簡(jiǎn)述木材干燥處理的方法

木材在被采伐以后，所面臨的重要一步就是干燥。這一步置關(guān)重要，以為它將直接影響木材制品的質(zhì)量和性能。下面我們來(lái)看看關(guān)于木材的干燥都有什么方法。

木材在被采伐以后，所面臨的重要一步就是干燥。這一步置關(guān)重要，以為它將直接影響木材制品的質(zhì)量和性能。下面我們來(lái)看看關(guān)于木材的干燥都有什么方法。

　　1.大氣干燥

　　大氣干燥(Air drying)簡(jiǎn)稱為氣干，是自然干燥的主要形式，分為自然氣干和強(qiáng)制氣干兩種。

　　自然大氣干燥(Natural drying)是一種古老而又簡(jiǎn)單的干燥方式。它是把木材按照一定的方式堆放在空曠的場(chǎng)院(又稱板院)或棚舍內(nèi)，由自然空氣流過(guò)材堆(Stack)，使木材內(nèi)水分逐步排出，以達(dá)到干燥的目的。它的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，不需要太多的干燥設(shè)備，節(jié)約能源;但這種方法占地面積大，干燥時(shí)間長(zhǎng)，干燥過(guò)程不能人為控制，受地區(qū)、季節(jié)、氣候等條件的影響;終含水率(10～20%)較高，在干燥期間易產(chǎn)生蟲蛀、腐朽、變色、開裂等缺陷。所以，單純的氣干在實(shí)際生產(chǎn)中比較少見。

　　強(qiáng)制大氣干燥(Forced air drying)是自然大氣干燥的發(fā)展，它是指在板院或者棚舍內(nèi)用通風(fēng)機(jī)提供1m/s左右的風(fēng)速來(lái)縮短干燥時(shí)間的方法。強(qiáng)制氣干的干燥質(zhì)量較好，木材不致霉?fàn)€變色，可以減少端裂(End check)，干燥時(shí)間較普通氣干約可縮短1/2～2/3，但干燥成本約增加1/3。

　　2.人工干燥

　　人工干燥(Artificial drying)方法種類很多，其特點(diǎn)是采用適當(dāng)?shù)母稍镌O(shè)備，干燥過(guò)程可人為控制，干燥周期比大氣干燥短，干燥過(guò)程不受地區(qū)、季節(jié)與氣候的影響，干燥的最終含水率可根據(jù)實(shí)際需要人為控制，可保證木材的干燥質(zhì)量。

　　(1)常規(guī)與高溫干燥

　　常規(guī)干燥(Usual drying)是指以濕空氣(Moist air)作干燥介質(zhì)，以蒸汽(Vapor)、熱水(Hot water)、爐氣(Furnace gas)或熱油(Hot oil)為熱媒，間接加熱濕空氣，濕空氣以對(duì)流換熱方式為主加熱木材，干燥介質(zhì)溫度在100℃以下的干燥方法。常規(guī)干燥中又以蒸汽為熱媒的干燥室居多，一般簡(jiǎn)稱蒸汽干燥。以爐氣為熱媒的常規(guī)干燥，在我國(guó)南方非采暖地區(qū)的中小型木材廠中占有相當(dāng)?shù)谋壤捎谒芴幚韽S內(nèi)的木廢料，又能降低干燥成本，故受到一些干燥量不太大的工廠的歡迎。土法建造的簡(jiǎn)易干燥室，在我國(guó)及一些不發(fā)達(dá)國(guó)家中，環(huán)境要求不高的地區(qū)仍較盛行。以熱水為熱媒的常規(guī)干燥，由于熱水鍋爐的價(jià)格比蒸汽鍋爐低得多，故在一些不需要高溫干燥，且干燥量不大的工廠有上升的趨勢(shì)。以熱油為熱媒的常規(guī)干燥，目前在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用相對(duì)較少。

　　高溫干燥(High temperature drying)與常規(guī)干燥的區(qū)別是干燥介質(zhì)溫度在100℃以上，一般在120℃～140℃。其干燥介質(zhì)可以是濕空氣，也可以是常壓、高壓過(guò)熱蒸汽。高溫干燥的優(yōu)點(diǎn)是干燥速度快、尺寸穩(wěn)定性好、干燥周期短，但高溫干燥易產(chǎn)生干燥缺陷(Drying defects)，材色變深，表面硬化(Case hardening)，不易加工。高溫干燥一般用于干燥針葉材，目前在新西蘭、加拿大、澳大利亞、美國(guó)、日本等國(guó)較盛行，如用于干輻射松、柳杉等建筑用材。

　　常壓過(guò)熱蒸汽干燥(Superheated steam drying)方法在我國(guó)興起于七十年代，其特點(diǎn)是傳熱系數(shù)大、熱效率高、節(jié)能效果顯著、無(wú)爆炸和失火危險(xiǎn)。這種方法對(duì)于薄而且易干的木材具有良好的干燥效果，但干燥室的氣密性和防腐蝕性等技術(shù)問(wèn)題還有待進(jìn)一步研究解決。所以，這種干燥方法至今并沒(méi)有得到廣泛的使用。

除濕干燥(Dehumidification drying)和常規(guī)干燥的原理基本相同，也是以濕空氣作干燥介質(zhì)，濕空氣以對(duì)流換熱為主的方式加熱木材。常規(guī)干燥是以換氣的方式降低干燥介質(zhì)濕度，熱損失較大;除濕干燥是濕空氣在除濕機(jī)與干燥室間進(jìn)行閉式循環(huán)。它依靠空調(diào)制冷和供熱的原理，使空氣冷凝脫水后被加熱為熱空氣，再送回干燥室繼續(xù)干燥木材。濕空氣脫濕時(shí)放出的熱量依靠制冷工質(zhì)回收，又用于加熱脫濕后的空氣。

　　除濕干燥雖然具有節(jié)能、干燥質(zhì)量好、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，但通常溫度低、干燥周期長(zhǎng)，依靠電加熱，電耗高，因而影響了它的推廣應(yīng)用。在日本、加拿大等國(guó)，一般用除濕干燥作為預(yù)干(Predrying)。

　　(3)太陽(yáng)能干燥

　　太陽(yáng)能干燥(Solar drying)是利用太陽(yáng)輻射的熱能加熱空氣，利用熱空氣在集熱器與材堆間循環(huán)來(lái)干燥木材。太陽(yáng)能雖然是清潔的廉價(jià)能源，但它是受氣候影響大的間歇能源，干燥周期長(zhǎng)，單位材積的投資較大，故太陽(yáng)能的推廣受限。為縮短干燥周期，太陽(yáng)能干燥通常與其它能源如蒸汽、爐氣及熱泵等聯(lián)合干燥。

　　(4)高頻與微波干燥

　　高頻(High freguency drying)和微波干燥(Microwave drying)都是以濕木材作為電介質(zhì)，在交變電磁場(chǎng)的作用下使木材中的極性分子作極性取向運(yùn)動(dòng)，分子之間產(chǎn)生碰撞或摩擦而生熱，使木材從內(nèi)到外同時(shí)加熱干燥。高頻與微波干燥的區(qū)別是前者的頻率低、波長(zhǎng)較長(zhǎng)，對(duì)木材的穿透深度較深，適于干燥大斷面的木材。微波干燥的頻率比高頻更高(又稱超高頻)，但波長(zhǎng)較短，其干燥效率比高頻高，但對(duì)木材的穿透深度不及高頻干燥。這兩種干燥方法的優(yōu)點(diǎn)是干燥速度快，木材內(nèi)溫度場(chǎng)比較均勻，殘余應(yīng)力(Residual stress)小，干燥質(zhì)量較好;缺點(diǎn)是投資大、電耗高，同時(shí)若功率選擇不同，功率過(guò)大或干燥工藝控制不當(dāng)，易產(chǎn)生內(nèi)裂(Internal check)和炭化(Char)。

　　(5)真空干燥

　　真空干燥(Vacuum drying)是木材在低于大氣壓的條件下實(shí)施干燥，其干燥介質(zhì)可以是濕空氣或過(guò)熱蒸汽(Superheated steam)，但多數(shù)是過(guò)熱蒸汽。真空干燥時(shí)，木材內(nèi)外的水蒸氣壓差增大，加快了木材內(nèi)水分遷移速度;同時(shí)由于真空狀態(tài)下水的沸點(diǎn)低，可在較低的溫度下達(dá)到較高的干燥速率，干燥質(zhì)量好，特別適用于透氣性好或易皺縮(Collapse)以及厚度較大的硬闊葉材。

　　近十幾年來(lái)真空過(guò)熱蒸汽干燥在丹麥、德國(guó)、法國(guó)、加拿大、日本等國(guó)已有工業(yè)應(yīng)用，效果良好。但真空干燥設(shè)備投資大、電耗高，同時(shí)真空干燥容量一般比較小。目前我國(guó)真空干燥的應(yīng)用較少。

　　(6)遠(yuǎn)紅外干燥

　　遠(yuǎn)紅外干燥(far-infra-red drying)是指木材在遠(yuǎn)紅外線的照射下，木材中的水分子吸收了遠(yuǎn)紅外線的輻射能，使水分子產(chǎn)生共振，從而將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能來(lái)加熱木材，以達(dá)到干燥木材的目的。紅外線是一種電磁波，波長(zhǎng)范圍為近紅外線0.72～2.5微米，遠(yuǎn)紅外線2.5～1000微米;木材干燥中使用的遠(yuǎn)紅外線波長(zhǎng)范圍為5.6～25微米。遠(yuǎn)紅外線木材干燥的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，干燥基準(zhǔn)易于調(diào)節(jié);缺點(diǎn)是電能消耗較大，干燥成本較高，紅外線穿透木材的深度有限，干燥不均勻，易產(chǎn)生干燥缺陷，還易引起火災(zāi)等，目前極少應(yīng)用。

　　(7)壓力干燥

壓力干燥(Press drying)是八十年代出現(xiàn)的一種木材干燥方法，它是將木材置于密閉的干燥容器內(nèi)，一方面提高木材的溫度，另一方面提高容器內(nèi)的壓力，使木材中的水分在較高溫度條件下開始汽化與蒸發(fā)，從而達(dá)到干燥木材的目的。這種干燥方法的特點(diǎn)是：干燥質(zhì)量非常好，干燥周期較短;但能耗較大，容器的容積較小，生產(chǎn)量不大;另外成材加壓干燥后顏色變暗，在節(jié)子周圍會(huì)出現(xiàn)較大裂紋;此種干燥方法的設(shè)備腐蝕問(wèn)題，干燥工藝、干燥基準(zhǔn)，有待進(jìn)一步研究。

　　(8)溶劑干燥

　　溶劑干燥(Solvent drying)是一種很少見的木材干燥方法。它是把濕木材放在嫌水性溶劑中，提高溶劑的溫度，加熱木材，使木材中的水分汽化和蒸發(fā)。這種溶劑的特點(diǎn)是不吸收木材中的水分，也不增加木材的濕度，干燥速度較快，設(shè)備簡(jiǎn)單、易于建造、工藝操作方便，但木材經(jīng)過(guò)干燥后力學(xué)強(qiáng)度有所降低，不利于膠合和涂飾。常用的嫌水性溶劑有：石蠟油、硫磺等。

　　大氣干燥雖然緩慢而傳統(tǒng)，但它是最古老的。以下人工方法就是在生產(chǎn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)和使用的方法，效果也是各有所長(zhǎng)。