紅木家具生產(chǎn)中的木材干燥問(wèn)題
紅木家具是一種純實(shí)木家具,它的各個(gè)零件幾乎都由實(shí)木制成。因此,木材干燥就成為它的首要問(wèn)題。如干燥不當(dāng),在繼后的零部件加工、裝配、油漆上都會(huì)出現(xiàn)種種問(wèn)題,從而影響成品的質(zhì)量。甚至在銷(xiāo)售和使用中,由于干縮濕脹,也會(huì)產(chǎn)生各種張縫或變形而引起各種投訴。在紅木家具生產(chǎn)中,要解決的木材干燥問(wèn)題包括:紅木原木的貯存、板材的預(yù)干、板材的干燥工藝、干燥質(zhì)量和成本、生產(chǎn)過(guò)程中的含水率控制等。
1 紅木原木的貯存
由于我國(guó)現(xiàn)用的紅木大都從東南亞國(guó)家如緬甸、柬埔寨等國(guó)進(jìn)口,有相當(dāng)部份是以原木的方式進(jìn)料,可采用浸沒(méi)在貯木池中的方法來(lái)進(jìn)行存貯。由于紅木內(nèi)有較多的內(nèi)含物,這種存貯方式可以浸提出這些內(nèi)含物,打通木材內(nèi)部水分的通道,有利于日后的干燥。此外,還可避免原木受菌類(lèi)的腐害和原木的干裂。
如無(wú)條件建立貯木池,也可采用周期性連續(xù)噴水的方法,將貯木場(chǎng)加以適當(dāng)規(guī)劃,輸水管埋于地下并接長(zhǎng)距離灑水器,利用加壓泵適時(shí)噴水,可使原木得到很好的保護(hù)。這種方法較之貯木池法,投資及管理的費(fèi)用較低,同時(shí)對(duì)地點(diǎn)的選擇及貯存量富有較大的彈性。
2 板材的預(yù)干
紅木屬于難干闊葉材,因此其干燥宜分兩階段進(jìn)行,即先進(jìn)行預(yù)干,干燥至含水率20—30%,再進(jìn)行窯干。
紅木板材先經(jīng)過(guò)各種方式的預(yù)干,再進(jìn)行窯干,就有可能降低能量消耗,并可減少降等,保持木材本色。用氣干作為預(yù)干措施可以提高干燥窯生產(chǎn)率約40%,減少?gòu)U品60%。
預(yù)干在國(guó)外已較為普遍,但在國(guó)內(nèi)紅木家具廠(chǎng)還未引起足夠的重視。對(duì)我國(guó)紅木家具廠(chǎng)來(lái)說(shuō),比較可行的預(yù)干方法有兩種:
2.1 氣干
以大氣干燥作為預(yù)干。將鋸下的板材堆放在板院內(nèi)進(jìn)行氣干,使含水率達(dá)到20%—30%,然后窯干。采用氣干與窯干相結(jié)合的干燥方式是比較經(jīng)濟(jì)的,但須占有較大面積的場(chǎng)地,并須嚴(yán)格管理。
紅木家具廠(chǎng)的氣干一般以自然氣干為宜。
2.2 低溫預(yù)干
把板材置放于預(yù)干窯內(nèi)進(jìn)行干燥,窯內(nèi)配有風(fēng)機(jī)及通風(fēng)道,氣流通過(guò)材堆的風(fēng)速在1.0—1.5米/分,溫度為20—40℃。
低溫預(yù)干窯可采用木質(zhì)構(gòu)件建造,內(nèi)部通風(fēng)裝置與加熱裝置的容量較小,低溫預(yù)干周期比氣干短,降等損失小。
另外,需要指出的是為了促進(jìn)紅木的干燥,采用預(yù)刨光的方法也是十分有用的。生材在窯干前先以平刨機(jī)兩面刨光,可以消除鋸切時(shí)留下的微小的縫隙,有很好的防裂效果。這種微小的縫隙,也是造成干燥開(kāi)裂的原因之一,包括干燥的表裂和內(nèi)裂,木材的內(nèi)裂大約有98%是由表裂加深所導(dǎo)致的。
有研究表明,預(yù)刨光可減少表裂約75%,縮短干燥時(shí)間7%。但需注意的是,進(jìn)行預(yù)刨光的板材厚度要略加大,以免因刨光損耗而厚度不夠。這可能會(huì)造成材積損失的感覺(jué),但是木料經(jīng)刨光后,使用前僅細(xì)刨即可;而未經(jīng)刨光的板材在使用前也必須經(jīng)過(guò)平刨與細(xì)刨處理,所以實(shí)際上總損耗相同。
木材的端部涂漆也有很好的防裂效果,木材干燥時(shí)若采用端部涂漆,對(duì)于2米長(zhǎng)的板材,可增加木材利用率8%左右。當(dāng)然端部涂漆應(yīng)在木材鋸切后立即進(jìn)行,只有在鋸切后1—3 天內(nèi)涂布,才會(huì)取得這樣的效果;3天以后,則只能收到一半的效果。
3 板材的干燥工藝
紅木是難干的闊葉材,紅木中的水分移動(dòng)非常緩慢,木材中的水分通道不暢,因此表層與稍下部的內(nèi)層的含水率相差很大,必須多次地進(jìn)行中間處理,緩解含水率梯度和解除較大的內(nèi)部應(yīng)力。因此,干燥宜采用熱水和蒸汽干燥方式。這是由于這兩種方式均采用熱濕空氣作為干燥介質(zhì),易于調(diào)節(jié)溫、濕度,并可利用噴蒸或噴水來(lái)方便地進(jìn)行中間處理和后期的平衡處理與終了處理。
熱水和蒸汽干燥窯在國(guó)內(nèi)均有很好的設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家,能夠保證設(shè)備的提供。
在木材干燥過(guò)程中,為了提高木材的干燥速度、消除干燥過(guò)程中的應(yīng)力和平衡材堆各塊板的最終含水率,需要分別進(jìn)行預(yù)熱、中間、平衡和終了處理。
3.1 預(yù)熱處理
材堆裝窯后,在開(kāi)始干燥之前,通常應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱處理,目的是對(duì)木材加熱,并提高木材芯層的溫度,以便在進(jìn)入干燥階段后,能加速內(nèi)部水分向表面移動(dòng)。對(duì)于半干材和氣干材,預(yù)熱處理還可消除鋸材在氣干過(guò)程中所產(chǎn)生的表面張力。對(duì)于濕材和生材,預(yù)熱處理可使含水率偏高的木材蒸發(fā)一部分水分,使初含水率趨于均勻。預(yù)熱處理還可降低纖維飽和點(diǎn)和降低水分的粘度,并使半氣干材和氣干材的表層毛細(xì)管舒張,從而提高水分的傳導(dǎo)性。
預(yù)熱處理可分兩步進(jìn)行。首先使介質(zhì)溫度升高到40—45℃,并維持半小時(shí)到1小時(shí),使窯內(nèi)設(shè)備和窯內(nèi)壁及木材表面加熱,以免在高濕處理時(shí)在這些表面上產(chǎn)生冷凝水。然后再進(jìn)行預(yù)熱處理,它主要通過(guò)噴蒸、或噴蒸與加熱相結(jié)合,使溫、濕度同時(shí)升高到所要求的介質(zhì)狀態(tài),并保持一定的時(shí)間,讓木材熱透。
紅木干燥是一種低溫常規(guī)干燥,它的預(yù)熱溫度應(yīng)比基準(zhǔn)第一階段的溫度高5℃;相對(duì)濕度,可控制干濕球溫度差為1—3℃,新鋸材或初含水率較高時(shí),干濕球溫度差應(yīng)偏小,即濕度偏高;半干材或氣干材,干濕球溫度差偏大,即濕度偏低??偟脑瓌t是使絕大多數(shù)木材保持既不干燥也不吸濕的情況下進(jìn)行預(yù)熱。
預(yù)熱的時(shí)間應(yīng)使木材的中心溫度不低于規(guī)定的介質(zhì)溫度3℃為準(zhǔn),可按以下經(jīng)驗(yàn)方法估計(jì),材料每厚1cm,時(shí)間維持1.3—1.5小時(shí),冬季可再延長(zhǎng)50%—100%。
預(yù)熱結(jié)束后,應(yīng)將介質(zhì)的溫、濕度降到基準(zhǔn)相應(yīng)階段的規(guī)定值,即進(jìn)入干燥階段。
3.2 中間處理
鋸材在窯干過(guò)程的前期會(huì)產(chǎn)生表面張應(yīng)力,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起表裂,而中、后期會(huì)出現(xiàn)表面硬化,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成內(nèi)裂。中間處理就是在窯干過(guò)程中以消除表層張應(yīng)力和表面硬化的調(diào)濕處理。即通過(guò)相對(duì)的高溫高濕處理,使木材表層充分潤(rùn)濕并提高塑性,因而可消除干燥應(yīng)力和解除表面硬化,同時(shí)還能使表層毛細(xì)管舒張并減緩含水率梯度,以利于繼續(xù)干燥。經(jīng)中間處理后再轉(zhuǎn)入干燥時(shí),在一定時(shí)間內(nèi),干燥速度明顯加快而不會(huì)引起木材的損傷。
中間處理的介質(zhì)狀態(tài),干球溫度比當(dāng)時(shí)干燥階段的溫度高8-10℃,濕度按窯內(nèi)介質(zhì)的平衡含水率比當(dāng)時(shí)階段基準(zhǔn)的平衡含水率規(guī)定值高5%-6%來(lái)確定,或近似地控制干、濕球溫度差為2-3℃。處理的時(shí)間對(duì)紅木來(lái)說(shuō),每1cm厚,可為1.5-2小時(shí)。
中間處理的時(shí)機(jī)和次數(shù),與樹(shù)種、厚度、初含水率及干燥基準(zhǔn)的軟硬度有關(guān)。對(duì)于紅木來(lái)說(shuō),應(yīng)處理3次或3次以上,可考慮在含水率45%、35%、25%、15%附近進(jìn)行。
紅木容易發(fā)生內(nèi)裂,中間處理的重點(diǎn)是防止后期干燥發(fā)生內(nèi)裂,必須比較充分地解除表面硬化。但防止前期發(fā)生表裂,保持鋸材的完整性,對(duì)確保整個(gè)干燥過(guò)程的順利實(shí)施和確保干燥質(zhì)量也是至關(guān)重要的。
中間處理結(jié)束后應(yīng)將介質(zhì)狀態(tài)降到下一階段的基準(zhǔn)參數(shù)。
3.3 平衡處理
當(dāng)鋸材的含水率達(dá)到要求的終含水率時(shí)(通過(guò)檢驗(yàn)板測(cè)知),可能窯內(nèi)還有一部分鋸材的含水率尚未完全達(dá)到要求,或沿鋸材厚度方向含水率分布還不均勻(即內(nèi)層尚未干透)。若對(duì)干燥終含水率均勻性要求較高,須進(jìn)行平衡處理,使已達(dá)到要求部分不再干燥,未達(dá)到要求部分繼續(xù)干燥,以提高整個(gè)材堆的干燥均勻度和沿厚度上含水率分布的均勻度。
平衡處理的介質(zhì)狀態(tài),溫度可以比基準(zhǔn)最后階段高5—8℃,但對(duì)紅木來(lái)說(shuō),處理溫度最好不要超過(guò)基準(zhǔn)最后階段溫度。因?yàn)榇藭r(shí)木材表面已有相當(dāng)程度的硬化,而平衡處理的相對(duì)濕度不算高,此階段是一部分木材的延續(xù),溫度太高,容易引起木材內(nèi)裂或使強(qiáng)度降低。平衡處理的介質(zhì)濕度,按介質(zhì)平衡含水率值比鋸材終含水率低2%來(lái)決定。例如,當(dāng)要求鋸材干燥到終含水率10%,那么,平衡處理的介質(zhì)平衡含水率應(yīng)為8%。由干球溫度和平衡含水率值,便可通過(guò)查圖表獲知相對(duì)濕度或干濕球溫度差。
平衡處理的維持時(shí)間與初含水率狀況的不均勻程度、干燥窯的干燥均勻性、含水率檢驗(yàn)板在材堆中的位置,以及樹(shù)種、厚度和干燥質(zhì)量要求等諸多因素有關(guān),不能硬性規(guī)定。應(yīng)以含水率最高的樣板和窯內(nèi)干燥速度較慢
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