[科普中國]-爐干木材

概述

木材干燥是在熱力作用下，按照一定規(guī)程以蒸發(fā)或沸騰的汽化方式排除木材水分的物理過程。由原木經(jīng)制材加工而成的濕板材，含有大量的水分，通常都會從表面向空氣中蒸發(fā)水分，隨時都在干燥之中；當(dāng)木材在常壓下被加熱到100℃以上時，就會產(chǎn)生沸騰汽化現(xiàn)象。目前，常說的木材干燥主要是指按照一定基準(zhǔn)有組織和有控制的人工干燥過程（也包括受氣候條件制約的大氣干燥）。

木材干燥的目的，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）防止木材變形和開裂：如果將木材干燥到其含水率與使用環(huán)境相適應(yīng)的程度，就能提高木材的尺寸穩(wěn)定性，從而防止木材干縮變形和翹曲開裂，使木材經(jīng)久耐用。

（2）提高木材力學(xué)強(qiáng)度和改善木材物理性能：當(dāng)木材含水率低于纖維飽和點(diǎn)（f．s．p．）時，其力學(xué)強(qiáng)度會隨著木材含水率的降低而增大，反之則減小；另外木材含水率的適度降低，可改善木材的物理與加工性能、提高膠合與裝飾質(zhì)量、顯現(xiàn)木材的紋理與色澤、降低木材的導(dǎo)電與導(dǎo)熱性能。

（3）預(yù)防木材腐朽變質(zhì)和蟲害：木材干燥一般將其含水率控制在20%以內(nèi)，從而能破壞各種菌蟲的寄生條件，增加木材的抗腐及防蟲性能，避免產(chǎn)生腐朽、變色、蟲蛀等缺陷，確保木材的固有品質(zhì)。

（4）減輕木材重量和降低木材運(yùn)輸成本：木材干燥后，能顯著減輕木材重量和降低木材運(yùn)輸成本；而且可防止木材在運(yùn)輸過程中遭到菌蟲危害，保證木材質(zhì)量；同時能使木材適應(yīng)后續(xù)的加工操作。

（5）提升木材和家具產(chǎn)品檔次：經(jīng)過干燥處理后的木材制成的家具，其零部件尺寸和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量有保證、檔次高。

由此可見，木材干燥是木家具制造過程中一個相當(dāng)重要的工藝環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)引起重視。當(dāng)然，要達(dá)到以上目的，必須對木材進(jìn)行合理衣I高效的干燥，如果操作不當(dāng)，也會增加成本，共至造成損失。1

窯干的特點(diǎn)窯干與氣干相比較，干燥設(shè)備和干燥工藝均較復(fù)雜，投資也很大，成本較高。但是，窯干的干燥時間短（比氣干快很多倍），干燥條件可以靈活調(diào)節(jié)，可以干燥到比氣干程度低的任何最終含水率，而且，干燥質(zhì)量較好，裝卸和運(yùn)裝作業(yè)集中，便于實(shí)行機(jī)械化和自動化。在設(shè)備完善的干燥窯中干燥木材時，若干燥工藝確定得當(dāng)，則可以收到比天然干燥好得多的效果。因此，窯干是目前采用得最廣泛和最主要的一種干燥方法。

形式及特點(diǎn)目前，我國采用的最為普遍的木材干燥窯是周期性強(qiáng)制循環(huán)干燥窯和周期性自然循環(huán)干燥窯。周期性強(qiáng)制循環(huán)干燥窯的類型較多，結(jié)構(gòu)不一，常按通風(fēng)設(shè)備在窯內(nèi)外的配置加以區(qū)分，常見的有窯內(nèi)頂風(fēng)機(jī)縱軸型（長軸型）、窯內(nèi)頂風(fēng)機(jī)橫軸型（短軸型）、窯內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)型（側(cè)向通風(fēng)型），噴氣型等幾種類型。

1.窯內(nèi)頂風(fēng)機(jī)縱軸型（長軸型）強(qiáng)制循環(huán)干燥窯

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：數(shù)臺通風(fēng)機(jī)沿著軸的長度方向串聯(lián)安裝在一根長軸上，軸的一端伸至管理間，用一臺電動機(jī)通過帶傳動。

（2）長軸型干燥窯的優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)性能比較穩(wěn)定，窯內(nèi)空氣循環(huán)比較均勻，干燥質(zhì)量較高，能夠滿足高質(zhì)量的干燥要求，動力消耗較少，如每個干燥窯僅用一臺電動機(jī)，而且功率較小。

（3）長軸型干燥窯的缺點(diǎn)：長軸安裝不易平衡，軸承易損壞，易發(fā)生故障，設(shè)備多集中于窯的上部，安裝與維修較困難，鋼材構(gòu)件多時，腐蝕嚴(yán)重，維修量較大，窯頂溫度高，降溫慢，保養(yǎng)維修工作條件差，影響維修人員的身體健康、投資較高。

2.窯內(nèi)頂風(fēng)機(jī)橫軸型（短軸型）強(qiáng)制循環(huán)干燥窯

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：軸流通風(fēng)機(jī)橫向地（與窯長方向垂直）分別安裝在每根短軸上，各用（或共用）一臺電動機(jī)驅(qū)動。進(jìn)、排氣道互用；位于窯頂，橫向排列，并隨著風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的改變而作進(jìn)氣或排氣的互換。

（2）短軸型干燥窯的優(yōu)點(diǎn)：窯內(nèi)空氣循環(huán)比較均勻，干燥質(zhì)量較高，能夠滿足高質(zhì)量的干燥要求，短軸容易安裝與維修。

（3）短軸型干燥窯的缺點(diǎn)：須配置夾間，占用生產(chǎn)面積較多，熱量損失也較多，動力消耗大，每臺通風(fēng)機(jī)一般需配置一臺電動機(jī)，投資較高。

3.窯內(nèi)側(cè)風(fēng)機(jī)型（側(cè)向通風(fēng)型）強(qiáng)制循環(huán)干燥窯

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：軸流通風(fēng)機(jī)安裝在干燥窯內(nèi)木堆的側(cè)邊，每臺（抄兩臺）風(fēng)機(jī)配備一臺電動機(jī)。

（2）側(cè)向通風(fēng)型干燥窯的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較簡單，干燥窯容積利用系數(shù)較高，投資較少；設(shè)備的安裝與維修比較方便，容易獲得較高的木堆循環(huán)速度，干燥質(zhì)量較好。

（3）側(cè)向通風(fēng)型干燥窯的缺點(diǎn)：木堆循環(huán)速度分布不均，可逆循環(huán)效果較差，影響木料的均勻干燥；每兩間干燥窯須配置一個管理車間， 占用生產(chǎn)面積較多，動力消耗較大，每臺或每兩臺通風(fēng)機(jī)需配置一臺電動饑。

4.噴氣型強(qiáng)制循環(huán)干燥窯

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：用噴氣裝置（包括通風(fēng)機(jī)、配氣道，噴嘴等）噴射氣流，在干燥窯內(nèi)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制循環(huán)。

（2）噴氣型強(qiáng)制循環(huán)干燥窯的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備較簡單（無需通風(fēng)機(jī)間），安裝和維修比較方便；如果設(shè)計(jì)正確，建造、使用合理，可以獲得較好的干燥質(zhì)量。

（3）噴氣型強(qiáng)制循環(huán)干燥窯的缺點(diǎn)：動力消耗較大（電動機(jī)功率較大），熱量損失較大（熱氣流過窯外氣道時），提高窯內(nèi)氣流循環(huán)速度需要消耗較大的功率，滿足高溫快干（如過熱蒸汽干燥）的要求比較困難J噴氣裝置的技術(shù)性能不夠穩(wěn)定，有時因設(shè)計(jì)和施工存在間題，影響使用效果，投資較高。2

干燥速度的影響因素木材干燥過程中，一方面木材內(nèi)部的水分向表面移動，另一方面木材表面的水分向周圍空氣中蒸發(fā)。為了加快干燥速度，必須促進(jìn)這兩方面水分的移動。影響術(shù)材干燥速度的因素有外因也有內(nèi)因。外因是干燥介質(zhì)的狀態(tài)，包括干燥介質(zhì)的溫度、濕度和氣流速度；內(nèi)因是木材的特征，包括木材的樹種、厚度、含水率、心邊材和紋理方向等。

在木材常規(guī)干燥中，往往通過控制干燥窯窯內(nèi)f燥介質(zhì)的狀態(tài)來控制木材含水率，以達(dá)到干燥的目的。干燥介質(zhì)的溫度、濕度及氣流速度是控制木材干燥過程的重要參數(shù)，它們又稱為木材干燥三要素。

（1）干燥介質(zhì)溫度：木材溫度和木材中水分的溫度都隨介質(zhì)溫度的升高而提升。水分溫度升高后，木材中水蒸氣壓力升高，液態(tài)水的黏度降低，這都有利于促進(jìn)木材中水蒸氣的向外擴(kuò)散及液態(tài)水移動。提高于燥介質(zhì)的溫度，可以加熱木材、加快木材中水分移動的速度從而加快木材干燥速度，可以使干燥介質(zhì)增加容納水分的能力。但如果干燥介質(zhì)溫度過高，會使木材產(chǎn)生開裂、變色、皺縮等干燥缺陷；反之，若f燥介質(zhì)溫度過低，則會延長干燥周期。

（2）干燥介質(zhì)相對濕度：是決定木材干燥周期及干燥質(zhì)量的決定性因素。干燥介質(zhì)相對濕度越高，空氣內(nèi)水蒸氣分壓越大，木材表面的水分越不容易向空氣中蒸發(fā)，干燥速度越小；干燥介質(zhì)相對濕度越低，越有利于木材表面蒸發(fā)水分，使木材內(nèi)部含水率梯度越大，加快木材內(nèi)部水分移動，從而加速干燥進(jìn)程；但如果于燥介質(zhì)相對濕度過低則會造成木材開裂、降等。因此在木材干燥進(jìn)程中，因根據(jù)被干木材的特性及干燥質(zhì)量來合理調(diào)節(jié)干燥介質(zhì)的相對濕度。

（3）干燥介質(zhì)氣流循環(huán)速度：是干燥介質(zhì)掠過材堆的速度。高速氣流能吹散木材表面上的飽和蒸汽界層，從而改善介質(zhì)與木材之間傳熱傳濕的條件，加快干燥過程。如果干燥介質(zhì)風(fēng)速過慢，干燥周期將會延長，再加上通風(fēng)不良，木材表面甚至?xí)a(chǎn)生霉變：如果風(fēng)速過快，木材表面則易產(chǎn)生開裂；另外，窯內(nèi)空氣循環(huán)是否均勻也會直接影響到木材的干燥質(zhì)量。

以上三個因素是可以人為控制的外因，如控制得當(dāng)，可在保證質(zhì)量的前提下加快干燥速度。例如，干燥針葉材或軟闊葉材薄板時，可大幅度提高干燥溫度，適當(dāng)降低介質(zhì)濕度并采用較高的氣流速度以加快干燥過程。但干燥硬闊葉材特別是厚板時，宜采用較低的溫度和較高的濕度特別是干燥前期，以免木材開裂等缺陷產(chǎn)生。此外，氣流速度的提高也大大增加了電力消耗，且干燥硬闊葉材厚板時，木料內(nèi)部的水分較難移動到表面，因此，木材內(nèi)部水分的移動制約了干燥速度，這時加大氣流速度，以加速表面水分的蒸發(fā)，已沒有實(shí)際意義了。放干燥硬闊葉材時，宜采用較低的氣流速度。因此，只有合理控制干燥介質(zhì)的溫度、相對濕度及窯內(nèi)空氣掠過材堆的速度（干燥介質(zhì)風(fēng)速）等參數(shù)，才能對木材進(jìn)行正確、高效的干燥。

樹種是影響干燥速度的主要內(nèi)因。密度大、木射線寬的環(huán)孔硬闊葉樹材，內(nèi)部水分很難向表面移動，而且木材很容易開裂，這就影響了干燥速度。

木料厚度、含水率也影響干燥速度，厚度越小含水率越高，木材中的水分越容易向表面移動，干燥速度越快。

心材細(xì)胞中內(nèi)含物較多，一定程度上妨礙了木材內(nèi)部的水分移動，故心材干燥速度通常低于邊材。

木射線是木材中水分橫向移動的主要通道，又木料q，水分主要靠沿厚度方向的移動，因此，弦切板通常比徑切板干燥速度快。1