真空高频干燥技术在深色名贵硬木家具中的应用前景_李兴畅

2017年06月29日 21:10  点击:[]

20176 6期(总第223期)

證工科枝

LIGHT INDUSTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY

化工与制药

真空高频干燥技术在深色名贵硬木家具中的应用前景

李兴畅I ,杨天平2 ,杨琳',刘洪海',吴智慧3

1.广东省中山市太兴家具有限公司,广东中山528476;2.广西国有黄冕林场,广西鹿寨545600;

3.南京林业大学家居与工业设计学院,江苏南京210037)

【扌商要】高频真空干燥是一项快速且高品质的干燥技术,在大断面木材及名贵木材的干燥中具有明显的综合优势。高频真 空干燥利用真空条件下水的沸点低和高频加热迅速的特点,能在低温下快速干燥木材,具有木材颜色变化小、干燥缺陷少、环境友好、 自动化程度高等特点。红木等深色名贵硬木家具及木制品具有高附加值,对干燥变色等质量要求高,高频真空干燥在本领域的应用 具有很大优势。

【关键词】高频真空干燥;深色名贵硬木;工艺;应用

【中图分类号】S781 【文献识别码】A 【文章编号】2095-3518 0013 06-60-02


近年来随着红木原材料价格的水涨船高.红木等深色名贵 硬木家具、地板及工艺制品也越来越受到人们的青睐叫红木家 具制品的生产在广东中山、福建仙游及浙江东阳等形成了产业 集群,企业数量和规模不断的壮大。但是,红木等深色名贵硬木 大都组织细密、密度较大,干燥处理不好会出现开裂、变形及离 缝等问题,导致红木制品出现质量问题,企业经济效益受损。只 有选用优异的木材干燥技术才能有效避免上述问题,有效保证 红木家具及制品使用过程中的质量和寿命叫

木材高频真空干燥技术更加适合大断面木材和硬阔叶材, 在这类材料的干燥过程中能充分发挥其快速、高效、高质量、无 污染及自动化的综合优势冋。但是,目前我国的红木等深色名 贵硬木家具及制品企业一直沿用传统的蒸汽窑干进行红木等木 材的干燥,存在干燥后木材变脆、变色加重、干燥不均匀、锅炉燃 煤环境污染等问题。因此,本文介绍了高频真空干燥设备组成、 干燥工艺操作过程,并提出将该项技术应用于红木等深色名贵 硬木的干燥中°

1高频真空干燥设备

高频真空干燥设备通常由高频发生器及转换系统、真空系 统、冷却系统、电控、油压及运输等6个系统构成:(1)高频发生器 及转换系统由高频发生器、调制解调器及电极板构成。高频发生 器产生的高频经调制解调器调整后按工艺要求输送到电极板,然 后加热极板中的木材。2真空系统由干燥罐体、真空泵、排水箱 及相关连接管道构成。通过真空泵抽出罐体内的空气,降低罐体 内的压力,使木材处于真空负压状态。3冷却系统由冷凝器、冷 却塔和循环水泵构成.用于冷却高频发振机和真空罐内被抽出的 空气。4)电控系统由设备控制盘及各种温度、压力传感器构成. 用于控制设备加热、真空、加压、排水等过程。5油压系统由压板 和油压液缸组成,用于干燥前及干燥过程中对木材进行加压,防 止其在干燥过程中产生变形。6运输系统由材车、轨道及牵引设 备构成。用于木材的装载和干燥罐内外的运输。

2高频真空干燥工艺过程

2.1木材初含水率和初重的测量

根据被干燥材料的规格和尺寸把木材分类,根据设备的干 燥容量确定被干燥木材的体积。然后在待干燥材料中选择10 规格板材作为实验板,测量其重量和含水率。计算10块板材的 平均重量及平均含水率,其值为本次干燥材料的初含水率和初 重。进而可以知道本批次干燥材料的初含水率和初重。

2.2选择干燥工艺参数

干燥工艺的控制参数有高频输入功率、高频输入电流、输入 电压、真空度及高频发振时间等。干燥参数的确定通常根据材 料的厚度尺寸和干燥特性,其标准值为1.0kW/m3o厚度大和难 干木材要适度降低单位输入功率;厚度小和易干材通常提高单 位输入功率。输入电流也与木材厚度及干燥特性有关,通常设 置在1.0A输入电压则由高频发振器设备自身决定。真空度通 常设置在6.7kPa左右。发振时间由工艺来确定,可以选择连续 式发振或间歇式发振。

2.3计算脱水量和干燥时间

2」木材初含水率及初重结合2.2的干燥功率就可以计算 出干燥过程中从木材中一共脱除的水分量(脱水量)。根据脱水 量和初含水率可以计算出含水率下降1%时需要脱除的水分。 利用真空系统中的排水箱可以知道规定时间内排出木材中水分 的量,进而可以知道干燥过程中整个材堆的含水率和需要的干 燥时间。

【第一作者】李兴肠1973 -,男,工艺美术天呻(工艺家具类),主要从事红木家具设计与制造、红木家具文化与艺术方面的研究。

【基金项目】国家自然科学基金项0 (31570558,31500479):中国博士后基金面上项0 ( 2015M581805 :青蓝工程资助Sponsored by Qmg Lan Project)

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2.4材料装载及罐内操作

根据材料的厚度和尺寸规格整齐的把材料装载到罐外面 的材车上,装载过程不需要放置垫条。根据罐体内径高度装 载,在1/4高度时放置铝制电极板,然后在电极板上继续装载木 材,在1/2高度及3/4高度时同样放置电极板,极板中间放置被 干燥木材。木材装载完毕后沿轨道推入干燥罐内,然后把中间 1/2处电极板和高频发振器的输出端正极连接,上下电极板和 高频发振器的输出端负极连接。连接完毕后由油压系统对整 个材堆从上至下加压并保持压力至干燥结束,防止木材在干燥 过程中发生变形。

2.5木材升温阶段

关闭真空罐门后,启动电控装置,进入干燥升温阶段。升温 过程真空罐内的压力很快降至工艺控制条件6.7kPa)o木材吸 收高频发振的能量而逐步升温,直至温度到达工艺控制参数。 高频加热具有选择性,木材中的水分具有极性,因此首先被加 热。水分被加热的同时木材本身也不断的被加热,最后整个材 堆被加热到干燥工艺的要求。在升温阶段由于木材的温度较 ,热量大部分用于提升整个材堆的温度,很少有水分被蒸发出 来,这个阶段整个木材的含水率几乎没有变化。

2.6木材干燥阶段

进入干燥阶段后木材的温度一般要高于罐内环境压力对应 的沸点,这样木材中的水分便处于沸腾状态,在内外压力差的驱 动下排出木材。温度越高,木材与真空罐体的压力差就越大,木 材中的水分越容易被干燥出去。但是如果温度过高,木材的渗 透性不好,会产生局部高温高压的情况,使木材发生内裂。随着 干燥的进行,木材的含水率降低,极板间的电压有放电的危险, 因此通常要降低输入电流来减小极板间电压干,避免极板间放 电。干燥阶段定期检查储水箱的排水量,根据排水量的多少可 以估算干燥罐内木材的含水率情况,进行适当的工艺调整,加速 干燥。

2.7降温结束干燥

根据排水量的多少可以知道木材是否干燥到规定的含水 率。当木材含水率大于规定含水率0.5%,停止高频加热,继续 保持罐体的真空,木材在余热下继续干燥,由于没有高频加热, 木材的温度不断的下降,当降至室温时,停止真空,打开罐门,用 含水率检测仪测量检测板的含水率是否符合规定标准.达到要 求后则干燥结束。

3高频真空干燥技术应用于深色名贵硬木家具的优势

真空条件下水的沸点降低,水在低温下便能沸腾。高频加 热是介电加热,加热速度快,几乎不受木材厚度的影响。因此高 频干燥在名贵硬木家具干燥中具有如下众多优势:(1)大幅缩短 干燥时间;2低温干燥能够有效保持木材的颜色,防止其产生 开裂;3适合于红木等深色名贵硬木家具腿部及脚部的厚度较 大部件;4通过油压板的设置保证干燥全程对木材进行加压, 木材不产生形变;5可以去除木材中的树脂等物质;6装载木 材无需堆垛木条,有效利用干燥室的空间;7无需蒸汽加热,不 必设置燃油锅炉,干燥过程没有环境污染问题。

4前景

木材高频真空干燥技术在日本及欧美国家已经实现产业应 用,并且取得不错的效益。在前期大量的理论研究和实践的基 础上不断扩大其应用领域,如果在红木等深色名贵硬木干燥领 域得到广泛的推广与应用,必将引起红木等高附加值木材干燥 的巨大改变,有效提高了企业的经济效益和社会效益,高频真空 干燥在深色名贵硬木干燥领域具有广泛的应用前景O

参考文献

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