[科普中国]-风干木材

概述

木材干燥是在热力作用下，按照一定规程以蒸发或沸腾的汽化方式排除木材水分的物理过程。由原木经制材加工而成的湿板材，含有大量的水分，通常都会从表面向空气中蒸发水分，随时都在干燥之中；当木材在常压下被加热到100℃以上时，就会产生沸腾汽化现象。目前，常说的木材干燥主要是指按照一定基准有组织和有控制的人工干燥过程（也包括受气候条件制约的大气干燥）。

木材干燥的目的，主要体现在以下几方面：

（1）防止木材变形和开裂：如果将木材干燥到其含水率与使用环境相适应的程度，就能提高木材的尺寸稳定性，从而防止木材干缩变形和翘曲开裂，使木材经久耐用。

（2）提高木材力学强度和改善木材物理性能：当木材含水率低于纤维饱和点（f．s．p．）时，其力学强度会随着木材含水率的降低而增大，反之则减小；另外木材含水率的适度降低，可改善木材的物理与加工性能、提高胶合与装饰质量、显现木材的纹理与色泽、降低木材的导电与导热性能。

（3）预防木材腐朽变质和虫害：木材干燥一般将其含水率控制在20%以内，从而能破坏各种菌虫的寄生条件，增加木材的抗腐及防虫性能，避免产生腐朽、变色、虫蛀等缺陷，确保木材的固有品质。

（4）减轻木材重量和降低木材运输成本：木材干燥后，能显著减轻木材重量和降低木材运输成本；而且可防止木材在运输过程中遭到菌虫危害，保证木材质量；同时能使木材适应后续的加工操作。

（5）提升木材和家具产品档次：经过干燥处理后的木材制成的家具，其零部件尺寸和产品结构稳定、产品质量有保证、档次高。

由此可见，木材干燥是木家具制造过程中一个相当重要的工艺环节，应当引起重视。当然，要达到以上目的，必须对木材进行合理衣I高效的干燥，如果操作不当，也会增加成本，共至造成损失。1

木材干燥方法木材干燥的方法可概括为大气干燥和人工干燥两大类，其中，人工干燥又可分为人工窑干、除湿干燥、太阳能干燥、真空干燥、高频干燥、微波干燥、红外干燥、热压干燥等。

（1）大气（自然或天然）干燥：简称气干，是指把木材堆积在空旷场地上或棚舍内，利用大气作传热传湿介质和太阳辐射的能量进行对流换热排除木材中水分，达到干燥目的，由于受到自然条件的限制，干燥时间长、终含水率高、占场地大、易受菌虫危害等，目前单纯的大气干燥使刚较少，而作为一种预干法与其他干燥法相结合，可缩短干燥时间、保证干燥质遣、降低干燥成本。

（2）人工窑干：简称窑干，是指在干燥窑内人为控制干燥介质参数对木材进行对流换热干燥的方法。按照干燥介质温度的不同，又分为低温窑干（20~40℃）、常温窑干（≤100℃）、高温窑干（> 100℃）。木材窑干法干燥质量好、干燥周期较短、干燥条件可调节、可达到任何要求的含水率，是目前木材含水率控制中常用的一种干燥方法。

（3）除湿（热泵）干燥；是指用专门除湿机（热泵）的冷风端将窑内一部分空气介质冷凝除湿，并经除湿机热端及辅助加热器加热后，再与窑内其余循环空气混合所进行的低温、低风速的对换热流干燥方法。除湿干燥无环境污染、干燥温度较低、干燥质量较好、干燥周期较长、干燥成本较高，适合于干燥批量要求不大的木材干燥。

（4）真空干燥：是指在密闭容器内，在负压（真空）条件下对木材进行干燥：可以在较低的温度下加快干燥速度，保证干燥质量，尤其适合于渗透性较好的硬阔叶材厚板或方材的干燥。

（5）高频或微波干燥：是指将木材置于高频或微波电磁场中在交变电磁场作用下，木材中水分子（电介质）反复极化，摩擦生热，进行木材内热干燥。木材内外同时均匀干燥，干燥速度快、干燥质量好，可以保持木材天然色泽，但干燥成本高。

（6）太阳能干燥：是指利用集热器吸收太阳辐射能加热空气，再通过空气对流传热干燥木材。节约能源、无环境污染、干燥质量较好、干燥成本低，但受气候条件影响大。

（7）热压（接触）干燥：又称热板干燥，是将木材置于热压乎板之间，并施加一定的压力，进行接触传导加热干燥木材。接触干燥传热及干燥速度快，干燥木料平整光滑，尤其适合于速生人工林木材的干燥。1

木材干燥介质在干燥窑或其他密闭容器内，对锯材或成材（板材、方材）进行干燥处理时，首先需把木材及其所含的水分预热到一定温度，这即为加热过程；还需使已预热的水分蒸发为水蒸气并排出木材，这即为干燥过程、加热和干燥都需要一种媒介物质，先吸收加热器表面散发的热量，冉把热量传给木材，同时将木材表面蒸发出的水蒸气带出并排往大。这种在木材和加热器之间起着传热作用、在木材和大气之间起着传湿作用的传热传湿的媒介物质称为干燥介质（通常为气体）、常用的T燥介质有湿空气、饱和蒸汽、过热蒸汽和炉气。

（1）湿空气：是含有水蒸气的空气，即以干李气和水蒸气为主体的混合气体。自然界中的大气和干燥窑内的空气都是湿空气。湿空气有不饱和与饱和之分。对于不饱和湿空气，湿度越小，表明其继续容纳水蒸气的能力越强；相反，湿空气的湿度越大，表明其吸收水蒸气的能力越小。对于饱和湿空气，湿度达到最大，就会失去吸收水蒸气的能力。木材f燥中常用的是不饱和湿空气：

（2）饱和蒸汽：当液体水在一定温度和密闭容器中汽化蒸发与蒸汽凝结成水处于两相动平衡状态（饱和状态）时的水蒸气（简称蒸汽），即为饱和蒸汽，其中含有悬浮沸腾水滴的蒸汽称为湿饱和蒸汽（简称湿蒸汽），呈白色雾状；而不含水滴的饱和蒸汽称为：干饱和蒸汽（简称饱和蒸汽），呈无色透明状。饱和蒸汽通常是由锅炉产生的，在木材干燥作业中，有时需把饱和蒸汽直接喷入窑内，对木材进行调湿处理；有时也需把饱和蒸汽通人窑内加热器中（作为载热体），通过其他干燥介质加热木材。

（3）过热蒸汽：对饱和蒸汽继续加热，温度上升并高于相同压力下饱和温度（沸点）的蒸汽即为过热蒸汽。过热蒸汽是不饱和蒸汽，有容纳更多水蒸气而不致凝结的能力。一个大气压下温度高于100℃的蒸汽称为常压过热蒸汽。实际生产中使用的常压过热蒸汽不是从锅炉直接供给的，从锅炉通人窑内加热器中的蒸汽仍为饱和蒸汽，当从木材蒸发出来的水蒸’气和由喷蒸管喷出的饱和蒸汽流过加热器（热功率较大）时，即被加热成常压过热蒸汽。

（4）炉气：是指在炉灶内燃烧煤、木废料、油、天然气、煤气等燃料而产生的由N、O、 、 、 等成分所组成的湿热混合气体。炉气既可作为干燥介质直接加热干燥木材，也可作载热体通入炉气加热器间接加热干燥木材。1

干燥速度的影响因素木材干燥过程中，一方面木材内部的水分向表面移动，另一方面木材表面的水分向周围空气中蒸发。为了加快干燥速度，必须促进这两方面水分的移动。影响术材干燥速度的因素有外因也有内因。外因是干燥介质的状态，包括干燥介质的温度、湿度和气流速度；内因是木材的特征，包括木材的树种、厚度、含水率、心边材和纹理方向等。

在木材常规干燥中，往往通过控制干燥窑窑内f燥介质的状态来控制木材含水率，以达到干燥的目的。干燥介质的温度、湿度及气流速度是控制木材干燥过程的重要参数，它们又称为木材干燥三要素。

（1）干燥介质温度：木材温度和木材中水分的温度都随介质温度的升高而提升。水分温度升高后，木材中水蒸气压力升高，液态水的黏度降低，这都有利于促进木材中水蒸气的向外扩散及液态水移动。提高于燥介质的温度，可以加热木材、加快木材中水分移动的速度从而加快木材干燥速度，可以使干燥介质增加容纳水分的能力。但如果干燥介质温度过高，会使木材产生开裂、变色、皱缩等干燥缺陷；反之，若f燥介质温度过低，则会延长干燥周期。

（2）干燥介质相对湿度：是决定木材干燥周期及干燥质量的决定性因素。干燥介质相对湿度越高，空气内水蒸气分压越大，木材表面的水分越不容易向空气中蒸发，干燥速度越小；干燥介质相对湿度越低，越有利于木材表面蒸发水分，使木材内部含水率梯度越大，加快木材内部水分移动，从而加速干燥进程；但如果于燥介质相对湿度过低则会造成木材开裂、降等。因此在木材干燥进程中，因根据被干木材的特性及干燥质量来合理调节干燥介质的相对湿度。

（3）干燥介质气流循环速度：是干燥介质掠过材堆的速度。高速气流能吹散木材表面上的饱和蒸汽界层，从而改善介质与木材之间传热传湿的条件，加快干燥过程。如果干燥介质风速过慢，干燥周期将会延长，再加上通风不良，木材表面甚至会产生霉变：如果风速过快，木材表面则易产生开裂；另外，窑内空气循环是否均匀也会直接影响到木材的干燥质量。

以上三个因素是可以人为控制的外因，如控制得当，可在保证质量的前提下加快干燥速度。例如，干燥针叶材或软阔叶材薄板时，可大幅度提高干燥温度，适当降低介质湿度并采用较高的气流速度以加快干燥过程。但干燥硬阔叶材特别是厚板时，宜采用较低的温度和较高的湿度特别是干燥前期，以免木材开裂等缺陷产生。此外，气流速度的提高也大大增加了电力消耗，且干燥硬阔叶材厚板时，木料内部的水分较难移动到表面，因此，木材内部水分的移动制约了干燥速度，这时加大气流速度，以加速表面水分的蒸发，已没有实际意义了。放干燥硬阔叶材时，宜采用较低的气流速度。因此，只有合理控制干燥介质的温度、相对湿度及窑内空气掠过材堆的速度（干燥介质风速）等参数，才能对木材进行正确、高效的干燥。

树种是影响干燥速度的主要内因。密度大、木射线宽的环孔硬阔叶树材，内部水分很难向表面移动，而且木材很容易开裂，这就影响了干燥速度。

木料厚度、含水率也影响干燥速度，厚度越小含水率越高，木材中的水分越容易向表面移动，干燥速度越快。

心材细胞中内含物较多，一定程度上妨碍了木材内部的水分移动，故心材干燥速度通常低于边材。

木射线是木材中水分横向移动的主要通道，又木料q，水分主要靠沿厚度方向的移动，因此，弦切板通常比径切板干燥速度快。1