專利名稱：松木脫脂改性方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種松木脫脂改性的方法及設(shè)備。
我們國家的松木資源十分豐富，特別是多年來南方各省荒山綠化多是種植馬尾松，這些森林均已成材，加上珍貴的闊葉材越來越少，所以如何開發(fā)利用好松材是擺在我們前面的一個課題。松材由于富含松脂，不能砂光、著色和油漆，盡管它具有木材通直，文理粗獷清晰，材質(zhì)硬度中等，力學(xué)強度良好等優(yōu)點，但還是只能當(dāng)包裝板、模型板用。但是，如果能夠很好的進行松木的脫脂，克服松木的劣勢，發(fā)揮它的優(yōu)勢，就能夠大大的提高松木的利用價值。然而，國內(nèi)尚未有大規(guī)模松木脫脂的生產(chǎn)方法及成套設(shè)備，目前在國內(nèi)某些地方，有采用如下方法來給松木脫脂的(1)、用石灰水液煮松木板方材來脫脂；(2)、用純堿加尿素水溶液煮松木板方材脫脂；(3)、在木材干燥時用噴蒸的方法脫脂。對于方法(1)和(2)所存在的問題是只能使松木達到表面脫脂，且熱能消耗大，導(dǎo)致處理成本大幅上升，工作環(huán)境惡劣，污染嚴(yán)重；對于方法(3)，其缺點是只能實現(xiàn)松木表面脫脂，且操作過程中很難達到松木表面脫脂一致，常常在表面上被干燥隔條壓住的地方、材垛中間部位的板脫得差一些，另外此法對活節(jié)上的脫脂效果較差。所以以上三種方法均未能得到很好的推廣應(yīng)用。經(jīng)對國內(nèi)專業(yè)雜志進行檢索查詢了解到相關(guān)的三篇文獻1篇是發(fā)表在1990年第2期《福建省林業(yè)科技》上的《國內(nèi)外松木類板方材、單板脫脂技術(shù)動態(tài)淺述》，該文敘述了三種脫脂工藝路線第一種是有機溶劑浸提法。該方法因成本高，環(huán)境和安全性能比較差，因而工業(yè)上應(yīng)用價值不大。第二種是水蒸汽蒸餾法。作者認(rèn)為此種脫脂方法的實際應(yīng)用效果還有待于進一步的研究和商酌。第三種是化學(xué)藥劑脫脂法。該文介紹說，有用氮基水溶液處理脫脂的方法，但生產(chǎn)實際上應(yīng)用困難；常用的化學(xué)藥劑是堿液，此法可以脫脂，但有使木材變黑、力學(xué)性能變差的問題，在化學(xué)藥劑的選擇和合理配方方面，至今仍在不斷進行研究和探索之中。據(jù)該文還報道，作者們篩選出TSA型有機水溶性脫脂劑對松木板方材進行CHZ工藝處理，脫脂率為50％。第2篇是發(fā)表在1990年1期《家具》雜志上的《馬尾松木材脫脂新工藝》，該文籠統(tǒng)地提出了一種采用C-4#脫脂劑和C2P1h1處理工藝對馬尾松進行脫脂方法。第3篇是發(fā)表在1990年第1期《福建省林業(yè)科技》雜志上的《馬尾松單板脫脂實驗研究》，該文提出了采用TSA型脫脂劑和CH2+PB工藝對馬尾松單板進行脫脂，脫脂率達50％左右。
經(jīng)對國內(nèi)專利進行檢索，找到相關(guān)的三項涉及脫脂工藝及設(shè)備的專利申請，分別是公告號為1031958的“馬尾松塑化木的制配方法”、專利號為88201203的“木材脫脂釜”和公告號為1034885的“落葉松成材純堿、尿素液水液熱處理改性工藝及裝置”。公告號為1031958的文獻所公開的方法是選用高分子化合物作為塑化液，采用表層脫脂、表層塑化的方法得到一種新型的木材--塑料復(fù)化材料，而采用這種方法最終得的木材已不是真正的松木了；專利號為88201203和公告號為1034885的文獻所公開的設(shè)備和方法其脫脂效果均不夠理想。
本發(fā)明的目的是提供一種松木藥液處理-蒸汽干燥脫脂改性的綜合方法及其設(shè)備。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的松木脫脂改性方法包括兩個方面的內(nèi)容，即藥液處理階段和蒸汽干燥階段，藥液處理過程的工藝流程為進罐-前真空-進液-加熱-加壓-回流-冷卻-排液-后真空-平衡-出罐；蒸汽干燥過程的工藝流程為堆垛-進窯-干燥-出窯，該方法的特征在于在藥液處理過程進液工序中，采用的是無機化學(xué)溶液，藥液的組成和配方(按重量比)由1‰-2．5‰純堿、1‰-2．5‰漂白粉和2‰-4‰工業(yè)鹽組成。
根據(jù)松木的具體情況(如含脂的多少，松木的顏色和材質(zhì)等)，在上述配方范圍內(nèi)選擇最佳的配方。首先進行藥液處理過程將需脫脂的松木置于密閉的真空加熱加壓脫脂罐內(nèi)(進罐工序)；在進行藥液處理之前需抽真空，將松木細胞腔中的空氣抽出，以便能讓藥液更好的達到脫脂的目的(前真空工序)；抽完前真空后，將藥液打入脫脂罐內(nèi)(進液工序)；然后通入蒸汽進行加熱(加熱工序)，加熱的溫度控制在80℃-120℃的范圍內(nèi)，薄的木料，加熱溫度可低一些；厚的木料，加熱的溫度可高一些，加熱的時間控制在60-120分鐘內(nèi)，薄的木料，加熱時間可短一些，厚的木料，加熱的時間可長一點；為了使藥液能進入松木的里面，在加熱的同時，還要對脫脂罐進行加壓處理(加壓工序)，壓力控制在0．1兆帕(MPa)-0．4兆帕(MPa)的范圍內(nèi)，也是根據(jù)松木的厚度來調(diào)整，即厚的木料，加壓的壓力需高一些；松木加熱加壓處理后，將經(jīng)脫脂反應(yīng)后的藥液排出罐外，流回藥液池內(nèi)(回流工序)；然后注入冷水進罐內(nèi)，對罐體和松木進行冷卻(冷卻工序)；當(dāng)溫度降至40℃時，排空罐內(nèi)的冷卻水(排液工序)；然后再抽真空，將松木表面多余的藥液抽出(后真空)；接著進行罐內(nèi)壓力平衡(平衡工序)；最后，將松木拉出罐外(出罐工序)。至此藥液處理階段結(jié)束。
然后再進行蒸汽干燥過程將經(jīng)過藥液處理的松木進行堆垛(堆垛工序)；置于蒸汽干燥窯內(nèi)(進窯工序)；按照以下干燥基準(zhǔn)進行干燥；
在整個干燥過程中噴蒸四次，即早期噴蒸，第一次噴蒸(含水率降低至纖維飽和點30％時)，第二次噴蒸(含水率降至20％時)，終了噴蒸(含水率降至12％時)(干燥工序)；最后出窯(出窯工序)。這時全部的松木脫脂改性過程完成。
按照以往的觀念，松木經(jīng)過藥液處理后，脫脂就算成功了，所以忽略了干燥(特別是蒸汽干燥)對松木的脫脂作用。實際上經(jīng)過藥液處理后的松木，在蒸汽干燥過程中，除了一般的降低木材的含水率的作用外，還有脫脂的作用。脫脂松木在蒸汽干燥過程中，由于木材的升溫，不斷的揮發(fā)松材的松節(jié)油，并使松木中的大多數(shù)松香逐漸固化。
本發(fā)明的專用于松木脫脂改性的設(shè)備，該設(shè)備由三個部分組成，即真空加熱加壓脫脂罐，泵站水箱和蒸汽干燥窯，其特征在于泵站水箱是由真空罐、真空泵、壓力泵、清水泵組成。
真空加熱加壓脫脂罐和泵站水箱共同對松木起藥液脫脂作用，而且真空加熱加壓脫脂罐和泵站水箱分別由下列系統(tǒng)構(gòu)成
(1)、帶有密封膠圈的電動開關(guān)門和溫度、壓力、真空顯示設(shè)備的罐體。
(2)、加熱和消音系統(tǒng)加熱管道及閥門和消音裝置。
(3)、加壓系統(tǒng)壓力泵、壓力管道及閥門、泵站水箱。
(4)、真空系統(tǒng)真空管道及閥門、泵站水箱。
(5)、進排液系統(tǒng)進排液管道及閥門。
(6)、冷卻系統(tǒng)清水泵、管道及閥門。
蒸汽干燥窯是對經(jīng)過藥液處理后的松木進行干燥，以達到加強松木脫脂效果的目的，它由下列系統(tǒng)構(gòu)成(1)、窯門及窯內(nèi)開關(guān)油壓門吊、門吊軌道。
(2)、加熱系統(tǒng)加熱軌道及閥門、散熱器、疏水器。
(3)、相對濕度控制系統(tǒng)天窗、天窗連桿和致動器、噴蒸管道和閥門。
(4)、干燥介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)可逆性軸流風(fēng)機和耐高溫高濕電機。
采用本發(fā)明的松木脫脂改性的方法及設(shè)備，其脫脂效果遠遠好于一般的藥液脫脂方法的脫脂，且經(jīng)本發(fā)明的方法及設(shè)備進行脫脂后的松木還可用作家具、裝飾用板及其它細木工板。本發(fā)明的采用，對于充分利用我國豐富的松木資源有著深遠的意義。
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的方法及設(shè)備的最佳實施例進行詳細說明。


圖1為本發(fā)明的松木脫脂改性的方法工藝流程圖；圖2為本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為真空加熱加壓脫脂罐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為泵站水箱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為蒸汽干燥窯的結(jié)構(gòu)示意圖。
下面是采用本發(fā)明的方法及設(shè)備對5cm厚的松木脫脂改性的實施過程首先，照以下配方按重量比配制處理藥液1．5‰純堿、1‰漂白粉和3‰工業(yè)鹽，其它成份為水，然后將配制好的處理藥液倒入脫脂罐下的儲液池1中。
1)、將欲脫脂的松木裝在抱材車上，啟開罐門6、將木材推入罐內(nèi)3，關(guān)好罐門6。
2)、打開真空閥16，關(guān)好其它閥門，啟動泵站水箱5上的真空泵19打前真空，罐內(nèi)空氣經(jīng)真空管4抽出，當(dāng)罐上的真空表7顯示-0．08至-0．1時，保持15分鐘，前真空結(jié)束后，真空泵19繼續(xù)工作，啟開進排液閥13，在大氣壓力作用下處理藥液從罐體下的藥液池通過管道進入罐內(nèi)3。
3)、當(dāng)藥液進入泵站水箱5的真空罐15時，關(guān)閉真空泵19和進排液閥13，開始加熱加壓。此時慢慢打開加熱閥2和加熱管道14并啟動壓力泵20和打開壓力閥18，對罐內(nèi)的木材進行加熱和加壓，加熱蒸汽從加熱管道14進入罐內(nèi)，加壓藥液從壓力管道9進入罐內(nèi)，罐內(nèi)壓力和溫度慢慢上升。注意罐上的壓力表10和溫度計8。加熱溫度控制在120℃，壓力為0．4MPa。
4)、當(dāng)加熱加壓處理100分鐘后，關(guān)閉加熱閥2和壓力泵20，啟動進排液閥13和進排氣閥17，罐內(nèi)的藥液排出罐外流回藥液池內(nèi)，可反復(fù)多次使用。
5)、觀察罐邊的水位計12，當(dāng)罐內(nèi)無藥液了，關(guān)閉進排液閥13，啟動清水泵21，經(jīng)冷卻水管道11注入冷水進罐內(nèi)進行冷卻。當(dāng)罐上的溫度計顯示40℃時關(guān)閉清水泵21，冷卻停止，啟開進排液閥13，將冷卻水排出罐外。
6)、觀察罐邊的水位計12，當(dāng)冷卻水排完后，關(guān)閉進排液閥13，關(guān)閉進排氣閥17，啟動真空泵19，進行后真空處理。
7)、后真空15-20分鐘后，關(guān)閉真空泵19打開進排氣閥17，此時罐外空氣進入罐內(nèi)，罐內(nèi)外氣壓一致，即平衡階段。
8)、平衡階段數(shù)分鐘后，啟開罐門，將脫脂松木拉出，至此藥液處理結(jié)束。
9)、經(jīng)藥液處理后的松木，用隔條隔開、堆垛，用門吊28將窯門29啟開，材垛用叉車或干燥材車送入蒸汽干燥窯內(nèi)進行干燥。蒸汽經(jīng)加熱管道24進入散熱器25，散熱器25不斷地升溫和散熱，使窯內(nèi)的空氣升溫，窯內(nèi)的熱空氣作為干燥介質(zhì)不斷將溫度傳遞給木材，使木材升溫并蒸發(fā)水分，木材蒸發(fā)的水蒸汽從天窗27排出窯外，從而達到干燥木材的目的。為了使窯內(nèi)的空氣介質(zhì)分布均勻并加快濕熱汽的排出，在窯的頂部安裝了可逆性耐高溫高濕的軸流風(fēng)機26，為了有效的控制窯內(nèi)的相對濕度，在窯內(nèi)安裝了噴蒸管22，經(jīng)過散熱器25的蒸汽冷卻后，經(jīng)冷凝管道23排出窯外。在整個干燥過程中，須嚴(yán)格的按照干燥基準(zhǔn)的要求進行噴蒸、加熱，當(dāng)木材含水率降至12％時，干燥結(jié)束，經(jīng)終了平衡噴蒸處理后，脫脂松木出窯。這時整個脫脂過程結(jié)束。
應(yīng)用本發(fā)明對馬尾松進行脫脂的工藝及設(shè)備經(jīng)湖南省某林業(yè)公司實地試驗，脫脂效果甚佳，一致認(rèn)為經(jīng)本發(fā)明脫脂后的馬尾松可代替從美國或新西蘭進口的A級松木板方材來制造家具。
權(quán)利要求
1.一種松木脫脂改性的方法，該方法包括藥液處理過程和蒸汽干燥過程，藥液處理過程的工藝流程包括進罐-前真空-進液-加熱-加壓-回流-冷卻-排液-后真空-平衡-出罐，蒸汽干燥過程的工藝流程包括堆垛-進窯-干燥-出窯，其特征在于在藥液處理過程進液工序中，其藥液的組成配方是(按重量比)1‰-2．5‰純堿、1‰-2．5‰漂白粉、2‰-4‰工業(yè)鹽，其它成份為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的松木脫脂改性的方法，其特征在于在藥液處理過程的加熱工序中，其加熱的溫度一般控制在80℃-120℃的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的松木脫脂改性的方法，其特征在于在藥液處理過程的加熱工序中，其加熱時間一般控制在60-120分鐘內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的松木脫脂改性的方法，其特征在于在藥液處理過程加熱工序中加熱同時，還要對脫脂罐進行加壓處理，壓力控制在0．1兆帕(MPa)至0．4兆帕(MPa)的范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的松木脫脂改性的方法，其特征在于在蒸汽干燥過程中，共噴蒸四次，即早期噴蒸，第一次噴蒸(含水率降低至纖維飽和點30％時)，第二次噴蒸(含水率降至20％)，終了噴蒸(含水率降至12％時)，且蒸汽干燥基準(zhǔn)是
6.一種專用于權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，該設(shè)備由真空加熱加壓脫脂罐(3)、泵站水箱(5)和蒸氣干燥窯組成，其特征在于該泵站水箱(5)由真空罐(15)、真空泵(19)、壓力泵(20)和清水泵(21)組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種松木脫脂改性的方法及設(shè)備,該方法包括藥液處理和蒸汽干燥處理兩大過程,采用特制的藥液配方,在特定的處理時間、處理溫度、處理壓力和蒸汽干燥基準(zhǔn)上對松木進行脫脂改性;該設(shè)備包括由真空加熱加壓脫脂罐3、泵站水箱5和蒸氣干燥窯組成,其特征在于該泵站水箱5由真空罐15、真空泵19、壓力泵20和清水泵21組成。
文檔編號B27K3/02GK1204569SQ9810721
公開日1999年1月13日 申請日期1998年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月10日
發(fā)明者王子國, 雷斌, 鐘怡和, 鐘其海, 陳錦繡 申請人:?？诮鹭S木業(yè)設(shè)備公司, 王子國