[01275483]实木家具用材高效预处理热加工关键技术

我国是家具生产与消费大国，家具制造产业已是国民经济的重要基础产业。

2014年，家具业产值已近1.3万亿元，仅次于食品、服装和家电，成为我国第四大类消费品。

木材热加工作为实木家具生产过程中最为重要的基础环节，其能耗约占总能耗的60～70%。

在热加工前，对木材进行正确合理的预处理，既是保证热加工质量的关键，又是节约能源、降低成本的重要手段。

目前，我国木材热加工还存在着处理周期长、能耗高、质量不稳定等问题，尤其对于人工林速生材，因其生长应力大、材质不均、初含水率高，热加工时易产生翘曲、开裂及皱缩等缺陷。

为了解决这些问题，北京林业大学和广东联邦家私集团有限公司在国家林业局、教育部、国家自然基金以及科技部等有关项目的支持下，通过产学研联合攻关，开发了实木家具用材高效预处理热加工关键技术，创建了以木材过热蒸汽预处理、太阳能预干和超声波预处理为基础的联合热加工技术，项目成果为我国实木家具产业技术创新与升级提供强有力的技术支撑。

（1）针对人工林速生材幼龄材及湿心材含量大，干燥时易产生翘曲、开裂及皱缩等缺陷，且初含水率高、干燥时热能消耗大的问题，开发速生材过热蒸汽预处理技术，即以过热蒸汽为介质，在常压和加压环境中对生材进行直接处理，之后再将木材进行常规干燥，从理论上阐明了过热蒸汽预处理过程中水分迁移动力和作用机制，设计了工业化的过热蒸汽预处理装备，工业化应用表明，该项技术有助于释放速生杨木的生长应力，打通其内部水分通道，显著降低初含水率，经预处理后杨木的初含水率大幅下降，干燥周期缩短30%以上处理后木材干缩、湿胀率减小，尺寸稳定性显著提高，纹理更清晰。

（2）针对木材干燥能耗高、VOC排放多、污染较严重等问题，将太阳能技术引入木材干燥过程，研发了相应的木材太阳能干燥装备及工艺。

深入分析了太阳能储热材料及系统的性能，探讨了储热材料量与木材材积的优化配比，设计了新型的太阳能预干装备，该装备主要包括集热系统、相变储热系统和辅热系统，可对室内木材进行强制循环处理，实现木材的快速预干;利用相变储热材料储存多余的热量，不仅可提高储热效率，减少储热材料用量，还可与辅热系统协同，克服太阳能的间歇性，实现木材连续预干预处理后的木材含水率均匀，干燥质量好，且初含水率显著降低，大幅减少后期干燥能耗，从而降低干燥成本。

针对部分木材渗透性差、干燥周期长、降等损失大等难题，开发了超声波预处理技术，深入探究了超声波功率和频率对木材微观结构的影响规律，揭示了超声波的空化作用、海绵效应和机械扰动对木材的作用机制，试验表明，超声波能够在较短时间内快速减少木材抽提物含量，释放生长应力，提高木材尺寸稳定性，降低木材内部含水率梯度，打通木材内部水分通道，使木材后期干燥阶段时间大大缩短，干燥质量大幅提高。

该技术对松木、桉木等抽提物含量丰富的速生材效果尤为显著。

本成果先后在广东联邦家私集团有限公司、中山市花果山木制品有限公司、联邦家私（山东）有限公司和山东利坤木业股份有限公司等多家企业应用推广，在2013-2015年度，本项技术的4家主要应用企业共新增产值2亿元，新增利税0.25亿元，直接从业人员1000多人，创造了较好的经济效益和社会效益。

为行业技术进步和产业结构优化升级提供了成熟、配套的制造工艺技术。