，拉绳一端缠绕于卷筒，另一端连接炉门。
本发明的有益效果：
1、本发明对初始木材胚料的晾干处理、预热处理和升温处理的前期温度处理，降低初始木材胚料由于内应力和含水率不均造成的开裂变形等缺陷，提高初始木材胚料的合格率。
2、本发明在处理初始木材胚料时，所有的窑炉均达到设定的温度、湿度等参数条件后，初始木材胚料从预热窑炉连续进入相邻窑炉中，在窑炉中炭化处理大于0且小于2H，直至离开回湿窑炉，窑炉中温度保持预设温度不变，可大批量连续处理初始木材胚料，相比传统处理中每批物料的定时升温降温操作，能耗节约了一半以上；传统的常规生产周期为5天，采用本发明多窑炉的连续式工艺，生产周期为15-35小时，大大缩短了生产周期，提高了经济效益。
3、本发明在处理初始木材胚料时，窑炉内的温度已达到恒定，再加入待处理初始木材胚料，使木材受热均匀；另外，从两侧同时用微波处理，解决传统从一侧处理，左右两侧初始木材胚料接受能量不均与木材外表、内部受能量不均匀的现象；微波裂缝天线在台车前进方向等间隔排列设置，竖直方向上微波辐射孔交错设置，交错设置符合微波辐射孔辐射微波能量强度的分布，使不同位置的初始木材胚料，初始木材胚料内部和表面接受的能量均衡；分流板中进气侧的筛孔从上而下，分布逐步密集；且收气侧的分流板上的筛孔从上而下，分布逐步稀疏；解决上下初始木材胚料维持已定温度的时间间隔相同，传统的通风由于上面筛孔的温度大，气体强度大，流入速度快，下面筛孔的温度较小，气体强度小，流入初始木材胚料速度慢，导致上下初始木材胚料维持已定温度的时间间隔不同，使得初始木材胚料上下部同一时间间隔受热不均衡的问题,无裂纹、无鼓泡现象；且分流板的筛孔内径为1-5mm，有利于保持微波辐射孔的对初始木材胚料的微波辐射加热的效果。
4、本发明中各窑炉的活动门通过电机驱动，结构简单，工作阻力小，使用寿命长，采用此种方式，单人就可以轻松完成窑炉门的的开启或关闭，节约人工成本，便于台车的进出、移动；本发明的压紧装置使木材在炭化过程中压力接受均匀，不发生卷曲、膨胀，是初始木材胚料炭化后整体舒展效果良好。
5、本发明升温窑炉、干燥窑炉和炭化窑炉在饱和水蒸气环境中，在水分子的作用下，可以有效地维持预设温度，并缩短热处理的时间，降低能耗；初始木材胚料中的营养物质降解更彻底；处理后的木材色泽更均匀，还可以避免木材在热处理过程中的开裂，有效地提高热处理木材的品质。
6、本发明的改性热处理工艺以橡木木材为加工对象，处理后，炭化木材的含水率为5%-10%；木材的耐热收缩率为：长度方向≤0.2%，宽度方向≤1.5%；耐湿膨胀率：长度方向≤0.2%，宽度方向为≤0.8%；表面无裂纹、无鼓泡现象；常规总工艺30小时，强度均匀，静曲强度顺纹方向≥50MPa，静曲强度横纹方向≥45MPa，弹性模量顺纹方向≥5000MPa，弹性模量横纹方向≥4000MPa。
附图说明
图1为本发明一种连续式木材炭化处理的***布局意图；
图2为本发明预热窑炉A-A剖面结构示意图；
图3为本发明升温窑炉、干燥窑炉和炭化窑炉B-B剖面结构示意图；
图4为本发明缓冷窑炉结构示意图；
图5为本发明快冷窑炉C-C剖面结构示意图；
图6为本发明回湿窑炉D-D剖面结构示意图；
图7为本发明进气侧分流板主视图；
图8为本发明微波裂缝天线结构示意图；
图9为本发明台车侧视图；
图10为本发明台车主视图；
图11为本发明实施例1炭化处理后的橡木木地板胚料检测报告第一页；
图12为本发明实施例1炭化处理后的橡木木地板胚料检测报告第二页；
图13为本发明实施例1炭化处理后的橡木木地板胚料检测报告第三页；
图14为本发明实施例1炭化处理后的橡木木地板胚料检测报告第四页。
图中所述文字标注表示为：1-1、第一排气口；1-2、第二排气口2、风机；3、分流罩；4、分流板；5、驱动电机；6、隔板；7、蒸气喷管；8、辐射管；9、微波裂缝天线；9.1、微波辐射孔；10、微波磁控管；11、微波电源；12、微波源接管；13、隔板开口；14、第二隔板；15、制冷器；16、齿轮；17、喷管；18、齿条；19.1、压条；19.2、缆绳；19.3、隔条；19.4、弹性件；19.5、拉绳器；19.6、台车；19.7、滚动轮。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
一种连续式木材改性热处理工艺，将初始木材胚料相互间隔叠放于台车上，顶部施加压力使胚料各处受力均衡保持平整，依次经过以下处理步骤：
S1、预热处理：将载有初始木材胚料的台车移至预热窑炉中，预热处理温度为30-50℃；
S2、升温处理：将S2处理后的初始木材胚料移至升温窑炉中，工作时水蒸气流量为2-5m3/h，升温处理温度为60-100℃，湿度范围为50%-100%；
S3、干燥处理：干燥处理包括两步，第一步，将S1处理后的初始木材胚料移至浅度干燥窑炉中，干燥处理温度为100-120℃，第二步，将第一步处理后的初始木材胚料移至深度干燥窑炉中，干燥处理温度120-120℃，干燥处理的含氧量范围为1-10%，水蒸气流量为1-10m3/h，均用微波和热风循环复合加热；
S4、炭化处理：将S3处理后的初始木材胚料移至炭化窑炉中，炭化处理温度为120-180℃，含氧量范围为1%-5%，并用微波和热风循环复合加热；
S5、缓冷处理：将S4处理后的初始木材胚料移至缓冷窑炉，缓冷处理温度为120-130℃，含氧量范围为1%-10%；
S6、快冷处理：将S5处理后的初始木材胚料移至快冷窑炉，快冷处理温度为90-100℃；
S7、回湿处理：将S6处理后的初始木材胚料移至回湿窑炉，湿度范围为50%-100%，当初始木材胚料的温度为40-60℃，含水率为6%-10%后出窑；
每个处理步骤中包括多个窑炉，S2-S4步骤中窑炉之间等梯度升温设置，S5-S7步骤中窑炉之间等梯度降温设置；每个窑炉处理初始木材胚料时间大于0且小于2h，窑炉中均通有循环风；回湿窑炉内有用于提供木材回湿的水汽。
优选的，同一处理步骤中，各窑炉之间的温差范围为小于等于20℃；所述初始木材胚料在进入窑炉前，预先晾干到含水率为10%-30%；所述S4处理中工作时的水蒸气流量为1-10m³/h。
窑炉不工作时，S2、S3、S4水蒸气流量0-2m³/h，窑炉内水蒸气逐步停止通入。
如图1所示，一种连续式木材改性热处理工艺的***，连续式木材热处理的***包括多个窑炉、台车19.6和窑炉底部驱动台车19.6运动的传动装置；
所述台车19.6上部设有相互间隔叠放的初始木材胚料，和使初始木材胚料均衡受力平整的压紧装置；多个所述窑炉沿台车19.6前进方向依次串接，窑炉端部设有炉门，多个窑炉包括预热窑炉Ⅰ、升温窑炉Ⅱ、干燥窑炉Ⅲ、炭化窑炉Ⅳ、缓冷窑炉Ⅴ、快冷窑炉Ⅵ与回湿窑炉Ⅶ；
如图2-图6所示，窑炉内设有风机2、隔板6、分流罩3、第一排气口1-1；窑炉壁设有连通外部的第二排气口1-2，隔板6将窑炉内部分成上层和下层工作区，分流罩3设于上层，风机2依次与下层工作区、分流罩3连通形成回路；
优选的，所述台车19.6包括台车架、滚动轮19.7，台车架底部设有至少2组滚动轮19.7；台车架上部设有相互用隔条19.3间隔设置的初始木材胚料，顶部设有压条19.1。
优选的，风机2设于窑炉内壁顶部，隔板6与风机2间隔设置，风机2下部设有与风机2相配套的分流罩3，分流罩3一端与风机2端部相连，另一端与隔板6相连；分流板4平行设于与台车19.6前进方向垂直的窑炉侧壁。
如图7所示，窑炉下层工作区还设有分流板4，分流板4设于与台车19.6前进方向平行的炉壁；对称设置的分流板4上设有筛孔，进气侧的筛孔从上而下，分布逐步密集；收气侧的筛孔从上而下，分布逐步稀疏；分流板4一端与隔板6相连，另一端与窑炉底部相连。
优选的，隔板6水平方向的面积大于台车19.6上初始木材胚料的面积，并从竖直方向上覆盖初始木材胚料水平表面。
优选的，筛孔的内径范围为1-5mm。
优选的，筛孔的内径为3mm。
优选的，筛孔的内径为5mm。
优选的，所述风机2为循环风机。
优选的，窑炉由六面保温层构成，窑炉内壁依次与分流罩3、隔板端壁、分流板4构有进气侧，窑炉侧壁依次与分流板4、隔板端壁构成收气侧；风机2出风口开于进气侧的通道，进气侧的通道过筛孔开于初始木材胚料和台车19.6。
如图3与图8所示，升温窑炉、干燥窑炉和炭化窑炉设有微波源，微波源包括微波电源11、微波磁控管10、微波裂缝天线9，微波电源11与微波磁控管10电连接，微波磁控管10与下层工作区竖直设置的微波裂缝天线9连接，多个微波裂缝天线9沿台车移动方向均布设置在两个分流板4的内侧，微波裂缝天线9设有朝向木材胚料的微波辐射孔9.1，微波辐射孔9.1在竖直方向上交错排列。
优选的，升温窑炉、干燥窑炉、炭化窑炉和快冷窑炉中设有与蒸气源连通的蒸气喷管7；升温窑炉、干燥窑炉、炭化窑炉设有换热器，快冷窑炉中设有制冷器，换热器和制冷器均依次与风机2、分流罩3、下层工作区形成回路。
优选的，升温窑炉、干燥窑炉和炭化窑炉中设有换热器，窑炉内换热器为辐射管，辐射管8容于风机2、分流罩3、隔板6和窑炉壁构成的容纳空间中；升温窑炉、干燥窑炉、炭化窑炉中辐射管用于维持窑炉内的温度。
优选的，快冷窑炉中设有制冷器15为水冷交换器，快冷窑炉中水冷交换器用于窑炉快速散热。
所述蒸气源为高压蒸汽锅炉。
优选的，快冷窑炉中，隔板6构成的隔温空间中设有水冷交换器，隔板6靠近风机2一侧设有两个隔板开口13，第二隔板14一端连接两开口中部的隔板6，另一端连接收气侧的窑炉壁，风机2吸风口和一个隔板开口13开向第二隔板14、隔板6顶部与分流罩3构成的空间中，风机2出风口开于进气侧，另一隔板开口13开于收气侧。
回湿窑炉中设有与水源相通的喷管17。
回湿窑炉内所述喷管17连接设有雾化器，雾化器为一雾化喷头。
优选的，微波电源11与微波磁控管10设于隔板6构成的隔热空间中，微波裂缝天线9端部设有微波源接管12用于接受微波源的微波。
优选的，所述微波源的额定功率为915MHZ或2450HZ；
如图9-10所示，所述传动装置包括齿轮16、驱动电机5和与齿轮相配合的齿条18；齿条18设于台车19.6底部，每个窑炉底部设有与窑炉外部驱动电机5输出轴传动连接的齿轮。
优选的，所述压紧装置包括压条19.1、缆绳19.2、弹性件19.4、拉绳器19.5；初始木材胚料之间通过隔条19.3间隔叠放，压条19.1设于与隔条19.3相对应位置；压紧装置对称等间隔设于台车19.6前进方向的台车19.6两侧，拉绳器19.5设于台车上，所述缆绳19.2的一端连接拉绳器19.5上，另一端连接压条19.1，所述弹性件19.4设于缆绳19.2中。
优选的，所述缆绳19.2的一端活动设于拉绳器19.5上，另一端通过锁紧卡箍构成一闭合圆环，所述弹性件19.4的一端连接闭合圆环；第二缆绳一端固定于压条19.1，第二缆绳另一端通过锁紧卡箍构成一第二闭合圆环，所述弹性件19.4的另一端固定于第二闭合圆环。
所述的缆绳19.2为钢丝绳，所述弹性件19.4为双向挂钩弹簧。
优选的，窑炉端部设有炉门腔，门腔内上部设有卷筒机构，卷筒机构包括卷筒、拉绳，卷筒中设有与电机的输出轴相连的旋转轴，拉绳一端缠绕于卷筒，另一端连接炉门。
炉门腔由保温板构成，炉门为窑炉沿台车19.6前进方向的炉壁，设于顶壁下部，顶壁设有开口，炉门从开口进入炉门腔，炉门顶端固定设有限位件；活动门闭合时，限位件紧贴窑炉顶壁表面；保温板上部活动设有卷筒，旋转轴通过卷筒中心通孔，旋转轴与电机的输出轴相连；拉绳一端缠绕于卷筒，另一端连接限位件。
优选的，升温窑炉、干燥窑炉和炭化窑炉中，窑炉还包括温度计，所述温度计为干湿球温度计，设于窑炉顶壁，位于进气侧；
优选的升温窑炉、干燥窑炉、炭化窑炉、缓冷窑炉和快冷窑炉中炉门包括至少一层保温层；预热窑炉与回湿窑炉中的炉门内部为保温层，靠近相邻炉门的一侧为隔热层，背离相邻炉门的一侧为微波隔离层。保温层由保温石棉构成，隔热层由硅橡胶密封圈构成，微波隔离层由石墨构成。
优选的，连续式木材改性热处理的***还包括台车移动架，所述台车移动架设于台车19.6进入预热窑炉第一个窑炉的门口或台车19.6离开最后一个窑炉的门口，所述台车19.6移动架的高度与窑炉底面的高度一致；所述台车19.6移动架包括架子和定位块，架子包括两条架子，沿台车19.6前进方向并沿台车19.6移动架中轴线对称设置，定位块分两组，紧贴架子设置，定位块一端连接台车19.6移动架，另一端接触地面。
实施例1：
以橡木木地板胚料为例：
一种连续式木材改性热处理工艺，将初始木材胚料相互间隔堆放于台车上，顶部施加压力使胚料各处受力均衡保持平整，依次经过以下处理步骤：
S1、预热处理：将载有初始木材胚料的台车移至预热窑炉中，预热处理温度为30℃；
S2、升温处理：将S1处理后的初始木材胚料移至升温窑炉中，升温处理包括2个升温窑炉，温度分别为80℃、100℃；S2处理中，微波功率占总供热功率的比例为30%，水蒸气流量为2m³/h，湿度为50%。
S3、干燥处理：干燥处理包括两步，第一步，将S2处理后的初始木材胚料移至第一干燥窑炉中，干燥处理温度为120℃，第二步，将第一步处理后的初始木材胚料移至第二干燥窑炉中，干燥处理温度120℃，燥处理的含氧量为1%，均用微波和热风循环复合加热；
S3处理中，微波功率占总供热功率的比例为40%，水蒸气流量为5m³/h。
S4、炭化处理：将S3处理后的初始木材胚料移至炭化窑炉中，炭化处理包括3个炭化窑炉，分别为140℃、160℃、180℃；含氧量为1%，并用微波和热风循环复合加热；微波功率占比例为20%，水蒸气流量为4m³/h。
S5、缓冷处理：将S4处理后的初始木材胚料移至缓冷窑炉，缓冷处理温度为125℃，含氧量为1%；
S6、快冷处理：将S5处理后的初始木材胚料移至快冷窑炉，快冷处理温度为90℃；
S7、回湿处理：将S6处理后的初始木材胚料移至回湿窑炉，湿度为50%，当初始木材胚料的温度为40℃，含水率为含水率6%-8%后出窑；
每个处理步骤中包括多个窑炉，S2-S4步骤中窑炉之间等梯度升温设置，S5-S7步骤中窑炉之间等梯度降温设置；每个窑炉处理初始木材胚料时间为1h，窑炉中均通有循环风；回湿窑炉内有用于提供木材回湿的水汽。
所述木材在进入窑炉前，预先晾干到含水率为10%-12%，各窑炉温度达到预设温度。
把橡木堆放在窑车上，橡木板与橡木板之间有隔条19.3分开。
经检测：木材的含水率6%-8%。耐热尺寸收缩率为：长度方向≤0.04%，宽度方向≤1.2%。耐湿尺寸膨胀率：长度方向≤0.2%，宽度方向≤0.7%。表面无裂纹、无鼓泡现象。
常规生产周期5天，总工艺30小时，强度均匀，抗弯强度为115.8MPa，弹性模量为7.5GPa。
本实施的橡木木材检测报告参见图11-14。
实施例2
以橡木木木地板胚料为例：
一种连续式木材改性热处理工艺，将初始木材胚料相互间隔堆放于台车上，顶部施加压力使胚料各处受力均衡保持平整，依次经过以下处理步骤：
S1、预热处理：将载有初始木材胚料的台车移至预热窑炉中，预热处理温度为50℃；
S2、升温处理：将S1处理后的初始木材胚料移至升温窑炉中，升温处理包括2个升温窑炉，温度分别为60℃、80℃；S2处理中，微波功率占比例为35%，水蒸气流量为5m³/h，湿度为100%。
S3、干燥处理：干燥处理包括两步，第一步，将S2处理后的初始木材胚料移至第一干燥窑炉中，干燥处理温度为100℃，第二步，将第一步处理后的初始木材胚料移至第二干燥窑炉中，干燥处理温度120℃，燥处理的含氧量为5%，水蒸气流量为10m3/h，均用微波和热风循环复合加热；
S3处理中，微波功率占比例为42%，水蒸气流量为8m³/h。
S4、炭化处理：将S3处理后的初始木材胚料移至炭化窑炉中，炭化处理包括3个炭化窑炉，分别为120℃、135℃、150℃；含氧量范围为3%，并用微波和热风循环复合加热；微波功率占比例为20%，水蒸气流量为3m³/h。
S5、缓冷处理：将S4处理后的初始木材胚料移至缓冷窑炉，缓冷处理温度为130℃，含氧量为5%；
S6、快冷处理：将S5处理后的初始木材胚料移至快冷窑炉，快冷处理温度为100℃；
S7、回湿处理：将S6处理后的初始木材胚料移至回湿窑炉，湿度为80%，当初始木材胚料的温度为60℃，含水率为8%-10%后出窑；
每个处理步骤中包括多个窑炉，S2-S4步骤中窑炉之间等梯度升温设置，S5-S7步骤中窑炉之间等梯度降温设置；每个窑炉处理初始木材胚料时间为0.5h，窑炉中均通有循环风；回湿窑炉内有用于提供木材回湿的水汽。
所述木材在进入窑炉前，预先晾干到含水率为18%-20%，各窑炉温度达到预设温度。
把初始木材胚料堆放在窑车上，每窑炉停留时间为0.5h。
经检测：木材的含水率8%-10%。耐热尺寸收缩率为：长度方向≤0.08%，宽度方向≤1.15%。耐湿尺寸膨胀率：长度方向≤0.19%，宽度方向≤0.65%。表面无裂纹、无鼓泡现象。
常规生产周期5天，总工艺32小时，强度均匀，抗弯强度为118.6MPa，弹性模量为7.8GPa。
实施例3
以橡木木地板胚料为例：
一种连续式木材改性热处理工艺，将初始木材胚料相互间隔堆放于台车上，顶部施加压力使胚料各处受力均衡保持平整，依次经过以下处理步骤：
S1、预热处理：将载有初始木材胚料的台车移至预热窑炉中，预热处理温度为40℃；
S2、升温处理：将S1处理后的初始木材胚料移至升温窑炉中，升温处理包括2个升温窑炉，温度分别为70℃、90℃；S2处理中，微波功率占比例为38%，水蒸气流量为4m³/h，湿度为100%。
S3、干燥处理：干燥处理包括两步，第一步，将S2处理后的初始木材胚料移至第一干燥窑炉中，干燥处理温度为110℃，第二步，将第一步处理后的初始木材胚料移至第二干燥窑炉中，干燥处理温度120℃，燥处理的含氧量为10%，水蒸气流量为1m3/h，均用微波和热风循环复合加热；
S3处理中，微波功率占比例为45%，水蒸气流量为9m³/h。
S4、炭化处理：将S3处理后的初始木材胚料移至炭化窑炉中，炭化处理包括3个炭化窑炉，分别为135℃、150℃、175℃；含氧量范围为5%，并用微波和热风循环复合加热；微波功率占比例为26%，水蒸气流量为5m³/h。
S5、缓冷处理：将S4处理后的初始木材胚料移至缓冷窑炉，缓冷处理温度为120℃，含氧量为10%；
S6、快冷处理：将S5处理后的初始木材胚料移至快冷窑炉，快冷处理温度为95℃；
S7、回湿处理：将S6处理后的初始木材胚料移至回湿窑炉，湿度为100%，当初始木材胚料的温度为42℃，含水率为含水率8%-9%后出窑；
每个处理步骤中包括多个窑炉，S2-S4步骤中窑炉之间等梯度升温设置，S5-S7步骤中窑炉之间等梯度降温设置；每个窑炉处理初始木材胚料时间为2h，窑炉中均通有循环风；回湿窑炉内有用于提供木材回湿的水汽。
所述木材在进入窑炉前，预先晾干到含水率为14%-16%，各窑炉温度达到预设温度。
经检测：木材的含水率8%-9%。耐热尺寸收缩率为：长度方向≤0.06%，宽度方向≤1.1%。耐湿尺寸膨胀率：长度方向≤0.18%，宽度方向≤0.65%。表面无裂纹、无鼓泡现象。
常规生产周期5天，总工艺28小时，强度均匀，抗弯强度为116MPa，弹性模量为7.6GPa。
表1.实施例中橡木检验参数情况表。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
本发明的改性热处理工艺以橡木木材为加工对象，处理后，炭化木材的含水率为5%-10%；木材的耐热收缩率为：长度方向≤0.2%，宽度方向≤1.5%；耐湿膨胀率：长度方向≤0.2%，宽度方向为≤0.8%；表面无裂纹、无鼓泡现象；常规总工艺30小时左右，强度均匀，静曲强度顺纹方向≥50MPa，静曲强度横纹方向≥45MPa，弹性模量顺纹方向≥5000MPa，弹性模量横纹方向≥4000MPa，且时间测得的静曲强度大于100MPa，弹性模量大于7000MPa。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种连续式木材改性热处理工艺，其特征在于，将初始木材胚料相互间隔叠放于台车上，顶部施加压力使胚料各处受力均衡保持平整，依次经过以下处理步骤：
S1、预热处理：将载有初始木材胚料的台车移至预热窑炉中，预热处理温度为30-50℃；
S2、升温处理：将S1处理后的初始木材胚料移至升温窑炉中，工作时水蒸气流量为2-5m3/h，升温处理温度为60-100℃，湿度范围为50%-100%；
S3、干燥处理：干燥处理包括两步，第一步，将S2处理后的初始木材胚料移至浅度干燥窑炉中，干燥处理温度为100-120℃，第二步，将第一步处理后的初始木材胚料移至深度干燥窑炉中，干燥处理温度120-120℃，干燥处理的含氧量范围为1-10%，水蒸气流量为1-10m3/h，均用微波和热风循环复合加热；
S4、炭化处理：将S3处理后的初始木材胚料移至炭化窑炉中，炭化处理温度为120-180℃，含氧量范围为1%-5%，并用微波和热风循环复合加热；
S5、缓冷处理：将S4处理后的初始木材胚料移至缓冷窑炉，缓冷处理温度为120-130℃，含氧量范围为1%-10%；
S6、快冷处理：将S5处理后的初始木材胚料移至快冷窑炉，快冷处理温度为90-100℃；
S7、回湿处理：将S6处理后的初始木材胚料移至回湿窑炉，湿度范围为50%-100%，当初始木材胚料的温度为40-60℃，含水率为6%-10%后出窑；
每个处理步骤中包括多个窑炉，S2-S4步骤中窑炉之间等梯度升温设置，S5-S7步骤中窑炉之间等梯度降温设置；每个窑炉处理初始木材胚料时间大于0且小于2h，窑炉中均通有循环风；回湿窑炉内有用于提供木材回湿的水蒸汽。
2.根据权利要求1所述的一种连续式木材改性热处理工艺，其特征在于，同一处理步骤中，各窑炉之间的温差范围为小于等于20℃；所述初始木材胚料在进入窑炉前，预先晾干到含水率为10%-30%；所述S4处理中工作时的水蒸气流量为1-10m³/h。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种连续式木材改性热处理工艺的***，其特征在于，连续式木材热处理的***包括多个窑炉、台车（19.6）和窑炉底部驱动台车（19.6）运动的传动装置；
所述台车（19.6）上部设有相互间隔叠放的初始木材胚料，和使初始木材胚料均衡受力平整的压紧装置；
多个所述窑炉沿台车（19.6）前进方向依次串接，窑炉端部设有炉门，多个窑炉包括预热窑炉（Ⅰ）、升温窑炉（Ⅱ）、干燥窑炉（Ⅲ）、炭化窑炉（Ⅳ）、缓冷窑炉（Ⅴ）、快冷窑炉（Ⅵ）与回湿窑炉（Ⅶ）；
窑炉内设有风机（2）、隔板（6）、分流罩（3）、第一排气口（1-1）；
窑炉壁设有连通外部的第二排气口（1-2），隔板（6）将窑炉内部分成上层和下层工作区，分流罩（3）设于上层，风机（2）依次与下层工作区、分流罩（3）连通形成回路。
4.根据权利要求3所述的一种连续式木材改性热处理工艺的***，其特征在于，窑炉下层工作区还设有分流板（4），分流板（4）设于与台车（19.6）前进方向平行的炉壁；对称设置的分流板（4）上设有筛孔，进气侧的筛孔从上而下，分布逐步密集；收气侧的筛孔从上而下，分布逐步稀疏；分流板（4）一端与隔板（6）相连，另一端与窑炉底部相连。
5.根据权利要求3所述的一种连续式木材改性热处理工艺的***，其特征在于，升温窑炉、干燥窑炉和炭化窑炉设有微波源，微波源包括微波电源（11）、微波磁控管（10）、微波裂缝天线（9），微波电源（11）与微波磁控管（10）电连接，微波磁控管（10）与下层工作区竖直设置的微波裂缝天线（9）连接，多个微波裂缝天线（9）沿台车移动方向均布设置在两个分流板（4）的内侧，微波裂缝天线（9）设有朝向木材胚料的微波辐射孔（9.1），微波辐射孔（9.1）在竖直方向上交错排列。
6.根据权利要求3所述的一种连续式木材改性热处理工艺的***，其特征在于，升温窑炉、干燥窑炉、炭化窑炉和快冷窑炉中设有与蒸气源连通的蒸气喷管（7）；升温窑炉、干燥窑炉、炭化窑炉设有换热器，快冷窑炉中设有制冷器，换热器和制冷器均依次与风机（2）、分流罩（3）、下层工作区形成回路。
7.根据权利要求3所述的一种连续式木材改性热处理工艺的***，其特征在于，回湿窑炉中设有与水源相通的喷管（17）。
8.根据权利要求3所述的一种连续式木材改性热处理工艺的***，所述传动装置包括齿轮（16）、驱动电机（5）和与齿轮（16）相配合的齿条（18）；齿条（18）设于台车（19.6）底部，每个窑炉底部设有与窑炉外部驱动电机（5）输出轴传动连接的齿轮（16）。
9.根据权利要求3所述的一种连续式木材改性热处理工艺的***，其特征在于，所述压紧装置包括压条（19.1）、缆绳（19.2）、弹性件（19.4）、拉绳器（19.5）；初始木材胚料之间通过隔条（19.3）间隔叠放，压条（19.1）设于与隔条（19.3）相对应位置；压紧装置对称等间隔设于台车（19.6）前进方向的台车（19.6）两侧，拉绳器（19.5）设于台车上，所述缆绳（19.2）的一端连接拉绳器（19.5）上，另一端连接压条（19.1），所述弹性件（19.4）设于缆绳（19.2）中。
10.根据权利要求3所述的一种连续式木材改性热处理工艺的***，其特征在于，窑炉与窑炉之间设有炉门腔，炉门腔内上部设有卷筒机构，卷筒机构包括卷筒、拉绳，卷筒中设有与电机的输出轴相连的旋转轴，拉绳一端缠绕于卷筒，另一端连接炉门。
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