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乾貨!木材幹燥——傢俱壽命長短的決定者!
木材幹燥是保障和改善木材品質,減少木材消耗、提高木材利用率的重要環節。木材幹燥是傢俱生產過程中能耗最大的工序,也是技術含量最高的工序之一,佔據著重要地位。可以說,木材幹燥技術的好壞決定著傢俱壽命的長短。
01 什麼是木材幹燥
木材是一種疏鬆的多孔結構材料,這些孔隙能吸水也能放水,木材的吸放溼特性。未經處理的木材在材質、效能上極不穩定,再加上木材具有溼漲幹縮的特性,因此,木材及其製品很難做到自然規則的定形。
為了保證木材與木製品的質量和延長使用壽命,必須採取適當的措施使木材中的含水率降低到一定的程度。木材幹燥就是指利用木材內、外水蒸氣壓力在加熱過程中的差值,使木材內部含水率降到所規定數值範圍內的這麼一個過程。
簡單來說,就是指在熱能作用下以蒸發或沸騰方式排除木材水分的處理過程。由於是利用對流傳熱方式,從木材的外部外熱乾燥的方法,故又稱為對流乾燥。
02 為什麼要木材幹燥
防止開裂和變形
將木材幹燥到與使用環境相適應的程度或使用要求的狀態,就能提高木材的尺寸穩定性,防止木材幹縮開裂和翹曲變形,而且經久耐用。
提高力學強度,改善物理效能
當木材的水分含量在纖維飽和點以下時,木材的物理力學強度會隨含水率的減低而增高;也可改善木材的物理效能、易於膠合和裝飾,木材紋理與色澤更加明顯。同時木材也易於鋸割和刨削加工,減少了對木工機械的損失。
防止黴變、腐朽和蟲蛀
木材中的水分含量超過20%時,極易產生黴菌,使木材發生黴變、腐朽和蟲蛀。如果將木材的水分含量乾燥到20%以內,破壞了菌蟲的生長條件,增強了木材抗黴變、腐朽和蟲蛀的能力,保持了木材的固有特性。
減少木材質量,降低運輸成本
經過乾燥後的木材,其重量能減少30% ~ 40%。如果是在木材的供應地區集中製材和集中乾燥木材,則可以大大提高木材的運輸能力;同時也可以防止木材在運輸途中產生黴變和腐朽,保證木材的質量。
提升木材和傢俱產品檔次
經過乾燥處理後的木材或傢俱,其零部件尺寸和產品結構穩定、產品質量有保證、檔次高。
03 木材幹燥的方法
常規蒸汽乾燥
常規蒸汽乾燥是指熱媒為蒸汽的常規乾燥方法,是利用室內對流換熱,加熱木材使得木材體內的水分吸熱蒸發,排出室內,並吸入冷空氣的一種乾燥方法。
此方法排出溼空氣吸進冷空氣,屬於開放式系統,熱損失較大,且不利於熱能回收。
微波乾燥
木材微波乾燥是把溼木材置於微波交變電磁場中,在頻繁交變電磁場的作用下,木材中的極化分子迅速旋轉、相互摩擦、產生熱量,從而加熱和乾燥木材。
除溼乾燥
是指用專門除溼機(熱泵)的冷風端將窯內一部分空氣介質冷凝除溼,並經除溼機熱端及輔助加熱器加熱後,在與窯內其餘迴圈空氣混合所進行的低溫、低風速的對換熱流乾燥方法。
此方法無汙染、乾燥溫度低、乾燥質量較好。但週期較長、成本高,適用於批次要求不大的木材。
真空乾燥
是指在密閉容器內,在負壓(真空)條件下對木材進行乾燥。可以在較低的溫度下加快乾燥速度,保證乾燥質量,尤其適合於滲透性較好的硬闊葉材厚板或方材的乾燥。
太陽能幹燥
是指利用集熱器吸收太陽輻射能加熱空氣,再透過空氣對流傳熱乾燥木材。節約能源、無環境汙染、乾燥質量較好、乾燥成本低,但受氣候條件影響大。
04 木材幹燥原則
1. 保證木材幹燥質量要求;
2. 消耗較少的能量(節約能源、降低成本);
3. 控制乾燥介質的溫度、溼度和氣流速度;
4. 提高幹燥速度。
對木材的合理使用是建立在對木材正確乾燥和木材含水率嚴格控制的基礎上的。因此,木材幹燥是確保傢俱質量的先決條件。實木板材在加工前,必須先進行適當的乾燥處理,希望讀者閱讀完本篇文章後,能對木材幹燥有一定的瞭解。
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木材幹燥方法主要分兩大類,即天然乾燥和人工乾燥。
按照對木材加熱方式的不同又可分為對流乾燥、電介質乾燥、輻射干燥和接觸乾燥。家居木材幹燥生產中主要採用對流乾燥和電介質乾燥。對流乾燥主要包括大氣乾燥、常規室(窯)幹、除溼乾燥、真空乾燥(間歇式)、太陽能幹燥等。電介質乾燥主要包括微波乾燥和高頻乾燥。
天然乾燥也稱自然乾燥,而大氣乾燥則是天然乾燥的主要形式,簡稱氣幹。大氣乾燥是指將木材堆放在空曠場地或通風棚舍下,利用大氣熱能蒸發木材中的水分而進行乾燥。
自使用木材以來,人類最先使用的乾燥方法就是大氣乾燥,甚至直到現在使用著。實際上,一棵剛剛被伐倒的樹木形成原木後,從它與樹的根部完全脫離那一刻開始,它就處於被幹燥的狀態,而且是天然乾燥狀態。這是因為樹木裡邊的水分比較多,它要向空氣中蒸發。如果我們不去幹預,它的水分會一直蒸發下去,直到其水分含量與它所在的環境空氣中的水分基本相近或基本平衡了,它就不再向空氣中蒸發水分了。此時,這根原木就可以被加工 ,並在這個環境下被使用。而人們在利用大氣乾燥的方法對木材進行乾燥時,不是在原木的情況下進行的,而是根據產品的要求,將原木鋸割成一定規格尺寸的鋸材(板方材),然後再按天然乾燥的技術工藝規程操作,對木材進行乾燥。
大氣乾燥的優點是:節省能源,投資少,技術簡單,操作方便,乾燥成本低,能保持木材的本色基本不變。缺點是:佔地面積大,乾燥條件不能控制,乾燥時間相對過長,木材易產生乾燥缺陷,因為是在大氣的環境中進行乾燥,所以不能將木材中的水分含量乾燥到人們所要求的數值。在現代的木材幹燥生產中,大氣乾燥只是作為一種輔助性的方法,常規室乾的方法目前是主要的乾燥方法。
常規室(窯)幹是指採用木材幹燥室(窯)對木材進行乾燥。它可以人為地控制乾燥條件對木材進行乾燥處理,簡稱室幹或窯幹。目前國內外的木材幹燥生產中,常規室幹佔木材幹燥生產的85%~90%。採用的熱源是蒸汽加熱器,需要配備蒸汽鍋爐。常規室乾的優點是能夠保證任意樹種和厚度的木材幹燥質量,能將木材的水分含量乾燥到所需要的任意狀態,乾燥週期短,裝置操作靈活,乾燥條件易於掌握,便於實現木材幹燥生產的機械自動化。缺點是乾燥裝置比較複雜,一次性投資較大,能源消耗相對較多,乾燥成本相對偏高。常規室幹按乾燥室內溫度控制的範圍,可分為45—60℃的低溫乾燥、60—100℃的常溫乾燥和大於100℃的高溫乾燥三種。一般情況下,對難幹木材或易幹但厚度較大的木材採用低溫乾燥和常溫乾燥兩種相結合的方式居多;對易幹且厚度較小的木材有的可以採用高溫乾燥。大氣乾燥和常規室幹都屬於傳統的木材幹燥方法,它們統稱為常規乾燥。
除上述兩種乾燥方法外,還有除溼乾燥、真空乾燥、微波乾燥和太陽能幹燥等方法。它們各有其優勢與不足,因它們的使用範圍和條件等因素所限,目前還沒有得到廣泛使用。