家具人必懂得木材干燥原理——含水率

導讀:
正常狀態下的木材及其制品,都會有一定數量的水分。我國把木材中所含水分的重量與絕干后木材重量的百分比,稱為木材含水率

木材干燥是木材加工工藝中重要的步驟,木材生材都有較高的初始含水率,需要通過干燥工藝降低其含水率。木材干燥可以提高木制品的質量、延長它的使用壽命、增加它的產品附加值,是木產品加工一定需要的手段。木材含水率是木材干燥的重要指標,只有干燥達到國家規定的含水率以下才算是干燥合格的木材。本文詳細介紹了木材含水率的定義以及它的測試方法。

一、干燥處理

1、人工干燥:將木材密封在蒸氣干燥室內,借蒸氣促進水分蒸發,使木材干燥。(根據木材的大小、厚薄,如4cm板材烘干時間一般需要一個星期),干燥的程度最高可使木材含水量僅達3%,但經過高溫蒸發后的木質發脆失去韌性容易受到損壞而不利于雕刻家具。通常原木干燥的程度應保持在含水量30%左右。

2、自然干燥:將木材分類放置通風處(板材、方才或圓木),擱置成垛,垛底離地60cm左右,中間留有空隙,使空氣流通,帶走水分,木材逐漸干燥。自然干燥一般要經過數年或數月,才能達到一定的干燥要求。

家具人必懂得木材干燥原理——含水率

二、木材干燥目的

1、防止零部件發生變形和開裂。

木材中的水分在向空氣中排除時,就會引起木材體積的收縮。如果收縮的不均勻,木材就會出現開裂或變形。若是將木材干燥到與使用環境相適應的程度或使用要求的狀態,就能保持木材的體積尺寸的相對穩定,而且是經久耐用。

2、預防木材的變質與腐朽,延長木制品的使用壽命。

濕木材如果長時間堆放在露天空氣中,若不采取適當的措施,往往會發生腐朽或 遭蟲害。當木材含水率降低到20%以下時,可大大減少菌類和害蟲的侵害與破壞。所以,一般在生產單位,把木材干燥到含水率8-15%左右。這樣不僅保證了木材的固有性質和強度,而且也提高了木材的抗腐蝕能力。

3、提高木材和木制品的力學強度,改善木材的物理性能。

當木材的水份含量在纖維飽和點以下時,木材的物理力學強度會隨其減低而增高;同時木材也易于鋸割和刨削加工,減少了對木工機械的損失。

4、減輕木材的重量,有利于提高車輛的運載能力。

新砍伐的木材,其含水量甚至超過了本身的重量,經過短期存放、自然干燥后,它的含水量仍然很高。木材經過室干后,其重量可減輕約30-50%,有利于提高車輛的運載能力。

總之,經過干燥的木材,可以保證木材制品的質量,改善木材的使用性能,延長使用年限,從而節約了木材。多年來的實踐證明,木材干燥在生產上是不可缺少的過程,在科學上已成為專門的學科。

三、木材干燥設備

公司烘干根據木材干燥原理,使用電力加溫加濕,先后經過預熱階段、干燥除濕階段 、中間處理干燥階段 、終了處理階段四個階段進行,干燥過程是由表到里的干燥過程。

對于厚度超過10CM以上的木材,必須通過強力微波干燥處理,其烘干原理是滲透性干燥,是由內到外的干燥過程。

四、木材干燥過程

首先將木材裝入爐中,要求平整放置,不易變形;

板材之間用大小一致的隔條分開,便于通風和干燥,提高干燥速度;

干燥過程中通過干燥介質的產生,將木材干燥過程中的熱量傳遞給木材;同時又將木材中蒸發出來的水分帶走。

家具人必懂得木材干燥原理——含水率

五、木材應該干燥到什么程度

木材置于一定的環境下,在足夠長的時間后,其含水率會趨于一個平衡值,稱為該環境的平衡含水率。當木材含水率高于環境的平衡含水率時,木材會排濕收縮,反之會吸濕膨脹。例如,廣州地區年平均的平衡含水率為15.1%,北京地區卻為11.4%。干燥到11%的木材用于北京是合適的,可用于廣州將會吸濕膨脹,產生變形。所以說,木材干燥要適當,并非越干越好。不同地區、不同用途,對木材含水率的要求也是不一樣的。

六、含水率測量的方法

生產中一般采用烘干法和電測法。烘干法就是計量木材試片烘干前和烘干后(絕干)含水量差異來測出含水率的方法,此方法精確度高,但費時繁瑣,一般適用于實驗室。電測法是根據木材的某些電學特性與含水率的關系,設計成含水率測量儀器直接測量木材含水率的方法,快速方便,精度不如烘干法,但能滿足生產工藝要求,適合于大批量木竹制品生產等方面應用。

1) 烘干法測量(絕干實驗法)

首先在被測的木材中鋸取大約20mmX20mmX20mm尺寸的有代表性的含水率試片。所謂代表性就是這塊試片的干濕程度與整塊木材相一致,并沒有夾皮、節疤、腐朽、蟲蛀等缺陷。一般應在距離鋸材端頭250~300mm處截取。將含水率試片刮凈毛刺和鋸屑后,應立即在精確度為0.01g,量程不小于200g的天平上稱其質量,將該質量記為M,然后將試片放入溫度為103±2℃的恒溫箱中烘6h左右,再取出稱質量,并作記錄,然后再放回烘箱中繼續烘干。隨后每隔2h稱一次,直到最后兩次稱量的質量不變,就是絕干質量,記為Mo。這樣就可按下式計算出含水率:W=(M-Mo)/ Mo×100%

注意事項:由于薄試片暴露在空氣中其水分容易發生變化,因此,測量時要注意截取試片后或取出烘箱后應立即稱質量,如不能立即稱質量,須立即用塑料袋包裝,防止水分蒸發。

2) 電測法測量

電測法一般以直流電阻式(插針式)和交流介電式(感應式)為主。

插針式木材含水率測定儀是用探針插入木材內層,測得兩電極之間的電阻。此測量儀用于木材、人造板的含水率測定比較好。

插針式注意事項:

a) 被測物溫度0~40℃ 環境相對濕度<85%

b) 測量時要根據木材的種類進行調檔,并且對表進行調“零”處理

c) 測定點一般應在距離鋸材端頭200mm長以上

d) 把測定儀剛針插入木材中深約6毫米左右

e) 一般木材橫紋方向顯示值要小,檢測時一般應以橫紋方向為依據

家具人必懂得木材干燥原理——含水率

感應式木材含水率測定儀是根據電磁波對水分子的極化作用,從而影響以木材和空氣為介質的探頭等效電容的充放電電壓的原理設計的,由探頭、顯示器、指示燈、樹種修正撥號盤、啟動開關和內部數字電路組成,可以測定各種木材的含水率,測量時把探頭緊貼在木材表面上,這種儀器測量迅速,操作容易,由于在測量時不破壞產品表面,所以可以用于成品檢驗的測定,但其測量精確度差。

感應式注意事項:

f) 被測物溫度0~40℃ 環境相對濕度<85%

g) 測量時要根據木材的種類和測試物體的厚度進行調檔(參照使用說明書)

h) 測定點一般應在距離鋸材端頭200mm長以上

i) 由于感應試有穿透性,所以測試物件要求懸空,以免影響其真實數值

七、木材含水率的抽樣方法

測定時,應在抽樣現場(或一地區)進行,取試件離地面100mm以上部分作為測試部位,任選三個不同位置的零件,在每一個零件上任選三個點各測一次,注意上面提到的選點范圍,分別求出三個零件上測得的平均值,以其中最大的平均值作為該試件的木材含水率測定值。

電池電量不足時對檢測結果有影響

當電池電壓小于額定電壓的70~80%時,測量顯示值將會變小。如在額定電壓下測量值是14%,當電壓小于額定電壓的70%時,檢測同一物件,說明電池電量不足,此時儀表雖然還可以工作,但所顯示讀數已不準確,需要更換新的電池才能保障測量的準確性。

八、我國主要城市木材平衡含水率年平均值

城 市   平衡含水率%

北京 11.4 烏魯木齊 12.1 合肥 14.8

哈爾濱 13.6 銀川 11.8 武漢 15.4

長春 13.3 西安 14.3 杭州 16.5

沈陽 13.4 蘭州 11.3 溫州 17.3

大連 13.0 西寧 11.5 南昌 16.0

呼和浩特 11.2 成都 16.0 長沙 16.5

天津 12.2 重慶 15.9 福州 15.6

太原 11.7 拉薩 8.6 南寧 15.4

石家莊 11.8 貴陽 15.4 桂林 14.4

濟南 11.7 昆明 13.5 廣州 15.1

青島 14.4 上海 16.0 海口 17.3

鄭州 12.4 南京 14.9 臺北 16.4

九、世界各地木材平衡含水率年平均值

國家/城市 & 平衡含水率%

巴西 13.3~17.3 韓國 12.4~12.9

墨西哥 10.6~15 越南 16.2~19

華盛頓 12.4 澳大利亞 8~14

波士頓 12.8 巴基斯坦 10.4~13.5

多倫多 13.0 印度 9.6~16.6

圣地亞哥 13.7 緬甸 16.2~20.3

舊金山 14.6 伊朗 12.6

西雅圖 14.8 南非 10.9~15.2

丹佛 10.5 西班牙 12.4

芝加哥 13.6 法國 13~17.2

日本 13.6~15 瑞士 15

莫斯科 16.3 德國 15~16.4

測定木材干燥前后的含水率可以知道木材的干燥程度,以及是否達到了干燥標準。所以,了解木材含水率的相關知識和測量方法是至關重要的。

 

 

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