专利名称：木材快速干燥方法
技术领域：
本发明涉及一种木材处理方法，特别是涉及一种木材快速干燥方法。
背景技术：
木材在使用前需经过预先处理的过程，干燥处理是其中一个重要的环节。在保证木材干燥质量的前提下，加快干燥速度，缩短干燥时间，以实现节能、高效的目的，一直是人们长期以来所追求的目标。
目前国内外应用传统蒸汽干燥室进行木材干燥，主要是利用水份传导原理，即含水率梯度原理进行干燥，具体说是木材中的水份趋向于从含水率高的部分向含水率低的部分移动，而木材中水份的热湿传导特性，即温度梯度原理并未得到利用。所谓温度梯度原理，是指木材中的含水率趋向于从温度高的部分向温度低的部分移动，在传统的木材干燥工艺方法中，木材的含水率梯度与温度梯度呈逆向状态。例如，在木材干燥过程中，排潮的时候木材干燥室的进、排气道处于开启状态，为了保证室温，加热器始终执行于自动加热状态，风机所产生的循环气流不断将加热器所散发出的热量传递到木材表面，从而使木材表面的温度高于木材中心部，即此时木材的温度梯度是外部温度高、内部温度低；风机的循环气流不断将木材表面的水份带走，木材中心部的含水率就比木材表面的含水率高，因此木材的含水率梯度是外部含水率低、内部含水率高。
根据木材的温度梯度原理和含水率梯度原理，木材中的水份趋向于从温度高的部分流向温度低的部分，从含水率高的部分流向含水率低的部分，因此在所述两种梯度逆向的状态下进行木材干燥加工，木材含水率梯度的作用应大于温度梯度的作用，其中含水率梯度的作用一方面要克服由于温度梯度使水份从外部向内部移动的趋势，另一方面要进而使水份由木材内部向外部移动。但木材的含水率梯度越大，其承受的内应力就越大，当内应力过大时，木材在干燥前期会产生开裂，在干燥后期会产生变形，在干燥中期处理不当时还会使木材产生内裂。因此，在使用传统干燥工艺干燥木材时，不允许急剧升高温度和降低湿度，否则会产生木材干燥缺陷。南京林产工业学院主编的教材《木材干燥》一书的第182页中建议参考的木材温度上升和湿度下降速度如下
1、温度上升速度软杂木 3.5厘米厚以下2℃/小时3.5厘米厚以上1℃/小时硬杂木 3.5厘米厚以下1.5℃/小时3.5厘米厚以上1℃/小时2、相对湿度下降速度软杂木 3.5厘米厚以下3％/小时3.5厘米厚以上2％/小时硬杂木 2％/小时由于木材的传统干燥工艺含水率梯度与温度梯度是逆向的，木材内应力大，所以很难显著缩短干燥时间，而且容易使木材变形，失去使用价值。比如，用传统工艺干燥23mm厚的柞木地板料，由生材干燥到含水率为8～12％需要13～14天；干燥60mm厚的樟子松大板，由生材干到含水率为8～12％需要15～16天；干燥50mm厚的桦木大板，由生材干到含水率为8～12％需要23～24天。如此较长的干燥时间必将增加能耗，目前大多数木材制品企业用于木材干燥的耗电量要占到企业生产耗电量的60～70％，这种较慢的干燥速度和较大的耗电量是传统干燥工艺所难以克服的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种在木材不开裂的前提下加快干燥速度并且节能高效的木材快速干燥方法。
为了实现本发明的目的，本发明的木材快速干燥方法包括以下步骤1)将待干燥处理的木材置于木材干燥室中，使木材干燥室的温度在4～10小时内由30℃上升到70℃～98℃，并向木材干燥室内充入饱和蒸汽，使木材干燥室内的蒸汽处于饱和状态；2)使木材保温一定时间并热透，保温时间按木材厚度递增，保温时间的小时数等于木材厚度的厘米数；3)根据木材的厚度在一定时间段内快速降低木材干燥室的温度，具体数据如下对于30mm厚的板材，在2.5小时内使木材干燥室温度降低30℃～40℃，对于40mm厚的板材，在3～3.5小时内使木材干燥室温度降低36℃～45℃，对于50mm厚的板材，在4小时内使木材干燥室温度降低40℃～48℃，对于60mm厚的板材，在4.5小时内使木材干燥室温度降低44℃～52℃，对于70mm厚的板材，在5小时内使木材干燥室温度降低47℃～56℃；4)重复步骤1～3若干次，其中每次在步骤1中木材干燥室的升温时间为10～50分钟，并取消向木材干燥室内充入饱和蒸汽的工序，使木材的含水率最终降低到所要求数值。
本发明的木材快速干燥方法，其中在步骤2中保温时间的小时数为木材厚度的厘米数加上1～2小时。
本发明的木材快速干燥方法，其中在步骤4中重复步骤1～3的次数为12～21次。
本发明的木材快速干燥方法，其中在步骤4中将木材的含水率最终降低到6％～12％。
本发明的木材快速干燥方法，通过在木材干燥室内对木材多次重复快速升温—保温—快速降温的过程，使木材在干燥过程中含水率梯度与温度梯度同向，在确保不开裂的前提下加快干燥速度，并可节约能源。
具体实施例方式
实施例一将50mm厚的柞木(密度约为0.7克/厘米3)置于木材干燥室中，该木材干燥室中进、排气道的横截面积与室体总容积之比为0.01。关闭木材干燥室的进、排气道，开启木材干燥室中的风机和加热器，同时通过喷汽管以0.5MPa的压力向木材干燥室内喷入蒸汽，使木材干燥室中的蒸汽达到饱和状态。使木材干燥室在9～10小时内由30℃上升到80℃，使木材干燥室维持在80℃的温度并保温7小时的时间，随后关闭木材干燥室的加热器并开启进、排气道，在4小时内使木材干燥室的温度迅速降低40℃～48℃，之后关闭进、排气道。紧接着在木材干燥室内重复进行上述快速升温、保温、快速降温过程21次，其中每次木材干燥室的升温时间均为10～50分钟，并取消向木材干燥室内充入饱和蒸汽的工序，使木材的含水率最终降低到10％左右，达到木材干燥工艺的要求。在满负荷工作状态下，整个干燥过程大约12～13天。
实施例二将30mm厚的楸木(密度约为0.5克/厘米3)置于木材干燥室中，该木材干燥室中进、排气道的横截面积与室体总容积之比为0.01。关闭木材干燥室的进、排气道，开启木材干燥室中的风机和加热器，同时通过喷汽管以0.5MPa的压力向木材干燥室内喷入蒸汽，使木材干燥室中的蒸汽达到饱和状态。使木材干燥室在4～5小时内由30℃上升到90℃，使木材干燥室维持在90℃的温度并保温4小时的时间，随后关闭木材干燥室的加热器并开启进、排气道，在2.5小时内使木材干燥室的温度迅速降低30℃～40℃，之后关闭进、排气道。紧接着在木材干燥室内重复进行上述快速升温、保温、快速降温过程14次，其中每次木材干燥室的升温时间均为10～50分钟，并取消向木材干燥室内充入饱和蒸汽的工序，使木材的含水率最终降低到8％左右，达到木材干燥工艺的要求。在满负荷工作状态下，整个干燥过程大约4～5天。
实施例三将70mm厚的松木(密度约为0.3克/厘米3)置于木材干燥室中，该木材干燥室中进、排气道的横截面积与室体总容积之比为0.01。关闭木材干燥室的进、排气道，开启木材干燥室中的风机和加热器，同时通过喷汽管以0.5MPa的压力向木材干燥室内喷入蒸汽，使木材干燥室中的蒸汽达到饱和状态。使木材干燥室在9～10小时内由30℃上升到95℃，使木材干燥室维持在95℃的温度并保温8小时的时间，随后关闭木材干燥室的加热器并开启进、排气道，在5小时内使木材干燥室的温度迅速降低47℃～56℃，之后关闭进、排气道。紧接着在木材干燥室内重复进行上述快速升温、保温、快速降温过程14次，其中每次木材干燥室的升温时间均为10～50分钟，并取消向木材干燥室内充入饱和蒸汽的工序，使木材的含水率最终降低到8％左右，达到木材干燥工艺的要求。在满负荷工作状态下，整个干燥过程大约8～9天。
在上述三个实施例的木材快速干燥工艺过程中，在快速升温阶段，快速升温使木材表面温度比内部温度显著升高，木材中的水份会由表面向内部移动，但由于木材内部水份含量高于外部，存在含水率梯度，阻止水份向木材内部的移动，使木材中的水份处于较为稳定的状态，因此木材不会因产生过大应力而导致开裂。在对木材的保温阶段，随着保温时间的延续，室温不断向木材内部传导，木材的一部分水份向木材干燥室内挥发，使木材干燥室的湿度进一步加大，木材表面和内部最终趋于相同的温度，这样不会导致木材的开裂，同时为快速降温以实现与含水率梯度同向的温度梯度创造了条件。当关闭木材干燥室内的加热器并开启排气道时，木材干燥室的室温迅速降低，根据木材的热湿传导特性，室温下降的过程也是排湿干燥的过程，此时由于木材温度梯度与含水率梯度同向，而且木材表层含水率始终显著高于介质湿度的平衡含水率，因此木材的干燥应力也较小，使木材在干燥过程中同样不会产生变形。
权利要求
1.一种木材快速干燥方法，包括以下步骤1)将待干燥处理的木材置于木材干燥室中，使木材干燥室的温度在4～10小时内由30℃上升到70℃～98℃，并向木材干燥室内充入饱和蒸汽，使木材干燥室内的蒸汽处于饱和状态；2)使木材保温一定时间并热透，保温时间按木材厚度递增，保温时间的小时数等于木材厚度的厘米数；3)根据木材的厚度在一定时间段内快速降低木材干燥室的温度，具体数据如下对于30mm厚的板材，在2.5小时内使木材干燥室温度降低30℃～40℃，对于40mm厚的板材，在3～3.5小时内使木材干燥室温度降低36℃～45℃，对于50mm厚的板材，在4小时内使木材干燥室温度降低40℃～48℃，对于60mm厚的板材，在4.5小时内使木材干燥室温度降低44℃～52℃对于70mm厚的板材，在5小时内使木材干燥室温度降低47℃～56℃；4)重复步骤1～3若干次，其中每次在步骤1中木材干燥室的升温时间为10～50分钟，并取消向水材干燥室内充入饱和蒸汽的工序，使木材的含水率最终降低到所要求数值。
2.根据权利要求1所述的木材快速干燥方法，其特征在于在步骤2中保温时间的小时数为木材厚度的厘米数加上1～2小时。
3.根据权利要求2所述的木材快速干燥方法，其特征在于在步骤4中重复步骤1～3的次数为12～21次。
4.根据权利要求3所述的木材快速干燥方法，其特征在于在步骤4中将木材的含水率最终降低到6％～12％。
全文摘要
一种木材快速干燥方法，包括以下步骤1)将待干燥处理的木材置于木材干燥室中，使木材干燥室的温度在4～10小时内由30℃上升到70℃～98℃，并使木材干燥室内的蒸汽处于饱和状态2)使木材保温一定时间并热透，保温时间按木材厚度递增，保温时间的小时数等于木材厚度的厘米数；3)根据木材的厚度在一定时间段内快速降低木材干燥室的温度4)重复步骤1～3若干次，其中每次在步骤1中木材干燥室的升温时间为10～50分钟，并取消向水材干燥室内充入饱和蒸汽的工序，使木材的含水率最终降低到所要求数值。本发明的木材快速干燥方法，在干燥过程中含水率梯度与温度梯度同向，在确保不开裂的前提下加快于燥速度，并可节约能源。
文档编号F26B3/04GK1815115SQ20061005752
公开日2006年8月9日 申请日期2006年3月13日 优先权日2006年3月13日
发明者张云辉 申请人:张云辉