木材常规干燥工艺干燥工艺

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第六章 木材常规干燥工艺,本章主要内容,6.1 干燥前准备,6.2 干燥基准,6.3 干燥过程实施,6.4 木材干燥质量检验,6.5 干燥后锯材保管,6.6 木材干燥缺陷及预防,6.1,干燥前的准备,6.1.1,干燥室壳体和设备的检查,（,1,）干燥室壳体,（,2,）通风设备,（,3,）供热和调湿设备,（,4,）测控设备与仪表,6.1.2,锯材的堆积,木材干燥效果与干燥室结构、设备性能及操作人员技能有关，材堆堆积方式也影响木材的干燥质量。,6.1.2.1,材堆的规格和形式,材堆的堆积要有利于循环气流均匀地流过材堆的各层板面，使材堆和气流能够充分地进行热湿交换。根据干燥窑的结构和干燥方法的不同各异。,周期式强制循环空气干燥窑材堆的装卸有轨车装卸和叉车装卸两种方法，单材堆的形状大同小异。,（,1,）用叉车装卸的单元小材堆 （,2,）用轨车装卸单元小材堆,单元小材堆和轨车材堆,干燥室堆积法,板材之间不留空隙的密集排列；,板材之间留有空隙；,在材堆中央部分留出较大的空隙，适用于弱强制循环或自然循环。,材堆的外形尺寸大小是根据干燥窑的结构和内部尺寸确定的，是在设计木材干燥窑时就确定下来的技术参数。,轨车式,干燥窑，,材堆宽度与材车等宽，长度与材车等长，若材车较短时，也可两个材车联合使用，装垛较长的木材。材堆侧边与门框间距为,100mm,。材堆的高度也由门框决定，材堆顶与门框梁的距离为,100mm,。,叉车,式装材干燥室,，材堆设计为单元小材堆，通常长,2m,或,3m,，宽,1.2m,或,1.5m,，高,1.2m,或,1.5m,。小材堆由叉车横向装入干燥室，干燥室内部宽度即单元小材堆长度总和，装,2,4,节；干燥室进深方向是单元小材堆宽度总和，装,3,4,列，列之间错开,200,300mm,，防止干燥室进深方向上形成节之间气流通道；高度方向约装,3,堆，材堆顶至隔板距离为,200mm,左右。,6.1.2.2,隔条,材堆中相邻两层木材要用隔条均匀隔开，在材堆的高度上造成水平方向气流通道。在这些通道中干燥介质和木材表面进行有利于木材逐渐变干的热湿交换,。,隔条的作用,:,使材堆在宽度方向上稳定。,使材堆各层木材互相夹持，防止或减轻木材翘曲和变形。,在上下木材之间造成水平式气流循环通道,。,隔条的断面尺寸,：,一般取（,25mm30mm,）,(25mm40mm),，四面刨光，厚度公差为,1mm,。,隔条间距：按树种、材长、材厚确定。一般为,0.3m,0.9m,，阔叶树木材及薄材应小一些，针叶树木材及厚材应大一些，厚度,60mm,以上的针叶树木材可以加大到,1.2m,，易翘曲的木材可取,0.3,0.4m,。,隔条的尺寸,:,一般情况下，强制循环空气干燥窑采用,20,25mm,厚的隔条，自然循环木材干燥窑采用,25,35mm,厚的隔条。隔条的横断面一般为正方形，也有采用矩形，锯制为,25mm35mm,，以适用于不同情况。板材的规格厚度不同，所需木材表面的气流循环速度不同，其隔条的厚度也不同，下表列出板材厚度与隔条厚度之间的关系。,要求隔条材的物理力学性能好，材质均匀，纹理通直，能经久使用；一般使用变形小、硬度高的干木材制作。,6.1.2.3,堆积锯材时的注意事项：,同一干燥室材堆木材的,树种、厚度要相同,，或树种不同而,材质相近,。厚度容许偏差为木材平均厚度,10%,，初含水率力求一致。,材堆中各层隔条在高度上自上而下地保持在一条垂直线上，落在材堆底部的支撑横梁上。,支持材堆的几根横梁，高度一致，在一个水平面上。,木材越薄，要求干燥质量越高，或要求终含水率越低，配置隔条数目应越多，沿材堆长度横置隔条。,25mm,厚板材，隔条间距不应超过,0.5m,；,50mm,厚板材隔条间距可按,0.81.0m,布置，,50mm,以上厚木材，隔条间距取,1.0m,。,材堆端部两行隔条，应与,板端齐平,，以免发生端裂。若木材长短不一，应把短料放在中部，长料放在两侧。,为防止材堆上部几层木材发生翘曲，材堆装好后应在材堆顶部,加压重物或压紧装置,，重物放在有隔条的位置上，不要放在两个隔条的中间。如无压顶,最上面,23,层应为质量较差木材，或要求干燥质量不高的木材。,含水率检验板放在,合适位置,，以准确测量干燥过程木材含水率。采用电测含水率法自动控制系统应在干燥窑中布置,3,个以上含水率测量点，即选,3,块以上含水率检验板，预先将探针装好。通过检验窗放取含水率检验板手动操作，装堆时应在对着检验窗的材堆上，预留放置检验板的位置。,干燥毛料时，若厚度小于,40mm,，宽度小于,50mm,时，,毛料可作为隔条,，若毛料尺寸超过上述数据，应放置隔条，否则会影响板材的干燥质量。,自然循环干燥窑，材堆内一系列垂直气道应自上而下保持在一条线上，必要时可留中央气道。,6.1.3,干燥前的预处理,木材干燥前根据树种、用途和质量要求分别进行不同预处理，可缩短干燥周期、保证干燥质量。,6.1.3.1,预干处理,硬阔叶树材生材含水率一般比较高，通常在,90%,以上。生材直接进入干燥室干燥，干燥周期长，能耗大，质量难以保证。,木材预干从生材干燥到,30%,20%,的含水率，再进入常规蒸汽干燥室进行二次干燥，可缩短常规室干周期约,50%,，能耗可大幅度降低，干燥质量显著改善。,（,1,）气干预干 气干预干投资和运转费很低，需较大场地，周转期长，资金积压。,（,2,）低温室预干 将木材堆放在具有一定温度和气流循环速度的低温预干室中进行低温干燥处理。比气干预干质量高，预干周期较短，过程易于控制；但能耗较高，投资也比较大。,低温预干室实积容量有数百立方米，大型可达数千立方米。室内装有散热器和轴流式循环风机；温度不超过,37.5,，气流循环速度约为,0.5m/s,；同一室内可以装树种、规格不同的木材。,6,.1.3.2预刨处理,预刨处理适用于硬阔叶木材干燥，在室干前将硬阔叶木材经过粗刨加工，使其厚度均匀，再进入干燥室干燥。通常用于硬木地板和实木家具面板干燥。,预刨处理特点：缩短木材干燥周期；降低木材干燥能耗；防止板材干燥过程中翘曲变形；降低干燥中板材表面开裂危险性；增加干燥室的有效容量。,6.1.3.3,预浸泡处理,是在木材室干前将木材浸泡在一定温度以及不同溶剂的水溶液中进行浸泡处理，获得防变色、防霉变和脱脂等的特殊效果。,（,1,）防变色的预浸泡,（,2,）防霉、防蓝变的预浸泡,（,3,）脱脂浸泡处理,6,.1.3.4预汽蒸处理,是在实施干燥工艺过程前将木材置于密闭容器中用饱和蒸汽进行处理；或在干燥过程预热阶段用饱和蒸汽对木材进行处理。可以改善木材某些品质，提高其使用价值；一定程度上提高木材干燥速度。如松木脱脂、改善渗透性；使三角枫、山毛榉材色发红；杀虫除菌、防霉消毒等；,对干燥室或容器有特殊要求，如气密性和防腐性能，增加辅助设备，增加用汽量，提高成本；一些难干硬阔叶湿材如栋木等，在饱和蒸汽处理时，容易产生木材表面开裂；长时间汽蒸会使木材颜色加深；故在使用预汽蒸处理前，应对木材物理性能和干燥特性进行测试，不宜随便使用。,6,.1.3.5预分选处理,用于针叶树材，因针叶树材初含水率相差比较大，特别是速生人工林木材存在有不规则的湿心材，湿心部分含水率比正常生材约高出,1,倍。若与正常材同室干燥，当正常材终含水率达到要求时，湿心材含水率还远在纤维饱和点以上。初含水率相差较大，同室干燥时会产生开裂等干燥缺陷。针叶树材,(,特别是速生人工林木材,),干燥前应进行预分选，将高含水率湿心材与正常材区分开，使其与正常木材分室干燥。,区别湿心材最简便方法是根据其重量与声音确定。因其含水率很高，故重量比同样规格的正常材大得多。,6.1.4,检验板的使用,生产中通过测定检验板含水率和应力变化来操作干燥过程。,用于检验木材含水率的检验板，叫做含水率检验板,。设置含水率检验板的目的就是为了检测干燥过程中木材含水率的变化，作为实施干燥基准阶段转换和结束干燥过程的依据。,用于检验木材干燥应力的检验板，叫做应力检验板,。设置应力检验板的目的就是为了检测干燥过程中木材应力的大小，作为干燥过程中实施调湿处理的依据。,检验板（含水率检验板、应力检验板）是室内被干木材代表。,6.1.4.1,检验板的选制,按含水率基准操作的工艺过程必须使用检验板。锯制检验板的木材应具有代表性，对材质要求如下：,无腐朽，无裂纹，无虫蛀，非偏心材、无涡纹，少节疤；,含水率较高的边材；,材质密实，干燥缓慢的树基部材；,弦切板材（板面是弦切面）。,检验板和试验片锯制,锯材干燥质量,GB6491-1999,规定,1,、,5(10-15mm),应力试验片,2,、,4(10-12mm),含水率试验片,3,、,6(1.0-1.2m),检验板,6,.1.4.2检验板的使用,木材干燥过程中，检验板是操作人员随时掌握干燥过程的依据，必须保证检验板完整性。应放在易取放位置；,检测含水率检验板最好放置在材堆中水分蒸发最慢部位，确保被干木材终含水率均达到要求；检测应力检验板最好放置在材堆中水分蒸发最快部位，以防止干燥缺陷的发生。,试验板放置位置,B,-,材堆宽度,h,-,材堆高度,检验板干燥后，按图所示锯制最终含水率试验片、分层含水率试验片以及应力试验片。,分层含水率和应力试件的制取,（,1,）干燥过程检验 （,2,）干燥终了检验,木材宽度,B200mm,时，按图方法锯制应力试验片，含水率和分层含水率试验片也可以按此法进行。,宽材应力试验片的锯解,a,）含水率检验板的使用,用来观察、测定干燥过程中木材含水率变化情况。检验板两端头清除干净后涂上耐高温不透水的涂料，防止从端头蒸发水分。处理后的检验板，用天平或普通台秤称出最初质量,G,初,，放在材堆中预先留好位置上，与被干木材经受同样干燥条件，干燥过程中含水率变化情况可通过测定含水率检验板含水率变化了解。,（,1,）木材初含水率的确定,使用含水率检验板时，先确定检验板初含水率。干燥木材初含水率采用称重法进行测定，称重法按照国家标准,GB/T 64911999 ,锯材干燥质量,中的规定进行。,为了正确的反映检验板的初含水率，应取两块试验片的含水率的平均值。,（2,）,含水率检验板的使用,根据已知检验板的,MC,初,试验片的平均含水率；,G,初,检验板的最初质量，按下公式可以算出检验板的全干质量，用,G,干,代表。,推算检验板全干质量就可计算干燥过程中任何时刻检验板含水率。,假设,MC,当,为测定当时的检验板含水率，那么，当时含水率可用下面公式计算：,b,）,应力检验板的使用,木材是各向异性材料，在气态介质对流传热条件下干燥时，弦、径和纵向不能同步收缩，发生内应力难以避免。了解木材干燥过程中内应力和沿木材厚度上含水率梯度情况，作为进行中间处理和终了处理依据，从应力检验板上锯制内应力试验片和分层含水率试验片。,应力检验板在使用中，理论上应放在水分蒸发最快地方。干燥过程中应力检验板允许锯割，检查应力时，取出应力检验板，锯去端头，锯去端头长度试验板长度而变化，一般为,10,20cm,，然后锯取内应力试验片；通常试验片锯制成,应力切片,和,叉齿,，根据切片和叉齿变形来判断木材干燥应力的性质、大小和有无。,木材干燥内应力性质可根据刚锯制的应力切片和叉齿的变形（是向内弯曲还是向外弯曲）判断当时木材干燥应力性质；应力大小是时根据应力切片和叉齿弯曲程度来判断，可以判断被干木材开裂可能性。,c,）,干燥应力的测量,干燥应力是木材由湿变干过程中由于内、外层干燥和收缩不同步造成。干燥应力发生及发展与干燥工艺有关，干燥应力大小直接影响到干燥质量。因此，无论是实际生产还是工艺性试验，都必须了解和掌握干燥过程中应力变化情况。干燥结束后质量检验，需要测知木材残余干燥应力。,测定木材干燥应力方法很多，包括切片法、叉齿法、贴应变片法、声发射法和电介质特性法等。下面主要介绍生产中常用的切片法和叉齿法。,（,1,）切片法,利用分层含水率试验片，比较其切开当时及烘干后试片形状变化来判断干燥应力的方法。,如果内部有应力存在，试片切开时会立即变成弓形。变形程度与应力大小、含水率梯度和表面硬化（即表层发生塑性变形）程度有关。试片变形程度可分析木材干燥应力大小。为便于比较木材干燥应力的大小，我们可把切片变形的挠度,f,与切片原长度,L,比值的百分率定义为应力指数,Y,。应力切片的制作见图所示。,应力切片的制作与分析,（,1,）划线，（,2,）切片风干后，（,3,）测量变形挠度,残余应力是在消除试片含水率梯度后测得。即应力试片切取后，在,1032,干燥箱内烘干,2,3h,，或在室温通风处气干,24h,，含水率分布均衡后按上述方法测量其应力指数。测得残余干燥应力指数。,（2,）叉齿,法,实际生产中应用最普遍的应力检验方法。,干燥过程中需要检验干燥应力时，取出应力检验板，锯制应力试验片，然后按下图所示锯制叉齿应力检验片。,叉齿应力检验片锯制后，在,1032,的干燥箱内烘干,2,3h,，或在室温通风处气干,24h,，含水率分布均衡，叉齿内、外层含水率分布均衡后，可根据叉齿变形程度测知其应力指标,Y,。残余应力指标即叉齿相对变形（,Y,）,S ,叉齿未变形时两齿端外,侧的距离，也即两齿根,外侧的距离，,mm,；,S,1,叉齿变形后两齿端外侧,距离，,mm,；,L,叉齿未变形时的外侧长,度，,mm,。,。,叉齿应力检验片的锯制,（,a,）板厚,50mm,时的叉齿尺寸,（,b,）板厚,50mm,时的叉齿尺寸,取残余应力指标的算术平均值（ ）为确定干燥质量的合格率的残余应力指标。,若（,）,2,，说明干燥应力很小，可忽略不计。若（,）,5,，应力较大，应进行调湿处理，将其消除。,锯材干燥质量,国家标准,GB/T 64911999,对不同等级的干燥木材规定有干燥应力指标的允许范围。,d,）,分层含水率的检测,是对应力测试的补充，是检测木材厚度上不同层次含水率。木材分层含水率对干燥前或干燥过程中工艺分析和干燥后干燥质量检查都很有用。,干燥前分层含水率，可用锯制含水率检验板时截取的分层含水率试验片来测定。干燥过程中，不能从含水率检验板上锯取分层含水率试验片。可从被干木材或应力检验板上截取。,分层含水率试验片锯制图,B,板材宽度,S,板材厚度,干燥木材,厚度上含水率偏差,(,MC,h,）：,MC,h,=MC,s,MC,b,式中：,MC,s,及,MC,b,心层及表层含水率，。,厚度上含水率偏按其平均值,(,),来检查，,式中：,n,分层含水率试片数。,干燥木材含水率偏差,MC,h,越小，表明干燥木材厚度上含水率分布越均匀，意味干燥工艺和干燥基准合理，质量也越好。如果偏差,过大，会产生很大内应力，应调整干燥介质参数，及时进行热湿处理，使木材表面有限吸湿，均衡厚度上含水率分布，确保木材干燥质量。干燥结束后，厚度含水率偏差越小，说明木材干燥越均匀，加工时变形可能性越小。,MC,允许范围表（超过下述范围需要热湿处理）,6.2,干燥基准,干燥基准,就是根据干燥时间和木材含水率的变化而编制的干燥介质温度和湿度变化的程序表。,6.2.1,干燥基准简介,6.2.1.1,干燥基准的分类,木材干燥基准主要按干燥过程控制因素进行分类，应用较广干燥基准是,含水率干燥基准,和,时间干燥基准,。,a,）含水率干燥基准,按木材含水率变化来控制干燥过程，制定干燥介质的状态参数。即把整个干燥过程按含水率变化幅度划分几个阶段，每一含水率阶段规定了干燥介质的温度、相对湿度。,含水率干燥基准（,40mm,厚柞木）,双阶段,或,三阶段干燥基准,：,将,整个干燥过程划分为,2,个或,3,个含水率阶段的的干燥基准,。,双阶段高温干燥基准（,40mm,厚云杉）,三阶段干燥基准（,40mm,厚柞木）,波动式干燥基准,：,在整个含水率阶段，干燥介质的温度作升高、降低之反复波动变化的基准。,半波动干燥基准,：燥介质的温度在干燥的前期逐渐升高，在干燥后期作波动变化的基准。,对硬阔叶树厚木材，干燥较为困难，干燥过程中易产生很大含水率梯度，为加快干燥速度，避免产生较大含水率梯度，可采用波动式干燥基准。,波动式干燥工艺是使干燥介质温度和湿度不断波动变化，周期性反复进行“,升温,降温,恒温,”的过程，升温过程只加热木材不干燥，木材中心温度接近介质温度时即转入降温干燥阶段，干燥介质温度降到一定程度再保持一段时间，以便充分利用木材内高外低温度梯度。木材中心层温度降低，使温度梯度平缓时，再次升温，周而复始确保内高外低温度梯度。干燥前期对提高干燥速度比较明显，后期则不甚明显。但前期须确保一定相对湿度，否则易产生开裂。后期波动则安全，在生产上，通常采用半波动工艺，即在干燥的前期采用常规含水率干燥基准，而后期采用波动式干燥基准。,b,）时间干燥基准,是按干燥时间控制干燥过程，制定干燥介质的状态参数,。即把整个干燥过程分为若干个时间阶段，每一时间阶段规定了干燥介质的温度、相对湿度。,时间干燥基准（,30mm,厚桦木）,c,）连续升温干燥基准,根据树种、规格和干燥质量要求，规定介质初始温度、最高温度和升温速度，从基准初始温度开始，,等速提升介质温度,，,保持干燥介质温度和木材温度之间温层为常数，确保干燥介质传给木材的热流量不变，使木材干燥速度基本保持一致,。,要求干燥介质以层流状态流过材堆，不改变气流方向。方法简单、操作方便，干燥快速和节能。,连续升温干燥基准（,30mm,厚红松）,连续升温干燥基准（,50mm,厚红松）,d,）干燥梯度基准,主要应用于木材干燥过程自动控制。,干燥梯度是指木材平均含水率与干燥介质状态对应木材平衡含水率之比,。,干燥梯度大小反映木材干燥速度快慢，对控制木材干燥过程具有重要的意义。,干燥梯度基准制定根据木材厚度和干燥难易程度，及不同含水率阶段木材中水分移动性质，使干燥梯度维持在一定范围内，保证木材干燥质量。,梯度干燥基准选用是根据木材树种选择其基准组，根据木材厚度选择干燥强度，厚度,60mm,以上选用软基准，厚度在,30,60mm,之间选用适中基准，厚度在,30mm,以下选用硬基准。,6,.2.1.2干燥基准的评价,用效率、安全性和软硬度三个指标进行评价。,效率,：,用干燥延续时间长短作为评价标准,。同一,干燥室内用两个不同的基准干燥同一种木材，同样质量标准下，干燥延续时间短的基准效率高。,安全性,：,木材在干燥过程中不发生干燥缺陷，用干燥过程中,木材内部存在实际含水率梯度与使木材产生缺陷的临界含水率梯度的比值来表示,，比值越小，安全性越好。,软硬度,：,在一定干燥介质条件下，木材内水分蒸发的程度。,当木材树种、规格和干燥设备性能相同时，干湿球温度差大和气流速度快的干燥基准为硬基准；反之为软基准。同一干燥基准对某一树种或规格的木材是软基准，对另一规格或树种的木材可能就是硬基准。,6.2.2,干燥基准的编制方法,制定新干燥基准时，需了解木材性质和干燥特性，特别是木材的基本密度、干缩系数和干缩性等性质，并以性质相近木材的干燥基准作为参考，制定出初步干燥基准；或者锯取小试样木材放在干燥箱内，在一定温度条件下进行干燥，观察木材试样干燥状况，进行分析制定出初步的干燥基准；还可根据特定图表来确定出初步干燥基准。初步的干燥基准经实验室条件下小试与基准调整，再经过实际生产条件下中试与基准调整，即可成为合理的干燥基准。,a,）比较分析法,没有干燥基准可参考，基准制定首先从研究木材性质和干燥特性开始，用分析和试验相结合方法在实验室进行干燥基准试验。,材性指木材基本密度、弦向和径向干缩系数；木材干燥特性指干燥难易程度和易产生干燥缺陷。通过测试，参考性质和干燥特性与其相近木材干燥基准，确定出被干木材初步干燥基准。干燥基准的制定步骤如下：,根据测试拟干木材性质、干燥特性，参考与其相近木材的干燥基准，通过分析和比较制定出被干木材初步干燥基准。,在实验室条件下进行多次小试，将各含水率阶段分层含水率结果绘成含水率梯度曲线，注明各个阶段发生干燥缺陷性质和数量。,根据小试结果统计和分析，对初步干燥基准进行重新修订。,比较几次试验结果，将缺陷最小，梯度最大曲线设为标准曲线。,根据含水率标准曲线确定干燥基准各含水率阶段介质状态参数，确定为初步应用干燥基准，进行生产性试验。,如果生产性试验成功，可认为初步应用干燥基准是合理的，并在生产上继续考察和修改，最终确定为该树种和规格的干燥基准。,b,）图表法,根据凯尔沃思的研究，干燥基准可以通过图表直接查到。根据被干木材沿厚度平均含水率规由图确定表征干燥介质状态的平衡含水率,EMC,和干燥梯度,DG,。,干燥基准推荐表,（,1,）适用于针叶材 （,2,） 适用于阔叶材,c,）百度试验法,是把标准尺寸试件放置在干燥箱内，在温度为,100,条件下进行干燥并观察其端裂与表面开裂的情况，干燥终了后，锯开试件观察其中央部位内裂（蜂窝裂）和截面变形（塌陷）状态。以确定木材在干燥室干燥时温度和相对湿度。,百度试验法,是根据试材的初期开裂（端裂与表面开裂）、内部开裂与塌陷等破坏与变形的程度而决定干燥基准的初期温度，末了温度和干湿球温度差（相对湿度）。,用标准试件所确定出的是被试验树种厚度为,25mm,厚板材的干燥基准。另外，根据试件在干燥过程中含水率的变化和干燥时间的关系，还可以估计被试树种木材在进行室干时所需要的时间。,百度试验法的试验方法如下,:,从试验试材中选择标准的弦切板，锯取规格为厚,20mm,宽,l00mmx,长,200mm,的刨光标准试件最少,8,块。同时在紧靠试件两端截取两片顺纹厚度为,1012mm,的初含水率试片，用烘干法测定试件的初含水率。标准试件测得初重后，横立,100,恒温干燥箱内烘干。每隔,1h,称量试件的变化，测定其干燥速度。并在开始的,13h,内，注意观察试件端头和表面开裂的情况，当开裂达到最大程度时，取出试件，测量开裂的程度，对照以下规定和下表确定初期开裂的等级。,长细表裂、端表裂,:,长度,50mm,，宽度,2mm;,短细表裂、端表裂,:,长度,50mm,，宽度,2mm;,宽表裂、宽端表裂,:,宽度,2mm,。,6.2.3,干燥基准的选用,根据被干木材树种和规格选择适宜的干燥基准。基准选择是否合理，影响生产量和干燥质量。,木材干燥基准可通过查表获得。从表,4-20,和,4-22,中查找某树种和规格对应基准号，根据基准号查附录,5,和附录,6,中木材干燥基准表，可获得该树种和规格木材干燥基准。,6.3,干燥过程的实施,干燥过程实施之初先进行操作：,关闭进、排气道； 启动风机，对多台风机，逐台启动； 打开疏水器旁通管阀门，缓慢打开加热器，使加热系统缓慢升温同时排出管系内空气、积水和锈污，待旁通管有大量蒸汽喷出时关闭旁通管阀门，打开疏水器阀门，使疏水器正常工作。,干燥工艺实施过程中，干燥室内干球温度升到,40,50,时，须保温,0.5h,，使室内壁和木材表面预热，再逐渐开大加热器阀门，并适当喷蒸，使干、湿球温度同时上升到,预热处理要求的介质状态,。处理结束后进入干燥阶段，按工艺要求进行操作。,6.3.1,预热阶段,装置启动，通过喷蒸，或与加热结合，对木材进行预热处理。,预热处理目的：,让木材热透，使含水率梯度和温度梯度方向保持一致，消除生长应力；对半干材和气干材消除表面应力；对生材和湿材，可使含水率偏高木材蒸发一部分水分，趋于一致。也可以降低纤维饱和点和水分粘度，使木材表面毛细管扩张，提高木材表面水分移动速度。,预热处理过程中，木材表面水分一般不蒸发，允许少量吸湿。,预热阶段干燥介质状态,预热温度,：,略高于干燥基准开始阶段温度,。硬阔叶材高,5,，软阔叶材及厚度,60mm,以上针叶材高,8,，厚度,60mm,以下针叶材高,15,。,预热湿度,：,生材干湿球温度差,0.5,1,；气干材温度差使,室内木材平衡含水率,略大于,气干时木材平衡含水率,。,预热时间,：,木材,中心温度,不低于规定介质温度,3,为准,。针叶材及软阔叶材夏季,1h/cm,，冬季木材初始温度低于,-5,时，增加,20%,30%,。硬阔叶材及落叶松按上述时间增加,20%,30%,。,预热结束后，将介质温、湿度降到基准相应阶段规定值，即进入干燥阶段。,6.3.2,干燥阶段,6.3.2.1,干燥阶段的实施,木材经预热处理后，处于干燥最佳状态，,按干燥基准进行操作,，进入干燥阶段。,干燥过程中，干燥介质参数调节严格按照干燥基准进行。,温度转换时，不许急剧升高温度和降低湿度。按含水率干燥基准控制的干燥过程，干燥介质温度是逐渐升高和逐渐降低湿度。升温和降湿速度，根据被干木材树种和厚度确定。,升温速度,：,软杂木,3.5cm,以下,2/h,，,3.5cm,以上,1/h,；,硬杂木,3.5cm,以下,1.5/h,，,3.5cm,以上,1/h,。,降湿速度,：,软杂木,3.5cm,以下每小时下降,3,，,3.5cm,以上每小时下降,2,；,硬杂木,3.5cm,以下每小时下降,2,，,3.5cm,以上每小时下降,2,。,调节误差,：,温度不超过,2,；湿度不超过,5,。,6.3.2.2,干燥阶段的热湿处理,a,）中间热湿处理,木材干燥过程中表面水分蒸发速度比内部水分移动速度大,100,1000,倍左右，表面含水率先降至纤维饱和点并发生干缩，而内部含水率还远高于纤维饱和点；干燥基准越硬，这种现象越突出，发生开裂可能性越大。,对表层残留伸张应力显著的木材应进行,中间热湿处理,，,防止后期发生内裂或断面凹陷,。,中间热湿处理是通过高温高湿处理，促其表层吸湿，调整表层和内层水分分布，削弱含水率梯度，使已存在的应力趋于缓和。经处理后再转入干燥时，在一定时间内，干燥速率明显加快而不会引起木材的损伤。,中间热湿处理干燥介质状态,温度：和木材当时含水率阶段对应。干球温度比当时干燥阶段温度高,8,10,，湿球温度最高不超过,100,。,湿度：按室内木材平衡含水率比该阶段基准规定值高,5%,6%,，或近似控制干、湿球温度差为,2,3,。,处理时间：近似地凭经验估计：针叶材和软阔叶材厚板，及厚度不超过,50mm,厚的硬阔叶材，处理时间为每,1h/cm,左右；厚度超过,60mm,的硬阔叶材和落叶松约为,1.5,2h,/cm,。,中间热湿处理次数,中间热湿处理以防止表裂和改善干燥条件为主，只需在含水率减少,1/3,1/2,时处理,1,次即可。,针叶材和软阔叶材中、薄板及中等硬度阔叶材薄板可不处理。,中等硬度阔叶材中、厚板材，处理,1,2,次；处理,2,次时，分别在含水率降低,1/3,和降至,25%,附近进行。,硬阔叶材中、厚板，处理,3,次或,3,次以上，考虑在含水率,45%,、,35%,、,25%,、,15%,附近进行。具体通过应力检验，在表面张应力达最大值时，或当表面硬化较严重时（残余应力较大）进行处理。,中期处理前后应力试验片齿形的变化,中间热湿处理效果判断,根据应力试验片齿形变化状况判断，如图所示。,未处理前：木材中存在较大应力（如图中,1,） ；,处理后：应力消除（如图中,2,）或减少（如图中,3,）；,处理过度：出现（图中,4,）的情况，应力向相反方向发展，造成反应力，材质固化，难以矫正。,处理时间不够：应力只有一部分消除，齿形弯曲程度缓和一些，仍应延长处理时间，直到应力完全消除。,b,）平衡热湿处理,平衡处理目的是为了提高整个材堆的干燥均匀度和沿厚度上含水率分布的均匀度。,平衡处理时干燥介质状态,温度：比基准最后阶段高,5,8,；但干球温度最高不超过,100,。硬阔叶树木材中、厚板对干燥质量要求较高，温度不超过基准最后阶段的温度。,湿度：按室内介质对应的木材平衡含水率等于允许的终含水率最低值确定。介质平衡含水率比木材终含水率可以低,2,。,时间：参照木材终了处理时间，按每,1cm,厚度维持,2,6h,估计，在室干结束后进行检验，以便总结和修正。,对于针叶材和软阔叶材薄板，或次要用途的木材干燥，可不进行平衡处理。,6.3.3,终了热湿阶段,6.3.3.1,终了热湿处理,材干燥到终含水率时，要进行终了热湿处理。,目的：消除木材横断面上含水率分布的不均匀，消除残余应力。要求干燥质量为一、二和三级的木材，必须进行终了处理。,处理时干燥介质的状态,温度：比干燥基准最后阶段高,5,8,，或保持平衡处理时温度；,湿度：按室内木材平衡含水率高于终含水率规定值的,5%,6%,确定。高温下相对湿度达不到要求时，可适当降低温度。,时间：按树种和厚度近似估计，针叶材和软阔叶材厚度小于,60mm,时,1h/cm,，厚度大于,60mm,时,1.5h,/cm,。中等硬度阔叶材和落叶松薄板,1h/1cm,，中、厚板,1.5h/cm,，木材越厚处理时间越长。硬阔叶材,h,/cm,；处理时间随材质硬度和木材的厚度增加而增加。,终了处理时间（,h,）,注：,1,表列值为一、二级干燥质量木材的处理时间，三级干燥质量木材的处理时间为表,列值的,1/2,。,2,有*号者表示需要进行中间处理，处理时间为表列值的,1/3,。,终了热湿处理后，在干燥基准最后阶段介质状态下继续干燥，并在和终含水率相平衡的空气状态中使据材保持若干小时，进行调节处理，使没有干好的木材变干，过干的木材被润湿，使终含水率沿木材断面,分布均匀,。,6.3.3.2,干燥结束,干燥过程结束后，关闭加热器和喷蒸管阀门。为加速木材冷却卸出，风机继续运转，进、排气口呈微启状态。室内温度降至不高于大气温度,30,时方可出室。寒冷地区可在室内温度低于,30,时出室。,干木材存放期间，要求含水率不发生大幅度波动。要求存放干木材库房气候条件稳定，力求和干木材终含水率相平衡，不使木材在存放期间含水率发生大的变化。这样，就要求有空气调节设备，或安装简易的通风采暖装置，库房在寒冷季节维持不低于,5,的温度；相对湿度维持在,3560%,范围内。对于贮存时间较长的木材，应按树种、规格分别堆成互相衔接的密实材堆，可以减轻木料变化程度。,6.3.4,木材干燥操作过程及注意事项,6.3.4.1,干燥室内温、湿度的调节,木材干燥过程中，干燥室内温度和相对湿度要符合干燥基准表规定要求，是实际操作中,最主要、最经常的工作,。,温度和相对湿度调节依靠操作人员经常观察和测定干燥室内温、湿度变化情况，进行合理调节与控制。,通常情况下，温度调节误差不超过,2,；相对湿度调节误差不超过,5,。,干燥介质状态调节顺序表,注：表中文字上角标表示操作顺序,6.3.4.2,干燥室操作注意事项,要求供汽压力不超过,0.4MPa,，尽量使供汽压力稳定。,干球温度由加热阀门调节，相对湿度或干湿球温度差由进、排气道和喷蒸管调节。,为使介质状态控制稳定，减少热量损失，应注意加热、喷蒸、进排气三种执行器互锁。干燥阶段，加热不喷蒸，喷蒸不加热，喷蒸时进排气道关闭，进排气道打开时不喷蒸。,尽量减少喷蒸，充分利用木材中蒸发的水分提高室内相对湿度。温差大于基准设定值,l,时，应关闭进排气道，大于,2,时进行喷蒸，大于,3,，除上述措施外还应停止加热同时打开疏水器旁通阀，排净加热器内余汽，用紧急降温办法来提高相对湿度。,干、湿球温度难以达到基准要求数值，先控制干球温度不超过基准要求误差范围，再调节温差在要求范围内,。,风机运行如发现声音异常或有撞击声，立即停机检查，排除故障后再工作。遇停电或因故停机，立即停止加热或喷蒸，关闭进排气道，防止木材损伤降等。,注意改变风向，先停,3min,以上，风机停稳后再逐台反向启动。风机改变风向后，温、湿度采样应改变，始终以材堆进风侧温、湿度为执行干燥基准依据。,供汽压力正常的情况下，操作也正常，升温、控温不正常时，可能是疏水器工作不正常所致，需修理或更换。,遇停电或因故停机，应立即停止加热和喷蒸，并关闭进排气道。,采用干湿球温度计的干燥室，要每次更换纱布，并保持一定的水位。,6.3.5,木材干燥工艺举例,a,）举例,1,水曲柳木材，厚度,40mm,，初含水率,65%,，终含水率,8,12,，干燥质量二级；,制定其干燥工艺。,（,1,）确定水曲柳木材的干燥特性,查附录,2,得：基本密度,0.509g/cm3,；弦向干缩系数,0.184,；径向干缩系数,0.338,。属于难干木材，易产生翘曲及内裂。,（,2,）确定水曲柳木材的干燥基准,查表,4-22,，选定基准号,13,1*,；查附录,6,，选定（,40mm,厚）水曲柳木材干燥基准见表,4-25,所示。,水曲柳木材干燥基准（,40mm,厚）,（,3,）预热处理介质状态,根据木材预热处理工艺规程中规定，预热处理介质状态为：,预热温度：,65,5,70,（取高于基准第一阶段温度,5,）；,相对湿度：,98,（取,t,0.5,确定介质湿度，用,t,70,，,t,0.5,查干燥介质湿度表）；,预热时间：,6h,（按厚度,1cm,处理,1h,增加,30,来计算：,4,430,5.2h,，取为,6h,）。,预热处理结束后，将介质温湿度降到基准第一阶段规定的值，进入干燥阶段。,（,4,）干燥阶段,严格按照干燥基准进行操作；以,1/h,速度升温。,中间处理：（,40mm,厚）水曲柳属于中等硬度阔叶树中、厚木材，根据中间处理工艺规程，确定中间处理,2,次。,第一次处理在含水率降低,1/3,时进行，含水率在,40,（,652/3,43,，取,40,）时进行处理；,第二次处理在含水率,25%,进行。,第一次中间处理介质状态：,温度：,67,8,75,（取高于基准该含水率阶段温度,8,）；,相对湿度：,94,（取高于该含水率阶段,EMC6,确定介质湿度；按,t,75,，,EMC,13.6,6,19.6,查图,2-4,）；,时间：,5h,（查表,4-23,，取,15h,的,1/3,）,第二次中间处理介质状态：,温度：,75,8,83,（取高于基准该含水率阶段温度,8,）；,相对湿度：,90,（取高于该含水率阶段,EMC6,确定介质湿度；按,t,83,，,EMC,10.3,6,16.3,查图,2-4,）；,时间：,5h,（查表,4-23,，取,15h,的,1/3,）。,平衡处理：当检测的最干木材含水率降至,8,时，开始进行平衡处理。,平衡处理介质状态：,温度：,90,5,95,（取高于基准该含水率阶段温度,5,）；,相对湿度：,70,（取,EMC,8,确定介质湿度；按,t,95,，,EMC,8,查图,2-4,）；,时间：,10h,（查表,4-23,）。,（,5,）终了热湿处理,检测的木材平均含水率达到,10%,时，开始进行终了处理。,终了处理介质状态：,温度：,90,5,95,（高于基准该含水率阶段温度,5,）；,相对湿度：,90,（取介质,EMC,高于终含水率,5,确定介,质湿度；按,t,95,，,EMC,15,查图,2-4,）；,时间：,10h,（查表,4-23,）。,终了处理结束后，结束干燥木材干燥过程。干燥室内温度降到不高于大气温度,30,时木材方可运出干燥室。,b),举例,2,略,6.4,木材干燥缺陷及预防,6.4.1,干燥缺陷类型,木材干燥产生缺陷的因子是干燥条件、干缩率、水分移动难易及材料抵抗变形能力等，大多数能防止或减轻。,6.4.1.1,木材外部开裂,木材室干中发生的初期开裂主要有以下两种情况。,（,1,）表裂,是在弦切板外弦面上沿木射线发生的纵向裂纹。是由干燥前期表面张应力过大而引起。,（,2,）端裂（劈裂或纵裂）,有制材前原木生长应力和干缩出现的裂纹，也有干燥条件恶劣时发生新,的端裂，或使原来裂纹扩展。厚,度较大木材，木射线粗的硬阔叶,材或髓心板，由于端部干燥应力,和弦、径向收缩应力差异及生长,应力叠加发生沿木射线或髓心的,端部纵裂。端裂直接影响木材加,工出材率。,6.,4.1.2木材内部开裂,内部开裂是在木材内部沿木射线裂开，如蜂窝状。,外表无开裂痕迹，锯断时才能发现。通常伴随外表不平坦或明显皱缩、或炭化、或质量变轻等。一般发生于干燥后期，由于表面硬化严重，后期干燥条件又较剧烈，内部张应力过大引起。厚度较大，尤其密度大、木射线粗、木质较硬树种，如栎木、水曲柳、柯木、锥木、枫香、柳安等硬阔叶树材，都易发生内裂。,6,.,4,.1.3,木材变形,变形是由于板材纹理不直、各部位或不同组织间收缩差异及局部塌陷引起。弯曲程度与树种、树干形状及锯解方法有关。室干材可通过合理装堆,和控制干燥工艺来避免或减轻这些变形。变形主要有横弯、顺弯、扭曲和翘曲等几种。变形会给加工带来困难，加工余量增加，出材率明显降低。,（,1,）横弯,（,2,）顺弯,（,3,）弓弯,(,翘弯,),（,4,）扭曲,6,.,4,.1.4木材的皱缩,是木材细胞不均匀收缩引起的不均匀凹陷。常见于某些阔叶树材，如桉树、枫香、杨木等。一般在高含水率阶段干燥较快时发生。也有少数树种如桉树气干条件下也常会发生皱缩，与细胞形态、胞壁厚薄不均及透气性有关。塌陷集中部分出现板面凸凹不平现象，使加工余量增大。因室干工艺不合理引起,皱缩，往往伴随有内裂或外裂，严重,者使木材降等乃至报废。易发生皱缩,树种在高含水率阶段应低温高湿条件,缓慢干燥或先将木材经过一段时间气,干，可减轻或避免皱缩发生。,条沟型皱缩 内裂型皱缩 均匀型皱缩,6,.,4,.1.5,木材的变色,变色主要有两种：一种是由变色菌、腐朽菌繁殖发生变色；另一种是由木材中抽提物成分在湿热状态下酸化造成变色。,干燥过程中霉菌会使木材变色。易长霉某些树种，如橡胶木、马尾松、榕树、椰木、云南铁杉等，高含水率阶段，当大气环境温、湿度较高且不通风时，极易长霉。不宜采用低温干燥方法。尤其是湿材或生材干燥，,干燥温度不应低于60,。,高温干燥含水率高的木材往往会使木材颜色加深或变暗；有时会因喷蒸处理时间过长（湿度过大）或干燥室长期未清扫使木材表面变黑。,氧化酶会导致木材表面变色。变色因树种不同而异，如冷杉边材变黄，桤木变红棕色，柳杉变黑。含水率和湿度是酶变色的重要影响因素。当环境相对湿度达,100,时，木材出现酶变色。温度也影响变色，环境温度在,20,以下时变色缓慢。,6.4.2,干燥缺陷产生原因及预防,木材在室干过程中和室干结束以后，易产生的缺陷分为二大类：一类为肉眼能看见，称之为可见缺陷。例如，开裂、弯曲、皱缩等。另一类为不可见缺陷。例如，内应力，木材机械强度降低等。,木材在干燥过程中易产生的干燥缺陷种类繁多，产生干燥缺陷原因各不相同。本节通过对实际生产中干燥缺陷产生的一般原因和预防及纠正方法进行了归纳和总结，列于表中仅供参考。,6.5,木材干燥质量的检验,干燥质量检测在木材干燥结束后进行，根据,锯材干燥质量,国家标准,GB/T,64911999,的规定进行检测。,6.5.1,干燥木材的干燥质量指标,干燥质量指标包括平均最终含水率,( ),、干燥均匀度,即材堆或干燥室内各测点最终含水率与平均最终含水率的容许偏差,(,MC,z,),、木材厚度上含水率偏差,(,MC,h,),，残余应力指标,(,Y,),和可见干燥缺陷,(,弯曲、干裂等,),。,含水率及应力质量指标,可见干燥缺陷质量指标,木材干燥质量等级范围：,一级：适用于仪器、模型、乐器、航空、纺织、精,密仪器制造、鞋楦、歇根、工艺品、钟表壳,等生产。,二级：适用于家具、建筑门窗、车辆、船舶、农业,机械、军工、实木地板、细木工板、缝纫机,台板、室内装饰、卫生筷、指接材、纺织木,构件、文体用品等生产。,三级：适用于室外建筑用料、普通包装箱、电缆盘,等生产。,四级：用于远程运输木材、出口木材等。,6.5.2,干燥木材含水率,6.5.2.1,木材含水率要求,干燥木材含水率即木材经过干燥后最终含水率，按用途和地区考虑确定。以用途为主，地区为辅。我国各地区木材平衡含水率见表,4-29,所示。该值可以作为确定干燥木材含水率的依据，,干燥木材含水率应比使用地区的平衡含水率低,2,3,。,干燥木材含水率按用途确定见表,4-30,。,6.5.2.2,干燥木材含水率与残余应力检测,（,1,）检测被干木材各项含水率，除分层含水率外，其余指干燥木材断面上平均含水率；干燥木材各项含水率指标，采用,称重法和电测法,进行测定。以,称重法为准，电测法为辅,；,（,2,）同室干燥木材,平均最终含水率,( ),、干燥均匀度,(,MC,z,),、厚度上含水率偏差,(,MC,h,),等干燥质量指标，用含水率试验板,(,整块被干木材,),进行测定。木材长度,3m,时，含水率试验板于干燥前一批被干木材中选取，要求没有材质缺陷，含水率要有代表性。木材长度,2m,时，含水率试验板于干燥结束后木堆中选取。,干燥木材平均最终含水率，用含水率试验板平均最终含水率检测。含水率试验板平均最终含水率,(,）计算：,干燥均匀度,(,MC,z,),可用均方差来检查。均方差,(,),用下式计算，精确至,0.1,。,木材厚度上含水率偏差,(),MC,k,),按其平均值,( ),来检查。干燥木材厚度上含水率偏差检测参看检验板使用中分层含水率的检测。,（,3,）干燥木材残余应力检测,干燥木材的残余应力指标用检验板锯解应力试验片确定。干燥木材残余应力检测参看检验板使用中叉齿法测量干燥应力，残余应力指标即叉齿相对变形,Y,（）。,取残余应力指标算术平均值,( ),为确定干燥质量合格率的残余应力指标。,最终含水率、分层含水率及残余应力指标等测定数据，可按下表（,4-31,）进行统计与计算。,最终含水率、分层含水率及残余应力指标测定数据统计表,企业名称：,干燥时间：自 年 月 日 时 分,干燥室编号： 至 年 月 日 时 分,木材树种： 木材规格：长,mm X,宽,mm X,厚,mm,6.5.3,干燥木材可见干燥缺陷的检测,干燥木材可见干燥缺陷质量指标按,GB,T64911999,规定检测计算。采用可见缺陷试验板或干燥后普检方法进行检测。,（,1,）翘曲计算,翘曲包括,顺弯、横弯及翘弯,，均检量最大弯曲拱高与曲面水平长度之比，以百分率表示，按下式计算：,式中：,WP,翘曲度,(,或翘曲率,),，,%,；,h,最大弯曲拱高，,mm,；,l,内曲面水平长,(,宽,),度，,mm,。,（,2,）扭曲计算,检量板材偏离平面最大高度与试验板长度,(,检尺长,),之比，以百分率表示，按下式计算：,式中：,TW,扭曲度,(,或扭曲率,),，,%,；,h,最大偏离高度，,mm,L,试验板长度,(,检尺长,),，,mm,。,（3,）干裂,干裂指因干燥不当使木材表面纤维沿纵向分离形成的纵裂和在木材内部形成的内裂,(,蜂窝裂,),等：,纵裂宽度计算起点为：,2mm,，不足起点不计。自起点以上，检量裂纹全长。在材长上数根裂纹彼此相隔不足,3mm,可连贯起来按整根裂纹计算，相隔,3mm,以上分别检量，以其中最严重一根裂纹为准。内裂不论宽度大小，均予计算。,（,4,）干燥木材裂纹检算,一般沿材长方向检量裂纹长度与木材长度相比，以百分率表示，按下式计算：,式中：,LS,纵裂度,(,纵裂长度比率,),，；,l,纵裂长度，,mm,；,L,木材长度，,mm,。,可见干燥缺陷质量指标按下表（,4-32,）进行统计与计算。,可见干燥缺陷质量数据统计表,企业名称：,干燥室容量：,m,3,缺陷超标总材积,m,3,干燥室编号： 干燥时间：自 年 月 时 分,至,自 年 月 时 分,木材树种： 木材规格：长 宽 厚,(mm),6.5.4,干燥木材验收,（,1,）干燥质量合格率,按,平均最终含水率,(,