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中图分类号:F762.4文献标识码:A文章编号:
木材是由生长的树木锯割而成的,木材在国民经济建设和我们的家庭生活中都有着比较重要的作用。我们每天都要接触木材。木材中含有水分,但水分过多就要向空气中蒸发,会导致木材在一定环境下尺寸的不稳定性,给木材的加工和使用带来严重的影响,其产品质量不能得到保证,所以要使木材为我们所用,必须对它进行干燥。
一、木材干燥的定义及目的
(一)木材干燥的定义
木材干燥通常指在热能作用下以蒸发或沸腾方式排除木材水分的处理过程。这个定义说明,若要使木材中的水分排除,在它的周围环境中必须要有一个热能存在,而这个热能一般就是产生热的热源。就像我们居住的房屋,要想使之具有合适的温度,必须要有一个热源来保证供热,如火炉、暖气、空调器、阳光等。在一定的温度下,木材中的水分就以蒸发的方式或沸腾的方式排到它周围的空气中,木材就得到了干燥。
(二)木材干燥的目的
1、防止木材产生开裂和变形。木材中的水分在向空气中排除时,尤其是当木材的水分含量在木材的纤维饱和点以下时,就会引起木材体积的收缩。如果收缩的不均匀,木材就会出现开裂或变形。若是将木材干燥到与使用环境相适应的程度或使用要求的状态,就能保持木材的体积尺寸的相对稳定,而且是经久耐用。
2、防止木材发生霉变、腐朽和虫蛀。木材中的水分含量在20%~150%范围时,极易产生霉菌,使木材发生霉变、腐朽和虫蛀。如果将木材的水分含量干燥到20%以下,木材内产生霉菌的条件就被破坏了,增强了木材抗霉变、腐朽和虫蛀的能力,保持了木材的原有特性。
3、提高木材的力学强度,改善木材的物理性能和加工工艺条件。当木材的水分含量在纤维饱和点以下时,木材的物理力学强度会随其减低而增高;同时木材也易于锯割和刨削加工,减少了对木工机械的损失。
4、减轻木材重量,提高运输能力。经过干燥后的木材,其重量能减少30%~40%。如果是在木材的供应地区集中制材和集中干燥木材,则可以大大提高木材的运输能力;同时也可以防止木材在运输途中产生霉变和腐朽,保证木材的质量。
二、木材干燥现代技术
(一)木材干燥基准
1、含水率干燥基准。树种或被干木材的厚度不同,干燥的难易程度差别很大;被干木材的用途和干燥质量要求与干燥工艺也有一定的关系,即干燥工艺必须满足树种、被干木材的规格和用途以及其他条件。因此,木材干燥基准通常组成系列,一般干燥条件都是由剧烈逐渐到温和而依次编号排列,并附有根据树种、被干木材的厚度和干燥质量要求选择基准号的推荐表。这种按含水率划分阶段的木材干燥基准,称为含水率干燥基准,是在木材干燥生产中应用最普遍的常规木材干燥基准,使用时必须要测量和知道木材干燥过程的实际含水率变化情况。
2、时间干燥基准。按照时间来划分干燥阶段的干燥基准称为时间干燥基准。把整个干燥过程所需要的时间分为2~4个阶段,并按每一时间阶段规定相应的干燥介质温度和湿度。每一时间阶段的干燥时间有的是按占整个干燥时间的百分率时间系数来确定或控制的,有的是确定和表明具体的时间,如8h、12h、24h等。采用前一种方法,必须要知道不同被干木材的树种和厚度在不同的初含水率情况下所需要的干燥时间(h)定额。时间干燥基准是在含水率干燥基准的基础上总结出来的,属于经验性干燥基准。
3、干燥梯度基准。具有自动检测计算机控制的常规木材干燥室,尤其是国外进口的多采用干燥梯度基准。所谓干燥梯度,是指木材的平均含水率与干燥介质平衡含水率之比。这是木材干燥学上特殊的梯度定义,并非严格意义上的梯度定义。引入这个定义主要是利于木材干燥过程中自动控制参数的确定和便于实现对干燥介质的自动控制,以达到对木材干燥过程的自动控制,其实就是以利于计算机控制系统软件的编制和控制程序的实现。干燥梯度可以直观地反映木材干燥速度的快慢。
(二)木材干燥过程中的热湿处理
1、预热处理
(1)温度。应略高于基准开始阶段温度。硬阔叶树材可高于5℃,软阔叶树材及厚度60mm以上的针叶树材可高至8℃,厚度60mm以下的针叶树锯材可高于15℃。
(2)湿度。新锯材,干湿球温度差为0.5~1.0℃,经过气干的木材,干湿球温度差以使窑内(干燥室内)木材平衡含水率略大于气干时的木材平衡含水率。
(3)处理时间。应以木材中心温度不低于规定的介质温度3℃为准,也可按下列规定估算:针叶树材及软阔叶树材夏季材厚每1cm约1h;冬季木材初始温度低于-5℃时,增加20%~30%。硬阔叶树材及落叶松,按上述时间增加20%~30%。
(4)预热后,应使温度和湿度逐渐降低到相应阶段基准规定值。
2、中间处理
(1)温度。高于该干燥阶段温度8~10℃,但最高温度不超过100℃。
(2)湿度。按窑内(干燥室内)木材平衡含水率比该阶段基准规定值高5%~6%确定。
(3)处理时间。参照国家干燥工艺基准表。
(4)处理后温度和湿度逐渐降低至干燥阶段基准规定值。
3、终了处理
(1)温度。高于基准终了阶段5~8℃,最高不超过100℃。
(2)湿度。按窑内(干燥室内)木材平衡含水率等于允许的最终含水率最低值确定。
(3)平衡处理自最干木材含水率将至允许的最终含水率最低值时开始,在最湿木材含水率将至允许的最终含水率最高值时结束。
(4)高湿处理温度与平衡处理温度相同,但湿度按窑内(干燥室内)木材平衡含水率高于终含水率规定值5%—6%确定。高温下相对湿度达不到要求时,可适当降低温度。
(三)木材干燥时间的参考确定
木材干燥时间是指每一个干燥周期所需要的天数或小时数。这个问题一直是木材干燥生产企业比较重视的问题,尤其是专门从事木材干燥生产服务的企业,把这个问题看得更为重要,主要是因为干燥周期与干燥成本、企业的经济效益关系重大。一般都希望木材干燥质量好,干燥周期短,干燥成本低,经济效益好。这种愿望是好的。但是由于木材的树种繁杂,相同树种下木材的厚度又不同,其干燥周期也就不能相同。因樹种和厚度的不同,干燥周期是不一样的。树种不同但厚度相同的情况下,难干材的干燥周期要比易干材的干燥周期长;树种相同但厚度不同,厚度大的要比厚度小的干燥周期长,具体长多少时间也没有固定的数值。对于干燥周期来说,木材干燥的原则是:在保证干燥质量的前提下尽量缩短干燥周期。但也不是说木材的干燥周期没有可参考的时间数值。
木材是由生长的树木锯割而成的,木材在国民经济建设和我们的家庭生活中都有着比较重要的作用。我们每天都要接触木材。木材中含有水分,但水分过多就要向空气中蒸发,会导致木材在一定环境下尺寸的不稳定性,给木材的加工和使用带来严重的影响,其产品质量不能得到保证,所以要使木材为我们所用,必须对它进行干燥。
一、木材干燥的定义及目的
(一)木材干燥的定义
木材干燥通常指在热能作用下以蒸发或沸腾方式排除木材水分的处理过程。这个定义说明,若要使木材中的水分排除,在它的周围环境中必须要有一个热能存在,而这个热能一般就是产生热的热源。就像我们居住的房屋,要想使之具有合适的温度,必须要有一个热源来保证供热,如火炉、暖气、空调器、阳光等。在一定的温度下,木材中的水分就以蒸发的方式或沸腾的方式排到它周围的空气中,木材就得到了干燥。
(二)木材干燥的目的
1、防止木材产生开裂和变形。木材中的水分在向空气中排除时,尤其是当木材的水分含量在木材的纤维饱和点以下时,就会引起木材体积的收缩。如果收缩的不均匀,木材就会出现开裂或变形。若是将木材干燥到与使用环境相适应的程度或使用要求的状态,就能保持木材的体积尺寸的相对稳定,而且是经久耐用。
2、防止木材发生霉变、腐朽和虫蛀。木材中的水分含量在20%~150%范围时,极易产生霉菌,使木材发生霉变、腐朽和虫蛀。如果将木材的水分含量干燥到20%以下,木材内产生霉菌的条件就被破坏了,增强了木材抗霉变、腐朽和虫蛀的能力,保持了木材的原有特性。
3、提高木材的力学强度,改善木材的物理性能和加工工艺条件。当木材的水分含量在纤维饱和点以下时,木材的物理力学强度会随其减低而增高;同时木材也易于锯割和刨削加工,减少了对木工机械的损失。
4、减轻木材重量,提高运输能力。经过干燥后的木材,其重量能减少30%~40%。如果是在木材的供应地区集中制材和集中干燥木材,则可以大大提高木材的运输能力;同时也可以防止木材在运输途中产生霉变和腐朽,保证木材的质量。
二、木材干燥现代技术
(一)木材干燥基准
1、含水率干燥基准。树种或被干木材的厚度不同,干燥的难易程度差别很大;被干木材的用途和干燥质量要求与干燥工艺也有一定的关系,即干燥工艺必须满足树种、被干木材的规格和用途以及其他条件。因此,木材干燥基准通常组成系列,一般干燥条件都是由剧烈逐渐到温和而依次编号排列,并附有根据树种、被干木材的厚度和干燥质量要求选择基准号的推荐表。这种按含水率划分阶段的木材干燥基准,称为含水率干燥基准,是在木材干燥生产中应用最普遍的常规木材干燥基准,使用时必须要测量和知道木材干燥过程的实际含水率变化情况。
2、时间干燥基准。按照时间来划分干燥阶段的干燥基准称为时间干燥基准。把整个干燥过程所需要的时间分为2~4个阶段,并按每一时间阶段规定相应的干燥介质温度和湿度。每一时间阶段的干燥时间有的是按占整个干燥时间的百分率时间系数来确定或控制的,有的是确定和表明具体的时间,如8h、12h、24h等。采用前一种方法,必须要知道不同被干木材的树种和厚度在不同的初含水率情况下所需要的干燥时间(h)定额。时间干燥基准是在含水率干燥基准的基础上总结出来的,属于经验性干燥基准。
3、干燥梯度基准。具有自动检测计算机控制的常规木材干燥室,尤其是国外进口的多采用干燥梯度基准。所谓干燥梯度,是指木材的平均含水率与干燥介质平衡含水率之比。这是木材干燥学上特殊的梯度定义,并非严格意义上的梯度定义。引入这个定义主要是利于木材干燥过程中自动控制参数的确定和便于实现对干燥介质的自动控制,以达到对木材干燥过程的自动控制,其实就是以利于计算机控制系统软件的编制和控制程序的实现。干燥梯度可以直观地反映木材干燥速度的快慢。
(二)木材干燥过程中的热湿处理
1、预热处理
(1)温度。应略高于基准开始阶段温度。硬阔叶树材可高于5℃,软阔叶树材及厚度60mm以上的针叶树材可高至8℃,厚度60mm以下的针叶树锯材可高于15℃。
(2)湿度。新锯材,干湿球温度差为0.5~1.0℃,经过气干的木材,干湿球温度差以使窑内(干燥室内)木材平衡含水率略大于气干时的木材平衡含水率。
(3)处理时间。应以木材中心温度不低于规定的介质温度3℃为准,也可按下列规定估算:针叶树材及软阔叶树材夏季材厚每1cm约1h;冬季木材初始温度低于-5℃时,增加20%~30%。硬阔叶树材及落叶松,按上述时间增加20%~30%。
(4)预热后,应使温度和湿度逐渐降低到相应阶段基准规定值。
2、中间处理
(1)温度。高于该干燥阶段温度8~10℃,但最高温度不超过100℃。
(2)湿度。按窑内(干燥室内)木材平衡含水率比该阶段基准规定值高5%~6%确定。
(3)处理时间。参照国家干燥工艺基准表。
(4)处理后温度和湿度逐渐降低至干燥阶段基准规定值。
3、终了处理
(1)温度。高于基准终了阶段5~8℃,最高不超过100℃。
(2)湿度。按窑内(干燥室内)木材平衡含水率等于允许的最终含水率最低值确定。
(3)平衡处理自最干木材含水率将至允许的最终含水率最低值时开始,在最湿木材含水率将至允许的最终含水率最高值时结束。
(4)高湿处理温度与平衡处理温度相同,但湿度按窑内(干燥室内)木材平衡含水率高于终含水率规定值5%—6%确定。高温下相对湿度达不到要求时,可适当降低温度。
(三)木材干燥时间的参考确定
木材干燥时间是指每一个干燥周期所需要的天数或小时数。这个问题一直是木材干燥生产企业比较重视的问题,尤其是专门从事木材干燥生产服务的企业,把这个问题看得更为重要,主要是因为干燥周期与干燥成本、企业的经济效益关系重大。一般都希望木材干燥质量好,干燥周期短,干燥成本低,经济效益好。这种愿望是好的。但是由于木材的树种繁杂,相同树种下木材的厚度又不同,其干燥周期也就不能相同。因樹种和厚度的不同,干燥周期是不一样的。树种不同但厚度相同的情况下,难干材的干燥周期要比易干材的干燥周期长;树种相同但厚度不同,厚度大的要比厚度小的干燥周期长,具体长多少时间也没有固定的数值。对于干燥周期来说,木材干燥的原则是:在保证干燥质量的前提下尽量缩短干燥周期。但也不是说木材的干燥周期没有可参考的时间数值。