正立:木材干燥過(guò)程開(kāi)裂?這幾種應(yīng)對(duì)措施必須知道
木頭和人一樣有自己的脾氣,如果過(guò)分烘干則會(huì)讓木材失去了活力,如果烘干不均勻則會(huì)讓木材遭受到身體上的痛苦。所以木材要做到適當(dāng)?shù)母稍铮艜?huì)生龍活虎!
木材干燥是什么意思?
木材干燥通常指在熱能作用下以蒸發(fā)或沸騰方式排除木材水分的處理過(guò)程。
若要使木材中的水分排除,在它的周圍環(huán)境中必須要有一個(gè)熱能存在,而這個(gè)熱能一般就是產(chǎn)生熱的熱源。在一定的溫度下,木材中的水分就以蒸發(fā)的方式或沸騰的方式排到它周圍的空氣中,木材就得到了干燥。當(dāng)木材中的水分降到一定程度時(shí),我們就可以使用它來(lái)加工和制造我們所需要的產(chǎn)品。
影響木材干燥的因素有哪些?
一、外在因素
溫度
溫度是影響木材干燥速度的主要因素。溫度升高,木材中水分壓力升高,液態(tài)自由水的粘度降低,有利于促進(jìn)木材中水分的流動(dòng)和擴(kuò)散;銅絲干燥介質(zhì)的溶濕能力提高,加快木材表面水分的蒸發(fā)速度。但值得注意的是如果溫度過(guò)高,會(huì)引起木材的開(kāi)裂和變形、降低力學(xué)強(qiáng)度、變色等,應(yīng)適當(dāng)控制。
濕度
相對(duì)濕度是影響木材干燥速度的重要因子。在溫度與氣流速度相同的情況下,相對(duì)濕度越高,介質(zhì)內(nèi)水蒸氣分壓越大,木材表面得水分越不易向介質(zhì)中蒸發(fā),干燥速度越慢;相對(duì)濕度低時(shí),表面水分蒸發(fā)快,表層含水率降低,含水率梯度增大,水分?jǐn)U散等增大,干燥速度快。但相對(duì)濕度過(guò)低,會(huì)造成開(kāi)裂及蜂窩等干燥缺陷問(wèn)題的發(fā)生甚至加重。
氣流循環(huán)速度
氣流循環(huán)速度是另一個(gè)影響木材干燥速度的因素。高速氣流能破壞木材表面上的飽和蒸汽界層,從而改善介質(zhì)與木材之間傳熱、傳質(zhì)條件,加快干燥速度。對(duì)于難干材或當(dāng)木材含水率較低時(shí),木材內(nèi)部水分移動(dòng)決定著干燥速度;通過(guò)提高大介質(zhì)流速來(lái)加快表面水分的蒸發(fā)速度沒(méi)有實(shí)際意義,反而會(huì)加大含水率梯度,增大產(chǎn)生干燥缺陷的危險(xiǎn)性。所以,難干材不需要很大介質(zhì)循環(huán)速度。
二、內(nèi)在因素
木材樹(shù)種及構(gòu)造特征
不同樹(shù)種的木材具有不同的構(gòu)造,它的紋孔大小與數(shù)量,以及紋孔膜上微孔的大小都有很大差異,因此水分沿上述路徑移動(dòng)的難易程度有別,即木材樹(shù)種是影響干燥速度的主要內(nèi)因。由于環(huán)孔硬闊葉樹(shù)材(例如酸枝木)導(dǎo)管和紋孔中充填物多、紋孔膜上微孔的直徑小,所以其干燥速度明顯小于散孔闊葉樹(shù)材;在同一樹(shù)種中,密度增大,大毛細(xì)管內(nèi)水分流動(dòng)阻力增大,細(xì)胞壁內(nèi)水分?jǐn)U散路徑延長(zhǎng),難于干燥。
木材厚度
木材常規(guī)干燥過(guò)程可近似認(rèn)為是沿材厚方向的一維傳熱傳質(zhì)過(guò)程,厚度增加,傳熱傳質(zhì)距離變長(zhǎng)、阻力加大,干燥速度明顯下降。
木材含水率
纖維飽和點(diǎn)之下,隨著含水率的降低,吸著水的橫向擴(kuò)散系數(shù)減小,而水蒸氣在細(xì)胞腔中的擴(kuò)散系數(shù)則增大,由于干燥過(guò)程中水蒸氣在細(xì)胞腔中擴(kuò)散所占比例不大,含水越低水分?jǐn)U散路徑越長(zhǎng),所以含水率越低越難干燥。
木材心邊材
闊葉樹(shù)心材細(xì)胞中內(nèi)含物較多,針葉樹(shù)心材中的紋孔多數(shù)是閉塞的,所以心材較邊材難干燥。
木材紋理方向
木射線有利于水分傳導(dǎo),沿木材徑向的水分傳導(dǎo)比沿弦向約大15%~20%,所以,弦切板通常比徑切板的干燥速度快。
木材發(fā)生開(kāi)裂的原因和解決辦法
木材開(kāi)裂有以下幾種形式:表裂,內(nèi)裂,端裂和輪裂。
下面我們簡(jiǎn)單了解下這幾種開(kāi)裂形式的發(fā)生原因:
1表裂
指表面裂紋,表裂是指原木材身或成材表面的裂紋。裂紋通常都限于弦面,并且沿徑向發(fā)展。木材干燥時(shí),首先從表面蒸發(fā)水分,當(dāng)表面層含水率降低至纖維飽和點(diǎn)以下時(shí),表層木材開(kāi)始收縮,但此時(shí)鄰接的內(nèi)層木材的含水率尚在纖維飽和點(diǎn)以上,不發(fā)生收縮。表層木材的收縮受到內(nèi)層木材的限制,不能自由收縮,因而在木材中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力:表層木材受拉,內(nèi)層木材受壓。干燥條件越劇烈,內(nèi)外層木材的含水率差異越大,產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力也越大。如果表層的拉應(yīng)力超過(guò)木材橫紋抗拉強(qiáng)度,則木材組織被撕裂,由于沿木射線組織的抗拉強(qiáng)度較鄰近的木纖維的強(qiáng)度小,所以裂縫首先沿木射線產(chǎn)生。
2內(nèi)裂
即內(nèi)部裂紋。內(nèi)裂也常稱蜂窩裂。內(nèi)裂產(chǎn)生于干燥后期,有時(shí)產(chǎn)生于干燥材料存放時(shí)期。通常不易從木材外部發(fā)現(xiàn),但嚴(yán)重時(shí),可由材面的凹陷來(lái)判斷。內(nèi)裂是由于木材內(nèi)層的拉應(yīng)力所引起。
3端裂
即端面裂紋。端裂或僅限于木材的端面,或延伸至端部的一側(cè)或兩側(cè),后者通常稱為劈裂。主要原因是由于木材順紋方向的導(dǎo)水性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橫紋方向,當(dāng)木材干燥時(shí),水分從端面的蒸發(fā)要比從側(cè)面蒸發(fā)快得多。端部含水率低于中部,端部的收縮受中部木材的限制,因而在端部產(chǎn)生拉(伸張)應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)木材的橫紋抗拉強(qiáng)度時(shí),端面發(fā)生開(kāi)裂。
4輪裂
這種裂縫沿生長(zhǎng)輪方向發(fā)展,常擴(kuò)展到相鄰的幾個(gè)生長(zhǎng)輪。輪裂通常發(fā)生于干燥初期,出現(xiàn)于木材的端面,隨著干燥的進(jìn)展裂紋加深、加長(zhǎng)。有時(shí)發(fā)生于內(nèi)部,但出現(xiàn)于干燥后期,是由于嚴(yán)重的內(nèi)部拉應(yīng)力所引起的。
應(yīng)對(duì)措施:1采用高溫定性處理
減少木材內(nèi)裂的方法可采用高溫定性處理,產(chǎn)生內(nèi)裂的木材表層伸張殘余變形可以在干燥過(guò)程結(jié)束前對(duì)木料進(jìn)行高溫高濕處理來(lái)消除。在處理時(shí),木料表層因加濕膨脹而產(chǎn)生壓縮殘余變形,與原有的伸張殘余變形抵消,木材內(nèi)裂也因此而消除。
2機(jī)械法防裂
在已干燥的木材上用鐵絲捆端頭,使用防裂環(huán)、組合釘板等,用機(jī)械的方法強(qiáng)制木材不要膨脹和收縮,這樣也可以避免木材發(fā)生開(kāi)裂。
3涂刷防水涂料
在木材的端部和表面涂刷防水涂料,減緩木材表面的蒸發(fā)強(qiáng)度,這樣可以減少木材內(nèi)外的含水率梯度,也可以減少木材的開(kāi)裂。
4用防水劑進(jìn)行浸注處理
比較有效的方法是用防水劑進(jìn)行加壓處理,使防水劑深深的進(jìn)入到木材中,以達(dá)到持久性的良好防裂效果。
5改進(jìn)制材時(shí)下鋸的方法
木材各向異性,在同樣的溫、濕度變化的情況下,其濕漲、干縮系數(shù)**的是弦向,其次是徑向,縱向的變化最小,所以下鋸時(shí)多生產(chǎn)一些徑切板,可以減少開(kāi)裂。特別是帶有髓心的板材干燥時(shí)容易發(fā)生嚴(yán)重的劈裂,這是由于髓心附近徑向和弦向的收縮差異引起的,最好的方法是在制材時(shí)避免生產(chǎn)帶髓心的板材。
使用熱泵烘干工藝可大大降低開(kāi)裂幾率,保證出貨質(zhì)量高!
據(jù)了解,從最初的熱泵加熱熱水的方式,到目前的直熱式熱風(fēng)方式,正立自主研發(fā)并掌握了系列空氣能主機(jī)、烘干窯結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)等核心技術(shù),平均每年都會(huì)有一個(gè)實(shí)用新型或發(fā)明專利授權(quán),為木材烘干行業(yè)的技術(shù)革新貢獻(xiàn)了力量,解決了目前空氣能熱泵應(yīng)用在木材烘干領(lǐng)域溫度普遍在70度以下的問(wèn)題,也解決了熱泵烘干時(shí)間延長(zhǎng)的問(wèn)題,更解決了排濕余熱無(wú)動(dòng)力大部分回收問(wèn)題。
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