木材干燥的缺陷

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木材干燥能引起各种各样的缺陷。这些缺陷根据其原因可分为干缩，真菌和抽提物三种不同的类别。

1．干缩引起的缺陷
    木材干燥发生收缩，导致树种不同的干燥缺陷。在干燥的初始或早期阶段，板材的外层散失水分，一旦达到纤维饱和点，外层就开始收缩。然而，厚实的内层仍然保持在纤维饱和点以上，没有收缩。此时内层抑制了外层的收缩，使之不能达到正常收缩的程度。这种厚度上的干缩差异，致使外层产生拉应力以补偿内层的压应力。当外层的拉应力大到超过横纹抗拉弹性极限时，就会产生永久变形。在某种程度下，应力可能大于强度的最大值，结果出现裂缝或表裂。
     随着干燥过程的进行，内层含水率终于降到纤维饱和点以下并开始收缩，称为干燥的第二阶段。此时与干燥第一阶段在外层产生的拉伸变形，同样抑制了内层的正常收缩。结果形成逆向应力，即外层为压应力，而内层为拉应力。表层的压应力能使干燥第一阶段发生的表裂弥合，给顾主留下似乎没有表裂的的印象。
     如果内层的拉应力大于横纹抗拉强度，则会发生内裂或蜂窝裂。这从木板表面看不出来。蜂窝和表、端裂二者通常都是沿着射线发生，因为这里的平面薄弱。
     干燥结束时，板材仍然处于外压内拉的应力状态，称为表面硬化。这种状况问题不大，除非再加工时板材厚度和宽度上的应力不平衡，才会出现较大的变形。适当的实干能减轻这种应力状况，即在干燥末期使装载的木料短期处于较高的相对湿度下，迫使外层形成压缩变定。当压缩变定最终大致等于最初的拉伸变定时，则应力完全消失，木材最终呈现无应力状态，这种处理称为热湿处理。如果处理时间太长，将会再度出现逆向应力，木材将永久处于一种逆向表面状态，无法纠正。
    端裂和端部劈裂的产生原因相同，两者的区别只是木材纵向或长度方向的微分水分剃度不同。
    木材皱缩是当细胞腔充满水分时由于毛细血管张力和内层的压缩应力超过抗压强度引起的。皱缩可使细胞压扁或严重变形，情况严重时，皱缩使木材表面呈现局部凹陷或起皱。
    翘曲是最常见的一种木材赶在缺陷，是由于径向、弦向和纵向干缩差异而引起的木材外形的扭曲变形。最终含水率愈低，木材翘曲愈大，因为有着较大的收缩。

2．真菌引起的缺陷
    当木材存放待干或处于某种干燥条件下，均能发生边材变色、腐朽和腐变。大多数树种的边材要比含有教高抽提物含量的心材更易受真菌的侵害。这些缺陷通常是在干燥初期当锯材含水率在纤维饱和点以上，以及养分、水分、氧气和木材温度符合真菌需求时出现。气流速度快或进行实干能防止这些缺陷，尤其是用有毒的抗菌性化学药液处理的表层。

    3．抽提物引起的缺陷
    在干燥期间，木材中的抽提物或因浓集于表面，或因发生化学变化，致使材面形成难看的变色。最普通的是垫条变色，抽提物的流动，沿板材外援或板材底部发黑，版面出现间隔横纹。五针松木材的褐变是由酶诱发并促成抽提物的聚合作用，导致木材表面出现从轻度到暗棕色的条纹和污迹。在某些针叶树材中，如果树脂未能在足够高的温度下充分暴露，使树脂中的挥发组分挥发，从而使树脂固定的话，还会出现树脂渗析现象。这些缺陷通常能通过适当的干燥实践加以控制。

    4．影响干燥速度的诸因素
    木材的干燥速度，既受牧草自身的内部因素或材性制约，也受外部因素即干燥室条件的影响。木材干燥发生水分移动，表现为液态水的大量传导和结合水及水蒸气的扩散。结合水在细胞壁中扩散。水蒸气则通过空隙结构扩散。
    除渗透性高的树种木材外，木材中很大一部水分是通过扩散散失的。因此，影响木材扩散特性的那些因素，通常对于干燥速度也有影响。一般来说，倘若所有其他因素相同的话。随着木材相对密度和厚度的增加，干燥速度降低，因为通过木材的水的扩散系数随着含水率的增加而增大，当含水率降低时，干燥速度也随之减缓，因此，木材的干燥速度曲线是下降型的。提高木材的温度，则干燥速度上升，这是因为随着温度的上升，扩散系数也随着增大。
    起着重要作用的外部因数是干湿温度差、空气温度和空气速度。如上所述，空气温度影响木材温度，木材温度又转而影响扩散系数。湿球温度是处于支配地位的因素，它是蒸发的驱动力，一旦木材表面蒸发水分，空气速度就处于第二位的重要地位。因为它表面扩散阻力和材面传热速度有影响。
    通常，木材干燥速度不受传热和传质的限制，而是受木材发生缺陷的趋势所控制。

    5．特种干燥方法
    多年来实验了替代气干和常规室干的许多种方法，如高频干燥、微波干燥、沸油干燥、溶剂干燥、汽蒸干燥和加压干燥等。如前所述，虽说从传热或传质的观点看这些方法常常是高效的，然而这些技术通常会产生严重的缺陷，为使缺陷降低到容许范围而减缓干燥速度，也就失去了节约时间的优点。
    然而，值得注意的是两种较新的干燥方法，第一种方法是除湿干燥，它有一个绝热良好的类似于干燥室的房间，与蒸汽或燃气加热干燥室内外排气相反，水分是通过热泵的冷凝管排除的。利用干燥室压缩机的冷凝潜热和辅助电热器的少许热量加热干燥室。除湿干燥在欧洲十分普及，在美国亦呈现推广应用之势，尤其是对硬木干燥。它的干燥时间在气干和常规室干之间，这是当前一种可行的商业方法。
    太阳能干燥的商业认可尚未得到证实，但此法是有前途的，尤其是对发展中国家。太阳能干燥室的太阳能量既可在设计成的温室型干燥室直接使用，也可与一个储热系统配合使用，以补偿昼夜问题。某些太阳能干燥室采用强制对流，而其他的设计简单的则为自然对流，自然对流的干燥速度低。
    除湿干燥和太阳能干燥两者都有若干明显的缺陷，即干燥室需要提高湿度时，都缺少有效的增湿系统，这对降低应力的调温调湿处理是个主要问题。与常规室干或高温室干相比，两者的操作温度均较低，因而干燥时间较长。它的主要优点是投资和操作费用较低。

    6．其他林产品干燥
    大批的单板、碎料、纤维板和纸张也需进行干燥没有于这些材料的厚度较薄，生产上出项问题的可能性较小。由于它们的厚度有限，不会发生像木材那样因陡削的含水率梯度而引起的众多问题。尽管性能方面变化较大，但附加的粉碎工序使工件与工件之间和工件内部的变异性略有减少。而这种变异也是实木制品干燥的一个主要问题。
    纸的干燥是将纸浆装置与筛网上使纤维经初步脱水后，通过一系列成对的挤压辊，机械压榨出大部分自由水，使纸辐接近纤维饱和点，然后纸辐通过一系列辊简加热干燥。多年来各种传热传质技术，包括气流碰撞、袋式通风和微波加热补充并完善了这一治本方法。
    传送薄单板通过汽蒸器或染气加热室的单板干燥机，气流平行于单板表面，现在大都被垂直喷气型喷气干燥机代替。现代单板干燥机的操作温度为125~275℃，空气速度为8～25m/s；由于温度高，单板干燥机不用增湿措施。
    碎料通常在旋转式滚筒干燥机中干燥，在温度远远超过木材燃点，高达500℃下进行，只要能充分蒸发冷却，使木材的温度低于燃点，碎料就能暴露在这么高的温度之下干燥。碎料用高速空气传送并通过干燥机，碎料愈小、愈轻，则通过愈快，因而防止了过度的热降解。

jack_luo168

好资料! 谢谢啦!

hexy

谢谢楼主分享。好好学习学习。

bestsam

superstar

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yinglikui

肯定有缺陷的啊    什么东西有好的一面也有坏的一面

lincexwork

学习了，谢谢楼主康概解说。

jiangnansong

还是非常专业的,顶!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

KEVIN.XIA

很专业！

agentzheng

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