木材干燥的基本知識

木材枯燥的根本知識.課程意義木材枯燥技術(shù)涉及到木質(zhì)家具企業(yè)的整個經(jīng)營過程，如木材枯燥生產(chǎn)是家具企業(yè)能耗最大的工序，直接影響企業(yè)的生產(chǎn)本錢；枯燥工序是家具制造過程耗時最多的工序，直接影響企業(yè)的資金流；枯燥生產(chǎn)是家具制造的根底，枯燥不合格，使木材在加過程中產(chǎn)生變形，使膠合強度降低，使油漆質(zhì)量不達標(biāo)，使成品家具在客戶家中使用時產(chǎn)生開裂，變形，影響品牌滿意度；南方家具水分達不到北方要求和國外要求，產(chǎn)品不能賣到北方、不能出口。北方家具到南方使用，產(chǎn)生變形。因此，木材枯燥技術(shù)是家具企業(yè)經(jīng)營管理最為核心的技術(shù)，是企業(yè)進行市場拓展必須掌握的技術(shù)根底。誰掌握了木材枯燥技術(shù)，誰將掌握核心競爭力，誰將具有更廣闊的市場空間。.課程目標(biāo)〔1〕掌握解決企業(yè)木質(zhì)家具生產(chǎn)過程中含水率控制問題的方法?！?〕掌握解決企業(yè)木材枯燥生產(chǎn)不良率高、生產(chǎn)周期長、本錢高的方法?！?〕掌握根據(jù)產(chǎn)品含水率進行家具產(chǎn)品市場定位的方法?！?〕掌握木材枯燥生產(chǎn)管理方法。.課程內(nèi)容第一章家具水分與使用環(huán)境第二章木材枯燥物理根底第三章枯燥方法與設(shè)備第四章枯燥工藝第五章枯燥缺陷的預(yù)防.第一章家具水分與使用環(huán)境.一、家具中水分的由來活樹的樹根〔主根和須根〕不斷地從土壤中吸取水分，送到樹干，經(jīng)過木質(zhì)部中的管胞或?qū)Ч茌斔偷綐渲蜆淙~。樹葉內(nèi)的水分一局部向大氣中蒸發(fā)，另一局部在葉綠素中參與光合作用，而大局部水留在了樹干中?；顦浔豢撤ゲ徑獬筛鞣N規(guī)格的鋸材后，水分的一部份或大局部仍保存在木材內(nèi)部，這就是木材水分的由來。第一節(jié)家具中的水分

.木材按干濕程度分六級：濕材：長期置于水中，含水率大于生材的木材。生材：和新采伐的木材含水率根本上一致的木材。半干材：含水率小于生材的木材。氣干材：長期在大氣中枯燥，根本上停止蒸發(fā)水分的木材。因各地氣候干濕不同，含水率變化范圍為8～18％。窯干材：經(jīng)過枯燥窯等人工枯燥處理，含水率約為7～15％的木材。全干材：含水率為0的木材。.二、木材水分含量的測定

1.含水率的概念木材中水分的含量叫含水率或含水量。用水分的質(zhì)量對木材質(zhì)量之比的百分比表示。

式中：G濕―濕木材的質(zhì)量〔或木材的初重〕G干―全干材質(zhì)量根據(jù)計算基準(zhǔn)的不同分為絕對含水率和相對含水率兩種。木材枯燥生產(chǎn)中一般采用絕對含水率，即木材中水分的質(zhì)量占木材絕干質(zhì)量的百分率。其計算公式如下：..〔2〕電測法

利用木材的電學(xué)性質(zhì)，如電阻率、介電常數(shù)與木材含水率之間的關(guān)系，來測定木材的含水率。電測法的木材含水率儀主要有兩類：直流電阻式即利用木材中所含水分的多少對直流電阻的影響來測量木材的含水率。交流介電式即根據(jù)交變電流的功率損耗與木材含水率的關(guān)系而設(shè)計的含水率儀?！矈W地利MERLIN公司的電測含水率測量儀是企業(yè)經(jīng)常使用的含水率測量儀表〕.直流電阻式使用電阻式含水率儀時本卷須知：a.樹種修正；b.溫度修正；c.紋理方向；d.電極探測器及其插入深度。.交流介電式

..電測法特點：優(yōu)點：使用方便測量迅速，能實現(xiàn)在線測量不破壞木材缺點：含水率測量范圍有限，6～30％測量較準(zhǔn)確，其他范圍測量準(zhǔn)確性差需要進行溫度校正樹種校正受木材的厚度和方向影響

..1.自由水和結(jié)合水木材是由無數(shù)的中空細胞集合而成的空隙體。根據(jù)水分在木材中存在的位置不同，木材中的水分可以分為自由水和吸著水〔結(jié)合水〕兩種。自由水是存在于木材細胞腔和細胞間隙組成的大毛細管系統(tǒng)中的水分，其性質(zhì)和普通的液體水接近。自由水的多少對木材的物理性質(zhì)〔除重量、燃燒性能以外〕影響不大。吸著水存在于細胞壁中，與細胞壁無定形區(qū)〔由纖維素非結(jié)晶區(qū)、半纖維素和木素組成〕中的羥基形成氫鍵結(jié)合。在纖維飽和點以下的區(qū)域內(nèi)，吸著水的多少對木材的各項物理性質(zhì)都有很大影響。.木材的纖維飽和點因樹種而異，一般在22%~35%之間，平均值大約為30%。纖維飽和點隨溫度升高而變小，當(dāng)木材含水率高于纖維胞和點時，木材強度和導(dǎo)電性影響不大，木材收縮或膨脹亦不會發(fā)生。木材含水率低于纖維飽和點時，那么隨含水率的減小木材的導(dǎo)電性減弱、強度和收縮增大；反之，隨著含水率的增加，那么木材的濕脹增大，強度降低、導(dǎo)電性能增強。b.木材的纖維飽和點木材在枯燥過程中，當(dāng)木材中的自由水完全蒸發(fā)，而細胞壁中吸著水的量處于飽和狀態(tài)時的含水率，稱之為纖維飽和點〔Fibersaturationpoint，簡稱FSP〕。.當(dāng)把生材放在大氣環(huán)境中自然枯燥，最終到達的水分平衡狀態(tài)稱為氣干狀態(tài)。氣干狀態(tài)的木材的細胞腔中不含自由水，細胞壁中含有的吸著水的量與大氣環(huán)境處于平衡狀態(tài)。當(dāng)木材的細胞腔和細胞壁中的水分被完全除去時木材的狀態(tài)稱為絕干狀態(tài)。含水率生材(25~30%以上)FSP狀態(tài)(25~30%)EMC狀態(tài)(15%前后)全干狀態(tài)(0%)結(jié)合水飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)平衡狀態(tài)極少自由水有極少沒有沒有細胞壁細胞腔自由水結(jié)合水干燥木材中水分的存在狀態(tài)和存在位置.周圍空氣的相對濕度較低，細胞壁中的水蒸氣分壓比空氣中的大，那么水分由木材向空氣中蒸發(fā)，使得吸著水含量減少，此現(xiàn)象叫解吸(Desorption)。解吸過程初期，木材的水分蒸發(fā)很強烈，即吸著水下降很快；隨著時間的延續(xù)，解吸過程逐漸緩慢，最后到達動態(tài)平衡或穩(wěn)定，此時木材的含水率叫解吸穩(wěn)定含水率〔Desorptionstabilizingmoisturecontent〕。2.1.2.4木材的吸濕與解吸解吸和枯燥是兩個不同的概念，解吸僅指木材細胞壁中吸著水的排除，而枯燥那么是自由水和吸著水二者的排除。相反，周圍空氣的相對濕度較高時，水蒸氣從空氣向木材細胞壁中滲透，即木材從空氣中吸濕，使得吸著水含量增加，此現(xiàn)象叫吸濕或吸著(Adsorption)。木材含水率在吸濕過程中到達的穩(wěn)定值叫吸濕穩(wěn)定含水率〔Adsorptionstabilizingmoisturecontent〕。.在相同的溫濕度條件下，由吸濕過程到達的木材平衡含水率低于由解吸過程到達的平衡含水率，這個現(xiàn)象稱為吸濕滯后(Sorptionhysteresis)現(xiàn)象。吸濕滯后受樹種、溫度等因素的影響，一般吸濕滯后數(shù)值的變異范圍在1%~5%之間，平均值為2.5%。在實際生產(chǎn)中，氣干木材吸濕滯后的數(shù)值不大，生產(chǎn)上可以忽略不計，因此粗略地認為：EMC＝MC解=MC吸室干材的吸濕滯后的數(shù)值較大，枯燥期間介質(zhì)的溫度越高，干木材的吸濕滯后的數(shù)值越大。木材枯燥過程的最終含水率通常情況下?。汉蔒C解吸MC吸濕時間?MC解吸吸濕EMC.產(chǎn)生吸濕滯后的原因：

吸濕的木材必定是已經(jīng)枯燥的，在枯燥過程，木材的微毛細管系統(tǒng)內(nèi)的空隙局部地被滲透進來的空氣所占據(jù)。這就阻礙了木材對水分的吸收。木材在先前的枯燥過程中，用以吸收水分的羥基借副價鍵彼此直接相連，使局部羥基相互飽和而減小了以后對水分的吸著性。.影響吸濕滯后的因素木材尺寸尺寸增大那么ΔM增大；細碎或薄木料吸濕滯后很小，平均僅約為0.2％，可忽略不計?？菰餃囟圈隨先前枯燥溫度的升高而加大，其變異范圍為1～5％，平均為2.5%。氣干材的吸濕滯后很小，可認為氣干材無吸濕滯后。吸濕滯后與樹種無關(guān).吸濕滯后的應(yīng)用把木材在120~160℃條件下枯燥至含水率3%以下，然后再回潮至含水率8~10%，可以使木材穩(wěn)定性顯著提高，生產(chǎn)的家具可適用于南、北方。..平衡含水率影響因子溫度：空氣溫度升高，那么平衡含水率降低，但變化不大。濕度：指定的溫度下，木材的平衡含水率隨著空氣相對濕度的升高顯著加大?？菰镞^程：枯燥過程溫度越高，平衡含水率越低。木材的樹種：一般木材抽提物越多，平衡含水率越低。.木材平衡含水率是氣態(tài)介質(zhì)溫、濕度的函數(shù)，是用木材含水率來表示氣態(tài)介質(zhì)的狀態(tài)。木材平衡含水率確實定方法有：〔1〕圖表法根據(jù)木材所處環(huán)境的溫、濕度，由圖或表直接查得?！?〕稱重法根據(jù)木材平衡含水率的定義，采用質(zhì)量法測量計算木材的平衡含水率。〔3〕電測法直接采用平衡含水率測量裝置測量，其測量原理與電阻式含水率測定儀相同。木材平衡含水率確實定.平衡含水率的測量〔電測法〕

平衡含水率測量裝置包括平衡含水率傳感器、直流電阻式含水率測定儀和連接導(dǎo)線。平衡含水率傳感器由感濕木片、木片夾和插座組成。

采用平衡含水率測量裝置應(yīng)注意以下問題：①為防止“吸收滯后〞性質(zhì)的影響，每片感濕木片只能使用一次；②應(yīng)防止感濕木片被滴上冷凝水或直接被噴到水蒸汽；③感濕木片的安裝位置的要求與溫、濕度計相同。.木材平衡含水率表

干球溫度...由兩支精度相同的溫度計組成，干球溫度t是空氣的真空溫度，可以直接用溫度計測量，測量空氣真實溫度的溫度計為干球溫度計。另一支溫度計的溫包外包裹著潔凈的且吸水性好的紗布，紗布下端浸入清水中，使紗布保持濕潤狀態(tài)。這只包裹著濕紗布的溫度計叫做濕球溫度計，用它來測量得到的溫度為濕球溫度tm。

干球溫度和濕球溫度.我國各地的木材平衡含水率我國是一個幅員遼闊、氣候多樣的國家，從西北到東南氣候逐漸溫暖、潮濕，因此木材的平衡含水率從西北向東南逐漸增高，變化規(guī)律明顯，可劃分為9%、11%、13%、15%、16%等幾個帶狀區(qū)。即新疆大局部地區(qū)〔北疆局部除外〕和西藏、青海、甘肅、內(nèi)蒙古四省〔區(qū)〕西部的平衡含水率約為9%～10%；以上四省〔區(qū)〕的東部平均約為11%；四川和云南西部、陜西、山西、山東、河南、河北及東北三省一帶的平衡含水率平均約為13%；四川和云南東部、中南、華南及長江中、下游廣闊地區(qū)約為15%；海南、雷州半島、臺灣及浙江沿海地區(qū)平衡含水率最高，約為16%。..........木材平衡含水率的應(yīng)用〔1〕、它是制定木材枯燥基準(zhǔn)的重要依據(jù)〔2〕、是控制和調(diào)節(jié)生產(chǎn)、倉儲中家具含水率的重要依據(jù)〔3〕、對企業(yè)進行木質(zhì)家具產(chǎn)品市場定位具有重要指導(dǎo)作用〔4〕、對消費者購置木家具具有重要指導(dǎo)作用。.平衡含水率應(yīng)用例子問題：東南沿海和廣東的家具企業(yè)，生產(chǎn)的家具，常因氣候潮濕，干木料及家具成品在貯存過程中回潮，難以滿足出口或北方市場需求：措施：將恒濕器的相對濕度設(shè)定為35%，那么空氣的溫度在10～36℃之間變化時，木材的平衡含水率變化范圍只有7.1～6.5%?？杀ＷC干木料及家具成品在保存過程中不回潮。假設(shè)工廠沒有條件安裝恒濕器，那么通?？扇斯ふ{(diào)節(jié)倉庫內(nèi)溫度，使其比戶外大氣溫度高出5～11℃〔風(fēng)和日暖時取低值，寒冬陰雨天取高值〕，也可到達降濕防潮的目的。.鋸材預(yù)汽蒸和枯燥時的EMC◆預(yù)汽蒸：100℃RH=100%EMC：22%80℃RH=100%EMC：25%70℃RH=100%EMC:26%◆枯燥時初期EMC18-13%中期EMC12-8%末期EMC5.5-3%◆平衡處理EMC：M終﹣2%◆調(diào)濕處理EMC：M終﹢〔3～4%〕.干鋸材貯存、加工過程中的EMC◆干材貯存：★敞棚貯存：不提倡★常溫密閉倉庫：※干鋸材密實堆垛※材堆底部架空※仍吸濕回潮，但不大，松木1年后7.5%→10.5%，而室外7.5%→13.5%※減少材堆中最濕與最干材差距1年后△M20%→13%※材堆上部EMC低，下部高，白天定期〔6～8h/天〕風(fēng)機循環(huán)★加溫密閉倉庫：※加溫EMC降低※最好恒濕如RH35%t=10-36%時，EMC=7.1～6.5%℃※也可加溫比室外氣溫高出6～11%.第3節(jié).由水分引起的木材變形及家具變形

干縮：木材含水率在FSP以下時，木材的尺寸隨含水率降低而減小，這種現(xiàn)象叫木材干縮。濕脹：木材含水率在FSP以下時，木材的尺寸隨含水率的增加而增大，這種現(xiàn)象叫木材濕脹。1、干縮與濕脹.

木材干縮用干縮率表示，木材從纖維飽和點降至全干的全干縮率其計算方法如下：

式中：－木材從纖維飽和點至全干的全干縮率，％

Lmax－濕材尺寸，mm；

L0－全干材尺寸，mm。

木材由纖維飽和點至氣干的干縮率a，可用下式計算：

式中：La－氣干材尺寸〔mm〕.木材的干縮率與木材的吸著水含水率有關(guān)。纖維飽和點以下，吸著水含水率每減小〔增加〕1％，引起的木材干縮〔濕脹〕率的數(shù)值叫干縮〔濕脹〕系數(shù)，用K〔％〕表示。木材枯燥到全干時的干縮系數(shù)為：利用干縮系數(shù)可以算出纖維飽和點以下，任何含水率M時，木材干縮率的數(shù)值M：

..【例1】水曲柳成品的厚度為18mm，成品含水率為12％，求濕材下鋸時，板材厚度應(yīng)為多少？

.【例2】公司生產(chǎn)的水曲柳實木板部件，成品平均含水率8％，寬度為800mm，此板件在廣州(廣州的年平均EMC=15.6%)。，此板件使用過程中寬度變化如何？.3、由材各向異性引起的木材變形原木橫斷面上由于各異性引起的木材變化.弦切板〔山紋板〕解吸或吸濕變形示意圖.徑切板〔直紋板〕解吸或吸濕變形示