風乾材

風乾材又稱木材幹燥，是在熱力作用下，按照一定規程以蒸發或沸騰的汽化方式排除木材水分的物理過程。

基本介紹

• 中文名：風乾材
• 外文名：Dry wood
• 別稱：木材幹燥
• 定義：熱力作用下，蒸發排除木材水分
• 作用：防止木材變形和開裂等
• 學科：土木工程

概述

木材幹燥是在熱力作用下，按照一定規程以蒸發或沸騰的汽化方式排除木材水分的物理過程。由原木經制材加工而成的濕板材，含有大量的水分，通常都會從表面向空氣中蒸發水分，隨時都在乾燥之中；當木材在常壓下被加熱到100℃以上時，就會產生沸騰汽化現象。目前，常說的木材幹燥主要是指按照一定基準有組織和有控制的人工乾燥過程（也包括受氣候條件制約的大氣乾燥）。

木材幹燥的目的，主要體現在以下幾方面：

（1）防止木材變形和開裂：如果將木材幹燥到其含水率與使用環境相適應的程度，就能提高木材的尺寸穩定性，從而防止木材幹縮變形和翹曲開裂，使木材經久耐用。

（2）提高木材力學強度和改善木材物理性能：當木材含水率低於纖維飽和點（f．s．p．）時，其力學強度會隨著木材含水率的降低而增大，反之則減小；另外木材含水率的適度降低，可改善木材的物理與加工性能、提高膠合與裝飾質量、顯現木材的紋理與色澤、降低木材的導電與導熱性能。

（3）預防木材腐朽變質和蟲害：木材幹燥一般將其含水率控制在20%以內，從而能破壞各種菌蟲的寄生條件，增加木材的抗腐及防蟲性能，避免產生腐朽、變色、蟲蛀等缺陷，確保木材的固有品質。

（4）減輕木材重量和降低木材運輸成本：木材幹燥後，能顯著減輕木材重量和降低木材運輸成本；而且可防止木材在運輸過程中遭到菌蟲危害，保證木材質量；同時能使木材適應後續的加工操作。

（5）提升木材和家具產品檔次：經過乾燥處理後的木材製成的家具，其零部件尺寸和產品結構穩定、產品質量有保證、檔次高。

由此可見，木材幹燥是木家具製造過程中一個相當重要的工藝環節，應當引起重視。當然，要達到以上目的，必須對木材進行合理衣I高效的乾燥，如果操作不當，也會增加成本，共至造成損失。

木材幹燥方法

木材幹燥的方法可概括為大氣乾燥和人工乾燥兩大類，其中，人工乾燥又可分為人工窯乾、除濕乾燥、太陽能幹燥、真空乾燥、高頻乾燥、微波乾燥、紅外乾燥、熱壓乾燥等。

（1）大氣（自然或天然）乾燥：簡稱氣乾，是指把木材堆積在空曠場地上或棚舍內，利用大氣作傳熱傳濕介質和太陽輻射的能量進行對流換熱排除木材中水分，達到乾燥目的，由於受到自然條件的限制，乾燥時間長、終含水率高、占場地大、易受菌蟲危害等，目前單純的大氣乾燥使剛較少，而作為一種預乾法與其他乾燥法相結合，可縮短乾燥時間、保證乾燥質遣、降低乾燥成本。

（2）人工窯乾：簡稱窯乾，是指在乾燥窯內人為控制乾燥介質參數對木材進行對流換熱乾燥的方法。按照乾燥介質溫度的不同，又分為低溫窯乾（20~40℃）、常溫窯乾（≤100℃）、高溫窯乾（> 100℃）。木材窯乾法乾燥質量好、乾燥周期較短、乾燥條件可調節、可達到任何要求的含水率，是目前木材含水率控制中常用的一種乾燥方法。

（3）除濕（熱泵）乾燥；是指用專門除濕機（熱泵）的冷風端將窯內一部分空氣介質冷凝除濕，並經除濕機熱端及輔助加熱器加熱後，再與窯內其餘循環空氣混合所進行的低溫、低風速的對換熱流乾燥方法。除濕乾燥無環境污染、乾燥溫度較低、乾燥質量較好、乾燥周期較長、乾燥成本較高，適合於乾燥批量要求不大的木材幹燥。

（4）真空乾燥：是指在密閉容器內，在負壓（真空）條件下對木材進行乾燥：可以在較低的溫度下加快乾燥速度，保證乾燥質量，尤其適合於滲透性較好的硬闊葉材厚板或方材的乾燥。

（5）高頻或微波乾燥：是指將木材置於高頻或微波電磁場中在交變電磁場作用下，木材中水分子（電介質）反覆極化，摩擦生熱，進行木材內熱乾燥。木材內外同時均勻乾燥，乾燥速度快、乾燥質量好，可以保持木材天然色澤，但乾燥成本高。

（6）太陽能幹燥：是指利用集熱器吸收太陽輻射能加熱空氣，再通過空氣對流傳熱乾燥木材。節約能源、無環境污染、乾燥質量較好、乾燥成本低，但受氣候條件影響大。

（7）熱壓（接觸）乾燥：又稱熱板乾燥，是將木材置於熱壓乎板之間，並施加一定的壓力，進行接觸傳導加熱乾燥木材。接觸乾燥傳熱及乾燥速度快，乾燥木料平整光滑，尤其適合於速生人工林木材的乾燥。

木材幹燥介質

在乾燥窯或其他密閉容器內，對鋸材或成材（板材、方材）進行乾燥處理時，首先需把木材及其所含的水分預熱到一定溫度，這即為加熱過程；還需使已預熱的水分蒸發為水蒸氣並排出木材，這即為乾燥過程、加熱和乾燥都需要一種媒介物質，先吸收加熱器表面散發的熱量，冉把熱量傳給木材，同時將木材表面蒸發出的水蒸氣帶出並排往大。這種在木材和加熱器之間起著傳熱作用、在木材和大氣之間起著傳濕作用的傳熱傳濕的媒介物質稱為乾燥介質（通常為氣體）、常用的T燥介質有濕空氣、飽和蒸汽、過熱蒸汽和爐氣。

（1）濕空氣：是含有水蒸氣的空氣，即以乾李氣和水蒸氣為主體的混合氣體。自然界中的大氣和乾燥窯內的空氣都是濕空氣。濕空氣有不飽和與飽和之分。對於不飽和濕空氣，濕度越小，表明其繼續容納水蒸氣的能力越強；相反，濕空氣的濕度越大，表明其吸收水蒸氣的能力越小。對於飽和濕空氣，濕度達到最大，就會失去吸收水蒸氣的能力。木材f燥中常用的是不飽和濕空氣：

（2）飽和蒸汽：當液體水在一定溫度和密閉容器中汽化蒸發與蒸汽凝結成水處於兩相動平衡狀態（飽和狀態）時的水蒸氣（簡稱蒸汽），即為飽和蒸汽，其中含有懸浮沸騰水滴的蒸汽稱為濕飽和蒸汽（簡稱濕蒸汽），呈白色霧狀；而不含水滴的飽和蒸汽稱為：乾飽和蒸汽（簡稱飽和蒸汽），呈無色透明狀。飽和蒸汽通常是由鍋爐產生的，在木材幹燥作業中，有時需把飽和蒸汽直接噴入窯內，對木材進行調濕處理；有時也需把飽和蒸汽通人窯內加熱器中（作為載熱體），通過其他乾燥介質加熱木材。

（3）過熱蒸汽：對飽和蒸汽繼續加熱，溫度上升並高於相同壓力下飽和溫度（沸點）的蒸汽即為過熱蒸汽。過熱蒸汽是不飽和蒸汽，有容納更多水蒸氣而不致凝結的能力。一個大氣壓下溫度高於100℃的蒸汽稱為常壓過熱蒸汽。實際生產中使用的常壓過熱蒸汽不是從鍋爐直接供給的，從鍋爐通人窯內加熱器中的蒸汽仍為飽和蒸汽，當從木材蒸發出來的水蒸’氣和由噴蒸管噴出的飽和蒸汽流過加熱器（熱功率較大）時，即被加熱成常壓過熱蒸汽。

（4）爐氣：是指在爐灶內燃燒煤、木廢料、油、天然氣、煤氣等燃料而產生的由N、O、、、等成分所組成的濕熱混合氣體。爐氣既可作為乾燥介質直接加熱乾燥木材，也可作載熱體通入爐氣加熱器間接加熱乾燥木材。

乾燥速度的影響因素

木材幹燥過程中，一方面木材內部的水分向表面移動，另一方面木材表面的水分向周圍空氣中蒸發。為了加快乾燥速度，必須促進這兩方面水分的移動。影響術材幹燥速度的因素有外因也有內因。外因是乾燥介質的狀態，包括乾燥介質的溫度、濕度和氣流速度；內因是木材的特徵，包括木材的樹種、厚度、含水率、心邊材和紋理方向等。

在木材常規乾燥中，往往通過控制乾燥窯窯內f燥介質的狀態來控制木材含水率，以達到乾燥的目的。乾燥介質的溫度、濕度及氣流速度是控制木材幹燥過程的重要參數，它們又稱為木材幹燥三要素。

（1）乾燥介質溫度：木材溫度和木材中水分的溫度都隨介質溫度的升高而提升。水分溫度升高后，木材中水蒸氣壓力升高，液態水的黏度降低，這都有利於促進木材中水蒸氣的向外擴散及液態水移動。提高於燥介質的溫度，可以加熱木材、加快木材中水分移動的速度從而加快木材幹燥速度，可以使乾燥介質增加容納水分的能力。但如果幹燥介質溫度過高，會使木材產生開裂、變色、皺縮等乾燥缺陷；反之，若f燥介質溫度過低，則會延長乾燥周期。

（2）乾燥介質相對濕度：是決定木材幹燥周期及乾燥質量的決定性因素。乾燥介質相對濕度越高，空氣內水蒸氣分壓越大，木材表面的水分越不容易向空氣中蒸發，乾燥速度越小；乾燥介質相對濕度越低，越有利於木材表面蒸發水分，使木材內部含水率梯度越大，加快木材內部水分移動，從而加速乾燥進程；但如果於燥介質相對濕度過低則會造成木材開裂、降等。因此在木材幹燥進程中，因根據被乾木材的特性及乾燥質量來合理調節乾燥介質的相對濕度。

（3）乾燥介質氣流循環速度：是乾燥介質掠過材堆的速度。高速氣流能吹散木材表面上的飽和蒸汽界層，從而改善介質與木材之間傳熱傳濕的條件，加快乾燥過程。如果幹燥介質風速過慢，乾燥周期將會延長，再加上通風不良，木材表面甚至會產生霉變：如果風速過快，木材表面則易產生開裂；另外，窯內空氣循環是否均勻也會直接影響到木材的乾燥質量。

以上三個因素是可以人為控制的外因，如控制得當，可在保證質量的前提下加快乾燥速度。例如，乾燥針葉材或軟闊葉材薄板時，可大幅度提高幹燥溫度，適當降低介質濕度並採用較高的氣流速度以加快乾燥過程。但乾燥硬闊葉材特別是厚板時，宜採用較低的溫度和較高的濕度特別是乾燥前期，以免木材開裂等缺陷產生。此外，氣流速度的提高也大大增加了電力消耗，且乾燥硬闊葉材厚板時，木料內部的水分較難移動到表面，因此，木材內部水分的移動制約了乾燥速度，這時加大氣流速度，以加速表面水分的蒸發，已沒有實際意義了。放乾燥硬闊葉材時，宜採用較低的氣流速度。因此，只有合理控制乾燥介質的溫度、相對濕度及窯內空氣掠過材堆的速度（乾燥介質風速）等參數，才能對木材進行正確、高效的乾燥。

樹種是影響乾燥速度的主要內因。密度大、木射線寬的環孔硬闊葉樹材，內部水分很難向表面移動，而且木材很容易開裂，這就影響了乾燥速度。

木料厚度、含水率也影響乾燥速度，厚度越小含水率越高，木材中的水分越容易向表面移動，乾燥速度越快。

心材細胞中內含物較多，一定程度上妨礙了木材內部的水分移動，故心材幹燥速度通常低於邊材。

木射線是木材中水分橫向移動的主要通道，又木料q，水分主要靠沿厚度方向的移動，因此，弦切板通常比徑切板乾燥速度快。