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南京荣耀木材干燥设备公司
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木材为什么要干燥

婷婷五月网 生木材中含有大量的水份,其数量约占全干木材重量的30%~200%。将这些水份除去的过程叫做木材干燥。

婷婷五月网 未干木材很容易受真菌感染而长霉、变色和腐朽,也易受昆虫侵害。如将未干透的木材做成木制品,则该木制品会在使用过程中继续缓慢变干而发生收缩、变形甚至开裂,并出现榫头松动和拼板裂缝等缺陷。因此,木材必须经过干燥才能加工、使用。

总的说来,经过干燥的木材有以下优点:

⑴提高尺寸稳定性只要将木材干燥到使用含水率范围内,木材含水率便趋于稳定,木材就不会发生收缩和变形。

婷婷五月网 ⑵提高耐久性能当木材的含水率降到20%以下时,真菌便不能在木材中生长繁殖,也可避免大部份昆虫的侵害。木材人工干燥还起杀菌消毒的作用,从而可避免木材的生物破坏,延长其使用寿命。

⑶提高物理力学性能经过干燥的木材,结构更加紧密,故机械强度提高了。此外,木材的弹性、绝缘性、保温性和声学性能等也都显著提高。

⑷提高加工性能干木材的表面加工光洁度高;榫接合和胶合强度高;对连接螺钉和铁钉的握钉力强;不会腐蚀金属连接件;表面油漆性能也较好。

婷婷五月网 ⑸可减轻运输重量锯材长途运输,必须将其干燥到含水率20%以下,这一方面是为了防止木材在运输过程中发生长霉、变色和腐朽,同时也可减轻运输重量。

因此,木材干燥是木材加工过程中的一个重要环节,是确保木制品质量和延长木制品使用寿命的先决条件。(翁文增)

木材干燥有什么要求

不管用哪种方法干燥木材,总的原则都是在保证干燥质量的前提下,尽量缩短干燥时间,以提高产量、降低能耗、降低干燥成本。如经验不足,应以确保干燥质量为主,然后再总结经验,修改基准,缩短干燥时间。

木材干燥质量以国家标准GB/T 6491-1999《锯材干燥质量》为检验依据,包括终含水率及其分布均匀度;沿木板厚度上的含水率偏差;干燥应力指标;弯曲、开裂等可见干燥缺陷;以及外观质量如皱缩、炭化和变色等。必须符合标准规定的要求,并使等级品率达到96%以上。

婷婷五月网 至于干燥时间,还没有统一的标准。干燥时间除了与木材的树种、厚度,初含水率等内在因素有关外,还与干燥方法、干燥设备、干燥工艺、干燥质量要求和干燥过程操作等有关。对于常规蒸汽干燥,可参考《木材干燥》教科书的《木材干燥时间定额》,也可根据干燥条件,用经验公式推算理论的干燥时间作为判断实际干燥时间是否合理的参考。企业也可根据实践经验的总结,制订适合自身条件的《木材干燥时间定额》,作为质量管理的依据。由于该项内容篇幅较长,又理论计算比较繁琐,在生产上极少应用,有兴趣的可参考相关资料。(翁文增)

如何控制和防止木材发生开裂

婷婷五月网     木材开裂有端裂、表裂和内裂三种状况,分别讨论如下:

    ⑴端裂(劈裂或纵裂)木料端头由于水份蒸发较快而先干燥,当端头水份低于纤维饱和点时,端头细胞便开始收缩,当其干缩应力达到木材的强度极限时,便发生端裂,即在髓心处或粗木射线处或沿外板面发生纵向裂口。含髓心的木板沿髓心发生端裂几乎是不可避免的,因为髓心是射线薄壁细胞最集中的地方,横向抗拉强度极低。木射线粗的硬阔叶材厚板也较容易发生端裂。对于数米长的毛边板来说,端裂在10cm~15cm以内是允许的,因为加工时总要截去部分端头。但对于整边板或地板坯料,一般不允许端裂。

    防止端裂可以采取以下措施:①如允许,最好将厚板改剖成薄板或小方材进行干燥最合理,可以有效防止端裂和其它干燥缺陷。②窑干前将已发生端裂部分截除,因为原有的端裂极易继续延伸。③在没有发生端裂的木板端头涂刷石腊油或厚油漆,阻碍水份从端头蒸发。④装堆时,材堆端头的隔条尽量靠近端头压紧并上下对齐。⑤装窑时,材堆与材堆的端头尽量紧挨着,防止气流从材堆之间的空档短路,以免端头干燥过快。⑥对于容易发生端裂的硬阔叶材或厚板,尽量采用偏软的干燥工艺,并注意及时进行调湿处理。

    ⑵表裂表裂是指锯材的外表面(通常是弦切板的外切面)上沿木射线发生的纵向裂纹。它是由于干燥前期表面张应力过大引起的。当表面张应力由最大值逐渐递减时,表面裂纹也开始逐渐缩小。若裂纹不太严重,到干燥的中、后期可完全闭合,乃至肉眼不易察见。轻度的表裂对质量影响不大。但在加工为成品后油漆时,裂纹处会渗入油漆而留下痕迹,影响美观。对于承受剪切力的构件,可能会降低顺纹抗剪强度。窑干时若过早发生表裂,将会影响窑干过程的正确实施,并可能发展成明显的干燥缺陷。故干燥前期应尽量避免发生表裂,保持木材的完整性。防止表裂的办法是前期基准不能太硬,并注意控制干燥应力的发展。应在初含水率大约减少1/3时进行中间调湿处理,因为这时表面张应力可能达到最大值。对于厚板或硬阔叶材,中间处理应进行多次,可在含水率每降低10%左右或每隔2~3天处理一次,以消除表层张应力。

婷婷五月网     ⑶内裂(蜂窝裂)木材内裂发生在木材内部,沿木射线裂开,如蜂窝状,也叫蜂窝裂。外表无开裂痕迹,只有锯断才能发现。但通常伴随有外表不平坦或明显皱缩,或炭化,或重量变轻等。这是明显的干燥过度的特征。内裂一般发生于干燥后期,是由于表面硬化较严重,后期干燥条件又较剧烈,使内部张应力过大引起的。厚度较大的锯材,尤其是基本密度大的、木射线粗的、或木质较硬的树种,如栎木、水曲柳、柯木、栲木、枫香、柳安等硬阔叶树材,都较易发生内裂。内裂是一种严重的干燥缺陷,对木材的强度、材质、加工及产品质量都有极其不利的影响,一般不允许发生。防止的办法是在窑干的中、后期及时进行中间处理,以解除表面硬化。对于厚度较大的锯材,尤其是硬阔叶树材,后期干燥温度不能太高。(翁文增)

如何提高木材干燥均匀度

    木材干燥均匀度是指窑内材堆各部位的木材干燥终含水率差异的程度,可在窑内装堆区的上、中、下、左、中、右、前、中、后部位抽取27块检验板,分别测定其终含水率,应全部达到要求的终含水率范围,如8%~12%,如有个别超出此范围,须用均方差检验是否符合《标准》的要求。

    与干燥均匀度相关的还有沿木板厚度的含水率偏差,可对上述抽样的检验板,分别测定其表层和芯层含水率,看是否符合《标准》的要求。

    影响木材干燥均匀度的因子有①干燥窑的干燥均匀性,包括风速分布是否均匀,通过材堆的气流速度是否达到1.5m/s~3m/s,气流穿过材堆的路径长短,风压是否足以克服沿程阻力,是否采用可逆风机并设定定时正反转,温度场和湿度场分布是否均匀等。②木材初含水率的均匀性〔要求同一窑被干木料必须树种相同、厚度相同、初含水率基本相同〕。③装堆、装窑是否合理,要求材堆的迎风面必须装满,尽量不留空档,以防止气流短路。

婷婷五月网     为了提高干燥均匀度,窑干操作必须根据具体情况,适当进行“平衡处理”,即在达到终含水率要求之后,将干、湿球温度差调为10℃左右,干球温度仍为最后阶段的干球温度,保持的时间约为4h~8h/cm厚,视干燥窑的干燥均匀性和木材初含水率的均匀性等条件而定。在该条件下含水率较低的木材会减缓或停止干燥,而含水率尚未达到要求的木材仍继续干燥,使终含水率逐渐趋于均匀。

    如若干燥比较均匀,可不进行平衡处理。(翁文增)

如何控制木材干燥应力

    干燥应力是由于木板的表层和内层失水而干缩的不同步而引起的内应力。

    在干燥的前期阶段,木材表层先干燥到纤维饱和点(细胞腔中的自由水蒸发完毕,细胞壁的结合水仍处于饱和状态时的含水率)以下,已蒸发细胞壁中的结和水,使表层细胞壁发生收缩。而这时内层含水率仍处在纤维饱和点以上,细胞壁处于饱和状态而未收缩。这样,表层细胞受到内层细胞的牵制而产生张应力,内层则产生压应力。当表层张应力发展到木材的强度极限时,木材便会发生表裂。如若表层张应力未达到强度极限,表裂未发生,但当表层张应力持续时间较长时,表层便会在拉伸状态下发生一定程度的“塑性变定”而固定下来,形成一层“硬壳”,称之为“表面硬化”。如果表面硬化没有及时解除,接下来的干燥使内层的含水率降到纤维饱和点以下,内层便发生收缩。已发生表面硬化的表层反过来牵制内层的收缩,使内层出现张应力,表层出现压应力。若内层的张应力发展到木材的强度极限,木材便发生内裂。即使内裂未发生,当内、外层含水率均匀后,该应力仍会残留下来,称为“残余应力”。残余应力若不解除,会使木材在加工过程中发生变形。因此,它是一种干燥缺陷。《标准》规定一、二级材的残余应力指标分别不应超过2.5%和3.5%。

婷婷五月网     干燥应力的发生和发展与树种、厚度、含水率阶段及干燥基准的软硬程度等因子有关。虽然软基准的缓慢干燥能缓和干燥应力,但延长干燥时间会降低生产率和增加干燥成本。因此,采用软基准来缓和干燥应力是片面的。

婷婷五月网     通常采用调湿处理的方法来消除干燥应力:

婷婷五月网     在常规干燥条件下,当含水率干燥掉大约1/3左右时,表层张应力有可能接近或达到最大值,这时应进行中间处理(调湿处理),即将干、湿球温度差调到3℃,干球温度不变或略升高,维持时间为针叶材1~1.5h/cm厚度,阔叶材1.5~2h/cm厚度。处理期间木材不干燥或略有吸湿,以提高塑性,消除干燥应力或消除表面硬化。厚板或硬阔叶材中间处理应进行多次。可在含水率每降低10%,或每隔2~3天处理一次。

    在窑干结束之前,即在干燥的最后阶段或平衡处理阶段结束之后,应进行终了处理,以消除残余应力。终了处理的条件依然是干、湿球温度差3℃,干球温度不变,维持时间也与中间处理相同,或略有延长。

    实践中应通过检验应力指标来对处理效果进行总结,以修正和完善调湿处理工艺。(翁文增)

如何控制木材干燥变形

婷婷五月网     木材是干缩各向异性的非均质材料。其弦向(沿年轮方向)干缩率最大,约为8%~12%。径向(沿半径方向)干缩只接近于弦向干缩的1/2~1/3。而纵向干缩率最小,只有0.1%~0.3%,可忽略不计。不同的树种,干缩率略有差异。

婷婷五月网     木材含水率降到纤维饱和点以下时,细胞开始收缩,直至水分蒸发完毕。在这过程中,由于木材干缩的各向异性,便根据纹理构造的不同,导致不同形状的变形。如弦切板,年轮切面上的年轮长度比年轮弦面上的年轮长度长,即年轮切面的干缩量比年轮弦面大,干缩的结果便使木板向年轮切面方向起翘成瓦形。又如年轮倾钭的方木,弦向方向的对角线干缩比径向方向对角线大,干缩结果便变成菱形。而径切板因年轮与板面垂直,两板面干缩量相等,故干缩结果不变形。在纵向方向上,若纵向纹理倾钭,干缩结果会导致纵弯和翘曲等变形。因此,木材若自由变干,其干缩变形是不可避免的,变形的形状根据纹理决定,这是木材的固有性质。

    然而,由于木材是弹性-塑性材料,我们可以通过人工干燥时的合理装堆,来控制和克服木材的干燥变形。合理装堆在于确保木板保持平整的形状,并施加一定的压力。在窑干过程中,木材干缩本欲变形,但在窑内温、湿度的作用下,使其塑性提高,又有材堆夹持的压力,木材便以夹持的形状固定下来。

    可以认为:合理装堆是控制木材干燥变形的主要手段,但对于纹理扭曲严重或节疤较多、纹理杂乱的木材,即使有合理装堆,也不能完全确保木材不变形,因为材堆中夹持木板的隔条总需要保持一定的间距。

    剧烈的干燥工艺对于木材干燥变形也有一定程度的不利影响,但可通过适当缩短隔条间距和增加堆顶压力来克服。

    至于合理装堆的方法和要求,一般在干燥窑使用说明书和木材干燥教科书中都有详细介绍,这里就不赘述了。(翁文增)

 

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