木材干燥论文

木材干燥理论论文

论文题目 木材干燥缺陷及预防

学 院 材料科学与技术学院

专业名称 木材科学与技术

班 级 硕-木工10-2

学 号 3106427

姓 名 赵立涛

木材干燥缺陷及预防

摘要：本文简述了木材干燥过程中常出现的干燥缺陷，以及防止各种干燥缺陷的方法。

关键词：干燥缺陷，防止方法

Wood Drying Defects and Preventing

Abstract: This article desicribes the drying defects in wood drying process,and the methods of preventing every drying defects.

木材质轻、强度高、美观、易加工、加工能耗小，是当今世界四大材料(钢材、水泥、木材、塑料)中唯一可再生和可循环利用的绿色材料和生物资源。在木制品加工过程中，干燥是必不可少的工艺环节。如果没有一个技术性能优良的干燥室和一套先进，合理的干燥工艺，木材在干燥过程中就很容易出现各种干燥缺陷。从而降低了木材的力学强度和利用率，也影响了木制品的美观性和质量。

木材由各种不同细胞组成，细胞中又含有水分和化学抽提物，在贮存和干燥过程中会受到周围环境及真菌、细菌的影响和侵袭；又因木材是各向异性体，在干燥过程中会产生干缩，且不同方向的干缩数值时不同的；再有木材干燥过程中，断面的含水率分布是不均匀的，内外层的干缩也是不均匀的；加之木材构造本身的缺陷等等；因此木材贮存和干燥过程中可能会产生种种缺陷，从而引起木材的降等损失。其主要缺陷有：开裂、变色、弯曲变形、皱缩、炭化和终含水率不均匀。

1 木材开裂

木材在室干过程中发生的开裂有外裂、内裂和端裂。

1.1 木材外裂

木材外裂也称表裂，是指木材干燥前期木材表层因拉力超过木材横纹拉伸极限强度发生的裂纹。它多发生在木材干燥过程的初期阶段或前期，若裂纹不太严重，到干燥的中、后期可完全闭合，肉眼一般不易察见。这是由于干燥前期木料表层受拉力, 且弦切板正面拉应力最大, 而湿木材的抗拉强度较低, 故最易出现表裂。到干燥后期, 木料断面上的应力发生转换, 内部受拉应力, 表层反而受压应力, 在压应力作用下, 初期不大的表裂到后期就闭合了。但一旦木材发生开裂, 木材纤维已受到破坏, 木材的强度也受到影响, 且在空气湿度变化的环境中使用时, 这种开裂还可能会再现。轻度的表裂对质量影响不大，但在加工成为成品后涂漆时，裂纹处会渗入油漆而留下痕迹，影响美观。对于承受剪切力的构件，可能会降低顺纹抗剪强度。

外裂产生的原因是由于干燥前期干燥基准过硬，使木材表面过分强烈地蒸发水分，造成内层水分向表层传导和扩散，不能和表层水分蒸发速度协调起来，致使木材表面应力过大。

防止外裂的方法：①当木材含水率降至纤维饱和点时，应暂时停止蒸发表面水分，对木材进行处理，使表层吸湿，调整表层和深层水分分布，减小含水率梯度，使已产生的应力趋于缓和，控制干燥应力的发展，以避免木材表裂的产生[1]。②干燥初期采用较低的温度和较小的干湿球温差，以有效防止外裂。在气干时已产生外裂的木料, 在随后的窑干过程中, 不宜多次喷蒸处理，以免外裂扩大和加深。

1.2 木材内裂

内裂是在木材内部沿木射线裂开，如蜂窝状，也称蜂窝裂。一般发生在木材干燥过程的后期阶段。外表无开裂痕迹，只有锯断时才能发现。但通常伴随有外表不平坦或明显皱缩，或炭化，或质量变轻等[2]。

内裂发生的主要原因有木材干燥前期的干燥基准工艺条件偏硬。使木材容易向表面硬化趋势发展；木材在干燥过程中没有进行中间处理或中间处理的温湿度条件不合适；木材后期的干燥基准偏硬（一般是干球温度偏高）。

防止内裂的方法：①适当放慢初期的干燥速度，防止锯材表层塑化固定；②适时地进行中间喷蒸处理；③待锯材中心层的含水率也降到纤维饱和点之下，才能大幅度提高干燥温度，降低空气湿度[4]。

1.3 木材端裂

端裂在木材的两个端头形成，多发生在木材射线粗的硬阔叶材或髓心板上，会影响木材的出材率。

端裂发生的主要原因有以下几个方面：木材装堆时，板材的端头与垫条没有齐平摆放； 长度方向上材堆之间的衔接空隙过大,造成干燥室内气流短路循环,板材的端头始终处于强气流的循环中；所选择的干燥基准整体偏硬, 干燥速度过快；干燥基准中某一阶段的温湿度条件偏硬(通常干球温度容易偏高)；对易端裂的木材没有涂封不透水的涂料[5]。

防止端裂的方法是在木材端头涂以能耐高温的防水涂料(高温沥青漆或石蜡油等)，并在装堆时在板材两端放置隔条，端头应齐整或设置挡板，以防止室内循环气流从材堆端头短路而过，从而有效地防止端裂产生[4]。

2 变色

木材的变色时由于受周围环境（阳光、空气、水分和温度）或微生物（真菌、细菌）的作用，使木材表面（有时也深入至内部）的颜色发生令人不悦的变化。原木和锯材都可能产生变色。木材的变色主要分微生物（真菌、细菌）引起的变色和化学变色两大类；

2.1 微生物引起的变色

微生物引起的变色有：边材蓝变、木材霉变、湿心材褐变。

2.1.1 边材蓝变

蓝变在针叶材和阔叶材中都可能发生,但通常只发生在边材。浅色木材如（马尾松、橡

胶木、色木等）的边材很容易产生蓝变。

蓝变是由真菌在木材上繁殖、生长引起的。引起木材蓝变需要有水分、养料和温度。只有当木材含水率高于时, 真菌才能在木材上繁殖、生长。木材中的淀粉和糖类是真菌的食物。有些木材如橡胶木中的淀粉和糖类的含量较高，因此很容易蓝变。真菌生长的最适宜的温度为20-30℃ 。温暖、潮湿的气候条件下,在密实堆积的湿锯材和原木中最易产生蓝变。蓝

变最初发生在锯材的表面和原木的端面, 若条件适宜也可以从表面渗透到木材内部。蓝变几乎不影响木材的强度, 但蓝变的木材易发生腐朽, 蓝变是腐朽的先兆[3]。蓝变严重影响木材的外观, 使其使用价值大大降低。

防止木材蓝变，就要破坏真菌繁殖和生长的条件，即适时处理和恰当干燥。

2.1.2 木材霉变

霉变也是有真菌引起的。湿材在温暖、潮湿的环境下，易在表面产生白色、黄褐或黑色的的絮状霉斑。一些硬阔叶树材如栋木窑干时, 采用的干燥基准过软（温度过低, 湿度又高）很容易在木材表面生霉[4]。

霉变只发生在木材表面,可用刷子清除,也可刨除,对木材质量无大影响。生霉的锯材用60℃ 以上的温度汽蒸数小时,很容易停止霉菌生长。

2.1.3 湿心材褐变

湿心材是心材饱水的非正常木材,是木材病理上的变化引起的。当湿心材干燥时, 厌氧细菌使木材中的抽提物发生化学降解从而使木材褐变色。易产生湿心材褐变的树种有北美乔松、糖松、白杨、美洲黑杨和铁杉。带有湿心材的栋木、红杉、北美乔柏和铁杉干燥时, 由于细菌生长时产生的有机酸催化了湿心材中的丹宁与铸铁、钢和锌等金属的化学反应, 产生褐变色。

控制湿心材褐变有两种方法：化学处理和采用特殊的干燥基准。用抗氧剂（如叠氮化钠、亚硫酸钠）处理生材或湿材,效果较好。未处理的湿心材采用较低的干球温度和较大的干湿球温差（即低温、低湿基准干燥木材, 可控制褐变色[4]。与铸铁发生化学反应产生的木材表层变色可用草酸水溶液除去。

2.2 化学变色

化学变色多发生于心材。大多数树种的心材在干燥期间, 由于抽提物的化学性质不同及干燥温度不同会产生不同程度的均匀的褐变色。这种变色是由于木材细胞中的酶在窑内温度作用下, 发生降解所致。

防止化学变色的方法是，锯材要及时进行人工干燥，防止长期在场地堆放；此外，窖干时要采用较温和的干燥基准[3]。

3 弯曲变形

木材弯曲变形有横弯、顺弯和翘曲。横弯(板材沿横向弯曲)一般发生于弦切板，是由于沿年轮方向的弦向干缩量较大引起的；顺弯(板材沿纵向方向弯曲) 是由于纵向纹理不直，组织排列不均匀造成的；翘曲是纵向纹理扭曲造成的。锯材弯曲变形给加工带来一定的困难，并增到了加工余量，从而大大降低了出材率。

木材弯曲变形是由于纹理不直发生各向异性收缩引起的，堆垛时隔条上下不垂直也会造成弯曲变形。

防止方法是根据树种和树干形状采用正确的锯解方法，并通过合理装堆和采用合适干燥工艺来避免或减轻这一缺陷。也可以在材堆顶端压以重物，避免堆顶板材产生弯曲变形[1]。

4 皱缩

皱缩是木材的表面出现明显的塌陷，其干缩率的数值远远超过木材理论干缩值。皱缩是由于木材细胞腔中的液态自由水排除时,产生很大的毛细管张力,对细胞壁产生巨大的吸引力, 使细胞壁向腔内塌陷引起的。另外,干燥初期木材内部受压缩应力的作用, 此力与毛细管张力（吸引力）相叠加, 更加重了木材皱缩。皱缩是在干燥前期,当锯材平均含水率还在纤维饱和点以上时发生的。一般初含水率很高的木材（特别是湿心材）容易发生皱缩。另外材质致密内部水分不容易移动的木材, 或者细胞壁较薄的速生材, 若干燥前期采用过高的干燥温度, 也容易产生皱缩。

防止方法：①对易皱缩的木材最好先气干预干, 再窑干；②易皱缩锯材窑干前期采用较低的温度, 如不超过50℃ ③对已产生皱缩的锯材当平均含水率降到15%时,可用温度100℃ , 相对湿度100%的蒸汽喷蒸处理4-8h,可减轻皱缩,但严重的皱缩是很难矫正的[4]。

5 炭化

木材炭化是指木材的表面或内部组织结构已被破坏，出现焦炭状，其一般发生在微波干燥的木材中。当部分木材的温度超过临界值时(135℃)，时间较长就会在含水率低于5％的区域发生炭化。

防止方法是控制微波输出功率和辐照时间，降低温度[1]。

6 终含水率不均匀

木材经过干燥后，如果最终含水率不均匀则将会影响到后续机械加工和产品质量。有时因最终含水率严重不均匀而必须对木材进行重新干燥，造成很大的浪费。最终含水率不均匀的主要原因如下。

1 木材方面的问题：a.被干木材的初始含水率差异很大；b.板材的厚度差异比较大，厚板和薄板混装；c.难干材和易干材混装；d.材堆之间衔接和摆放不合理；气流在整体材堆中有堵塞现象，不能形成合理的循环[5]。

2 木材干燥基准工艺条件的问题：a.选择和确定的干燥基准工艺条件偏硬，干燥速度过快；b.干燥后期速度过急过快；c.没有进行平衡处理或进行平衡处理时没有达到要求；

d.没有进行最终处理或进行的最终处理不符合要求。

③干燥设备方面的问题：a.干燥室内的气流通道过窄或过宽，通过材堆的气流循环不均匀；b.通风系统匹配不合理，电动机的功率小或转速低，风机的直径小或风机叶片的角度不符合要求，使其产生的风速不能满足干燥要求；c.加热器的匹配没有满足要求，整体加热面积过小;d.干燥室内的加热器散热不均匀，每组加热器沿高度方向的下部凝结水排不出去，影响散热效果；e.加热器或喷蒸管有局部漏气，导致部分木材不干[5]；f.干燥室的局部壳体或大门有严重漏气现象，形成了干燥室内的薄弱区域。

7 总结

综上所述，在木材干燥过程中会出现各种各样的缺陷，需要对干燥工艺，干燥方法，干燥设备，温度，含水率等条件综合分析，才能最大程度的预防木材干燥缺陷的发生。

参考文献：

[1]郑万友,梅建志,栾凤艳,姜海波.防止木材干燥缺陷的研究[J].林业机械与木工设备,2003,31(2)

[2]高建明.木材干燥学[M].科学出版社,2008.

[3]李玉栋.木材的变色及其预防[J].人造板通讯2002,(3):10—13

[4]顾练百.木材干燥第5讲锯材干燥及预防[J].林产工业,2002(3)

[5]陈忠东,林海,崔玉权,张利萍.常规木材干燥缺陷及产生的原因[J].林业机械与木工设备,2006,7

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/3c583c7401f69e3143329460.html