一种通过沿着木材长度方向逐渐施加变化的压力而改变木材性质的加工过程，该过程可以使木材发生收缩，以促进木材中的水分沿木材的纹理进行移动，弯曲或拉直木材，协助木材收缩到收缩状态或者达到一定的密度，以及促进压缩木材的胶合。为进行这一加工，可以使用微波或无线电波加热木材，也可以直接加热木材或使用电流来加热木材。加热设备通常沿着木材的长度方向排列。与木材表面接触的压力接触面互不平行。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术为木材满足最终用途的需要提供了一种加工方法，即应用压力作用来改变木材的性质以使其适应最终用途的要求。本工艺可使木材更易干燥或风干、压缩、拉直或弯曲和胶合。
技术介绍
影响木材的性质主要有含水率、密度、干燥特性和应力。不同应力有不同的起因和影响，但最终都会导致木材的弯曲、扭曲、横弯、弓弯、边弯等。这些木材术语用于描述木材不平、不直和木材表面或内部的开裂。传统的木材干燥方法一般是在露天或干燥窑中进行，并且经常是两种方法混合使用。当然还有其他的一些方法，例如，真空干燥法、微波干燥法和加压干燥法。干燥的目的是为了除去木材中的水分以使木材变得干燥。通常认为干燥的木材的终含水率一般在8-16％之间。一般来说，木材的干燥速度越快，相应的木材降等也越严重。这些由干燥而引发的降等主要表现为干裂或开裂、弯曲、扭曲、皱缩。针叶材辐射松的干燥与时间有关，对于结构用材，可以允许存在一些小的裂纹，高温高燥只需不到1天的时间，但是如果干燥相同树种的高质量家具用材，则往往需要花费数周的时间。通常情况下，针叶材要比阔叶材干燥的快。通常阔叶材的干燥时间一般以月计而不是以天计。皱缩是一些阔叶材树种在干燥时的一个典型问题。具有这种皱缩倾向的树种包括由阔叶材制得的锯材，如越来越多的应用于锯材制品的人工林树种桉树。未干燥木材中含有自由水或存在于细胞中的水，以及与细胞壁产生电结合的水。研究表明水分在沿纹理方向的移动速度是在垂直纹理方向中移动速度的10000-30000倍。当水分在纹理终端快速蒸发出去时，由于毛细管作用会在细胞内部会形成低压。在某些阔叶材中，如果水分不能通过细胞壁足够快地扩散到低压区域，那么细胞壁就会皱缩。皱缩是在去除木材中的自由水和将木材干燥至纤维饱和点过程中的一个主要问题，在纤维饱和点处，细胞壁中仅含有结合水和残余的水蒸气。在干燥初期阶段，应该严格地约束自由水散失，从而使木材不会发生皱缩和相应的内部干裂。通常在干燥阔叶材时，需要把木材的两个端头封住，以降低或阻止水分从端头散失，强迫水分垂直通过木材纹理慢慢的散失。加利福尼亚林业规定了下面定义皱缩，指干燥过程中，木材细胞中的单个细胞或细胞列严重扭曲或变扁，通常表现为在某一部位的表面发生凹陷或缩皱。(皱缩是由过多的压缩压力引起的，这些压力通常与高温和低比重有关，或是在纤维饱和点以上，由于水分的毛细管运动而产生的过多表面张力而引起的，通常细小的小孔会引起毛细管作用)。木材干燥中，如何除去桉树中的自由水是个难点。Vázquez和Saavedra在其《关于干燥加利西亚桉树的工业提案》中提到，有必要保持适当的处理条件，使自由水有规律地散失至纤维饱和点，并指出这样可以使用较少的能量来去除水分，去除水分通常要花费总干燥时间的一半，而且较之实际窑干或能量输入干燥法来说更难控制。在传统的气干法和窑干法中，通常需要控制干燥速率，从而尽可能使大部分水分垂直通过木材纹理以及细胞壁侧壁和木材截面进行有规律的散失。在木材干燥过程中，长时间使木材处于干燥状态会使成本变得昂贵，而且产生大量的降等又会增加额外的费用。长期以来，寻找一种经济有效并且能够产生很少降等的干燥木材方法一直是研发的重点。其他供选方案中，包括微波干燥和无线电波干燥。应用此两种方法时，在木材内部，水分子被激发，引起摩擦、生热、产生压力，可以加快干燥速度。除非细心操作，否则皱缩和降等依然会发生。但在微波干燥法中最大的问题是需要提供高能量的设备以及由此产生的高额维修费用。最近Torgovnikov Vinden和其他人做了一些工作，并申请了相关的美国专利(专利号20040115460)，这些专利有关微波干燥木材的方法，通过在木材细胞内部产生压力，致使供水分移动之用的细胞壁或其他途径被破坏或膨胀，以便于木材中的水分更容易通过纹理散失到木材之外。此方法也适用于化学处理，可以很方便地将药液注入到木材内。基于专利WO(020605040)的Arboreo加工工艺包含一个加压和对流干燥系统，该系统使用板材层与层之间的加热板来加热木材，并通过液压来均匀地压缩木材，从而使水分不会顺着木材的纹理方向散失。一些系统具有可供选择联用的技术。陈占京博士撰写的一篇有关真空/微波干燥技术的科技论文《真空干燥木材中的基本驱动力》指出，此种干燥方法中，木材中的大部分水分是通过木材端面纵向纹理散失的，很少或几乎没有水分沿着木材细胞壁的侧壁方向散失。一份澳大利亚政府林木产品研究与发展有公司(FWPRDC)的名为《木材热机械密实化》的报告指出，2005年4月，针叶材初期调查研究了均匀压力在对针叶材试材的密实化和水分移动方面的应用。此报道建议应该对辊筒渐进进料式生产(包含于本专利技术中)密实化木材开展更多的研究工作。FWPRDC报告中讨论了用热辊压缩和干燥木材的可能性，报告中还指出这种方式加热木材的速度很可能会很慢。报告中指出，通过热和压缩作用使得木材的含水率达到干燥材标准大概需要两个小时，如果利用辊筒的话，那么木材的移动速度应该很慢或者需要安装较长的辊筒装置。虽然这种方法可行，然而，如果为增加木材的产出率而干燥更厚的木材或者更多的木材，由于此时大部分热量都是以常规的方式进行传递的，则减慢木材移动速度是可行的。报告还记录了在压缩过程中出现的表面开裂和内部开裂问题。引起此问题的部分原因可能是由于压板只是压扁了木材，而并没有使木材的宽度达到收缩或干燥的尺寸，最终导致压力过大而引起局部开裂。Lee在美国专利5,937,925和其它专利中也提到了微波加热和压缩木材，但是也只是在一个平面上进行，而且是在一个方向上来密实压缩木材细胞。专利技术说明书本专利技术的基本工艺是向木材施加压力，在沿着木材的长度方向上，对一部份木材施加与另一部分木材上不同或更大的压力。沿着木材的长度方向上逐渐施加压力或调整压力的大小。施加压力是指在某一特定的时间内，在木材的长度方向上，用控制压力的方法使木材上一点的压缩程度大于另外一点处的压缩程度。可以在沿着木材长度方向上增加或减少压力值。在此前工艺中描述的其它施加压力的方法中，都是尽可能均匀地向木材施加压力，从而在一个方向上对木材进行改性或压缩。本专利技术的主要用途是除去木材的水分，其他用途包括，通过向木材表面或接触点处的不同平面上施加压力，从而压缩密实化木材并控制拉直或弯曲木材，以使木材更容易胶合或层积。此工艺通常适用于处理生材或未经干燥的木材，也可适用于刚刚锯解完毕具有高含水率的木材，并且，此工艺还可以用于木材的任意含水率或干燥和加工阶段。本专利技术在干燥方面的基本目标是为了协助木材中的水分沿纹理方向和纵轴方向移动，使得在加工过程中，大量的水分通过木材的端面纹理移出木材，这种去除水分方法速度快，费用低，相比普通加工工艺，能够生产出具有更少干燥降等的木材。作为立木的一部分，木材通过细胞来传递水分和养分。本专利技术的目标就是利用木材的这一天然特性，使得水分通过同样的方式从木材中流失掉。此方法的目标是消除由于细胞中的自由水移动所引起的皱缩问题。当自由水在压力和膨胀作用下由木材的一端移动到另一端时，大气中的空气将取代细胞中因自由水移动后留下的空余位置。这可以阻断能够引起低压和皱缩的蒸发链和毛细管作用。本专利技术中的一台设备考虑到了使用对流热，可以使干燥或除去水分的时间减至最少。一本文档来自技高网...
【技术保护点】
种加工过程，用于通过施加压力来达到改变木材截面性质的目的，施加的压力方向朝向木材的纵轴并与之成一定的角度，从而保证使压力施加在木材的两个或多个截面上，并保证： （ｉ）木材表面的压缩平面互不平行；或者 （ｉｉ）在压力点处与木材表面相切的压缩平面互不平行；或者 （ｉｉｉ）在木材表面四个压力点处形成的压缩平面都互不平行，并且沿着木材的长度方向变化。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁卡尔克诺尔，
申请(专利权)人：安德鲁卡尔克诺尔，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]
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