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紅木家具的木材干燥工藝和木材水分儀

紅木家具的木材干燥工藝和木材水分儀

1:干燥的意義:用做紅木家具的木才是多孔的有機高分子材料,它具有干縮濕脹的特性,當它所處的環境濕度高于木材的含水率時,木材吸濕,尺寸增大;相反,環境濕度低于木材的含水率時,木材水分散失,尺寸減小。木材尺寸和體積隨著水分散失而減小,這叫木材干縮。木材干縮對家具質量影響很大。因為木材是各向異性材料,干縮時各向干縮率不同,一般正常的全干縮率:縱向為0.1%—0.3%,徑向為3%—6%,弦向為6%—12%,體積干縮率為9%—14%。很濕的木材或者未干燥好的木材,在正常情況下水分要散失,必然要收縮,由于收縮率的不均勻而引起木材開裂、翹起變形等缺陷,直接影響家具質量。一般說來,用未干燥好的木材生產家具,版面容易開裂、加工易起毛、榫卯易松脫。因而在制作家具前首先要對木材進行正確的干燥處理,以防止腐朽、變質、變形和開裂;改善物理和加工性能(如提高強重比,顯現花紋和光澤,易于刨光,提高接合強度及裝飾性能等)。所以,正確進行木材干燥是保證紅木家具質量的關鍵。
2.干燥原理
(1)木材中水分存在狀
  木材是一種生物材料,它是由多種細胞組成。每一個細胞都有細胞壁和細胞腔。在細胞壁上有紋孔,使細胞之間相通(闊葉材還具穿孔),構成大毛細管系統。 細胞壁的基本結構是以纖維為“構架”。長短不等的鏈狀纖維素分子有規則地聚集在一起構成纖絲、微纖絲和基本纖絲等,由這些纖絲聚集成細胞壁各層。在這些纖絲之間有空隙,這些大小不等的空隙構成微毛細管系統。木材中的水分就存在于大毛細管系統和微毛細管系統中。在大毛細管中的水稱為自由水,與木材呈無聊機械結合,自由水的含量高達250%,水分可以自由蒸發。當自由水蒸發完后,細胞壁的吸著水仍在飽和狀態時叫纖維飽和點,這時木材含水率叫纖維飽和含水率。自由水的多少,只影響木材的重量、耐久性和導熱性,不影響木材的其他性質。在微毛細管中的水叫吸著水或者結合水,與木材呈物理化學結合,就多種木材來說,在空氣文檔約20°C,濕度為100%時,吸著水的含量為23%—33%,平均30%。吸著水的增減不僅影響細胞壁的脹縮,而且影響木材其他物理力學性質。當木材含水率低于纖維飽和點時,細胞壁的微毛細管系統從空氣中吸收水分,這種現象叫吸濕;當木材含水率高于纖維飽和點時,水分從微毛細管蒸發到空氣中,這種現象叫解吸。濕木材解吸或干木材吸濕,經一定時間后解吸或吸濕使木材達到與所在地空氣的溫度、濕度相平衡狀態,這時的含水率叫該空氣條件下的木材平衡含水率。因為空氣的溫度、濕度不是恒定的,所以兩種過程仍在不斷的進行,但隨著時間的推移,特別是紅木家具涂以生漆或燙蠟等保護措施,木材吸濕或解吸的程度大大減弱了,木材內部產生的應力小了,木材尺寸也就穩定了。空氣的濕度、干濕球的溫度差(或溫度計差)與相對濕度(或相對蒸氣壓力)對木材平衡含水率的變化起決定性的作用。在資料中介紹了多種適用于各種氣候條件下的木材平衡含水率的圖和表,這里只選用埃森曼(Eissenman)平衡含水率表(見表1),因為它適用于木材的低溫干燥到高溫干燥。在生產紅木家具前必須把使用的木材干燥到與所在地區的氣溫、濕度相適應的木材平衡高含水率(*好要求比使用地區或處所平衡含水率的*低月份低2%-3%),這樣才能避免木材含水率因受使用地區空氣溫度、濕度的變化引起木材的脹縮、翹曲和開裂,保證產品質量。表二介紹我國55個城市木材平衡含水率(水分)估計值,供紅木家具生產廠家參考。可以使用哈爾濱W66利来電子技術有限公司銷售的木材水分儀測量,種類很多,包括意大利KLORTNER牌木材測濕儀,美國wagner牌木材濕度儀,lignomat木材水分儀。
(2)木材干燥時內部水分移動狀況
  木材干燥時是木材內部水分移動到木材表面,再向大氣中蒸發的過程。鋸材干燥時,水分可以從木材兩端排出,也可以從木材表面、側面排出,通常從兩端排出比表面、側面容易。側面面積比較大,所以水分主要從表面、側面排出。木材干燥時木材中水分移動原因有含水率梯度和溫度梯度兩種。新砍伐的木材,放在大氣中,由于表面水分蒸發快,而內部蒸發慢,于是表面含水率低于內部含水率,形成內高外低的含水率梯度。木材內部水分總是從含水率高的地方向含水率低的地方移動,梯度大,移動速度快:反之則慢。無梯度時就停止移動。
  當木材各部分溫度不同時,木材內部就存在溫度梯度。溫度梯度促使水分從溫度高的地方向溫度低的地方移動。 在一般情況下,木材的含水率內部高于外部,含水率梯度迫使水分由內向外移動;在木材干燥加熱時,木材外部溫度高于內部溫度,溫度梯度迫使水分由外向內移動。兩個相反方向的移動,致使水分在木材內部呈現一個滯留區域,造成木材干燥不勻。為了克服這種現象,要使溫度梯度、含水率梯度二者一致,都是由內向外,共同促進水分由內向外移動。為了達到這一目的,采取的辦法是預熱處理,在高溫、高濕下,把木材濕透、熱透,然后降低溫度和濕度,來達到目的。 木材中的水分從內向外移動的快慢與木材的結構、密度、心邊材有關。木材結構粗、密度小者,細胞的胞腔大,大毛細管系統相對比例大,水分移動快;否則移動慢。紅木家具的木材干燥工藝和木材水分儀
(3)木材的干縮
 木材干燥過程中常見開裂、變形等缺陷,根本原因是木材干縮不均勻所致。
木材干燥時,其尺寸和體積隨著水分的減少而減少,稱干縮。干縮是由于木材干燥時水分蒸發,組成細胞壁的纖絲、微纖絲和基本纖絲彼此間因失水而靠攏所致。木材的縱向干縮和橫向干縮(徑向及弦向)不同。由于纖絲、微纖絲和基本纖絲在初生壁、次生壁的內層(S1)和外層(S3)排列方向與樹軸近乎垂直;在次生壁的中層(S2)排列方向則于樹軸近乎平行,而次生壁中特別厚,占細胞壁的80%-90%,對樹木干縮起決定作用,所以木材縱向干縮小,而橫向干縮大,尤其弦向干縮*大,通常弦向干縮率是徑向干縮率的2倍。木材干縮率及各向差異干縮的大小與木材干燥的難易有密切關系,一般是干縮及差異干縮大者難干燥。下面介紹幾種常見紅木木材的干縮率(見表3)供干燥木材時參考。
木材翹曲、變形是由于木材各方向不均勻的干縮和濕脹造成的。常見的有橫向翹曲變形和縱向翹曲變形兩類。橫斷面翹曲變形主要是由于弦向干縮和徑向干縮差異的結果。從圖1可以看出,如果不考慮徑向干縮率變異的話,含有髓心的徑鋸板,其厚度方向全為弦向,寬度方向全為徑向,因為收縮的大小一致,所以只有尺寸變化,厚度變薄,寬度變窄2,而無變形;端面與生長輪成45度角的木板,,干后成瓦片狀翹曲3;如果原來為正方形,其生長輪與兩邊平行,干縮后為長方形4;如果與生長輪成為對角線正方形,干縮后呈菱形5;如果原來端面為圓形,其生長輪與圓的直徑相平行,與圓的另一直徑相垂直,干縮后變為橢圓形6;如果是弦鋸板,在自然狀態下干縮,其結果是瓦形,稱瓦彎7;離髓心越遠,板面越寬彎曲就越嚴重。
縱向翹曲表現為板面或者板材邊緣形狀的改變。產生的原因,一種是由于同一板塊含有兩部分木材(如正常材與應力木)他們干縮率不一致;另一種是由于板材紋理不規則。前者形成弓彎和邊彎;后者行成四邊扭翹。
為了防止此種翹曲,干燥時正確地堆放木材是很重要的。隨時隨地測量水分也是重要的。

哈爾濱W66利来電子技術有限公司生產手持式木材水分儀,在線紅外水分儀,鹵素水分儀。