(木材干燥,應(yīng)該干燥到什么程度?)
木材置于一定的環(huán)境下,在足夠長(zhǎng)的時(shí)間后,其含水率會(huì)趨于一個(gè)平衡值,稱(chēng)為該環(huán)境的平衡含水率。當(dāng)木材含水率高于環(huán)境的平衡含水率時(shí),木材會(huì)排濕收縮,反之會(huì)吸濕膨脹。例如,廣州地區(qū)年平均的平衡含水率為15.1%,北京地區(qū)卻為11.4%。干燥到11%的木材用于北京是合適的,可用于廣州將會(huì)吸濕膨脹,產(chǎn)生變形。所以說(shuō),木材干燥要適當(dāng),并非越干越好。不同地區(qū)、不同用途,對(duì)木材含水率的要求也是不一樣的,要視具體終端銷(xiāo)售地區(qū)或使用地區(qū)的平衡含水率而定,以有效性地烘干木材。
木材中含有一定數(shù)量的水分。木材中水分的多少隨著樹(shù)種、樹(shù)齡和砍伐季節(jié)而異。為了保證木材與木制品的質(zhì)量和延長(zhǎng)使用壽命,必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┦鼓静闹械乃郑ê剩┙档偷揭欢ǖ某潭?。要降低木材的含水率,須提高木材的溫度,使木材中的水分蒸發(fā)和向外移動(dòng),在一定流動(dòng)速度的空氣中,使水分迅速地離開(kāi)木材,達(dá)到干燥的目的。為了保證被干燥木材的質(zhì)量,還必須控制干燥介質(zhì)(如目前通常采用的濕空氣)的濕度,以獲得快速高質(zhì)量地干燥木材的效果,這個(gè)過(guò)程叫做木材干燥。由于上述方法是利用對(duì)流傳熱方式,從木材的外部干燥的方法,所以,又稱(chēng)為對(duì)流干燥。概括地說(shuō)木材干燥就是水分以蒸發(fā)或汽化的方式由木材中排出的過(guò)程。
常規(guī)干燥是以常壓濕空氣作干燥介質(zhì),以蒸汽、熱水、爐氣或熱油作熱媒,間接加熱空氣,空氣以對(duì)流方式加熱木材達(dá)到干燥目的的方法。常規(guī)干燥中又以蒸汽為熱媒的干燥室居多數(shù),一般簡(jiǎn)稱(chēng)蒸汽干燥。
高溫干燥與常規(guī)干燥的區(qū)別是干燥介質(zhì)溫度較高。其干燥介質(zhì)可以是濕空氣,也可能是過(guò)熱蒸汽。高溫干燥的優(yōu)點(diǎn)是干燥速度快、尺寸穩(wěn)定性好、周期短,但高溫干燥易產(chǎn)生干燥缺陷,材色變深,表面硬化,不易加工。
除濕干燥和常規(guī)干燥一樣,也是以常壓濕空氣作干燥介質(zhì),空氣對(duì)流加熱木材。其具有節(jié)能、干燥質(zhì)量好、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),但除濕干燥通常溫度低、干燥周期長(zhǎng),依靠電加熱,電耗高,因而影響了它的推廣應(yīng)用。
太陽(yáng)能干燥是利用太陽(yáng)輻射的熱能加熱空氣,利用熱空氣在集熱器與材堆間循環(huán)來(lái)干燥木材。太陽(yáng)能干燥一般有溫室型和集熱器型兩種,前者將集熱器與干燥室做成一體,后者將集熱器與干燥室分開(kāi)布置。集熱器型的太陽(yáng)能干燥室布置靈活,集熱器面積可以很大,相應(yīng)的干燥室容量也較溫室型大。太陽(yáng)能雖然是清潔的廉價(jià)能源,但它是受氣候影響大的間歇能源,干燥周期長(zhǎng),單位材積的投資較大,故太陽(yáng)能的推廣受限。
真空干燥是木材在大氣壓的條件下實(shí)施干燥,其干燥介質(zhì)可以是濕空氣,但多數(shù)是過(guò)熱蒸汽。真空干燥時(shí),木材內(nèi)外的水蒸氣壓差增大,加快了木材內(nèi)水分遷移速度,故其干燥速度明顯高于常規(guī)干燥,通常比常規(guī)干燥快3-7倍。同時(shí)由于真空狀態(tài)下水的沸點(diǎn)低,它可在不高的干燥溫度下達(dá)到較高的干燥速率、干燥周期短、干燥質(zhì)量好,特別適用于干燥厚的硬闊葉材。由于真空干燥系統(tǒng)復(fù)雜、投資大、電耗高,同時(shí)真空干燥容量一般比較小,否則難于維持真空度。
高頻干燥和微波干燥都是以濕木材作電介質(zhì),在交變電磁場(chǎng)的作用下使木材中的水分子高速頻繁的轉(zhuǎn)動(dòng),水分子之間發(fā)生摩擦而生熱,使木材從內(nèi)到外同時(shí)加熱干燥。這兩種干燥方法的特點(diǎn)是干燥速度快,木材內(nèi)溫度場(chǎng)均勻,殘余應(yīng)力小,干燥質(zhì)量較好。高頻與微波干燥的區(qū)別是前者的頻率低、波長(zhǎng)較長(zhǎng),對(duì)木材的穿透深度較深,適于干燥大斷面的厚木材。微波干燥的頻率比高頻更高(又稱(chēng)超高頻)但波長(zhǎng)較短,其干燥效率比高頻快,但木材的穿透深度不及高頻干燥。
高頻、微波干燥的優(yōu)點(diǎn)是干燥速度很快,通常比常規(guī)干燥快幾十倍甚至上百倍,其次是木材內(nèi)溫度均勻、干燥應(yīng)力小、質(zhì)量好。但這兩種干燥方法的缺點(diǎn)是投資大、電耗高,同時(shí)若功率選擇不同,功率過(guò)大或干燥工藝控制不當(dāng),易產(chǎn)生內(nèi)裂和炭化。另外,微波干燥對(duì)厚度較大或者含水率較高的木材干燥不理想。
由于微波、高頻干燥在解決大斷面髓心方材的干燥時(shí)有突出的優(yōu)點(diǎn),而且微波與高頻干燥設(shè)備已較完善,干燥工藝已逐漸成熟,它的工業(yè)應(yīng)用與真空干燥比例差不多,而且通常是真空——微波、真空——高頻聯(lián)合干燥。
煙氣干燥是常規(guī)爐氣干燥的初級(jí)階段,一般是指土法建造的小型干燥室。優(yōu)點(diǎn)是投資少、干燥成本低。它的主要缺點(diǎn)是煙塵對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重,易發(fā)生火災(zāi),且干燥質(zhì)量不易保證,極易造成損失。
除此之外,還有在紅木產(chǎn)業(yè)中引起廣泛爭(zhēng)議的蠟煮工藝。準(zhǔn)確來(lái)說(shuō),蠟煮工藝屬于干燥工藝卻又不完全是干燥工藝,它是木材干燥處理中穩(wěn)定木性、防止開(kāi)裂的一項(xiàng)工藝技術(shù)。不是每種木材都需要煮石蠟,石蠟的槽子不同,可以起到木材的干燥,但因?yàn)楦稍锏哪静暮穸取⒚芏炔煌?,所需要的槽子又不相同,所以在使用過(guò)程中的成本可能又會(huì)高一些。它目前在實(shí)木領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用很少,因?yàn)榧夹g(shù)難度相對(duì)高,仍在不斷改良中。