一种木材碳化的工艺的制作方法

本发明属于B27M1/06：通过燃烧或焦化木材的技术领域。

背景技术：

木材主要由纤维素、半纤维素组成，纤维素在木材细胞壁中起骨架作用，其化学性质和超分子结构对木材的强度有重要影响。纤维素中的羟基和水分子也可形成氢键，不同部位的羟基之间存在的氢键直接影响着木材的吸湿和解吸过程。大量的氢键可以提高木材的强度，减少吸湿性，降低化学反应性等，且纤维素的吸湿性直接影响到限位的尺寸稳定性和强度。木材经过碳化工艺后，使羟基的浓度减少，化学结构发生复杂的变化，从而使木材的吸湿性降低，尺寸稳定性提高。半纤维素是细胞壁中与细胞膜紧密联结的物质，起粘结作用，是基体物质，半纤维素吸湿性强、耐热性差、容易水解，在外界条件作用下易于发生变化，是木材中吸湿性最大的组分，是使木材产生吸湿膨胀、变形开裂的因素之一，通过碳化可以使半纤维素被破坏，因而可降低木材的吸湿性，减少木材的膨胀与收缩，提高了碳化木的尺寸稳定性。

目前的木材炭化技术都是利用高温水蒸汽作为直接加热介质和保护介质，对一些含水率高的特殊木材如桉树、桦树等在炭化前的干燥阶段，由于水蒸汽和氧气的作用，在木材中会产生大量的霉菌斑点，影响了炭化后木材的外观质量，而且在碳化时的温度较高，如果氧气浓度过高，极易起火。

技术实现要素：

本发明意在提供一种木材的碳化工艺，以解决现有碳化技术中存在起火的安全隐患的问题。

本方案中的一种木材碳化的工艺，包括以下步骤：

第一步，切割，通过切割机将木材切割成长条形；

第二步，搭建碳化箱，选取一个圆柱形的箱体作为碳化箱，箱体上方连接一个电机，碳化箱的底部设有加热通道，在碳化箱的顶端设置有吸盘，在碳化箱的下部设放置有收集箱，在加热通道内放置一个热气排放管，碳化箱的侧壁周向设有环形气体流动通道，气体流动通道与加热通道相通，在碳化箱的下部侧方设有燃烧室，燃烧室中设有燃气管，燃气管靠近气体流动通道的一端设有燃气燃烧嘴，燃烧室与加热通道之间通过导气管连通；

第三步，带电，用静电发生器使铝箔带正电，并且用静电发生器使吸水树脂带负电，用带有正电的铝箔吸附带有负电的吸水树脂；

第四步，包裹木材，将吸附有吸水树脂的铝箔包裹在木材上，铝箔不封口，使吸水树脂贴于木材外壁；

第五步，木材固定，将裹有铝箔的木材用碳化箱顶端的吸盘吸附固定；

第六步，碳化，驱动电机使碳化箱匀速转动，将燃烧室中的混合燃气通入加热通道内，并采用阶梯式连续升温方法，将碳化箱内的温度先升温至130℃，碳化1h后，再升温至250℃，然后保持250℃恒温碳化；

第七步，通风，自碳化箱的顶部向碳化箱内通入热风。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：1.铝箔具有防火和吸热的性能，将铝箔包裹在木材的外部，能够防止碳化箱内的氧气浓度过高而起火，铝箔能够防火，防止木材燃烧。

2.铝箔能够吸热，能够吸收碳化箱内的热气，并将热气传递给木材，使木材均匀受热，保证木材碳化更加均匀，有利于提高木材的防腐性能和防虫性能。

3.将木材用吸盘吸附住，使木材呈圆周排列，能够防止木材堆叠受热不均，进一步提高木材碳化的均匀性。

4.由于碳化箱的外侧方设有气体流动通道，采用电机驱动碳化箱转动后，使混合燃气经燃气管送入燃烧室内燃烧，燃烧后生成的二氧化碳经过导气管进入气体流动通道内加热碳化箱，气体首先经过热气排放管，经过热气排放管的过程能够降低气体的流动速度，首先使碳化箱的底部受热，使热气逐渐向上传递，燃气输送时，通过控制燃烧嘴的火焰大小调节碳化箱内温度，碳化过程中，碳化箱转动能够使木材均匀转动，进一步提高木材碳化的均匀性。

5.木材受热后，木材内部的水蒸气会向外散发，从而被吸水树脂吸收，从而使吸水树脂膨胀，增大木材与铝箔之间的间隙，从而使铝箔逐渐展开。

6.给碳化箱内通入热风，将被吸水树脂撑开的铝箔吹落，使铝箔落入收集箱内。

7.随着木材内部水蒸气逐渐蒸发，吸盘内部逐渐进入空气，从而使木材渐渐从吸盘上脱离，最终落入收集箱内，无需人工进行收集，极大提高木材碳化的效率。采用此方法，不仅能够防止碳化箱内温度过高而起火，而且能够极大提高了木材的碳化效率，提高了木材的受热均匀性。

优化方案一，作为对基础方案的进一步优化，所述碳化箱由铜制成。铜导热性好，且铜的性价比较高。

优化方案二，作为对优化方案一的进一步优化，所述碳化箱的外侧设有一层保温材料。碳化箱的外侧设有保温材料，能够保持碳化箱内部的温度。

优化方案三，作为对优化方案二的进一步优化，所述热气排放管为螺旋形。热气排放管为螺旋形能够进一步降低气体的流动速度，保证碳化箱的底部受热充分，从而保证木材的下方能够碳化充分。

优化方案四，作为对优化方案三的进一步优化，所述吸盘采用真空吸盘。真空吸盘的吸附性更好，能够保证木材能够受热更久。

优化方案五，作为对优化方案四的进一步优化，第七步中，在碳化箱内通入热风后，再向碳化箱内通入100℃的饱和水蒸气。利用100℃的饱和水蒸气对炭化处理后的木材进行调湿回潮处理，可以快速有效的湿润过干的板材，以利于后续加工过程顺利进行。

附图说明

图1为本发明一种木材碳化的工艺实施例中碳化箱的结构示意图；

图2为本发明一种木材碳化的工艺实施例中碳化箱的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：碳化箱1、电机2、加热通道3、真空吸盘4、收集箱5、热气排放管6、气体流动通道7、燃烧室8、燃气管9、燃烧嘴10、导气管11、阀门12。

本发明一种木材碳化的工艺，步骤如下：

第一步，切割，通过切割机将木材切割成长条形；

第二步，搭建碳化箱，选取一个圆柱形的铜制的箱体作为碳化箱，碳化箱的外侧设有一层保温材料，箱体上方连接一个电机，碳化箱的底部设有加热通道，在碳化箱的顶端设置有真空吸盘，在碳化箱的下部设放置有收集箱，在加热通道内放置一个螺旋形的热气排放管，碳化箱的侧壁周向设有环形气体流动通道，气体流动通道与加热通道相通，在碳化箱的下部侧方设有燃烧室，燃烧室中设有燃气管，燃气管靠近气体流动通道的一端设有燃气燃烧嘴，燃烧室与加热通道之间通过导气管连通；

第三步，带电，用静电发生器使铝箔带正电，并且用静电发生器使吸水树脂带负电，用带有正电的铝箔吸附带有负电的吸水树脂；

第四步，包裹木材，将吸附有吸水树脂的铝箔包裹在木材上，铝箔不封口，使吸水树脂贴于木材外壁；

第五步，木材固定，将裹有铝箔的木材用碳化箱顶端的吸盘吸附固定；

第六步，碳化，驱动电机使碳化箱匀速转动，将燃烧室中的混合燃气通入加热通道内，并采用阶梯式连续升温方法，将碳化箱内的温度先升温至130℃，碳化1h后，再升温至250℃，然后保持250℃恒温碳化；

第七步，通风，自碳化箱的顶部向碳化箱内通入热风，再向碳化箱内通入100℃的饱和水蒸气。

搭建完成后的碳化箱如附图1、图2所示，包括铜制的碳化箱1，碳化箱1的外侧设有一层保温材料，碳化箱1由电机2驱动，碳化箱的底部设有加热通道3，在碳化箱1的顶端设置有真空吸盘4，在碳化箱1的下部设放置有收集箱5，在加热通道3内放置一个螺旋形的热气排放管6，碳化箱1的侧壁周向设有环形气体流动通道7，气体流动通道7与加热通道3相通，在碳化箱1的下部侧方设有燃烧室8，燃烧室8中设有燃气管9，燃气管9靠近气体流动通道7的一端设有燃烧嘴10，燃烧室8与加热通道3之间通过导气管11连通，导气管上设有阀门12。

首先将木材裹好铝箔，然后将木材用真空吸盘吸附固定，启动电机，使碳化箱转动，然后使混合燃气经燃气管送入燃烧室内燃烧，燃烧后生成的二氧化碳经过导气管进入气体流动通道内加热碳化箱进行碳化，由于铝箔具有防火和吸热的性能，铝箔包裹在木材的外部，能够防止碳化箱内的氧气浓度过高而起火，铝箔能够防火，防止木材燃烧；而且铝箔能够吸热，能够吸收碳化箱内的热气，并将热气传递给木材，使木材均匀受热，保证木材碳化更加均匀，有利于提高木材的防腐性能和防虫性能，木材受热后，木材内部的水蒸气会向外散发，从而被吸水树脂吸收，从而使吸水树脂膨胀，增大木材与铝箔之间的间隙，从而使铝箔逐渐展开，随着木材内部水蒸气逐渐蒸发，吸盘内部逐渐进入空气，从而使木材渐渐从吸盘上脱离。

然后向碳化箱内通入热风，将被吸水树脂撑开的铝箔吹落，使铝箔落入收集箱内，随着木材内部水蒸气逐渐蒸发，吸盘内部逐渐进入空气，从而使木材渐渐从吸盘上脱离，最终也落入收集箱内，采用此方法，不仅能够防止碳化箱内温度过高而起火，而且能够极大提高了木材的碳化效率，提高了木材的受热均匀性。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。