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木材干燥工艺研究方法探讨

发布时间:2016/08/27 点击量:

木材因其纹理优美,色泽柔和,对环境有益等优良特性越来越受到人}门的青睐。在现代建材、装饰行业中广泛地以天然木材为原料,传统的家具也以木制家具颇受消费者欢迎。然而众多木制品的质量很大程度上取决于木材的干燥质量,而选择和制订合理的干燥基准以及与之相适应的较优干燥工艺,是保证木材干燥质量和速度满足市场需要的前提。为了制订合理的干燥基准,并寻求较优的干燥工艺,木材干燥行业的科技工作者必须对木材的干燥特性及干燥工艺进行研究和试验。到目前为止,国内在这方面的研究都是使用约定俗成的研究方法,但有时仍有方法的不当或忽略,使得研究紊乱,给试验带来诸多不便。笔者通过不断的试验实践,现将行之有效的一套研究方法系统地综合如下,以供同行参考。
 
1电子显微镜观察
 
对于一些难干木材,在进行干燥特性研究之前,可以对所需研究的木材进行电子显微镜观察,判断该木材的微观特性,即其影响水分移动的微观组织情况,诸如纹孔、导管是否被堵塞,以便为后续的试验方案作准备一一确定是否需要预先进行蒸煮前期处理。
 
2蒸煮处理
 
实验证明蒸煮处理对木材的干燥时间、干燥缺陷、干缩量有一定的影响,可以提高木材干燥的综合效果。
蒸煮工艺试验根据影响木材干燥性能的水温、蒸煮时间、试材厚度等因素选用合适的正交表,采用正交试验法寻求较优的蒸煮工艺;其中水温一般在60一1000C,蒸煮时间为4-8h,试材厚度根据试验情况而定。试验按照因素和水平选取表,将试材在不同情况下处理后取出,用布擦干,测质量和宽厚,然后放人1000C的电热J恒温鼓风干燥箱中,每隔1h取出在相同部位测量质量和宽厚,直至全干,并观察各个时期的开裂及变形情况。试验评分方法如下,分数越小干燥效果越好。
 
总分二Y x 100+(一V x 100) + N+△
式中:Y一差异干缩率;V一干燥速度;N一内裂
数;△一端面最大变形量。
找出最佳蒸煮工艺后,在该工艺条件下对需处理的试材在恒温水浴锅中进行蒸煮处理。
 
3干操基准的制订
 
干燥基准必须保证干燥过程中木材的干燥应力不超过在给定温度和含水率条件下的木材抗拉或抗压强度,以免开裂或皱缩。因为湿木材在温度较高的介质中,强度较低,随着含水率降低其强度增大,故干燥初期宜用较低的温度,以防止表裂;随后逐步升高温度。另外,干燥初期木材含水率很高,且木材表层水分很容易蒸发,因此,初期木材含水率梯度很大,表层受很大拉应力,在干燥周期约I/8时达最大值,为避免由此而造成的表裂,也应采用较低的温度和较高的湿度。
 
根据试验树种的干缩特性,以及由干燥特性研究出的初期温度、干湿球温度差和终期温度,参照国家林业总局颁发的LY/T 1068一92《锯材窑干工艺规程》,拟订出试验树种板材的干燥基准。
 
4干燥工艺的选定
 
常规干燥是指以常压湿空气作为干燥介质,以蒸气、热水、炉气或热油作热源,间接加热空气,干燥介质温度在1000C以下。若干燥介质温度在1000C以上,则称为高温干燥。
 
常规蒸气干燥在我国木材干燥中居主导地位,约占80%以上,其次是以热水和炉气为能源的常规干燥,以热油作热源的常规干燥应用很少。就国内目前的干燥生产情况而言,一般采用常规蒸气干燥比较合适。选定干燥方法后,再根据所研究树种的电子显微镜观察结果判断该树种是否需要预先进行蒸煮处理,然后确定选用哪种干燥工艺。
 
为此,要根据拟订的干燥基准,再结合不同的干燥工艺,在小型干燥窑中进行基准优化试验2一3次。为了防止干燥过程中水分过多地从横断面散失及发生端裂,试材的检验板两端用耐高温胶涂封;每隔一定时间取出检验板,切取平均含水率试片、分层含水率试片、应六试片讲行相羊的}yl量.并注意观察试材缺陷状况.以经过上述窑干试验后,按国标GB6491-86《锯材干燥质量》所规定的方法测定试材的最终含水率、厚度上分层含水率、应力指标和可见干燥缺陷,并对不同干燥工艺干燥后试材材色、物理力学性能、干燥速度等干燥质量进行比较,然后根据比较结果,哪种工艺的干燥质量最佳,那么该工艺就最适合干燥此试验树种。
 
5.建议
 
5.1电子显微镜观察是针对难干树种(如硬阔叶材),判断其是否有必要预先进行蒸煮处理,并非任何木材干燥时都需进行。
 
5.2从木材干缩率随含水率变化曲线图中可以看出干燥过程中干燥是否平缓,若出现异常的波动,则在制订干燥基准时,这些特殊“点”要注意有合理的处理,因为干缩率大时木材最易出现干燥缺陷。
 
5.3木材干燥后的材色会有变化。在选择合理的干燥工艺时要把干燥前后颜色的变化程度作为最优工艺的评价条件。