一种木材炭化处理的方法

摘要

本发明公开了一种木材炭化处理的方法，采用调节干燥窑内的湿度至90‑100%，多次进行程序升温，温度升至120‑125℃时向窑内通入风速为1‑3m/s的风力，最后进行木材分层测量水分，检测木材含水率达到要求的终含水率8‑15%，将干燥后的木材进一步炭化，采取多阶段的升温，当炉内温度达到180‑220℃时，通入惰性气体进行保护，防止由于高温点燃木材。本发明防止木材在炭化过程中产生缺陷，不添加任何有毒物质，吸湿性大大减小，尺寸稳定性和耐腐蚀性显著提高。

权利要求

1.一种木材炭化处理的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、以2-3℃/h的升温速度对木材干燥窑的环境温度加热升温至50-60℃，同时提高环境湿度至90-100%，保温保湿2-3小时；

步骤二、将木材锯成木块或者方木，选择相同的尺寸规格的堆垛好后置入预热好的木材干燥窑内，持续保持步骤一中的温度和湿度6-8小时后放出窑内的水蒸气；

步骤三、调节木材干燥窑的环境温度程序升温至80-110℃，保温24-48小时；

步骤四、用木材水分测试仪分别测得木材含水量达到3-5%时，停止步骤三并放出窑内的水蒸气，然后程序升温至120-125℃，调节窑内湿度至10-12%，同时向窑内通入风速为1-

3m/s的风力；

步骤五、将步骤四中的木材取样，从外到内锯为三层，用木材水分测试仪分别测得含水量；

步骤六、检测当木材含水率达到要求的终含水率时，结束干燥，使木材室温冷却移出木材干燥窑；

步骤七、将步骤六中的木材按照从下到上，从左到右的顺序码垛后置入真空木材炭化罐内，密封罐门，由室温迅速升温至100-105℃后，保温5-7小时；

步骤八、将真空炭化罐进行抽真空后通入惰性气体，然后将木材炭化罐进行低升温速率的程序升温，炉内温度达到180-220℃时，保温若干小时；

步骤九、步骤八结束后，停止升温，自然冷却，冷却至室温时，将炭化罐恢复常压后再打开罐门，移出木材，炭化结束。

2.根据权利要求1所述一种木材炭化处理的方法，其特征在于，所述步骤三中的程序升温主要分为两个阶段：a、80-100℃，升温速率为8-10℃/h，保温10-12小时；

b、100-110℃，升温速率为11-15℃/h，保温24-28小时；

根据权利要求1所述一种木材炭化处理的方法，其特征在于，所述步骤四中的程序升温主要分为三个阶段：a、低温阶段，25-80℃，升温速率为4-5℃/h，保温1-3小时；

b、高温阶段，80-125℃，升温速率为4-5℃/h，保温2-4小时；

c、高温保温阶段，120-125℃，升温速率为4-5℃/h，保温16-18。

3.根据权利要求1所述一种木材干燥处理的方法，其特征在于，所述步骤六中木材的终含水率为8-15%。

4.根据权利要求1所述一种木材炭化处理的方法，其特征在于，所述步骤七中每个木材与上下左右相邻的木材之间间隔距离均为1-2cm。

5.根据权利要求1所述一种木材炭化处理的方法，其特征在于，所述步骤七中温度的升温速率为30-40℃/h。

6.根据权利要求1所述一种木材炭化处理的方法，其特征在于，所述步骤八中的程序升温主要分为以下两个阶段：

1）、低温处理阶段，温度为100-160℃；

a、100℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；

b、120℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；

c、140℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；

d、160℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；

2）、高温保温阶段，温度为180-220℃，保温48-72小时。

7.根据权利要求1所述一种木材炭化处理的方法，其特征在于，所述步骤八中炭化罐抽真空的真空度为0.06-0.08MPA。

8.根据权利要求1所述一种木材炭化处理的方法，其特征在于，所述步骤八中的惰性气体为氮气或者氩气。

说明书

一种木材炭化处理的方法

技术领域

[0001] 本发明属于木制品生产领域领域，特别涉及一种木材炭化处理的方法。

背景技术

[0002] 众所周知，炭化木按炭化程度可分为表面炭化和深度炭化。表面炭化是采用氧焊枪进行烤制，使木材表面生成一层很薄的炭化层，对木材性能的改变不仅可以等同于木油，还可以凸显表面凹凸的木纹，带给人视觉的审美。应用方面集中在工艺品、装修材料等方面。深度炭化也称为完全炭化、同质炭化，是经过高温炭化技术处理的木材，由于在高温条件下其营养被破坏，使其具有较好的防腐防虫功能，等同于防腐木，由于其吸水官能团半纤维素被重组，使产品具有良好的物理性能，深度炭化木是真正的绿色环保产品，不含任何有毒物质，不但提高了木材的使用寿命，而且不会在生产过程中使用过程中以及使用后的废料处理对人体、动物和环境有任何的负面影响，可用于墙板、户外地板、厨房装修以及家具等多方面。由于木材炭化处理工艺尚在研究阶段，现有工艺处理的木材质量不稳定，容易产生变形和开裂的质量问题。

发明内容

[0003] 办发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种木材炭化处理的方法，使得处理后的木材稳定性高，不易变形和开裂。

[0004] 本发明所采用的技术方案是：一种木材炭化处理的方法，所述方法包括以下步骤：步骤一、以2-3℃/h的升温速度对木材干燥窑的环境温度加热升温至50-60℃，同时提高环境湿度至90-100%，保温保湿2-3小时；
步骤二、将木材锯成木块或者方木，选择相同的尺寸规格的堆垛好后置入预热好的木材干燥窑内，持续保持步骤一中的温度和湿度6-8小时后放出窑内的水蒸气；
步骤三、调节木材干燥窑的环境温度程序升温至80-110℃，保温24-48小时；
步骤四、用木材水分测试仪分别测得木材含水量达到3-5%时，停止步骤三并放出窑内的水蒸气，然后程序升温至120-125℃，调节窑内湿度至10-12%，同时向窑内通入风速为1-
3m/s的风力；
步骤五、将步骤四中的木材取样，从外到内锯为三层，用木材水分测试仪分别测得含水量；
步骤六、检测当木材含水率达到要求的终含水率时，结束干燥，使木材室温冷却移出木材干燥窑；
步骤七、将步骤六中的木材按照从下到上，从左到右的顺序码垛后置入真空木材炭化罐内，密封罐门，由室温迅速升温至100-105℃后，保温5-7小时；
步骤八、步骤七完成后，真空炭化罐进行抽真空后通入惰性气体，然后将木材炭化罐进行低升温速率的程序升温，炉内温度达到180-220℃时，保温若干小时；
步骤九、步骤八结束后，停止升温，自然冷却，冷却至室温时，将炭化罐恢复常压后再打开罐门，移出木材，炭化结束。

[0005] 进一步优化，所述步骤三中的程序升温主要分为两个阶段：a、80-100℃，升温速率为8-10℃/h，保温10-12小时；
b、100-110℃，升温速率为11-15℃/h，保温24-28小时；
进一步优化，所述所述步骤四中的程序升温主要分为三个阶段：
a、低温阶段，25-80℃，升温速率为4-5℃/h，保温1-3小时；
b、高温阶段，80-125℃，升温速率为4-5℃/h，保温2-4小时；
c、高温保温阶段，120-125℃，升温速率为4-5℃/h，保温16-18。

[0006] 进一步优化，所述步骤六中木材的终含水率为8-15%。

[0007] 进一步优化，所述步骤七中每个木材与上下左右相邻的木材之间间隔距离均为1-2cm。

[0008] 进一步优化，所述步骤七中温度的升温速率为30-40℃/h。

[0009] 进一步优化，所述步骤八中的程序升温主要分为以下两个阶段：1）、低温处理阶段，温度为100-160℃；
a、100℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
b、120℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
c、140℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
d、160℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
2）、高温保温阶段，温度为180-220℃，保温48-72小时。

[0010] 进一步优化，所述步骤八中炭化罐抽真空的真空度为0.06-0.08MPA。

[0011] 进一步优化，所述步骤八中的惰性气体为氮气或者氩气。

[0012] 本发明的有益效果主要分为六个方面：一、步骤二中的木材处在一个环境高达90-100%，目的是为了暂时不让木材中的水分向空气蒸发，从表层到中心均匀的把温度提高到干燥基准上要求的值。

[0013] 二、步骤三中程序升温的目的是为了促使木材中的自由水挥发，进行初步干燥，而步骤四中放出处不干燥后蒸发的水蒸气，再继续以固定的升温速率程序升温的目的是为了干燥木材中的吸着水。

[0014] 三、取样分层测量木材的含水量的目的是为了使得确保木材的每个部分都能达到均匀干燥，提高良好的干燥效果。

[0015] 四、步骤中的程序升温的目的是为了防止木材因干燥过快、干燥不均匀，比如木材的外表水分容易挥发，相比较而言木材芯的水分较难挥发，从而导致木材的内外干燥不均衡，形成开裂以及变形，影响生产生活中的使用。

[0016] 五、步骤八的高温加热目的是为了使木材中的半纤维素和纤维素的无定形区降解，木材中吸湿性的羟基数量大大减少，同时木材中的抽提物如树脂，萜类化合物、单宁、酸类化含物等大量挥发。因而木材的吸湿性大大减小，尺寸稳定性和耐腐蚀性显著提高，这一阶段，罐内要充满了惰性保护气体，防止木材在高温下遇氧燃烧。

[0017] 六、自然冷却时一定要冷却至，而且木材在高温下氧化，室温后才能回复常压打开罐门，否则不仅容易产生火灾而且还会对木材的强度造成破坏。

具体实施方式

[0018] 实施例1一种木材炭化处理的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一、以2-3℃/h的升温速度对木材干燥窑的环境温度加热升温至50℃，同时提高环境湿度至90%，保温保湿2小时，环境湿度增加的目的是为了暂时不让木材中的水分向空气蒸发，从表层到中心均匀的把温度提高到干燥基准上要求的值；
步骤二、将木材锯成木块或者方木，选择相同的尺寸规格的堆垛好后置入预热好的木材干燥窑内，持续保持步骤一中的温度和湿度6小时后放出窑内的水蒸气；
步骤三、调节木材干燥窑的环境温度程序升温至80-110℃，主要分为两个阶段：
a、80-100℃，升温速率为8-10℃/h，保温10小时，
b、100-110℃，升温速率为11-15℃/h，保温24小时，
这两个阶段的程序升温的目的是为了促使木材中的自由水挥发，进行初步干燥，为下一步干燥做准备；
步骤四、用木材水分测试仪分别测得木材含水量达到3%时，停止步骤三并放出窑内的水蒸气，然后程序升温至120-125℃，调节窑内湿度至10%，同时向窑内通入风速为1m/s的风力，此时程序升温主要分为三个阶段：
a、低温阶段，25-80℃，升温速率为4-5℃/h，保温1小时，
b、高温阶段，80-125℃，升温速率为4-5℃/h，保温2小时，
c、高温保温阶段，120-125℃，升温速率为4-5℃/h，保温16小时，
此阶段的程序升温的目的是再继续以固定的升温速率程序升温将木材中的吸着水蒸发出去，随着吸着水的蒸发，蒸发过程逐渐向微毛细管部分深入，微毛细管系统对吸着水吸附力越大，水分蒸发时所需吸收的热量越多，干燥的时间越长，含水率降低的速度也慢；
步骤五、将步骤四中的木材取样，从外到内锯为三层，用木材水分测试仪分别测得含水量，目的是为了使得确保木材的每个部分都能达到均匀干燥，提高良好的干燥效果；
步骤六、检测当木材含水率达到要求的终含水率8%时，结束干燥，使木材室温冷却移出木材干燥窑；
步骤七、将步骤六中的木材按照从下到上，从左到右的顺序码垛后置入真空木材炭化罐内，密封罐门，由室温迅速升温至100-105℃后，升温速率为30℃/h，保温5小时；
步骤八、步骤七完成后，真空炭化罐进行抽真空后通入惰性气体，然后将木材炭化罐进行低升温速率的程序升温，炉内温度达到180-220℃时，保温若干小时，此时程序升温主要分为低温处理阶段和高温保温阶段：
1）、低温处理阶段，温度为100-160℃；
a、100℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
b、120℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
c、140℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
d、160℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
2）、高温保温阶段，温度为180-220℃，保温48小时；
步骤九、步骤八结束后，停止升温，自然冷却，冷却至室温时，将炭化罐恢复常压后再打开罐门，移出木材，炭化结束。

[0019] 进一步优化，所述步骤七中每个木材与上下左右相邻的木材之间间隔距离均为1cm。

[0020] 进一步优化，所述步骤八中炭化罐抽真空的真空度为0.06-0.08MPA。

[0021] 进一步优化，所述步骤八中的惰性气体为氮气或者氩气。

[0022] 实施例2一种木材炭化处理的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一、以2-3℃/h的升温速度对木材干燥窑的环境温度加热升温至55℃，同时提高环境湿度至95%，保温保湿2小时，环境湿度增加的目的是为了暂时不让木材中的水分向空气蒸发，从表层到中心均匀的把温度提高到干燥基准上要求的值；
步骤二、将木材锯成木块或者方木，选择相同的尺寸规格的堆垛好后置入预热好的木材干燥窑内，持续保持步骤一中的温度和湿度7小时后放出窑内的水蒸气；
步骤三、调节木材干燥窑的环境温度程序升温至80-110℃，主要分为两个阶段：
a、80-100℃，升温速率为8-10℃/h，保温11小时，
b、100-110℃，升温速率为11-15℃/h，保温26小时，
这两个阶段的程序升温的目的是为了促使木材中的自由水挥发，进行初步干燥，为下一步干燥做准备；
步骤四、用木材水分测试仪分别测得木材含水量达到4%时，停止步骤三并放出窑内的水蒸气，然后程序升温至120-125℃，调节窑内湿度至11%，同时向窑内通入风速为2m/s的风力，此时程序升温主要分为三个阶段：
a、低温阶段，25-80℃，升温速率为4-5℃/h，保温2小时，
b、高温阶段，80-125℃，升温速率为4-5℃/h，保温3小时，
c、高温保温阶段，120-125℃，升温速率为4-5℃/h，保温17小时，
此阶段的程序升温的目的是再继续以固定的升温速率程序升温将木材中的吸着水蒸发出去，随着吸着水的蒸发，蒸发过程逐渐向微毛细管部分深入，微毛细管系统对吸着水吸附力越大，水分蒸发时所需吸收的热量越多，干燥的时间越长，含水率降低的速度也慢；
步骤五、将步骤四中的木材取样，从外到内锯为三层，用木材水分测试仪分别测得含水量，目的是为了使得确保木材的每个部分都能达到均匀干燥，提高良好的干燥效果；
步骤六、检测当木材含水率达到要求的终含水率11%时，结束干燥，使木材室温冷却移出木材干燥窑；
步骤七、将步骤六中的木材按照从下到上，从左到右的顺序码垛后置入真空木材炭化罐内，密封罐门，由室温迅速升温至100-105℃后，升温速率为30-40℃/h，保温6小时；
步骤八、步骤七完成后，真空炭化罐进行抽真空后通入惰性气体，然后将木材炭化罐进行低升温速率的程序升温，炉内温度达到180-220℃时，保温若干小时，此时程序升温主要分为低温处理阶段和高温保温阶段：
1）、低温处理阶段，温度为100-160℃；
a、100℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
b、120℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
c、140℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
d、160℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
2）、高温保温阶段，温度为180-220℃，保温60小时；
步骤九、步骤八结束后，停止升温，自然冷却，冷却至室温时，将炭化罐恢复常压后再打开罐门，移出木材，炭化结束。

[0023] 进一步优化，所述步骤七中每个木材与上下左右相邻的木材之间间隔距离均为1cm。

[0024] 进一步优化，所述步骤八中炭化罐抽真空的真空度为0.06-0.08MPA。

[0025] 进一步优化，所述步骤八中的惰性气体为氮气或者氩气。

[0026] 实施例3一种木材炭化处理的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一、以2-3℃/h的升温速度对木材干燥窑的环境温度加热升温至60℃，同时提高环境湿度至100%，保温保湿3小时，环境湿度增加的目的是为了暂时不让木材中的水分向空气蒸发，从表层到中心均匀的把温度提高到干燥基准上要求的值；
步骤二、将木材锯成木块或者方木，选择相同的尺寸规格的堆垛好后置入预热好的木材干燥窑内，持续保持步骤一中的温度和湿度6-8小时后放出窑内的水蒸气；
步骤三、调节木材干燥窑的环境温度程序升温至80-110℃，主要分为两个阶段：
a、80-100℃，升温速率为8-10℃/h，保温12小时，
b、100-110℃，升温速率为11-15℃/h，保温28小时，
这两个阶段的程序升温的目的是为了促使木材中的自由水挥发，进行初步干燥，为下一步干燥做准备；
步骤四、用木材水分测试仪分别测得木材含水量达到5%时，停止步骤三并放出窑内的水蒸气，然后程序升温至120-125℃，调节窑内湿度至12%，同时向窑内通入风速为3m/s的风力，此时程序升温主要分为三个阶段：
a、低温阶段，25-80℃，升温速率为4-5℃/h，保温3小时，
b、高温阶段，80-125℃，升温速率为4-5℃/h，保温4小时，
c、高温保温阶段，120-125℃，升温速率为4-5℃/h，保温18小时，
此阶段的程序升温的目的是再继续以固定的升温速率程序升温将木材中的吸着水蒸发出去，随着吸着水的蒸发，蒸发过程逐渐向微毛细管部分深入，微毛细管系统对吸着水吸附力越大，水分蒸发时所需吸收的热量越多，干燥的时间越长，含水率降低的速度也慢；
步骤五、将步骤四中的木材取样，从外到内锯为三层，用木材水分测试仪分别测得含水量，目的是为了使得确保木材的每个部分都能达到均匀干燥，提高良好的干燥效果；
步骤六、检测当木材含水率达到要求的终含水率15%时，结束干燥，使木材室温冷却移出木材干燥窑；
步骤七、将步骤六中的木材按照从下到上，从左到右的顺序码垛后置入真空木材炭化罐内，密封罐门，由室温迅速升温至100-105℃后，升温速率为30-40℃/h，保温7小时；
步骤八、步骤七完成后，真空炭化罐进行抽真空后通入惰性气体，然后将木材炭化罐进行低升温速率的程序升温，炉内温度达到180-220℃时，保温若干小时，此时程序升温主要分为低温处理阶段和高温保温阶段：
1）、低温处理阶段，温度为100-160℃；
a、100℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
b、120℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
c、140℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
d、160℃，升温速率为1-2℃/h，保温2小时；
2）、高温保温阶段，温度为180-220℃，保温72小时；
步骤九、步骤八结束后，停止升温，自然冷却，冷却至室温时，将炭化罐恢复常压后再打开罐门，移出木材，炭化结束。

[0027] 进一步优化，所述步骤七中每个木材与上下左右相邻的木材之间间隔距离均为2cm。

[0028] 进一步优化，所述步骤八中炭化罐抽真空的真空度为0.06-0.08MPA。

[0029] 进一步优化，所述步骤八中的惰性气体为氮气或者氩气。

[0030] 以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。