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红木干燥工艺不一,各种裂缝、变形怎么控?保养红木,因木而异

发布日期:2021-01-05 来源: 艺海红木家具


  红木家具是一种纯实木家具,它的各个零件几乎都由实木制成。因此,木材干燥就成为它的首要问题。如干燥不当,在继后的零部件加工、装配、油漆上都会出现种种问题,从而影响成品的质量。甚至在销售和使用中,由于干缩湿胀,也会产生各种张缝或变形而引起各种投诉。 本期紫牛家,中国林木业专业委员会常务会长、江苏汉宁原木定制家居董事长吴边将为大家介绍在红木家具生产中要解决的木材干燥问题。

  图一

  红木原木贮存、板材预干、板材干燥工艺、干燥质量……生产过程中的含水率控制,都将影响到家具成品的抗裂性、稳定性。

  树种密度大小与干燥速度“赛跑”

  红木木材的管孔直径均非常小,木材的纤维细胞壁厚度均为厚至甚厚,因此,细胞腔的空间就比较小,红木木材的密度就非常大。木材密度的大小与木材干燥速度快慢联系非常紧密,干燥是要去除木材内的自由水和吸附水,影响干燥速度的重要因素之一就是吸附水的干燥,吸附水存在于木材细胞壁内,木材细胞壁越厚,水分移动的路径就越长,干燥速度就越慢。

  细胞壁内吸附水不仅对干燥速度和时间起到重要的影响,同时也对木材的干缩、开裂和变形影响起到决定性的作用,要减少木材的开裂和变形就必须采用低温、慢干的软基准技术,这就使得干燥速度又要减慢。

  所以具有越厚细胞壁的木材,因水分移动的速度慢,木材收缩率相对大,越易产生开裂、变形的倾向,其干燥的难度就越大,需要的干燥时间就越长。

  木材薄壁细胞与木射线的力学影响

  木材中的轴向薄壁细胞多数为细线状或傍管窄带状、或断续聚翼状,说明轴向薄壁细胞所占的比例非常少;木射线细胞分布密而窄,说明木射线细胞呈单列状。

  薄壁细胞和射线细胞的腔大壁薄,在干燥过程中,木材中的轴向薄壁细胞和木射线细胞中的水分蒸发的速度,较厚壁细胞块,当细胞内水分降低到纤维饱和点以下时,这部分细胞组织就开始收缩,但由于这部分结构组织力学强度低,是木材中的薄弱环节,干燥过程中容易出现开裂, 所以,薄壁细胞和木射线细胞含量越高就越容易出现质量问题,红木木材内所含这两种薄壁细胞的含量均比较少,对干燥的影响比较小。

  从表1中可以看出,虽然红木的轴向薄壁细胞和木射线细胞分布数量所占比例较少,但在具体的树种中分布宽度是不同的,分布越宽就越容易出现开裂,所以不同的树种之间也存在差异,这就是有的树种为什么干燥性能好,变形小,但开裂多的原因。

  图二

  含水率分布不均匀,就容易引起木材干缩不均匀,导致木材开裂和变形

  内含物多少,影响干燥速度与质量

  红木家具使用的木材均为木材的心材,从红木木材构造表1中可以看出红木木材细胞内均含有非常丰富的内含物,内含物的种类主要是树胶和沉淀物,细胞腔内树胶和沉淀物容易阻塞细胞壁上的纹孔,造成木材内部水分移动路径不通畅,严重影响了干燥速度;如果阻塞的部位分布不均匀,也容易产生干燥含水率分布不均匀,含水率分布不均匀就容易引起木材干缩不均匀,最终导致木材开裂和变形。

  所以,内含物的含量多少对木材的干燥速度和质量都有重要的影响。由于红木木材的内含物含量非常多,所以干燥速度就非常慢。

  干缩中的差异性,可反映木材变形指数

  干缩差异性反应的指标是木材弦向和径向干缩系数的比值,如果干缩系数比值大于2倍以上,则说明这种木材的干缩差异性大,反之则小。干缩差异性越小,反映该种木材各个纹理方向收缩相对比较均匀,在干燥时产生的内应力就比较小,干燥时木材出现的开裂和变形的几率就比较少,生产和使用过程中出现的质量问题也就越少,反之则多。

  产生干缩差异性的因素很多,主要是木材的径、弦向纹理方向、弦向纹理弧度的大小、木材纹理是否交错和交错大小。

  以上因素影响干燥的质量好坏和速度的快慢。各种红木木材的干缩差异性表现是不同的,有的小、有的大或甚大,紫檀类、花梨木类、酸枝木类和香枝木类干缩差异小,干燥速度虽然缓慢,但干燥过程中的开裂和变形比较少,质量就比较好,而乌木鸡翅木类干缩差异性大或甚大,干燥过程中的开裂和变形比较多,干燥困难,干燥质量相对就差。

  红木原木贮存,可浸泡可喷水

  由于我国现用的红木大都从东南亚国家如缅甸、柬埔寨等国进口,有相当部份是以原木的方式进料,可采用浸没在贮木池中的方法来进行存贮。

  由于红木内有较多的内含物,这种存贮方式可以浸提出这些内含物,打通木材内部水分的通道,有利于日后的干燥。此外,还可避免原木受菌类的腐害和原木的干裂。

  如无条件建立贮木池,也可采用周期性连续喷水的方法,将贮木场加以适当规划,输水管埋于地下并接长距离洒水器,利用加压泵适时喷水,可使原木得到很好的保护。这种方法较之贮木池法,投资及管理的费用较低,同时对地点的选择及贮存量富有较大的弹性。

  图三

  自然干&预热干,以木材利用率为主

  红木属于难干阔叶材,因此其干燥宜分两阶段进行,即先进行预干,干燥至含水率20—30%,再进行窑干。红木板材先经过各种方式的预干,再进行窑干,就有可能降低能量消耗,并可减少降等,保持木材本色。用气干作为预干措施可以提高干燥窑生产率约40%,减少废品60%。

  预干在国外已较为普遍,但在国内红木家具厂还未引起足够的重视。对我国红木家具厂来说,比较可行的预干方法有两种:

  1、气干

  以大气干燥作为预干。将锯下的板材堆放在板院内进行气干,使含水率达到20%—30%,然后窑干。采用气干与窑干相结合的干燥方式是比较经济的,但须占有较大面积的场地,并须严格管理。红木家具厂的气干一般以自然气干为宜。

  2、低温预干

  把板材置放于预干窑内进行干燥,窑内配有风机及通风道,气流通过材堆的风速在1.0—1.5米/分,温度为20—40℃。低温预干窑可采用木质构件建造,内部通风装置与加热装置的容量较小,低温预干周期比气干短,降等损失小。

  另外,需要指出的是为了促进红木的干燥,采用预刨光的方法也是十分有用的。生材在窑干前先以平刨机两面刨光,可以消除锯切时留下的微小的缝隙,有很好的防裂效果。这种微小的缝隙,也是造成干燥开裂的原因之一,包括干燥的表裂和内裂,木材的内裂大约有98%是由表裂加深所导致的。

  有研究表明,预刨光可减少表裂约75%,缩短干燥时间7%。但需注意的是,进行预刨光的板材厚度要略加大,以免因刨光损耗而厚度不够。这可能会造成材积损失的感觉,但是木料经刨光后,使用前仅细刨即可;而未经刨光的板材在使用前也必须经过平刨与细刨处理,所以实际上总损耗相同。

  木材的端部涂漆也有很好的防裂效果,木材干燥时若采用端部涂漆,对于2米长的板材,可增加木材利用率8%左右。当然端部涂漆应在木材锯切后立即进行,只有在锯切后1—3天内涂布,才会取得这样的效果;3天以后,则只能收到一半的效果。

  红木含水层分布不均,防表层预热过度

  红木芯材与表层之间的水分移动非常缓慢,水分通道不畅,因此表层与稍下部的内层的含水率相差很大,必须多次地进行中间处理,缓解含水率梯度和解除较大的内部应力。

  因此,干燥宜采用热水和蒸汽干燥方式。这是由于这两种方式均采用热湿空气作为干燥介质,易于调节温、湿度,并可利用喷蒸或喷水来方便地进行中间处理和后期的平衡处理与终了处理。

  热水和蒸汽干燥窑在国内均有很好的设备生产厂家,能够保证设备的提供。

  在木材干燥过程中,为了提高木材的干燥速度、消除干燥过程中的应力和平衡材堆各块板的最终含水率,需要分别进行预热、中间、平衡和终了处理。

  1、预热处理

  材堆装窑后,在开始干燥之前,通常应进行预热处理,目的是对木材加热,并提高木材芯层的温度,以便在进入干燥阶段后,能加速内部水分向表面移动。对于半干材和气干材,预热处理还可消除锯材在气干过程中所产生的表面张力。对于湿材和生材,预热处理可使含水率偏高的木材蒸发一部分水分,使初含水率趋于均匀。预热处理还可降低纤维饱和点和降低水分的粘度,并使半气干材和气干材的表层毛细管舒张,从而提高水分的传导性。

  预热处理可分两步进行。首先使介质温度升高到40—45℃,并维持半小时到1小时,使窑内设备和窑内壁及木材表面加热,以免在高湿处理时在这些表面上产生冷凝水。然后再进行预热处理,它主要通过喷蒸、或喷蒸与加热相结合,使温、湿度同时升高到所要求的介质状态,并保持一定的时间,让木材热透。

  红木干燥是一种低温常规干燥,它的预热温度应比基准第一阶段的温度高5℃;相对湿度,可控制干湿球温度差为1—3℃,新锯材或初含水率较高时,干湿球温度差应偏小,即湿度偏高;半干材或气干材,干湿球温度差偏大,即湿度偏低。

  总的原则是使绝大多数木材保持既不干燥也不吸湿的情况下进行预热。

  预热的时间应使木材的中心温度不低于规定的介质温度3℃为准,可按以下经验方法估计,材料每厚1cm,时间维持1.3—1.5小时,冬季可再延长50%—100%。预热结束后,应将介质的温、湿度降到基准相应阶段的规定值,即进入干燥阶段。

  2、中间处理

  锯材在窑干过程的前期会产生表面张应力,严重时会引起表裂,而中、后期会出现表面硬化,严重时会造成内裂。中间处理就是在窑干过程中以消除表层张应力和表面硬化的调湿处理。即通过相对的高温高湿处理,使木材表层充分润湿并提高可塑性。

  因而,可消除干燥应力和解除表面硬化,同时还能使表层毛细管舒张并减缓含水率梯度,以利于继续干燥。经中间处理后再转入干燥时,在一定时间内,干燥速度明显加快,而不会引起木材损伤。

  中间处理的介质状态,干球温度比当时干燥阶段的温度高8-10℃,湿度按窑内介质的平衡含水率,比当时阶段基准的平衡含水率规定值高5%-6%来确定,或近似地控制干、湿球温度差为2-3℃。

  处理的时间对红木来说,每1cm厚,可为1.5-2小时。

  中间处理的时机和次数,与树种、厚度、初含水率及干燥基准的软硬度有关。

  对于红木来说,应处理3次或3次以上,可考虑在含水率45%、35%、25%、15%附近进行。

  红木板材容易发生内裂,中间处理的重点是防止后期干燥发生内裂,必须比较充分地解除表面硬化。

  但防止前期发生表裂,保持锯材的完整性,对确保整个干燥过程的顺利实施和确保干燥质量也至关重要。中间处理结束后应将介质状态降到下一阶段的基准参数。

  3、平衡处理

  当锯材的含水率达到要求的终含水率时(通过检验板测知),可能窑内还有一部分锯材的含水率尚未完全达到要求,或沿锯材厚度方向含水率分布还不均匀(即内层尚未干透)。若对干燥终含水率均匀性要求较高,须进行平衡处理,使已达到要求部分不再干燥,未达到要求部分继续干燥,以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。

  平衡处理的介质状态,温度可以比基准最后阶段高5—8℃,但对红木来说,处理温度最好不要超过基准最后阶段温度。因为此时木材表面已有相当程度的硬化,而平衡处理的相对湿度不算高,此阶段是一部分木材的延续,温度太高,容易引起木材内裂或使强度降低。平衡处理的介质湿度,按介质平衡含水率值比锯材终含水率低2%来决定。例如,当要求锯材干燥到终含水率10%,那么,平衡处理的介质平衡含水率应为8%。由干球温度和平衡含水率值,便可通过查图表获知相对湿度或干湿球温度差。

  平衡处理的维持时间与初含水率状况的不均匀程度、干燥窑的干燥均匀性、含水率检验板在材堆中的位置,以及树种、厚度和干燥质量要求等诸多因素有关,不能硬性规定。应以含水率最高的样板和窑内干燥速度较慢的部位的含水率及锯材沿厚度上的含水率偏差都能达到要求的终含水率允许偏差的范围内为准。若不能对这些部位和样板进行检测,可凭经验,按每1cm厚度维持2—6小时估计,并在窑干结束后进行检验,以便修正。

  4、终了处理

  锯材干燥到所要求的终含水率并经过平衡处理之后,无论沿横断面(厚度方向)的含水率是否均匀,其内部都会有不同程度的残余干燥应力存在。为了消除这种应力所进行的调湿处理叫做终了处理。对于要求干燥质量为一、二、三级材的锯材,必须进行终了调湿处理。

  终了处理的介质状态:温度比基准最后阶段高5—8℃,或保持平衡处理时的温度,湿度按介质状态的平衡含水率比锯材终含水率高4%决定。例如,当要求锯材终含水率为10%时,终了处理介质的平衡含水率应为14%,再由温度和平衡含水率查平衡含水率图表得知相对湿度或干湿球温度差。假定终了处理的温度为70℃,则该例终了处理的干湿球温度差为3℃。因此,终了处理的介质湿度,也可近似地采用干湿球温度差为3℃。

  终了处理维持的时间与树种、厚度、基准软硬程度、有无中间处理和平衡处理,以及干燥质量要求等因素有关,对红木来说,每1cm厚可处理2—5小时,板材越厚,处理的时间越长。

  图四

  延伸阅读>>>>>>>>>>

  红木家具精致的同时也较为金贵,在日常的使用中也需要保养。保养第一步就是避免阳光直射,同时也不宜放在非常潮湿的地方。

  长时间日晒,木质容易枯燥、呈现裂痕和部分褪色,而潮湿的地方会使木材收缩,时间久了容易腐朽。红木家具的滋养不能靠水分来提供,而应选用专业的家具护理精油,同时,打蜡也应该定期。

  紫檀家具如何保养呢?

  新做的紫檀家具,在头两年会出现一些小毛病,如在冬季开裂,但裂纹比较小,像这样的小毛病都属正常现象,不必惊慌,过两年就基本不会再出现了。在买家具时注意要买那种留有伸缩缝的家具,伸缩缝会给家具提供胀缩空间,可以保证家具不开裂或所开的裂痕小。

  黄花梨家具如何保养呢?

  如果黄花梨家具出现变形、弯曲,但并不严重的话,可以用暖风机从侧面吹一下,就能慢慢恢复原形。如果是新买的黄花梨家具,一般要经过三冬两夏之后,才能进入稳定器。入冬后,可用核桃油或蜂蜡擦拭保养。千万不要故意在家具旁边放鱼缸或用加湿器对着家具吹,这样家具肯定会变形。如果家具真的出现裂纹不要自己擅自处理,应返回厂家或请专业维修人员修补。

  酸枝家具如何保养呢?

  我们一定要让酸枝家具远离暖气、空调等取暖设备。适当使用加湿器,可使家具在干燥季节更加温润一些。需要注意的是,一旦酸枝家具出现开裂或抽胀过大的情况,就必须请厂家师傅修理。

  花梨木家具如何保养呢?

  缅甸花梨很稳定,一般不会出现大的裂缝,从入冬到冬季结束打两遍蜡就可以了。如果木材经过干燥之后再自然风干就不会出现问题。它同其他木材一样不能暴晒、热水烫及贴近暖气。买花梨木家具要注意买那种装板时已经打了蜡的家具。要向厂家提前问清楚,这样的家具即使有伸缩,也不影响美观。

  通讯员 婷子 扬子晚报/紫牛新闻记者 周海燕

  来源:扬子扬眼


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