簡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)簡稱為氣干，是自然干燥的主要形式，分為自然氣干和強制氣干兩種。

　　自然大氣干燥(Natural drying)是一種古老而又簡單的干燥方式。它是把木材按照一定的方式堆放在空曠的場院(又稱板院)或棚舍內(nèi)，由自然空氣流過材堆(Stack)，使木材內(nèi)水分逐步排出，以達到干燥的目的。它的特點是簡單，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，干燥時間長，干燥過程不能人為控制，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，單純的氣干在實際生產(chǎn)中比較少見。

　　強制大氣干燥(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)機提供1m/s左右的風(fēng)速來縮短干燥時間的方法。強制氣干的干燥質(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，其特點是采用適當(dāng)?shù)母稍镌O(shè)備，干燥過程可人為控制，干燥周期比大氣干燥短，干燥過程不受地區(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，一般簡稱蒸汽干燥。以爐氣為熱媒的常規(guī)干燥，在我國南方非采暖地區(qū)的中小型木材廠中占有相當(dāng)?shù)谋壤?，由于它能處理廠內(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。土法建造的簡易干燥室，在我國及一些不發(fā)達國家中，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。以熱油為熱媒的常規(guī)干燥，目前在國內(nèi)外的應(yīng)用相對較少。

　　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、高壓過熱蒸汽。高溫干燥的優(yōu)點是干燥速度快、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、日本等國較盛行，如用于干輻射松、柳杉等建筑用材。

　　常壓過熱蒸汽干燥(Superheated steam drying)方法在我國興起于七十年代，其特點是傳熱系數(shù)大、熱效率高、節(jié)能效果顯著、無爆炸和失火危險。這種方法對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)問題還有待進一步研究解決。所以，這種干燥方法至今并沒有得到廣泛的使用。

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與干燥室間進行閉式循環(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，但通常溫度低、干燥周期長，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，一般用除濕干燥作為預(yù)干(Predrying)。

　　(3)太陽能干燥

　　太陽能干燥(Solar drying)是利用太陽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)來干燥木材。太陽能雖然是清潔的廉價能源，但它是受氣候影響大的間歇能源，干燥周期長，單位材積的投資較大，故太陽能的推廣受限。為縮短干燥周期，太陽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)，在交變電磁場的作用下使木材中的極性分子作極性取向運動，分子之間產(chǎn)生碰撞或摩擦而生熱，使木材從內(nèi)到外同時加熱干燥。高頻與微波干燥的區(qū)別是前者的頻率低、波長較長，對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)，但波長較短，其干燥效率比高頻高，但對木材的穿透深度不及高頻干燥。這兩種干燥方法的優(yōu)點是干燥速度快，木材內(nèi)溫度場比較均勻，殘余應(yīng)力(Residual stress)小，干燥質(zhì)量較好;缺點是投資大、電耗高，同時若功率選擇不同，功率過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施干燥，其干燥介質(zhì)可以是濕空氣或過熱蒸汽(Superheated steam)，但多數(shù)是過熱蒸汽。真空干燥時，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;同時由于真空狀態(tài)下水的沸點低，可在較低的溫度下達到較高的干燥速率，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。

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

　　(6)遠紅外干燥

　　遠紅外干燥(far-infra-red drying)是指木材在遠紅外線的照射下，木材中的水分子吸收了遠紅外線的輻射能，使水分子產(chǎn)生共振，從而將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能來加熱木材，以達到干燥木材的目的。紅外線是一種電磁波，波長范圍為近紅外線0.72～2.5微米，遠紅外線2.5～1000微米;木材干燥中使用的遠紅外線波長范圍為5.6～25微米。遠紅外線木材干燥的優(yōu)點是設(shè)備簡單，干燥基準(zhǔn)易于調(diào)節(jié);缺點是電能消耗較大，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)，從而達到干燥木材的目的。這種干燥方法的特點是：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)子周圍會出現(xiàn)較大裂紋;此種干燥方法的設(shè)備腐蝕問題，干燥工藝、干燥基準(zhǔn)，有待進一步研究。

　　(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)備簡單、易于建造、工藝操作方便，但木材經(jīng)過干燥后力學(xué)強度有所降低，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)的過程中發(fā)現(xiàn)和使用的方法，效果也是各有所長。