一种原木干燥方法及其设备

摘要

本发明提供了一种原木干燥方法及其设备，所述方法包括：计算原木初含水率的步骤；在脱除树皮的原木横截面中心位置沿原木长度方向加工至少一个通孔，并将原木的两个端面用硅酮胶封住的步骤；使用加热棒在所述通孔内进行加热直至木材实时含水率达到所需含水率的步骤。本发明方法所使用的设备本身和操作都比较简单，设备费用低；干燥质量较好，干燥时用肉眼观察原木没有开裂现象，干燥时间短。

权利要求

1.一种原木干燥方法，其中，所述方法包括：

(1)计算原木初含水率的步骤；

(2)在脱除树皮的原木横截面中心位置沿原木长度方向加工至少一个通孔，并将原木的两个端面用硅酮胶封住的步骤；通孔直径为原木直径的6％-65％；

(3)在原木长度方向的中心位置和两个端部分别各自开设三个测温孔，各位置处的三个测温孔的深度分别为距离原木表面1/9半径、1/3半径和2/3半径，并分别在各测温孔内放置测温用热电偶；所述两个端部的测温孔分别位于距离各自最近的端部的1/4处；将加热棒置于通孔内的中心位置后，先用细沙将加热棒和通孔之间的间隙填满，然后再启动加热棒加热至120-160℃，直至木材实时含水率达到所需含水率的步骤；加热棒直径与通孔直径的差值大于等于4mm；加热棒长度为通孔长度的9/10-11/10。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)的加热棒直径为通孔直径的1/2-3/4。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)中加热棒长度与通孔长度相同。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(3)加热时，是将木材竖直放置。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其中，在步骤(3)中每24h进行称重记录，根据步骤(1)计算得到的原木初含水率W0以及测得的原木质量M计算其实时含水率，当木材实时含水率达到所需含水率时，停止加热。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤(3)中木材的实时含水率计算公式为：其中W为原木实时含水率％，M为原木实时质量kg，M0为原木初重kg，W0为原木初含水率％。

说明书

一种原木干燥方法及其设备

技术领域

[0001] 本发明涉及木材加工领域，具体的说，本发明涉及一种原木干燥方法及其设备。

背景技术

[0002] 自古以来木材就是人类生存所依赖的主要原材料，至今仍是世界公认的四大原材料(木材、钢铁、水泥、塑料)之一。与其它源于矿产、石油化工等资源的材料相比，木材是以上四大原材料中唯一可再生的生物物质材料。所以研究并利用木材这一自然资源符合人类的可持续发展思路，在开发利用木材资源过程中尤以木材干燥最为重。即排出其中多余的水，使其含水率与周围空气相平衡，也就是达到其平衡含水率(equilibrium moisture content)。木材干燥是木材加工过程中一项十分重要的工序,是保障和改善木材品质的重要环节。经过干燥处理,能够降低运输费用、防止木材的变形开裂、减少木材降等损失，改善物理性能、提高木材的利用率、防止木材腐朽虫蛀、保障生物防疫等。

[0003] 由于木材是各向异性的毛细管为多孔材料，在干燥过程中易产生各种干燥缺陷。目前木材干燥可分为自然干燥和人工干燥两大类。自然干燥由于其占用场地大，终含水率偏高干燥时间长等缺陷，目前已很少纯粹地单独使用。常用的人工干燥方法有常规干燥、高温干燥、太阳能干燥、真空干燥、除湿干燥、微波与高频干燥及烟气干燥等，这其中又以常规干燥最为常见。常规干燥是以常压湿空气作为干燥介质，以蒸汽、炉气、热水或热油作热媒，间接加热空气，空气以对流方式加热木材，干燥介质温度在100℃以下的干燥方法。

[0004] 其它干燥方法由于其成本及技术原因在目前的木材工业中所占的比例相对较小。且对于目前的人工干燥，一般是将原木加工为规格材，这样一来干燥后由于干燥缺陷的产生而损失的木材由于累加的效应而多于直接对原木或者大规格方材干燥后再加工为规格材的损失。因此直接对原木或者大规格方材进行干燥有着其独特的优势，而现有的原木或方材的干燥方法所使用的设备较为复杂，设备费用较高。

[0005] CN 103522376 A提供了一种原木高压真空处理设备及方法。该设备包括气体吸盘装置、第一不锈钢管、第二不锈钢管、第一橡胶管、第二橡胶管、第一阀门、第二阀门、温度传感器、第一气压表、第二气压表、数据测量记录器、真空泵、真空缓冲罐和蒸汽发生器其中,气体吸盘装置由第一锥形不锈钢桶、第二锥形不锈钢桶、第一大小头橡胶套、第二大小头橡胶套、箍压装置组成。该方案所需的设备制作较为复杂，干燥效果有限。

[0006] CN 101236048A公开了一种原木真空干燥方法，适用于小径原木的干燥处理。该方法是:在常压下对待干燥木材进行预热，接着保持待干燥木材处于真空环境下，使干燥介质沿待干燥木材纵向流过，根据预先测定的介质温度、绝对压力与平衡含水率的对应图表，控制机体内的温度和绝对压力数值，当木材的终含水率达到要求时，在热交换系统中通入冷却水，以实现快速降温出料，其中待干燥木材为小径原木或板材，其长度与其平均直径或厚度之比为5～15。该方案提供的方法只能对小规格材进行处理。无法对大规格材进行高质量的干燥处理。

发明内容

[0007] 本发明的一个目的在于提供一种原木干燥方法。

[0008] 本发明的另一目的在于提供原木干燥设备。

[0009] 为达上述目的，一方面，本发明提供了一种原木干燥方法，其中，所述方法包括：

[0010] (1)计算原木含水率的步骤；

[0011] (2)在脱除树皮的原木横截面中心位置沿原木长度方向加工至少一个通孔，并将原木的两个端面用硅酮胶封住的步骤；

[0012] (3)使用加热棒在所述通孔内进行加热直至木材实时含水率达到所需含水率的步骤。

[0013] 步骤(1)的含水率计算可以按照现有技术常规方法进行，而根据本发明一些具体实施方案，步骤(1)的含水率M计算为：

[0014]

[0015] 式中：W1为湿材重量(g)；W0为绝干材重量(g)。

[0016] 一般而言，计算原木含水率是在去树皮后，加工出的2cm厚圆盘用于计算原木含水率。

[0017] 其中可以理解的是，本发明所述的原木，是指采伐后经过简单的切割处理的木材。

[0018] 根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(2)通孔直径为原木直径的6％-65％。

[0019] 根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(3)加热棒长度为通孔深度的9/10-11/10。

[0020] 根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(3)加热棒长度与通孔长度相同。

[0021] 根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(3)的加热棒直径与通孔直径的差值大于等于4mm。

[0022] 根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(3)的加热棒直径为通孔直径的1/2-3/4。

[0023] 根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(3)在将加热棒置于通孔内的中心位置后，先用细沙将加热棒和通孔之间的间隙填满，然后再启动加热棒进行加热。

[0024] 所述细砂为本领域所常规使用的细砂，譬如是根据建筑用砂标准GBT14684-2011；通常这类细砂粒径在0.25-0.35mm范围之间。

[0025] 根据本发明一些具体实施方案，其中，在步骤(3)使用加热棒在所述通孔内进行加热前，还包括在原木上开设测温孔以放置测温用热电偶的步骤；其中是在原木长度方向的中心位置和两个端部分别开设测温孔；所述两个端部的测温孔分别位于距离各自最近的端部的1/4处。

[0026] 根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(3)是在原木长度方向的中心位置和两个端部分别各自开设三个测温孔，各位置处的三个测温孔的深度分别为距离原木表面1/9半径、1/3半径和2/3半径，并分别在各测温孔内放置测温用热电偶。

[0027] 换言之，本发明是在木材长度方向的中心位置和距两端1/4长度处沿直径方向分别加工3个直径为2mm的通孔，共计9个，其深度分别为距表面1/9半径、1/3半径2/3半径。

[0028] 根据本发明一些具体实施方案，其中，本发明在将加热棒放置在原木内前还包括对木材称重的步骤，称得重量记为W1；或者

[0029] 当本发明包括设置测温用热电偶的步骤时，在将加热棒和热电偶放置在原木内前还包括对木材称重的步骤，称得重量记为W1。

[0030] 根据本发明一些具体实施方案，其中，在步骤(3)加热时，是将木材竖直放置。

[0031] 根据本发明一些具体实施方案，其中，本发明在将加热棒放置在原木内并填充细沙后还包括对木材称重的步骤，称得重量记为W2；或者

[0032] 当本发明包括设置测温用热电偶的步骤时，在将加热棒和热电偶放置在原木内，并在加热棒和通孔之间填充细沙后还包括对木材称重的步骤，称得重量记为W2。

[0033] 根据本发明一些具体实施方案，其中，在步骤(3)中每24h进行称重记录，根据步骤(1)计算得到的原木初含水率W0以及测得的原木质量M计算其实时含水率，当木材实时含水率达到所需含水率时，停止加热。

[0034] 根据本发明一些具体实施方案，其中，木材的实时含水率计算公式为：其中W为原木实时含水率％，M为原木实时质量kg，M0为原木初重kg，W0为原木初含水率％。

[0035] 根据本发明一些具体实施方案，其中，步骤(3)是将温度设定为160℃对原木进行加热。

[0036] 另一方面，本发明还提供了一种原木干燥设备，其中，所述设备包括加热棒1、与其电连接的温度控制器2、以及分别与加热棒和温度控制器电连接的交流接触器3。

[0037] 根据本发明一些具体实施方案，其中，所述加热棒1的长度为所加热的原木4中间加工的通孔5深度的9/10-11/10；所述加热棒1的直径为所加热的原木中间加工的通孔直径的1/2-3/4。

[0038] 根据本发明一些具体实施方案，其中，加热棒长度与通孔长度相同。

[0039] 根据本发明一些具体实施方案，其中，所述设备包括空气断路器6，所述空气断路器与交流接触器3电连接。

[0040] 根据本发明一些具体实施方案，其中，所述设备还包括用于测温的热电偶7，所述热电偶与温度巡检仪8电连接。

[0041] 综上所述，本发明提供了一种原木干燥方法及其设备。本发明的方法具有如下优点：本发明方法所使用的设备本身和操作都比较简单，设备费用低；干燥质量较好，干燥时用肉眼观察原木没有开裂现象，干燥时间短。

附图说明

[0042] 图1为本发明实施例装置连接示意图；

[0043] 图2为本发明实施例的干燥时的原木结构示意图；

[0044] 图3为本发明实施例干燥时不同测温点的温度变化曲线；

[0045] 图4为三个实施例干燥时原木质量变化曲线。

具体实施方式

[0046] 以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。

[0047] 实施例

[0048] 实验材料：北京杨原木。

[0049] 实验方法：将北京杨原木锯解为100cm的原木段其直径为φ29cm。并同时加工出含水率试件测得其平均含水率为118％，将原木段4去树皮并从髓心处沿长度方向加工出直径为φ18mm的通孔5，同时将原木段两个端头用硅酮胶密封，在木材长度方向的中心位置和距两端1/4长度处沿直径方向分别加工3个直径为2mm的测温孔，共计9个，其深度分别为距表面1/9半径、1/3半径、2/3半径，并称得其质量W1＝60.90kg(打完通孔之后还需对两个端面用密封胶密封，这里胶的质量、开测温孔损失的木材质量相对于整段木材其质量可以忽略不计)，将k型点状式热电偶7(测量范围-50～300℃)测温端置入加工好的9个测温孔中并固定好，另一端与温度巡检仪8相连，以记录木材加热过程中温度的变化。将原木竖直置于两根尺寸为2*2*30cm、间距为20cm平行放置的隔条上，将购置的直径为14mm、长度为100cm圆柱电加热棒1(带内置E型电偶探头)置入在木材加工出的通孔中，电加热棒的功率为2500W。将木材与电加热棒之间的间隙用细沙9均匀填充(如图2所示)，此时再对其整体称重为W2＝
61.8kg，那么后期干燥过程中测得的木材质量需减去0.9kg(61.8-60.9kg)即为其实际质量。将电加热棒的电源线及温度信号传感线与E型温度控制器2(温控范围0～399℃)、交流接触器3、空气断路器6连接(如图1所示)，设定温控器的温控值为160℃,接通电路开始加热木材，这样在径向上就会产生温度梯度和含水率梯度并在其共同作用下水分开始排出木材。期间定时对木材做称重记录。根据木材平均初含水率为118％、质量为60.9kg,当其质量为W3＝31.9kg(已减去0.9kg)时，停止干燥。此时其含水率为14％。干燥过程的温度变化和木材质量变化如图3和图4所示。

[0050]

[0051]

[0052] 这表中3个实例中，除表中所列数据不同，其他操作、参数均一样，包括通孔直径长度，加热棒参数等。

[0053] 我们理想地认为测温点测得的温度值代表木材在距表面同一距离处所有点的温度值，木材在加热20h时到一个稳定的状态，此后波动较小。以在木材中部的测温点测得的值为代表则由外至内其温度基本稳定在25.9℃、35.7℃、45.4℃，而在此期间周围环境的温度在19.1℃左右浮动。在整个干燥过程中其平均干燥速率为1.37％/天。干燥过程较为平稳，效果较明显且理想。