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家具人必懂得木材干燥原理——含水率

导读:
正常状态下的木材及其制品,都会有一定数量的水分。我国把木材中所含水分的重量与绝干后木材重量的百分比,称为木材含水率

木材干燥是木材加工工艺中重要的步骤,木材生材都有较高的初始含水率,需要通过干燥工艺降低其含水率。木材干燥可以提高木制品的质量、延长它的使用寿命、增加它的产品附加值,是木产品加工一定需要的手段。木材含水率是木材干燥的重要指标,只有干燥达到国家规定的含水率以下才算是干燥合格的木材。本文详细介绍了木材含水率的定义以及它的测试方法。

一、干燥处理

1、人工干燥:将木材密封在蒸气干燥室内,借蒸气促进水分蒸发,使木材干燥。(根据木材的大小、厚薄,如4cm板材烘干时间一般需要一个星期),干燥的程度最高可使木材含水量仅达3%,但经过高温蒸发后的木质发脆失去韧性容易受到损坏而不利于雕刻家具。通常原木干燥的程度应保持在含水量30%左右。

2、自然干燥:将木材分类放置通风处(板材、方才或圆木),搁置成垛,垛底离地60cm左右,中间留有空隙,使空气流通,带走水分,木材逐渐干燥。自然干燥一般要经过数年或数月,才能达到一定的干燥要求。

家具人必懂得木材干燥原理——含水率

二、木材干燥目的

1、防止零部件发生变形和开裂。

木材中的水分在向空气中排除时,就会引起木材体积的收缩。如果收缩的不均匀,木材就会出现开裂或变形。若是将木材干燥到与使用环境相适应的程度或使用要求的状态,就能保持木材的体积尺寸的相对稳定,而且是经久耐用。

2、预防木材的变质与腐朽,延长木制品的使用寿命。

湿木材如果长时间堆放在露天空气中,若不采取适当的措施,往往会发生腐朽或 遭虫害。当木材含水率降低到20%以下时,可大大减少菌类和害虫的侵害与破坏。所以,一般在生产单位,把木材干燥到含水率8-15%左右。这样不仅保证了木材的固有性质和强度,而且也提高了木材的抗腐蚀能力。

3、提高木材和木制品的力学强度,改善木材的物理性能。

当木材的水份含量在纤维饱和点以下时,木材的物理力学强度会随其减低而增高;同时木材也易于锯割和刨削加工,减少了对木工机械的损失。

4、减轻木材的重量,有利于提高车辆的运载能力。

新砍伐的木材,其含水量甚至超过了本身的重量,经过短期存放、自然干燥后,它的含水量仍然很高。木材经过室干后,其重量可减轻约30-50%,有利于提高车辆的运载能力。

总之,经过干燥的木材,可以保证木材制品的质量,改善木材的使用性能,延长使用年限,从而节约了木材。多年来的实践证明,木材干燥在生产上是不可缺少的过程,在科学上已成为专门的学科。

三、木材干燥设备

公司烘干根据木材干燥原理,使用电力加温加湿,先后经过预热阶段、干燥除湿阶段 、中间处理干燥阶段 、终了处理阶段四个阶段进行,干燥过程是由表到里的干燥过程。

对于厚度超过10CM以上的木材,必须通过强力微波干燥处理,其烘干原理是渗透性干燥,是由内到外的干燥过程。

四、木材干燥过程

首先将木材装入炉中,要求平整放置,不易变形;

板材之间用大小一致的隔条分开,便于通风和干燥,提高干燥速度;

干燥过程中通过干燥介质的产生,将木材干燥过程中的热量传递给木材;同时又将木材中蒸发出来的水分带走。

家具人必懂得木材干燥原理——含水率

五、木材应该干燥到什么程度

木材置于一定的环境下,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。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为15.1%,北京地区却为11.4%。干燥到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,木材干燥要适当,并非越干越好。不同地区、不同用途,对木材含水率的要求也是不一样的。

六、含水率测量的方法

生产中一般采用烘干法和电测法。烘干法就是计量木材试片烘干前和烘干后(绝干)含水量差异来测出含水率的方法,此方法精确度高,但费时繁琐,一般适用于实验室。电测法是根据木材的某些电学特性与含水率的关系,设计成含水率测量仪器直接测量木材含水率的方法,快速方便,精度不如烘干法,但能满足生产工艺要求,适合于大批量木竹制品生产等方面应用。

1) 烘干法测量(绝干实验法)

首先在被测的木材中锯取大约20mmX20mmX20mm尺寸的有代表性的含水率试片。所谓代表性就是这块试片的干湿程度与整块木材相一致,并没有夹皮、节疤、腐朽、虫蛀等缺陷。一般应在距离锯材端头250~300mm处截取。将含水率试片刮净毛刺和锯屑后,应立即在精确度为0.01g,量程不小于200g的天平上称其质量,将该质量记为M,然后将试片放入温度为103±2℃的恒温箱中烘6h左右,再取出称质量,并作记录,然后再放回烘箱中继续烘干。随后每隔2h称一次,直到最后两次称量的质量不变,就是绝干质量,记为Mo。这样就可按下式计算出含水率:W=(M-Mo)/ Mo×100%

注意事项:由于薄试片暴露在空气中其水分容易发生变化,因此,测量时要注意截取试片后或取出烘箱后应立即称质量,如不能立即称质量,须立即用塑料袋包装,防止水分蒸发。

2) 电测法测量

电测法一般以直流电阻式(插针式)和交流介电式(感应式)为主。

插针式木材含水率测定仪是用探针插入木材内层,测得两电极之间的电阻。此测量仪用于木材、人造板的含水率测定比较好。

插针式注意事项:

a) 被测物温度0~40℃ 环境相对湿度<85%

b) 测量时要根据木材的种类进行调档,并且对表进行调“零”处理

c) 测定点一般应在距离锯材端头200mm长以上

d) 把测定仪刚针插入木材中深约6毫米左右

e) 一般木材横纹方向显示值要小,检测时一般应以横纹方向为依据

家具人必懂得木材干燥原理——含水率

感应式木材含水率测定仪是根据电磁波对水分子的极化作用,从而影响以木材和空气为介质的探头等效电容的充放电电压的原理设计的,由探头、显示器、指示灯、树种修正拨号盘、启动开关和内部数字电路组成,可以测定各种木材的含水率,测量时把探头紧贴在木材表面上,这种仪器测量迅速,操作容易,由于在测量时不破坏产品表面,所以可以用于成品检验的测定,但其测量精确度差。

感应式注意事项:

f) 被测物温度0~40℃ 环境相对湿度<85%

g) 测量时要根据木材的种类和测试物体的厚度进行调档(参照使用说明书)

h) 测定点一般应在距离锯材端头200mm长以上

i) 由于感应试有穿透性,所以测试物件要求悬空,以免影响其真实数值

七、木材含水率的抽样方法

测定时,应在抽样现场(或一地区)进行,取试件离地面100mm以上部分作为测试部位,任选三个不同位置的零件,在每一个零件上任选三个点各测一次,注意上面提到的选点范围,分别求出三个零件上测得的平均值,以其中最大的平均值作为该试件的木材含水率测定值。

电池电量不足时对检测结果有影响

当电池电压小于额定电压的70~80%时,测量显示值将会变小。如在额定电压下测量值是14%,当电压小于额定电压的70%时,检测同一物件,说明电池电量不足,此时仪表虽然还可以工作,但所显示读数已不准确,需要更换新的电池才能保障测量的准确性。

八、我国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 乌鲁木齐 12.1 合肥 14.8

哈尔滨 13.6 银川 11.8 武汉 15.4

长春 13.3 西安 14.3 杭州 16.5

沈阳 13.4 兰州 11.3 温州 17.3

大连 13.0 西宁 11.5 南昌 16.0

呼和浩特 11.2 成都 16.0 长沙 16.5

天津 12.2 重庆 15.9 福州 15.6

太原 11.7 拉萨 8.6 南宁 15.4

石家庄 11.8 贵阳 15.4 桂林 14.4

济南 11.7 昆明 13.5 广州 15.1

青岛 14.4 上海 16.0 海口 17.3

郑州 12.4 南京 14.9 台北 16.4

九、世界各地木材平衡含水率年平均值

国家/城市 & 平衡含水率%

巴西 13.3~17.3 韩国 12.4~12.9

墨西哥 10.6~15 越南 16.2~19

华盛顿 12.4 澳大利亚 8~14

波士顿 12.8 巴基斯坦 10.4~13.5

多伦多 13.0 印度 9.6~16.6

圣地亚哥 13.7 缅甸 16.2~20.3

旧金山 14.6 伊朗 12.6

西雅图 14.8 南非 10.9~15.2

丹佛 10.5 西班牙 12.4

芝加哥 13.6 法国 13~17.2

日本 13.6~15 瑞士 15

莫斯科 16.3 德国 15~16.4

测定木材干燥前后的含水率可以知道木材的干燥程度,以及是否达到了干燥标准。所以,了解木材含水率的相关知识和测量方法是至关重要的。

 

 

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