木材不经干燥处理有危险吗?为什么?
纯木材的话其内部是由木纤维构成的,有着湿胀干缩的内应力,因此木材或者说木制品都需要经过平衡(其实就是干燥)养生的处理,使得木材内部的湿度和外界一致,否则容易开裂。
一般木材干燥过后同时也会伴随着木材的养生处理,干燥是通过平衡窑里高温高压的环境降低天然木材的含水率(树木开采出来后内部水分会很高),等待木材在平衡窑里面干燥到水分含量与空气中环境一致或者是大概一致即可。但是因为我国幅员辽阔,南北气候差异大,含水率各不相同,因此不同地区木材的干燥的含水率也不同,因地制宜,北方湿度低,木材干燥后含水率会低一些,南方地区木材干燥含水率会相对更高一些。
木材干燥这里要注意一点,干燥过程要循序渐进,不可图快,因为如果用于干燥木材的温度过高,虽然时间上来说干燥时间会减少,但是木材会吃不消这么高的温度,容易开裂,因此干燥是一个较长的过程,慢慢蒸发木材内部水分。
木材干燥过后就是养生处理了,这里您一定很好奇,木材也要养生吗?此养生非彼养生!有的时候木材干燥过后可能存在“过度”虽然是按照外部的湿温度来进行干燥,但是也可能有误差,因此干燥过后还需要一段让木材适应的时间,充分释放其内应力。养生周期也与同理,是一个漫长的过程,急不来,部分木地板十大名牌企业例如天格地板,甚至有着长达280天的木材平衡养生周期。虽然付出了时间成本但是这样木材会更加稳定。
总之讲了这么多,不要小看木材干燥,里面学问很深,说是直接影响木材质量也不过分,木材干燥还是有必要的。
户外用的实木桌椅可以用防腐木,可以保证不会腐烂:
防腐木是采用防腐剂渗透并固化木材以后使木材具有防止腐朽菌腐朽功能、微生物侵害功能的木材。其中木材防腐剂的效力主要是由其对有害生物的毒性决定的,对危害木材的生物毒性越大,其防腐效果就越强。一般情况下,木材还要加入其他的剂,一是起防腐作用,而且可以增强木材的刚度,强度,耐用度,具有防腐烂、防白蚁、防真菌的功效,所以主要用于户外地板、枕木及接触水和土壤的区域,为了环保起见现在许多工程采购防腐木为枕木,用碳化木作室内。
防腐木
1、为什么要烘干
从林区砍伐的实木,新鲜木材含有大量的水分,在特定的环境下水分会不断蒸发。水分的自然蒸发会导致木材出现干缩、开裂、弯曲变形、霉变等缺陷,严重影响体育运动木地板的品质,因此木材在制成各体育木地板之前应当进行烘干处理。
体育馆木地板
2、原木烘干标准
当运动木地板置于一定的环境中,在足够长的时间后,其含水率会趋于一个平衡值,称为该环境的平衡含水率(EMC)。
当木材含水率高于环境的平衡含水率时,木材会排湿收缩,反之会吸湿膨胀。例如,广州地区年平均的平衡含水率15.1%,北京地区年平均含水率为11.4%。烘干到11%的木材用于北京是合适的,可用于广州将会吸湿膨胀,产生变形。所以说,运动木地板烘干要适当,并非越干越好。
一、坯料干燥与养生 :
(1)干燥
A.预热及加热阶段 先以1~2℃/h的升温速度把窑温升到45℃;然后把干球温度设定为55℃,湿球温度设定为54℃后,保温24h进行预热处理;
B.干燥过程的控制 预热处理结束后,将坯料干燥到含水率35%,进行第一次中间处理,处理的干球温度为58℃;含水率25%,进行第二次中间处理,干球温度为62℃,干、湿球温差为2℃,处理时间均为16h;
C.平衡处理 当窑内木材的含水率达到8~10%即开始进行平衡处理,平衡处理温度为干球温度69℃、湿球温度65℃;
D.终了处理 平衡处理后进行终了处理,处理的干球温度为73℃、湿球温度为67℃,共处理8h;
E.降温、出窑 终了调湿处理结束即进行冷却降温,窑内温度高于窑外温度10℃~15℃即出窑;
(2)养生 把从干燥窑出来的烘干料设置在平衡房里,每天取板材20块,每块做应力试验块4块,16小时后观察应力小叉的形状基本不发生变化时即养生结束。
二、坯料加工
(1)毛板刨光
(2)片检 检查板材表面缺陷,测量每块板的含水率;
(3)砂光定基准面 片检合格的板子,选取正反面,缺陷少的一面作为正面;对正面进行砂光处理;
(4)四面刨定宽,开纵向榫槽及背面抗变形槽 根据生产要求的地板宽度确定四面刨各刀轴位置,并开纵向榫槽及背面抗变形槽;
(5)双端铣定长、开横向榫槽
根据生产要求的地板长度确定双端铣各刀轴位置,并开横榫槽;
三、油漆 采用六底三面的上漆工艺;
四、最后一道辊轮采用镭射激光辊涂工艺。
红木家具源于明式家具,至今已有600年左右的历史。自明末以来,特别是清代雍正、乾隆以后,我国的优质硬木家具主要采用红木制造。红木主要采用中国家具制造的雕刻、榫卯、镶嵌、曲线等传统工艺。随着我国经济的深入发展和人民生活水平的提高,红木家具越来越深受国人的喜爱,红木家具的传统加工方法是手工作坊, 生产周期长, 效率低。如使红木达到气干、尺寸稳定状态就需存放数年,这种生产方式根本满足不了现代化生产企业对经济利益的追求和市场对产品的需求。这就要求生产企业制作家具前要对红木进行干燥处理,很多生产企业在生产红木家具时也进行了干燥处理,但由于干燥方法不当和技术水平有限,红木干燥处理不到位,木材的水分含量还是过高。只有运用合理的干燥工艺和技术,才能保证红木家具的生产质量。
2 常用红木干燥方法及特点
2.1 常规干燥法
常规干燥法是木材加工企业中使用最多、结构形式很多的一种干燥木材的方法。按供热方式可分为常规蒸汽干燥和常规炉气干燥,常规干燥窑窑体有砖混结构、金属结构,容积变化范围很大,装材量小的为几个立方米,大的则为几百立方米,能满足各种生产需求;因风机布置方式不同,气流循环特征也不同;按控制系统自动化程度分有手动、半自动和全自动不等;干燥工艺更是多种多样。
红木制品生产企业,在选择这种干燥方法时应注意以下两点:(1)结合树种、产品、产量选择窑型和设备。多数红木制品生产企业年木材加工量均不大、原材料价格高、树种杂、板材规格变化多,故选容积在20~30m³左右的窑体、风机顶置式的为好,这样既可满足生产需要,且小窑气流循环较均匀合理,材堆内温、湿度差异小。(2)结合树种、木材规格合理选择干燥工艺。通常选含水率基准作窑干基准,使工艺更具灵活性、针对性,干燥时温度一般以低温为主,另外在进窑干燥前,可对红木进行一些预处理,如汽蒸、水煮处理,清除木材细胞内的部分内含物,使水流通道更畅,以保证干燥质量,加快干燥速度,还可使红木色泽更深些。也可先进行预干处理,将初含水率降低到纤维饱和点以下,避免在高含水率阶段出现的各种干燥缺陷。
使用常规干燥法干燥红木具有以下特点。
优点:所有红木种类都可干燥,且可干燥到要求的任何最终含水率,不受自然条件的限制;具有较成熟的干燥理论和工艺技术,能够保证干燥质量;所干燥红木的油性较大,韧性较好;与气干相比,干燥周期短, 生产效率高, 占地面积小;设备不太复杂, 使用寿命长, 安全可靠,经济效果好。
缺点:干燥周期较长,5cm厚红木干燥周期基本都在60天左右;干燥设备容积较大,而红木一次干燥量都比较少,不易操作;干燥后木材还需要养生一段时间才能达到最好的使用性能。
2.2 真空干燥法
真空干燥法在国内外应用也相当多。真空干燥分间歇真空、连续真空和高频真空3种方式。通常第一种干燥法应用较多,其介质与木材热交换的原理与常规窑干法相同。真空窑窑体是圆柱体金属结构,抗压、密封性好。木材真空干燥是把木材堆放在真空窑内,在低于大气压力的条件下,进行干燥。在真空条件下,水的沸点降低,蒸发速度加快,从而可在较低的温度下加快木材的干燥速度。木材在干燥过程中,一方面表面水分向周围空气中蒸发,另一方面内部的水分不断地向表面移动。在通常情况下,木材表面水分的蒸发速度比木材内部水分移动的速度快得多。所以要加快干燥速度,必须设法加快木材内部水分的移动速度。在影响木材内部水分移动速度的诸因子中,周围空气的压力是决定性的因素。若空气的温度和湿度保持不变,木材的水分移动的速度随空气压力的减小而急剧增大。此外,真空条件下,水的沸点降低,引起木材表面水分蒸发速度加快,木材表面和内部的含水率梯度增大。又因为木材表面水分剧烈蒸发的同时,要吸收大量的汽化热,引起木材表面的冷却,使得木材表面与内部的温度梯度加大。这些因素都加速了木材内部水分向表面的移动。真空条件下,干燥装置内空气稀少,不能采用通常的加热方法。为解决真空干燥时对木材的加热问题,采用间歇地中断真空,在常压下对流加热、间歇抽真空干燥。真空干燥可消除常压干燥情况下容易产生的表面硬化现象。常压热风干燥,在木材表面形成流体边界层,受热汽化的水蒸汽通过流体边界层向空气中扩散,木材内部水分要向表面移动,如果其移动速度赶不上边界层表面的蒸发速度,边界层水膜就会破裂,木材表面就会出现局部干裂现象,然后扩大到整个外表面,形成表面硬化。真空干燥时,木材内部和表面之间压力差较大,在压力梯度作用下,水分很快移向表面,不会出现表面硬化,同时能提高干燥速率,缩短干燥时间,降低设备运转费用。此外,在低压条件下,干燥介质中的氧气稀少,因热作用与氧化作用引起的物料变色少,基本上可以保持物料的天然色泽。
当前红木家具生产中,采用真空干燥技术干燥家具坯料的企业还很少。调查中发现,随着红木家具市场竞争的加剧,一些企业很想采用一些新的木材干燥技术,缩短干燥周期,提升产品质量,增加企业竞争力。但由于不清楚真空干燥对大多数进口红木板材的实际干燥效果,在一定程度上影响企业对该技术和相关设备的实际应用。
使用真空法干燥红木具有以下特点。
优点:干燥周期短;不会形成干燥木材表面硬化;木材不变色。
缺点:干燥工艺不成熟,不能完全保证干燥质量;干燥能耗较大;木材油性、韧性降低。
2.3 蜡煮法
蜡煮木材干燥技术,利用的是化学干燥,指利用有机或者无机化合物溶液或蒸汽化做干燥介质,加热和干燥木材。就是在制作家具的过程中,把蜡放在特定的容器中,将蜡煮溶,并保持一定的温度,将开料之后的木材或毛坯家具浸入处于熔融状态的蜡中,使其完全浸泡在蜡液里熬煮。木材在蜡液这种憎水性溶液中熬煮,由于石蜡液体的沸点比水的沸点高,木材可在高于100℃的溶液中加热,并在沸腾的状况下快速干燥。这种干燥方法可降低木材的吸温性,增强木材防腐性。中国的用蜡历史有长达三千年余年之久,早在西晋时期,就出现了蜡工艺品、蜡封、蜡抛等应用。据了解,用蜡处理家具在我国的家具制作中,已经有很长的一段时间,煮蜡工艺大概起源于中国的明式家具。
使用蜡煮法干燥红木具有以下特点。
优点:干燥时间短;干燥后的木材性能稳定能很好的适应大的温度和湿度变化;蜡煮后的木材用镂雕、浮雕等雕刻的产品唯美逼真很多;比较环保,无废气产生。
缺点:干燥成本较高,需要较多的蜡和电能消耗;木材颜色变深;木质变脆,失去弹性;下锯容易跑偏,打磨容易糊砂纸;不适用所有红木,黄花梨、小叶檀就不适用。
2.4 微波干燥法
这种干燥方法的心脏设备是产生微波的电子管—微波管,干燥原理是在电磁场内极化水分,并使水分子旋转、磨擦,产生热量加热木材。由于热量不是从木材外部传入,是在被干木材内部直接发生的,沿木料整个厚度同时热透,而且热透所需时间与木料厚度无关。用微波加热木材升温速度快,在干燥过程中温度梯度和含水率梯度方向一致,**地加快了水分移动的速度。微波加热器有谐振腔式和曲折波导管式两种,加热器腔体上开孔以使木材进出,为防止微波泄漏,开孔大小有限制,通常被干木材厚度小于70mm。微波加热工艺比较灵活,主要以微波输入功率和间歇时间控制加热木材的温度和时间,为减少木材横断面上的含水率梯度,防止木材表面和内部收缩不均匀而产生的各种缺陷,应适当延长间歇时间,使木材内部的水分有足够时间移动到木材表面。微波干燥能实现自动化流水作业,保持木材的天然色泽,干燥质量好,但干燥成本高。微波干燥也可和其他干燥方法结合起来,如与气干或常规窑干法相结合等,这种联合干燥法既降低了干燥成本,还可使干燥工艺更合理。
使用微波干燥法干燥红木具有以下特点。
优点:干燥速度快,干燥周期短;干燥质量好,干燥均匀,木材内应力小,节约木材;能量利用效率高;可直接用来干燥木质半成品;干燥工艺流程简单,易于实现设备操作自动化;可解决常规窑干难干的木材的干燥。
缺点:功率过大或工艺控制不当,易产生内裂和炭化;干燥所用能源为高价位的电能,干燥成本较高;干燥设备复杂,投资较大;微波场均匀性有待改善,磁控管的效率较低,在一定程度上影响了微波干燥质量的提高和能耗的降低;适用范围窄,主要适宜于干燥厚方材、珍贵木材和初含水率在纤维饱和点附近的木材。
实木运动地板干燥的目的是让木材达到均衡的含水率,并脱干树干中的树脂以防止其变形、开裂、虫害,提高地板的力学强度和使用寿命,是一道不可缺少的重要工序。含水率是木材是生命线,加工地板的木材必须经过脱脂、脱水、养生(定型处理)等工艺处理,它是地板内在质量的前提保证。木材含水率的国家标准规定如西安是7%—12。8%。只有接近销售地区的含水率、才能真正确保地板的稳定性和使用的耐久性。可以说,实木运动地板的干燥工艺可以大大减少实木运动地板变形的概率。
木材干燥方法可以总括分为天然(自然)干燥和人工干燥两大类。根据木材加热方式的不同又可分为对流干燥、电介质干燥、辐射干燥和接触干燥。对流干燥主要包括大气干燥、常规室干、除湿干燥、太阳能干燥、真空干燥(间歇式)等;电介质干燥包括微波干燥、高频干燥。辐射干燥主要指红外线干燥;接触干燥是使被干木材与加热物体表面直接接触,传导热量,蒸发水分。下面对主要木材干燥方法作简要论述。
(一)大气干燥 简称气干,是天然干燥的主要形式。它是利用自然界中大气的热力蒸发木材的水分,达到干燥的目的。气干可以分为普通气干和强制气干。强制气干的干燥质量较好,木材不致霉烂变色,可以减少端裂,干燥时间较普通气干约可缩短1/2—2/3,但干燥成本约增加1/3。大气干燥的优点是:技术简单,容易实施,节约能源,比较经济,可以满足气干材的要求。另外如与室干、微波干燥等其他干燥方法相配合,还可收到缩短干燥时间、保证干燥质量、降低干燥成本的明显效果。缺点是干燥条件不易控制,干燥时间较长,占用场地较大,干燥期间木材易遭菌、虫危害,最含水率只能干燥到与大气状态相平衡的气干程度。
(二)室干指在常规干燥室内人为地控制干燥介质的参数对木材进行干燥处理。室干按照干燥介质温度的高低不同,可以分为低湿室干、常温室干及高温室干。所谓低温、常温及高温,意指在干燥过程中介质温度可以分别达到50-60℃、100℃及100℃以上的范围。低温室干周期较长,但能保证干燥质量,保持木材的天然色泽。常温室干对材性及颜色的影响较小,一般可以允许。高温室干可以分为以湿空气为介质的高温室干和以常压过热蒸汽为介质的高温室干两种。高温干燥周期较短,但对部分材性有影响,使木材表面变硬,不易刨削加工,严重时变脆、变焦,容易碰损,颜色变深,影响美观,应该根据被干木材的树种、厚度、用途、干燥室性能等条件,对上述三种室干进行正确应用。室干的优点是干燥质量好,干燥周期短(比气干快很多倍),干燥条件可以灵活调节,可以干到比气干程度低的任何最终含水率,装卸和运搬作业集中,使于实现机械化和自动化。缺点是设备和工艺较气干复杂,投资较多,成本较高。
气干和室干属于传统干燥方法,一般称为常规干燥。至于其它干燥方法,一般称为特种干燥,主要如下。
(三)除湿干燥 (冷凝干燥)与室干的区别是不将湿空气排出室外,而是流过除湿器,先经冷却使部分水蒸汽冷凝成水而排出,空气变干,再经加热而后流入材堆,干燥木材。即湿空气是在封闭系统内作“冷凝一加热一干燥”往复循环。除湿干燥的优点是能够回收水蒸汽的潜热,能量消耗显著低于常规室干,特别是在干燥过程的前期;干燥质量好,木材降等少,容易操作。缺点是干燥温度受到制冷剂的限制,一般较低,干燥缓慢,周期较长,特别是当含水率低于20%时;由于采用电能,能源成本较高;一般无蒸汽发生器,难以进行调湿处理。
(四)真空干燥(负压干燥)真空干燥是在密闭容器内、在真空条件下对木材进行干燥。按照作业方式可分为间歇真空法和连续真空法两种。前者按常压加热和负压干燥两个阶段间歇交替地进行,用蒸汽、热水、烟气、或电加热。后者是加热和真空同时连续地进行,用热板、薄膜、高频、微波实现加热。真空干燥的优点是在真空条件下水的沸点降低,木材内部压力较高,因而可以在较低湿度下加快干燥速度,缩短干燥周期,保证干燥质量,特别适合于透气性好或易皱缩的木材,以及厚度较大的硬阔叶树材的干燥。缺点是设备复杂,容量较小,投资较大。
(五)太阳能干燥太阳能干燥是利用集热器吸收太阳辐射能加热空气,再通过空气的对流传热,干燥木材。太阳能干燥室可分为温室型和外部集加器型;又可分为主动式(即有贮热装置或辅助热源,少受或不受天气影响而能持续工作)和被动式(即只能在有日照时运转,受天气制约)。太阳能干燥速度一般比气干快,比室干慢,因气候、树种、集热器的结构和比面积、控制方法等而异。太阳能干燥的突出优点是节约能源,可以利用取之不尽、用之不竭的太阳能。与其他人工干燥方法相比,能耗较少,干燥成本较低;干燥降等较气干少,最终含水度较气干低,干燥质量较好。缺点是受气候影响较大,高纬度地区冬季干燥效果差,不能稳定供应干材量;设务投资与室干相仿,但干材产量却比室干少的多。
(六)高频与微波干燥是将湿木材伯为电介质置于高频或微波电磁场中,在交变电场作用下木材分子极化,摩擦生热,干燥木材。木材干燥所用的高频频率为几到几十MHz,微波频率为915及2450 MHz。微波干燥由于频率比高频干燥高,干燥效率也更好。高频干燥的应用趋向于联合干燥,如高频-对流联合干燥,高频-真空联合干燥等。高频与微波干燥的优点是木材内外同时加热,加热均匀,干燥速度很快,干燥时间很短,干燥质量好,保持木材的天然色泽等。缺点是使用电能,电费较贵,部分材种干燥成本较高,设备投资也较大。
(七)加压干燥是将木材置于密闭容器内,在压力高于1个大气压、温度高于100℃的条件下干燥木材。室内压力可达0.25Mpa、温度可达148.9℃。这种干燥方法的特点是在高温条件下能够保持较高的平衡含水率,不易导致较大的含水率梯度和应力。加压干燥属于一种高温干燥,优点是干燥速度快,干燥周期短,能耗较少。缺点是干燥难干木材如胡桃、栎木等容易开裂。