专利名称：一种平衡木材中水分的微波处理方法
技术领域：
本发明涉及一种木材水分平衡处理方法，尤其涉及一种利用微波进行处理的木材水分平衡方法。
背景技术：
目前中国家具及地板行业产值是世界上最大的，家具及地板行业主要以实木为原料，这些木材要经过干燥才能达到高强度和好的尺寸稳定性，有利于产品的使用。木材干燥主要方式是常规的蒸汽加热干燥和气干，但由于木材干燥前不同板材间含水率存在较大差异，木材本身的干燥特性也不同，再加上干燥设备的不均匀性，使得木材干燥后板材间的质量差异较大，主要表现在含水率和干燥应力的差异。常规干燥有突出特点是水分自木材内部向外部移动，因此干燥后木材内部存在着内部高外部低的含水率梯度，即使进行了木材的终了蒸汽平衡处理，这种现象依然存在。这种含水率差异还会使木材内部存在较大的干燥应力，木材再进行锯解及加工时产生严重的变形、开裂等缺陷。不仅会造成木材的出材率下降，更严重的还会造成加工的产品如家具等在使用过程中会产生变形、开裂等缺陷，使企业遭受巨大的损失。
目前为解决含水率不均的问题，通常的方式是将常规干燥后的木材放在养生房中，控制空间的温度和湿度，经过至少10天以上才能进行产品的加工，以确保木材内部含水率的均匀性，木材厚度较大时需要的时间更长，有的达一个月左右。这种处理方式不仅材料占用大量的场地、库容，并且占压大量资金，效率很低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种处理成本低、效果好的高效微波木材平衡水分处理方法。
本发明提出的技术方案为一种利用微波处理进行的木材水分平衡处理方法，包括木材微波处理和再处理及检测阶段。
上述木材水分平衡微波处理方法，具体包括以下步骤 (1)将含水率范围在8～15％的木材放在微波处理设备的进料端；含水率高于15％应再进行常规干燥；含水率低于8％一般是合格的；以10～150mm/s的速度将木材送入微波处理段；送入速度控制主要是为了木材温度控制在95℃～120℃； (2)微波平衡处理利用微波对木材进行处理，在微波处理过程中，微波辐射功率密度控制在0.5～5w/cm3，辐射时间持续3～30秒； (3)在设备的出料端按国家标准GB/T6491-1999《锯材干燥质量》检测木材的含水率指标，如合格则可进入后一个工序，否则，再通过输送机构送回至设备的进料端重复进行处理；最后得到在木材长度及断面上含水率均匀的木材。
微波对木材进行处理是利用微波对木材中水分的选择性加热的特性，可以使木材内含水率高的区域吸收较多的微波能，使水分从木材中含水率高的区域向含水率低的区域移动，这种方式正好与常规干燥从外向内干燥的方向相互补充，从而达到平衡木材内水分、减小干燥应力的目的。
与现有技术相比，本发明的优点在于能够有效解决实体木材干燥后“养生”时的设备投资大、占用流动资金多、处理时间长的难题，并提供一种利用微波进行木材水分平衡的处理方法。通过本发明的微波处理，可以均衡木材内部水分分布，减小干燥应力，从而减小木材在后续加工过程中的变形、开裂等缺陷，提高木制品加工的合格率。利用微波加热的即时性和高穿透性对木材水分进行平衡处理，不仅减小了设备投资和生产成本，而且工艺简单、处理效果较好、运行效率高。
图1 微波木材水分平衡处理设备系统简图 1 进料平台 2 未处理木板 3 进料传送带 4 前含水率检测装置5 微波发生器 6 波导 7 微波辐射腔 8 后含水率检测装置 9 转送装置 10 含水率合格木板 11 出料平台 12 循环输送装置 13 待再处理木板 14 输送带 15 输送装置
具体实施例方式 例1 取厚度为18mm、宽度为135mm、长度为1000mm的水曲柳地板坯料板材，含水率在8％左右，含水率梯度(中心层含水率减去表面层含水率)为3.0％。将未处理木板2从进料平台1处经进料传送带3送至微波处理前含水率检测装置4处，依检测到的含水率确定微波发生器5的输出功率，微波能经波导6输送至微波辐射腔7处对木板进行处理，辐射时间由传送带速度控制在15秒，辐射功率0.5w/cm3，使木材内部温度控制在95℃，木板经微波处理后经含水率检测装置8检测后，含水率合格的木板10经转送装置9分选送至出料平台11后运送至加工车间；含水率不合格的待再处理木板13经转送装置9分选后经出料循环输送装置12和输送带14及输送装置15再次送至进料传送带3处再次进行微波处理的循环。
处理后的板材含水率梯度在0～1.0％范围内，与未经过微波处理木板相比，其含水率的偏差显著降低，木材断面的含水率均匀性得以改善，板材的残余应力降低，从而使加工的产品产生变形及开裂的危险显著下降。单台设备每天可处理10m3木材。
例2 取厚度为50mm、宽度为105mm、长度为2000mm的杨木木门芯料板材，气干后含水率为15％，含水率梯度为5％。将未处理木板2从进料平台1处经进料传送带3送至微波处理前含水率检测装置4处，依检测到的含水率确定微波发生器5的输出功率，微波能经波导6输送至微波辐射腔7处对木板进行处理，辐射时间由传送带速度控制在3秒，辐射功率5.0w/cm3，使木材内部温度控制在120℃，经微波处理后木板经微波处理后含水率检测装置8检测后，含水率合格木板10经转送装置9分选送至出料平台11后运送至加工车间；而含水率不合格的待再处理木板13经转送装置9分选后经出料循环输送装置12和输送带14及输送装置15再次送至进料传送带3处再次进行微波处理的循环。
处理后板材的含水率为13％，含水率梯度为0.5～2.0％，较未处理材显著减小，从而降低了板材中的残余应力，降低了产品使用过程中变形的机率。单台设备每天可处理40m3木材。
例3 取厚度为50mm、宽度为75mm、长度为2000mm的桉木框料材，干燥后含水率为12％，含水率梯度为4.5％。将未处理木板2从进料平台1处经进料传送带3送至微波处理前含水率检测装置4处，依检测到的含水率确定微波发生器5的输出功率，微波能经波导6输送至微波辐射腔7处对木板进行处理，辐射时间由传送带速度控制在30秒，辐射功率2.0w/cm3，使木材内部温度控制在105℃，经微波处理后木板经微波处理后含水率检测装置8检测后，含水率合格木板10经转送装置9分选送至出料平台11后运送至加工车间；而含水率不合格的待再处理木板13经转送装置9分选后经出料循环输送装置12和输送带14及输送装置15再次送至进料传送带3处再次进行微波处理的循环。
处理后板材的含水率为11.5％，含水率梯度为0.8～1.2％，较未处理材显著减小，从而降低了板材中的残余应力，降低了产品加工过程中变形及开裂的机率。单台设备每天可处理7m3木材。
此处理方法尤其适合于渗透性差的木材干燥后的水分平衡处理，可显著改善木材内部的水分分布、减小木材内部由常规干燥造成的应力，从而提高终产品的加工质量及产品合格率。依木材处理的难易程度不同单台设备每天可处理最大达40m3木材，相当于60m3容量常规“养生”室处理半个月的产量，极大地提高了生产效率。
权利要求
1.一种平衡木材中水分的微波处理方法，其特征在于，包括以下步骤
(1)送料将含水率范围在8～15％的木材放在微波处理设备的进料端，将木材送入微波处理段；
(2)微波平衡处理在微波处理设备中利用微波对木材进行处理，在微波处理过程中，微波辐射功率密度控制在0.5～5w/cm3，处理时间持续3～30秒；
(3)在设备的出料端检测木材的含水率，如合格则可进入后一个工序，否则，再回至微波处理设备的进料端重复进行处理，得到在木材长度及断面上含水率均均匀的木材。
全文摘要
一种平衡木材中水分的微波处理方法属于木材加工领域。目前为解决含水率不均的问题，通常的方式是将常规干燥后的木材放在养生房中，控制空间的温度和湿度，经过至少10天以上才能进行产品的加工，以确保木材内部含水率的均匀性，木材厚度较大时需要的时间更长，有的达一个月左右。这种处理方式不仅材料占用大量的场地、库容，并且占压大量资金，效率很低。本发明步骤将常规干燥或气干后的含水率在8～15％的锯材或木制部件，利用微波对木材进行处理，微波辐射功率密度控制在0.5～5w/cm3，处理时间持续3～30秒，处理后木材中的含水率梯度和应力显著降低。本发明方法具有工艺简单、处理效果好、可进行连续化处理等优点。
文档编号F26B3/347GK101387471SQ20081022377
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月10日 优先权日2008年10月10日
发明者周永东, 峰 傅, 李贤军, 陈志林, 姜笑梅, 刘君良, 卢克阳, 林兰英 申请人:中国林业科学研究院木材工业研究所