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木材干燥理论知识大全

发布时间:2018-06-20 11:52:02来源:雅木奇奇点击数:349

        1、什么叫木材干燥?

        木材中含有一定数量的水分。木材中水分的多少随着树种、树龄和砍伐季节而异。为了保证木材与木制品的质量和延长使用寿命,必须采取适当的措施使木材中的水分(含水率)降低到一定的程度。要降低木材的含水率,须提高木材的温度,使木材中的水分蒸发和向外移动,在一定流动速度的空气中,使水分迅速地离开木材,达到干燥的目的。为了保证被干木材的质量,还必须控制干燥介质(如目前通常采用的湿空气)的湿度,以获得快速高质量地干燥木材的效果,这个过程叫做木材干燥。由于上述方法是利用对流传热方式,从木材的外部外热干燥的方法,所以,又称为对流干燥。

        概括地说木材干燥就是水分以蒸发或汽化的方式由木材中排出的过程。

 

        2、木材干燥的意义有哪些?

        木材具有较小的密度和较大的强度(品质系数较高),耐酸碱腐蚀,绝缘性能较好,易于切削,纹理和色泽美丽等优良性质。在建筑、机械、车辆、船舶、纺织、农具、家具、乐器、航空等国民经济的各部分都需要使用大量的木材。但是,用未经干燥的木材制成的产品不能保证质量的,所以必须对木材进行干燥处理。

        木材经过干燥处理以后,可以取得以下几方面的效果。

      (1)提高木材和木制品使用的稳定性。木材长期暴露在空气中会发生湿胀和干缩现象,而木材的不均匀的湿胀干缩,往往会引起木材开裂和变形,影响使用,造成浪费。若用湿的木材或没有干燥好的木材制造产品(如门窗、地板、家具等)时,刚刚做好时好像不错,可是经过一段时间后,随着木材的变干就会发生门框歪斜、地板翘曲、接榫松脱或板面开裂等现象,造成很大的损失。生产单位若在使用前,将木材干燥到使用要求的含水率,就可以保证木制品结构的稳定性,使之外形美观、经久耐用。

      (2)提高木材和木制零件的强度,当木材含水率低于纤维和饱和点时,木材的强度将随着木材含水率的降低而提高。经过干燥后的木材,可以改善切削加工条件,提高木结构零件的强度、胶接强度与木制品的表面装饰质量。木材的导热性质与导电性质是随着它的含水率的改变而改变的,要提高木材的保温性与绝缘性,也需要用降低含水率的办法来减小导热性与导电性。

      (3)预防木材的贬质和腐朽。湿木材如果长时间堆放在露天空气中,若不采取适当的措施,往往会发生腐朽或遭虫害。当木材含水率降低到20%以下时,可大大减少菌类和害虫的侵害与破坏。所以,一般在生产单位,把木材干燥到含水率8-15%左右。这样不仅保证了木材的固有性质和强度,而且也提高了木材的抗腐蚀能力。

      (4)减轻木材的重量。新砍伐的木材,其含水量甚至超过了本身的重量,经过短期存放、自然干燥后,它的含水量仍然很高。木材经过室干后,其重量可减轻约30-50%,有利于提高车辆的运载能力。总之,经过干燥的木材,可以保证木材制品的质量,改善木材的使用性能,延长使用年限,从而节约了木材。多年来的实践证明,木材干燥在生产上是不可缺少的过程,在科学上已成为专门的学科。

 

        3、木材干燥的基本原则是什么?

        木材干燥的基本原则是在保证干燥质量的前提下提高干燥速度,节约能源消耗,降低干燥费用。

        干燥质量是指:必须使被干木材的含水率及干燥均匀度能满足加工工艺的要求;还必须保持木材的完整性、不发生工艺规范所不容许的缺陷,不削弱木材及其制品所应有的性质。

        干燥速度是指:在单位时间内木材含水率降低的程度。干燥速度越快(或干燥周期越短),所需要的干燥设备与投资越少,生产率也就越高,干燥费用越少。

        生产上选用干燥设备时,应根据被干木材的树种、规格、数量、用途和生产单位的现实条件等。对于现代化木材干燥室要求在工艺上能保证干燥介质的温度、湿度和气流速度、堆装的被干成材所受到的外部条件基本相同,以达到均匀干燥的目的,在操作上要安全可靠、控制灵活、工人的劳动强度小。设备投资少、占地小、见效快,节约能源,同时还应尽可能地减少对周围环境的污染。

 

        4、木材干燥的基本原理是什么?

        木材中的水分主要有自由水和吸着水两种。存在于由细胞腔组成的大毛细管系统内的水分叫做自由水,它的增减只影响木材的重量,而不影响木材的性质;存在于细胞壁组成的微毛细管系统内的水分叫做吸着水,它的变化,不仅能使木材产生收缩和膨胀,而且也将影响木材的其他物理力学性质。

        木材干燥就是要排除木材中的自由水和吸着水,以适应不同的用途和质量要求。干燥木材的方法虽然有多种,但基本原理是共同的,即利用沿木材厚度上的含水率梯度,以及在加热后形成的内部大、外部小的水蒸汽分压力差,促使水分以液态和汽态两种形式连续地由内部向外部移动,并通过木材表面向外界蒸发;内部的水分移动强度应与表面的水分蒸发强度协调一致,使木材由表及里均衡地变干。

 

        传统的蒸汽干燥室,它的干燥过程是:先使高温度(100℃以下)和高温度(饱和或接近饱和)的湿空气在循环流动中不断地穿过材堆,对木材预热。当木材及其水分被加热到一定程度后,按干燥基准的规定,降低介质的温度和相对湿度,迫使木材中的水分从表面蒸发,这是干燥开始。然后按照干燥基准规定的程序,逐步提高介质的温度及降低相对湿度,使木材中水分的蒸发面逐渐移向内部,直到干燥结束。在干燥过程中,应能消除或减轻内应力、开裂和变形,不降低木材的物理力学性质,以保证干燥质量。

 

        5、什么叫木材的含水率?

        木材中水分的含量,叫做含水率,或称含水量。用水分的重量对木材的重量之比的百分率(%)表示。

        木材的含水率有二种表示方式:

        第一种叫绝对含水率,或称含水率。用全干木材的重量作为计算基础,用字母W表示,其计算公式为:W=(湿材重量-全干材重量)/全干材重量*100% 。

         第二种叫相对含水率,是用湿材重量作为计算基础的,用符号W0表示,计算公式为:W0=(湿材重量-全干材重量)/湿材重量*100%  。

        在木材干燥生产中,广泛采用的是绝对含水率(简称含水率)。

 

       6、干燥过程中产生干燥缺陷的原因是什么?

        在木材干燥过程中会产生各种缺陷,这些缺陷大多数是能够防止或减轻的。变形大体上是由树种、材料等级等因素而决定的;塌陷容易发生在某些树种靠近髓心的径向材上;开裂在干燥初期出现的是端面开裂和表面开裂,干燥后期发生内部开裂。

        (1)初期开裂:干燥初期的开裂有两种,即端面开裂和表面开裂。端面开裂多数是制材前原木的生长应力和干缩出现的裂纹。当干燥条件恶劣时会发生的新的端裂,而且使原来的裂纹进一步扩展。表面开裂会从木材端面延伸到内部。厚度2厘米以下的板发生干燥初期的表面开裂较厉害,厚度1厘米以下的板材几乎没有。表面开裂的原因是因为表层干燥后要收缩,但受到了内部的约束。与其有关的因子是木材的干燥条件、干缩率、水分移动的难易程度以及材料抵抗变形的能力等。

        在同一干燥条件下,木材的密度越大,越容易产生开裂;弦向材宽度方向的干缩量约是径向材的2倍,所以弦向材容易发生表面开裂。

       干燥温度和表面开裂关系密切。在0-5℃的低温时容易发生开裂,其主要原因是温度低、水分扩散系数小、含水率梯度大。所以冬季自然干燥时,应尽量避免将易开裂的木材暴露在强烈的北风中。

       温度在50℃以上干燥木时,也容易发生表面开裂。对容易发生细胞塌陷的树种,用60-75℃进行缓慢干燥,若干湿球温度差急剧增大,容易发生表面开裂。在一定的温度条件下,对细胞塌陷小,但容易开裂的木材干燥时,温度高,容易开裂。因此就该选择适合的干燥条件,防止木材发生初期开裂。

     (2)塌陷:所谓塌陷主要指因细胞的极端变形使木材出现了异常变形,它是由于细胞腔产生了因水分的变化引起的拉力与压应力的原因。一般含水率高的木材,干燥初期若温度过高时容易发生塌陷。根据树种不同,塌陷集中的部分会出现板面的凸凹不平现象。为了避免产生这种缺陷,对于塌陷大的树种,可经过一段时间的气干或用低温进行干燥。

     (3)内部开裂:干燥厚度1厘米以下的薄板或用气干的方法,几乎不会发生内部开裂。内部开裂是表面开裂向内发展之后,表面开裂闭合而形成的,也有表面没有裂纹只在内部发生开裂的情况。弦向材的内裂发生在干燥末期,是因为内层沿宽度方向收缩比表面大的原因。内部开裂与干燥温度的关系很大。一般干燥初期温度较低(50℃左右),表层细胞发生塌陷困难。但是,木材内层在含水率高的状态下长期受热,随着干燥的进行,干燥温度逐渐地上升,细胞塌陷也就加大。所以大多数厚板因内部受热时间的加长,而容易发生内部开裂。另外,如果干燥初期干湿球温差大,表层张应力就大,再加上内部细胞如果有塌陷,也容易产生内部开裂。

     (4)变形:被干木材的变形主要有横弯、纵弯、扭曲和翘曲等几种,主要原因是各部位的收缩不同、不同组织间(如木射线与纤维素、心边材)的收缩差及其局部塌陷而引起的。

     (5)变色:木材经干燥后都不同程度地会发生变色现象,有的比较严重。变色有两种:一种是由于变色菌、腐朽菌的繁殖而发生了变色;一种是由于木材中含有的成分在湿热状态下酸化而造成的变色。用高温干燥含水率高的木材时往往会使木材的颜色加深或变暗;有时也会因喷蒸处理时湿度过大或干燥室长期未清扫而使木材表面变黑。

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