加热面板、处理设备以及用于处理木质材料的方法与流程

本发明涉及加热面板、处理设备以及用于处理木质材料的方法。

背景技术：

1、众所周知，木质材料的寿命很大程度上受其吸水特性的影响。限制木质材料的吸水，或者说降低木质材料的吸水能力从根本上决定了木质材料的寿命和使用性，因为木质材料的吸水能力越小，其由于吸水而导致的变形、翘曲和膨胀的倾向就越低，并且与害虫和真菌感染的接触就越小。

2、木质材料通常含有45-55％的纤维素、20-35％的半纤维素、15-35％的木质素和1-10％的提取物材料。纤维素具有多种晶型，例如纤维素i和纤维素ii。纤维素i仅形成彼此平行并通过氢键稳定的链。在再生纤维素(纤维素ii)的晶体中，分子具有交替布置(即，以反平行位置布置)。在自然界和天然木质材料中，绝大多数纤维素以纤维素i形式存在，而纤维素ii形式仅存在少量。通常可以通过使纤维素i经受浓碱(>11-12％)处理来生产纤维素ii。从纤维素i到纤维素ii的转变是不可逆的，因为纤维素ii在热力学上比纤维素i更稳定。纤维素ii提供了物理上更坚固且更稳定的结构，因此优选地对木质材料应用这种改性，其将木质材料中的天然的纤维素i含量转化为纤维素ii而不损坏木质材料。

3、由于其有序结构，木质材料中包含的纤维素不易被处理工艺的过程中施加的各种化学试剂触及，因此纤维素的分子链必须优选地被“活化”，即必须变得可触及。优选地，可以通过施加还能够改变纤维素的晶体结构的水溶性碱性剂来执行活化。

4、用碱处理导致木质材料发生以下变化。一方面，碱性环境使纤维素膨胀，并在一定程度上拉直其分子链，因此产生了更坚固、物理抵抗力更强的材料，其具有更光亮的表面，同时还增加了经受这种处理的木质材料对害虫和真菌感染的抵抗力。另一方面，木质材料中含有的纤维素i转化为纤维素ii，从而赋予木质材料物理上更坚固和更稳定的结构。作为碱性处理的结果，纤维素将会收缩，但是围绕纤维素网格结构的木质素和半纤维素在很大程度上可以防止这种情况发生。举例而言，通过利用碱煮沸纤维素来进行碱性处理，这导致大约4％的收缩。

5、上述碱性处理早在19世纪就应用于纺织工业(丝光处理)，但该方法不能应用于处理木质材料，因为木质材料的粘合结构不允许这种碱性处理在木质材料的整个体积上执行，即上述转变不能在木质材料整体中进行。

6、现有技术包含用于处理木质材料的各种技术方案。大多数用于处理木质材料的技术方案适用于延长木质材料和由其制成的产品的使用寿命，并且特别在户外使用木质材料的情况下，这些技术方案包括改善防水性、抗真菌和寄生虫性、紫外线抵抗力、以及增加承载能力、拉伸强度和硬度。

7、在已知的处理方法中，通常利用各种化学试剂处理木质材料，例如通过将它们施加至木质材料的表面或将木材浸泡在试剂中，甚至在高压下用试剂浸渍木质材料。这些技术方案的缺点是施加用于处理的化学试剂在其使用期间可能从木质材料的表面脱离，或者可能从木质材料的表面释放到环境中，这在某些化学品的情况下可能对环境造成危险，或对使用经处理的木质材料或由其制成的产品的人员健康造成危险。

8、木质材料的已知处理方法主要包括热处理、乙酰化和糠酰化。

9、匈牙利专利申请p0800385公开了一种应用氯化钠催化剂处理木质材料的热处理方法。

10、hu 229983b1公开了一种用于木质材料热处理的组合物以及一种木材处理工艺。该组合物包含氯化钠、抗结剂、吸水/脱水剂和填充材料。在木材处理工艺的过程中，必须为木质材料产生低氧环境，这是通过利用处理组合物完全覆盖木质材料来实现的。木质材料片之间的间距也由组合物提供。然而，就上述而言，该工艺的实施极其困难且耗时，并且如果涉及人力资源的应用，其成本也很高，而组合物本身的生产也由于大量的成分而比较繁琐。另一个缺点是木质材料在热处理工艺期间可能移位和变形，即它甚至可能从提供低氧环境的组合物下面露出。

11、gb 764,535公开了一种由胶合板制成的加热板，其中，加热丝引入到胶合板片材之间，然后通过将板的部件粘合在一起来组装板的部件。胶合板在组装前被干燥，以防止热量下的变形。

12、us 3,659,077公开了一种用于固化混凝土的解决方案，其中，浇注混凝土的表面覆盖有包括加热丝的毯子，从而在加热元件和待加热材料之间建立直接接触。

13、ep0652089b1公开了一种处理木质材料、特别是木梁的方法，其中，木质材料被具有良好绝热特性的外表面的电加热元件包围，并且木质材料被加热到一定温度，在该温度下木质材料中的寄生虫和害虫被消灭。电加热元件由柔性片材制成。

14、下面引用的文献进一步公开了应用于木质材料的热处理的方法以及用于木材处理的设备和系统，还包括用于热处理工艺的木质材料的布置。

15、us2009/0220704公开了一种用于对mdf(中密度纤维板)面板或由木材制成的其它产品进行粉末涂覆的系统。面板的上部通过吊架组件固定到高架传送带，然后将悬挂的木质材料预热至260-280°f(大约126-138℃)持续15-30分钟，将静电粉末施加到表面温度大约为110-112°f(43-44℃)的面板，最后将如此形成的涂层在300-330°f(149-166℃)的温度下处理30-45分钟。悬挂的面板在无法对木质材料提供均匀加热的烤箱中加热。

16、us 9,170,035 b2公开了一种用于木质材料热转变的方法和装置。应用该方法生产的木质材料能够抵抗生物降解、虫害和腐烂，并且不收缩、肿胀或翘曲。木质材料的处理不使用化学品。待处理的木材片安装在推车上，使得它们彼此间隔开，并且沿纵向方向引入到设备中。

17、us2016/0354948 a1公开了一种用于木质材料的改性和加热的方法，其中应用两个不同的容器来加热木质材料并通过施加化学试剂对其进行改性。木质材料以捆的形式布置在处理设备中，其中捆中的木质材料片要么彼此接触，要么通过间隔件彼此间隔开。在该设备中，通过施加微波能量来加热木质材料。

18、kr 10-1721797b1公开了一种用于干燥木质材料的设备，其中可以温和地干燥木质材料，即，不会导致变形。将木质材料片彼此间隔开地引入到设备中，使得木质材料片能够得到均匀的干燥；然而，加热器布置在设备的侧面。从侧向方向施加的加热导致热量分布不均匀，这不允许木质材料均匀干燥。

技术实现思路

1、鉴于已知的解决方案，需要一种加热面板，使得木质材料能够经受热处理并且能够同时用处理剂进行处理。

2、根据本发明的技术方案的目的是提供一种用于木材处理的加热面板、处理设备和方法，其最大程度地消除现有技术方案的缺陷。

3、本发明技术方案的主要目的是提供一种加热面板，其适合于均匀加热木质材料，以使其经受热处理和干燥，并在热处理的同时利用处理剂对木质材料进行处理。

4、本发明的另一目的是提供一种处理设备，在其中可以安全地执行木质材料的处理，而不危及环境和操作该设备的人员的健康。

5、本发明的另一目的是提供一种能够对木质材料进行均匀热处理和均匀干燥的方法。

6、通过提供根据权利要求1的加热面板、根据权利要求8的处理设备以及根据权利要求14的方法已经实现了根据本发明的目的。本发明的优选实施例在从属权利要求中限定。

7、根据本发明的加热面板的优点在于，如果期望，可以单独控制加热面板的温度，因此加热面板可以为待处理的木质材料提供定制的热处理和干燥。此外，加热面板的构造使待处理的木质材料能够与处理组合物直接接触，这改善了传热，并因此改善了热处理的效率，并且还允许执行除热处理以外的附加处理。附加处理优选地表现为，当木质材料与处理组合物接触时，处理组合物有助于并控制木质材料中所含水的提取，这增加了木质材料的寿命，降低了木质材料膨胀和收缩的倾向，并改善了木质材料免受寄生虫和真菌感染的保护性。

8、已经认识到，通过施加固化的木材处理组合物，适于木材处理的组合物可以集成到加热面板中，并且由于加热面板，可以使待处理的木质材料与处理组合物接触，并且在完成处理工艺后，能够以更简单、更快捷的方式彼此分离。

9、加热面板的另一个优点是，由于其构造，它防止了木质材料在处理工艺期间变形/翘曲，并且由于固化木材处理组合物与待处理的木质材料之间的直接接触，该组合物能够直接与木质材料发生反应。直接接触的优点在于，施加较少量的处理组合物就足够了，这导致较小的质量损失、较小的收缩。

10、根据本发明的处理设备具有以下优点：木质材料的处理可以在封闭的空间中进行，因此有害物质(例如危险化学品)不释放到环境中，即使在除了热处理之外施加的附加处理期间也是如此。

11、此外，根据本发明的处理设备能够产生如下的环境，优选地低氧环境，其有助于待处理的木质材料中的纤维素i含量在很大程度上、甚至在木质材料的整个横截面上转化为纤维素ii。

12、根据本发明的方法的优点在于，由于木质材料和加热面板之间的直接接触，可以实现比现有解决方案更精确控制、更均匀且更高效的热处理。除了热处理之外，根据本发明的方法还可以应用于木质材料的受控干燥。与同样适于修改木质材料的结构的其它木材处理方法相比，干燥工艺通常可以在较低的温度下执行，因此根据本发明的处理对木质材料的颜色造成较小的修改或者根本没有颜色修改。

13、根据本发明的方法的另一优点在于，其还适合于处理和干燥源自新砍伐的木材的木质材料，即具有高水分含量的木质材料，并且与现有技术解决方案相比，干燥进行得更快。例如，在传统的干燥技术中，对流干燥通常可能在5-45天内进行，具体取决于木质材料的水分含量，甚至真空干燥也需要3-9天才能完成。然而，通过应用根据本发明的方法，木质材料的干燥工艺最多可以在48小时内完成，或者优选地甚至在24小时内完成，这提供了显著的节省时间和经济优势。

14、根据本发明的加热面板、处理设备和方法的优点在于，固化木材处理组合物的组分不掺入木质材料中或仅以小程度掺入木质材料中，因此处理过的木质材料对环境没有危险。