木材常规干燥工艺

第六章木材常规干燥工艺本章主要内容6.1干燥前准备6.2干燥基准6.3干燥过程实施6.4木材干燥质量检验6.5干燥后锯材保管6.6木材干燥缺陷及预防6.1干燥前的准备6.1.1干燥室壳体和设备的检查（1）干燥室壳体（2）通风设备（3）供热和调湿设备（4）测控设备与仪表6.1.2锯材的堆积木材干燥效果与干燥室结构、设备性能及操作人员技能有关，材堆堆积方式也影响木材的干燥质量。6.1.2.1材堆的规格和形式材堆的堆积要有利于循环气流均匀地流过材堆的各层板面，使材堆和气流能够充分地进行热湿交换。根据干燥窑的结构和干燥方法的不同各异。周期式强制循环空气干燥窑材堆的装卸有轨车装卸和叉车装卸两种方法，单材堆的形状大同小异。（1）用叉车装卸的单元小材堆（2）用轨车装卸单元小材堆单元小材堆和轨车材堆干燥室堆积法①板材之间不留空隙的密集排列；②板材之间留有空隙；③在材堆中央部分留出较大的空隙，适用于弱强制循环或自然循环。材堆的外形尺寸大小是根据干燥窑的结构和内部尺寸确定的，是在设计木材干燥窑时就确定下来的技术参数。轨车式干燥窑，材堆宽度与材车等宽，长度与材车等长，若材车较短时，也可两个材车联合使用，装垛较长的木材。材堆侧边与门框间距为100mm。材堆的高度也由门框决定，材堆顶与门框梁的距离为100mm。叉车式装材干燥室，材堆设计为单元小材堆，通常长2m或3m，宽1.2m或1.5m，高1.2m或1.5m。小材堆由叉车横向装入干燥室，干燥室内部宽度即单元小材堆长度总和，装2～4节；干燥室进深方向是单元小材堆宽度总和，装3～4列，列之间错开200～300mm，防止干燥室进深方向上形成节之间气流通道；高度方向约装3堆，材堆顶至隔板距离为200mm左右。6.1.2.2隔条材堆中相邻两层木材要用隔条均匀隔开，在材堆的高度上造成水平方向气流通道。在这些通道中干燥介质和木材表面进行有利于木材逐渐变干的热湿交换。隔条的作用:①使材堆在宽度方向上稳定。②使材堆各层木材互相夹持，防止或减轻木材翘曲和变形。③在上下木材之间造成水平式气流循环通道。隔条的断面尺寸：一般取（25mm×30mm）～(25mm×40mm)，四面刨光，厚度公差为±1mm。隔条间距：按树种、材长、材厚确定。一般为0.3m～0.9m，阔叶树木材及薄材应小一些，针叶树木材及厚材应大一些，厚度60mm以上的针叶树木材可以加大到1.2m，易翘曲的木材可取0.3～0.4m。隔条的尺寸:一般情况下，强制循环空气干燥窑采用20～25mm厚的隔条，自然循环木材干燥窑采用25～35mm厚的隔条。隔条的横断面一般为正方形，也有采用矩形，锯制为25mm×35mm，以适用于不同情况。板材的规格厚度不同，所需木材表面的气流循环速度不同，其隔条的厚度也不同，下表列出板材厚度与隔条厚度之间的关系。风速板材厚度（mm）隔条厚度（mm）风速板材厚度（mm）隔条厚度（mm）材间风速较高1015~2425~3540~5050~7070~100152025303540材间风速较低＜3030~4040~6060~80＞801320253040要求隔条材的物理力学性能好，材质均匀，纹理通直，能经久使用；一般使用变形小、硬度高的干木材制作。6.1.2.3堆积锯材时的注意事项：①同一干燥室材堆木材的树种、厚度要相同，或树种不同而材质相近。厚度容许偏差为木材平均厚度10%，初含水率力求一致。②材堆中各层隔条在高度上自上而下地保持在一条垂直线上，落在材堆底部的支撑横梁上。③支持材堆的几根横梁，高度一致，在一个水平面上。④木材越薄，要求干燥质量越高，或要求终含水率越低，配置隔条数目应越多，沿材堆长度横置隔条。25mm厚板材，隔条间距不应超过0.5m；50mm厚板材隔条间距可按0.8~1.0m布置，50mm以上厚木材，隔条间距取1.0m。木材厚度(mm)木材长度（m）2.02.53.04.05.06.0隔条数量（根）30以下4/45/56/68/910/1112/1331以上4/45/56/68/810/1011/12⑤材堆端部两行隔条，应与板端齐平，以免发生端裂。若木材长短不一，应把短料放在中部，长料放在两侧。⑥为防止材堆上部几层木材发生翘曲，材堆装好后应在材堆顶部加压重物或压紧装置，重物放在有隔条的位置上，不要放在两个隔条的中间。如无压顶,最上面2~3层应为质量较差木材，或要求干燥质量不高的木材。⑦含水率检验板放在合适位置，以准确测量干燥过程木材含水率。采用电测含水率法自动控制系统应在干燥窑中布置3个以上含水率测量点，即选3块以上含水率检验板，预先将探针装好。通过检验窗放取含水率检验板手动操作，装堆时应在对着检验窗的材堆上，预留放置检验板的位置。⑧干燥毛料时，若厚度小于40mm，宽度小于50mm时，毛料可作为隔条，若毛料尺寸超过上述数据，应放置隔条，否则会影响板材的干燥质量。⑨自然循环干燥窑，材堆内一系列垂直气道应自上而下保持在一条线上，必要时可留中央气道。6.1.3干燥前的预处理木材干燥前根据树种、用途和质量要求分别进行不同预处理，可缩短干燥周期、保证干燥质量。6.1.3.1预干处理硬阔叶树材生材含水率一般比较高，通常在90%以上。生材直接进入干燥室干燥，干燥周期长，能耗大，质量难以保证。木材预干从生材干燥到30%～20%的含水率，再进入常规蒸汽干燥室进行二次干燥，可缩短常规室干周期约50%，能耗可大幅度降低，干燥质量显著改善。（1）气干预干气干预干投资和运转费很低，需较大场地，周转期长，资金积压。（2）低温室预干将木材堆放在具有一定温度和气流循环速度的低温预干室中进行低温干燥处理。比气干预干质量高，预干周期较短，过程易于控制；但能耗较高，投资也比较大。低温预干室实积容量有数百立方米，大型可达数千立方米。室内装有散热器和轴流式循环风机；温度不超过37.5℃，气流循环速度约为0.5m/s；同一室内可以装树种、规格不同的木材。6.1.3.2预刨处理预刨处理适用于硬阔叶木材干燥，在室干前将硬阔叶木材经过粗刨加工，使其厚度均匀，再进入干燥室干燥。通常用于硬木地板和实木家具面板干燥。预刨处理特点：缩短木材干燥周期；降低木材干燥能耗；防止板材干燥过程中翘曲变形；降低干燥中板材表面开裂危险性；增加干燥室的有效容量。6.1.3.3预浸泡处理是在木材室干前将木材浸泡在一定温度以及不同溶剂的水溶液中进行浸泡处理，获得防变色、防霉变和脱脂等的特殊效果。（1）防变色的预浸泡（2）防霉、防蓝变的预浸泡（3）脱脂浸泡处理6.1.3.4预汽蒸处理是在实施干燥工艺过程前将木材置于密闭容器中用饱和蒸汽进行处理；或在干燥过程预热阶段用饱和蒸汽对木材进行处理。可以改善木材某些品质，提高其使用价值；一定程度上提高木材干燥速度。如松木脱脂、改善渗透性；使三角枫、山毛榉材色发红；杀虫除菌、防霉消毒等；对干燥室或容器有特殊要求，如气密性和防腐性能，增加辅助设备，增加用汽量，提高成本；一些难干硬阔叶湿材如栋木等，在饱和蒸汽处理时，容易产生木材表面开裂；长时间汽蒸会使木材颜色加深；故在使用预汽蒸处理前，应对木材物理性能和干燥特性进行测试，不宜随便使用。6.1.3.5预分选处理用于针叶树材，因针叶树材初含水率相差比较大，特别是速生人工林木材存在有不规则的湿心材，湿心部分含水率比正常生材约高出1倍。若与正常材同室干燥，当正常材终含水率达到要求时，湿心材含水率还远在纤维饱和点以上。初含水率相差较大，同室干燥时会产生开裂等干燥缺陷。针叶树材(特别是速生人工林木材)干燥前应进行预分选，将高含水率湿心材与正常材区分开，使其与正常木材分室干燥。区别湿心材最简便方法是根据其重量与声音确定。因其含水率很高，故重量比同样规格的正常材大得多。6.1.4检验板的使用生产中通过测定检验板含水率和应力变化来操作干燥过程。用于检验木材含水率的检验板，叫做含水率检验板。设置含水率检验板的目的就是为了检测干燥过程中木材含水率的变化，作为实施干燥基准阶段转换和结束干燥过程的依据。用于检验木材干燥应力的检验板，叫做应力检验板。设置应力检验板的目的就是为了检测干燥过程中木材应力的大小，作为干燥过程中实施调湿处理的依据。检验板（含水率检验板、应力检验板）是室内被干木材代表。6.1.4.1检验板的选制按含水率基准操作的工艺过程必须使用检验板。锯制检验板的木材应具有代表性，对材质要求如下：①无腐朽，无裂纹，无虫蛀，非偏心材、无涡纹，少节疤；②含水率较高的边材；③材质密实，干燥缓慢的树基部材；④弦切板材（板面是弦切面）。检验板和试验片锯制《锯材干燥质量》GB6491-1999规定1、5(10-15mm)应力试验片2、4(10-12mm)含水率试验片3、6(1.0-1.2m)检验板6.1.4.2检验板的使用木材干燥过程中，检验板是操作人员随时掌握干燥过程的依据，必须保证检验板完整性。应放在易取放位置；检测含水率检验板最好放置在材堆中水分蒸发最慢部位，确保被干木材终含水率均达到要求；检测应力检验板最好放置在材堆中水分蒸发最快部位，以防止干燥缺陷的发生。试验板放置位置B-材堆宽度h-材堆高度检验板干燥后，按图所示锯制最终含水率试验片、分层含水率试验片以及应力试验片。分层含水率和应力试件的制取（1）干燥过程检验（2）干燥终了检验木材宽度B≥200mm时，按图方法锯制应力试验片，含水率和分层含水率试验片也可以按此法进行。宽材应力试验片的锯解a）含水率检验板的使用用来观察、测定干燥过程中木材含水率变化情况。检验板两端头清除干净后涂上耐高温不透水的涂料，防止从端头蒸发水分。处理后的检验板，用天平或普通台秤称出最初质量G初，放在材堆中预先留好位置上，与被干木材经受同样干燥条件，干燥过程中含水率变化情况可通过测定含水率检验板含水率变化了解。（1）木材初含水率的确定使用含水率检验板时，先确定检验板初含水率。干燥木材初含水率采用称重法进行测定，称重法按照国家标准GB/T6491—1999《锯材干燥质量》中的规定进行。为了正确的反映检验板的初含水率，应取两块试验片的含水率的平均值。%100干干初初GGGMC（2）含水率检验板的使用根据已知检验板的MC初——试验片的平均含水率；G初—－检验板的最初质量，按下公式可以算出检验板的全干质量，用G干代表。推算检验板全干质量就可计算干燥过程中任何时刻检验板含水率。假设MC当为测定当时的检验板含水率，那么，当时含水率可用下面公式计算：%100干干当当GGGMC初初干MCGG1b）应力检验板的使用木材是各向异性材料，在气态介质对流传热条件下干燥时，弦、径和纵向不能同步收缩，发生内应力难以避免。了解木材干燥过程中内应力和沿木材厚度上含水率梯度情况，作为进行中间处理和终了处理依据，从应力检验板上锯制内应力试验片和分层含水率试验片。应力检验板在使用中，理论上应放在水分蒸发最快地方。干燥过程中应力检验板允许锯割，检查应力时，取出应力检验板，锯去端头，锯去端头长度试验板长度而变化，一般为10～20cm，然后锯取内应力试验片；通常试验片锯制成应力切片和叉齿，根据切片和叉齿变形来判断木材干燥应力的性质、大小和有无。木材干燥内应力性质可根据刚锯制的应力切片和叉齿的变形（是向内弯曲还是向外弯曲）判断当时木材干燥应力性质；应力大小是时根据应力切片和叉齿弯曲程度来判断，可以判断被干木材开裂可能性。c）干燥应力的测量干燥应力是木材由湿变干过程中由于内、外层干燥和收缩不同步造成。干燥应力发生及发展与干燥工艺有关，干燥应力大小直接影响到干燥质量。因此，无论是实际生产还是工艺性试验，都必须了解和掌握干燥过程中应力变化情况。干燥结束后质量检验，需要测知木材残余干燥应力。测定木材干燥应力方法很多，包括切片法、叉齿法、贴应变片法、声发射法和电介质特性法等。下面主要介绍生产中常用的切片法和叉齿法。（1）切片法利用分层含水率试验片，比较其切开当时及烘干后试片形状变化来判断干燥应力的方法。如果内部有应力存在，试片切开时会立即变成弓形。变形程度与应力大小、含水率梯度和表面硬化（即表层发生塑性变形）程度有关。试片变形程度可分析木材干燥