專利名稱：竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理方法
技術領域：
本發明屬于木材工業中的木竹材改性技術領域，尤其涉及一種竹材干燥與改性的處理方法。
背景技術：
我國竹林面積、蓄積量、竹業產值均居世界首位，素有“竹子王國”之稱。據統計，我國現有竹林面積約720萬hm2，其中毛竹約占70%。與木材相比，竹材具有強 度大、韌性好、硬度大、紋理優雅美觀等特點，是制造工程結構材和家裝材料的理想原料。與木材相比，竹材內淀粉、糖類物質含量豐富，使得其在加工和使用過程中極易受到細菌(如霉菌、腐朽菌)和害蟲(如白蟻、木蠹蟲)的侵襲，嚴重影響了其裝飾效果和使用壽命。為減少細菌和害蟲對竹材和竹制品的危害，提高竹制品的耐腐、抗蟲和尺寸穩定性，目前在竹制品生產過程中，一般需要對竹材進行干燥和高溫炭化處理，其工藝過程一般為在溫度為120°C 140°C的炭化處理罐內，采用鍋爐供給的飽和水蒸汽對竹材炭化處理I 4小時，將竹材炭化為咖啡色，然后再將炭化后的竹材重新堆垛，送入常規干燥室進行干燥，干燥室的溫度控制在50°C 100°C之間，在20 60小時的時間內將竹材干燥至含水率在15%以下。在此工藝中，竹材的炭化處理與干燥分步進行，且是先進行炭化處理，后進行干燥作業。該工藝具有操作繁瑣、工人勞動強度較大(需要兩次堆垛、兩次拆垛)、工作效率低、處理時間較長的缺點。因此，開發出工藝簡單、勞動強度低、工作效率高、處理時間短的竹材干燥與炭化改性處理方法具有非常重要的現實意義。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種步驟簡單、操作方便、工人勞動強度小、工藝時間短、工藝效率高、熱能利用效率高的竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理方法。為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理方法，包括以下步驟
(1)干燥處理將竹材裝料后，利用過熱水蒸汽對竹材進行干燥處理，直至竹材含水率降低到15%以下；干燥處理時，過熱水蒸汽的溫度控制在130°C 150°C，處理過程中的蒸汽壓力控制在0. IMPa以內(當溫度開始上升時，用于干燥處理的壓力罐內空氣被逐漸排出，當壓力罐內充滿水蒸汽、溫度達到130°C 150°C時，水蒸汽的飽和壓力大約為0. 3MPa 0. 5MPa，此時將壓力控制在0. IMPa，則壓力罐內的水蒸汽可以排出，從而實現干燥目的)；
(2)改性處理繼續保持上述步驟(I)中過熱水蒸汽的溫度控制條件，同時將所述蒸汽壓力調節至0. 3MPa 0. 5MPa(因為此時竹材中含有的部分水分可以繼續蒸發，蒸發的水蒸汽被控制在壓力罐內，從而使得壓力罐內的蒸汽壓力增加)，使干燥處理時的過熱蒸汽狀態轉化為飽和蒸汽狀態，此狀態下保壓I 5小時；
(3)二次干燥改性處理完成后，停止加熱，將蒸汽壓力調低至0. IMPa以下，在此狀態下，利用改性處理后的余熱實現竹材的后期干燥，直至竹材含水率降低至10%以下，完成所述竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理過程。上述的竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理方法，在所述步驟(3)中，蒸汽壓力調低一般是通過排放所述飽和蒸汽實現，排放的飽和蒸汽優選通過蒸汽冷凝回收系統進行余熱回收利用。上述的竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理方法，在所述步驟(3)中，所述竹材含水率降低至10%以下后，優選再經過7 14天的平衡處理，再用于后續的生產加工。上述的竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理方法，在所述步驟(I)中，干燥處理的時間優選控制在2 12小時。與現有技術相比，本發明的優點在于本發明擺脫了現有竹材干燥與炭化處理分 別在不同設備中分步進行的局限性，克服了現有工藝中存在的操作工藝繁瑣、工人勞動強度大(需要兩次堆垛、兩次拆垛)、工作效率低等技術不足，真正實現了竹材水蒸汽干燥與改性的一體化處理。本發明的一體化處理方法既簡化了操作工序，又降低了工人的勞動強度，大大提高了竹材處理的工作效率。本發明與傳統竹材炭化、干燥分步進行的工藝相比，即使不考慮炭化與干燥工序之間所需的周轉時間，采用本發明的一體化處理方法至少可以節省工藝耗時50%以上。此外，通過采用壓力處理罐與蒸汽余熱冷凝回收系統相結合的方式，利用蒸汽余熱冷凝回收系統對壓力處理罐內排出的高溫水蒸汽進行冷凝，利用冷凝過程中發出的凝結熱加熱鍋爐的“上水”，使鍋爐“上水”的溫度得到提高，熱能的利用效率進一步提聞。綜上，本發明的處理方法具有步驟簡單、操作方便、工藝效率高、熱能利用效率高等優點，采用本發明方法處理后的竹片和竹束可以用于炭化竹地板、竹集成材以及重組竹等高檔竹質建筑裝飾材料的制造，具有較好的推廣前景。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發明作進一步說明，但并不因此而限制本發明的保護范圍。實施例I :
一種竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理方法，包括以下步驟
(1)裝料將長度為1000mm、厚度為3mm 10mm、寬度25mm的新鮮濕竹片堆垛,然后將其送入壓力處理罐內，壓力處理罐的正常工作壓力為0. 6MPa ；
(2)干燥處理將竹材裝罐后，關閉壓力處理罐的安全閉合裝置，將壓力處理罐的壓力控制閥調節至0. 08MPa，采用導熱油加熱系統將壓力處理罐內的介質(該介質剛開始的時候為濕空氣，但當溫度升高時，空氣被逐漸排出，壓力罐內只剩下水蒸汽)溫度升高至140°C，利用過熱水蒸汽對竹材進行干燥處理，干燥處理時間為5小時，直至竹材含水率降低到12% ；
(3)改性處理前期的干燥處理完成后，繼續使壓力處理罐內的介質溫度維持在140°C，同時通過壓力控制閥將壓力處理罐內的蒸汽壓力調節至0. 4MPa，使壓力處理罐內的水蒸汽由過熱蒸汽狀態轉化為飽和蒸汽狀態，在此狀態下保持2小時；
(4)二次干燥改性處理完成后，停止加熱，通過壓力控制閥將壓力處理罐內蒸汽壓力緩慢調低至o. IMPa以下，直至OMPa (與外界氣壓保持平衡)，在此狀態下，利用改性處理后的余熱實現竹材的后期二次干燥，二次干燥時間為3小時，直至竹材含水率降低至8% ；
(5)后續處理壓力處理罐內的壓力與外界大氣壓力處于平衡狀態后，開啟壓力處理罐的安全閉合裝置，將干燥與炭化改性處理后的竹材從壓力處理罐內取出，經過10天的平衡處理后即可用于后續的生產加工。實施例2:
一種竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理方法，包括以下步驟
(1)裝料將長度為1920mm的新鮮濕碾壓竹束堆垛，然后將其送入壓力處理罐內，壓力處理罐的正常工作壓力為0. 6MPa ；
(2)干燥處理將竹束堆垛裝罐后，關閉壓力處理罐的安全閉合裝置，通過壓力控制閥將壓力處理罐內的氣壓調節至0. 05MPa，采用導熱油加熱系統將壓力處理罐內的介質溫度 升高至130°C，利用過熱水蒸汽對竹材進行干燥處理，干燥處理時間為6小時，直至竹材含水率降低到14% ；
(3)改性處理前期的干燥處理完成后，繼續使壓力處理罐內的介質溫度維持在130°C，同時通過壓力控制閥將壓力處理罐內的蒸汽壓力調節至0. 3MPa，使壓力處理罐內的水蒸汽由過熱蒸汽狀態轉化為飽和蒸汽狀態，在此狀態下保持4小時；
(4)二次干燥改性處理完成后，停止加熱，通過壓力控制閥將壓力處理罐內蒸汽壓力緩慢調低至0. IMPa以下，直至OMPa (與外界氣壓保持平衡)，在此狀態下，利用改性處理后的余熱實現竹材的后期二次干燥，二次干燥時間為4小時，直至竹材含水率降低至7% ；
(5)后續處理壓力處理罐內的壓力與外界大氣壓力處于平衡狀態后，開啟壓力處理罐的安全閉合裝置，將干燥與炭化改性處理后的竹材從壓力處理罐內取出，經過12天的平衡處理后即可用于后續的生產加工。用上述本實施例的一體化處理方法對竹材進行干燥和炭化改性處理后，簡化了操作工序(只需要一次堆垛、一次拆垛)，降低了工人勞動強度，節省工序時間在50%以上，提高了生產效率和能量利用率。采用本實施例一體化處理后的竹片和竹束可以用于炭化竹地板、竹集成材以及重組竹等高檔竹質建筑裝飾材料的制造。以上實施例的描述僅為本發明的優選實施方式，本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種等同的變化和改進，這些變化和改進都落入本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理方法，包括以下步驟 (1)干燥處理將竹材裝料后，利用過熱水蒸汽對竹材進行干燥處理，直至竹材含水率降低到15%以下；干燥處理時，過熱水蒸汽的溫度控制在130°C 150°C，處理過程中的蒸汽壓力控制在0. IMPa以內； (2)改性處理繼續保持上述步驟(I)中過熱水蒸汽的溫度控制條件，同時將所述蒸汽壓力調節至0. 3MPa 0. 5MPa，使干燥處理時的過熱蒸汽狀態轉化為飽和蒸汽狀態，此狀態下保壓I 5小時； (3)二次干燥改性處理完成后，停止加熱，將蒸汽壓力調低至0. IMPa以下，在此狀態下，利用改性處理后的余熱實現竹材的后期干燥，直至竹材含水率降低至10%以下，完成所述竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理過程。
2.根據權利要求I所述的竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理方法，其特征在于在所述步驟(3)中，蒸汽壓力調低是通過排放所述飽和蒸汽實現，排放的飽和蒸汽通過蒸汽冷凝回收系統進行余熱回收利用。
3.根據權利要求I或2所述的竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理方法，其特征在于在所述步驟(3)中，所述竹材含水率降低至10%以下后，再經過7 14天的平衡處理。
4.根據權利要求I或2所述的竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理方法，其特征在于在所述步驟(I)中,干燥處理的時間控制在2 12小時。
全文摘要
本發明公開了一種竹材水蒸汽干燥與改性一體化處理方法，包括以下步驟先利用130℃～150℃的過熱水蒸汽對竹材進行干燥處理，直至其含水率降低到15%以下；處理過程中的蒸汽壓力控制在0.1MPa以內；繼續保持前述溫度控制條件，同時將蒸汽壓力調節至0.3MPa～0.5MPa，使過熱蒸汽狀態轉化為飽和蒸汽狀態，保壓1～5小時；改性處理完成后，停止加熱，將蒸汽壓力調低至0.1MPa以下，利用改性處理后的余熱實現竹材的后期干燥，直至竹材含水率降低至10%以下，完成處理過程。本發明的方法具有步驟簡單、操作方便、工人勞動強度小、工藝時間短、工藝效率高、熱能利用效率高等優點。
文檔編號B27M1/08GK102672777SQ201210163739
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月24日 優先權日2012年5月24日
發明者吳義強, 李新功, 李賢軍, 薛志成 申請人:湖南桃花江實業有限公司