竹材加工离不开机械设备,高频加热技术为竹工机械护航!(原创)

导读:
与传统加热方式相比,高频介质加热有许多独特的优势。因此高频技术在木材加工领域被广泛应用。竹材高频加工技术具有加热效率高、耗能低及绿色环保等诸多优势,是竹材工业未来重要的发展方向。

早在十多年前,微波炉就已经走进千家万户,成为便捷生活方式的一种代表用具。

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微波炉加热饭菜运用的就是高频介质加热技术。

 

高频介质加热技术

 

高频介质加热,也称为微波加热,属于物体内部加热的方式。

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高频介质加热的基本原理是,当绝缘体材料,如木材或竹材,作为被加热物体(电介质)被放置在高频或微波电场中时,在电磁波的辐射下,分子(称为偶极子)反复极化,高频转动或震动,分子间相互摩擦碰撞产生热量,从而达到加热的目的。

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高频介质加热的优点

 

与传统加热方式相比,高频介质加热有许多独特的优势。

 

01、厚度不限,效率提升

传统热传导方式加热,有其固有的加热温度—时间曲线。

工件厚度小于20mm时,热传导时间一般为1min/mm;工件厚度大于20mm时,加热时间将大大延长。

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▲热空气烘干机

高频介质加热对工件厚度的包容度就大得多,工件厚度对加热时间的影响微乎其微。

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高频介质加热的速度较传统热传导也快得多,以科技木木方为例,使用传导加热需要五至六天,但如果选择高频介质加热,只需要两个小时左右,工作效率大幅提升。

 

02、内部加热,受热均匀

高频介质加热是物体内部加热,热量由介质本身分子摩擦产生,因此处于电磁场之中的物体无论表面还是内部,都在电磁波的辐射下均匀升温,不似传导加热会产生内部温度不够而表面已经过热的情况。

 

03、时间可调,过程可控

高频介质加热过程很容易控制,通电即热,断电即停止加热,加热时间可以随时调节。

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04、选择频率,精准加热

由于在一定频率下,各种物质损耗因数不同,吸收的电场能量也不同。

通过选择合适的频率,可以有针对性地对同处在电场之中的某一种物质进行加热,提高加热效率,降低能耗。

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例如在对木材拼板加热胶合时,木材和胶黏剂虽同处于电场之中,但可以调整频率,使胶缝发热而木材不热。 

 

高频介质加热技术的应用

 

高频技术最早缘起于欧美等发达国家,上世纪40年代中期,日本也引进了高频技术,以实用化为目的,进行了一系列高频、微波介质加热的相关应用研究。

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经历半个多世纪的发展,高频介质加热技术已经在日本多个领域得到普及应用,例如木材,塑料,食品,医疗等。

 

01、木材领域的应用

高频技术在木材加工领域的应用主要有:高频真空干燥和高频热压胶合,其中高频热压包括了多层板、密度板的胶合和板材的拼接胶合。

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▲高频干燥罐

木材的导热性能极差,对于大规格的胶合产品来说,常规加热方式加工效率低。而高频加热效率高,胶黏剂的产生更有利于木材的大规格胶合,因此高频加热技术在木材胶合领域发展最快,应用最广。

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▲高频热压机

 

国内木材高频加热技术已逐步完善,除了胶合材应用,高频加热在木材干燥领域也应用很广泛。

 

02、竹工机械领域的应用

竹材加工业在我国发展迅速,竹材以其成本低,性能优的特点被广泛应用,竹产业已成为我国产竹地区的支柱产业。

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大陆的竹工机械起步比较晚,大约在上世纪70年代初期,大陆才开始采用热压机生产竹席胶合板。

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竹加工机械的研究大多依赖于木工设备的发展,是在消化吸收木工机械技术的基础上,直接利用或加以改造而成的。

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现阶段,竹材高频干燥主要是借用已有的木材高频干燥技术设备

竹材具有中空、竹节、维管束等特殊的生理结构,两者材性也不尽相同、水份迁移路径也不相同,因竹材和木材材性对高频技术的适用性差异较大。

对于竹材在高频电场下的诸多规律尚未掌握,造成木材干燥设备不能很好地适用于竹材干燥。

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竹材加工现行成型技术装备中,分为冷压成型和热压成型。

冷压成型技术多用冷压胶合机,工艺繁琐、耗时较长、模具的磨损快;

传统热压成型技术采用模具传递加热,耗时、成本高,且涂胶量大,成品质量差别较大。

这两种方式都有明显的弊端,因此急需开发低能高效、绿色环保的成型技术。

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在国内,高频介质加热技术应用于木材加热和干燥已有三十年的历史,设备和技术的研究也趋于完善,竹材热加工完全可以再一次借鉴木材热加工的经验,进行高频设备的研发与应用。

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而在高频热压成型领域,除了部分直接应用木材高频设备加工竹材之外,已有专用于竹材加工的高频设备的研发。

国家林业局北京林业机械研究所联合南京林业大学等高校,开展了竹材加工高频技术装备的初步探索,取得了较好科研基础。

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▲高频拼板机

 

高频拼板机、竹材重组材高频加热成型压机、大规格竹篾积成材高频加热成型机等高频设备也已经投入生产。

尽管高频加热生产工艺仍处于完善之中, 但试生产的产品质量优于冷压和传统热压成型法,显示出了高频加热胶合在竹材加工中具有良好的应用前景。

 

总结

总的来说,竹材高频加工技术具有加热效率高、耗能低及绿色环保等诸多优势,是竹材工业未来重要的发展方向。