锯材干燥缺陷和预防

关于锯材干燥缺陷和预防第一节干燥质量分析

根据国家标准，锯材的干燥质量指标包括：平均终含水率干燥均匀度(即材堆内不同部位含水率允许偏差)锯材厚度上含水率偏差应力指标可见缺陷(如翘曲、干裂等)第2页,共46页，2024年2月25日，星期天一、锯材含水率和应力测试

锯材含水率和应力测试根据国家标准《锯材干燥质量》(GB/T6491-2012)规定的方法进行测量，先把锯材的一端截去250~500mm，再按图9-8所示分别锯取平均含水率试验片、含水率梯度试验片和应力试验片。测量含水率和应力的试件在干燥窑中的位置为：从材堆的上、中、下，左、中、右，前、中、后选取。应尽量代表整个干燥窑的干燥情况。

第3页,共46页，2024年2月25日，星期天第4页,共46页，2024年2月25日，星期天第5页,共46页，2024年2月25日，星期天1、平均含水率第6页,共46页，2024年2月25日，星期天2、干燥均匀度

干燥均匀度用均方差来检验，均方差σ用下式计算：式中：σ--均方差

Mi—每块含水率试验板的含水率(%)

--整窑平均含水率(%)i—含水率试验板的块数。第7页,共46页，2024年2月25日，星期天3、木材厚度上含水率偏差

测定试材厚度上的含水率偏差，通常试验片等厚分为3层或5层，锯材厚度(s)<50mm时分3层，厚度≥50mm时分5层，用烘干法测量每一层的含水率，以此求得板材的分层含水率，分层含水率试片的锯取方法按图9-8和图9-9进行。第8页,共46页，2024年2月25日，星期天第9页,共46页，2024年2月25日，星期天厚度上含水率偏差按下式计算：值越小，表明锯材厚度上的含水率分布越均匀，质量越好。第10页,共46页，2024年2月25日，星期天4、干燥应力的检测

应力试验片的锯制方法如图9-10，锯材厚度s<50mm时按图9-10(a)所示锯制，s≥50mm时按图9-10(b)锯制，应力的大小用应力指标Y表示。第11页,共46页，2024年2月25日，星期天第12页,共46页，2024年2月25日，星期天干燥应力指标Y按下式计算：式中：S---应力试验片锯解前的齿宽，mm。

S1---应力试验片平衡后的齿宽，mm。

L---齿的长度，mm。第13页,共46页，2024年2月25日，星期天第14页,共46页，2024年2月25日，星期天二、锯材干燥变形的测量第15页,共46页，2024年2月25日，星期天三、干燥质量分析依据各干燥质量指标的大小，将锯材的干燥质量分为四个等级：一级：获得一级干燥质量指标的锯材，基本保持锯材固有的力学强度，适用于仪器、模型、乐器、航空、纺织、精密机械、鞋楦、工艺品、钟表壳等生产。二级：获得二级干燥质量指标的锯材，容许部分力学强度有所降低(抗剪强度和冲击韧性降低不超过5%)，适用于家具、建筑门窗、车辆、船舶、农业机械、军工、文体用品、实木地板、细木工板、缝纫机台板、室内装饰、卫生筷、指接材、纺织木构件等生产。三级：获得三级干燥质量指标的锯材，容许力学强度有一定程度的降低，适用于室外建筑用料、普通包装箱、电缆箱等生产。四级：指气干或窑干至运输含水率(20%)的锯材，完全保持木材的力学强度和天然色泽。适用于远道运输和出口锯材等。第16页,共46页，2024年2月25日，星期天第17页,共46页，2024年2月25日，星期天第18页,共46页，2024年2月25日，星期天第二节锯材干燥缺陷的产生与预防一、锯材干燥缺陷的分类终含水率不均匀：残余应力超标干裂：端裂、表裂、内裂变形：横弯、顺弯、侧弯、扭曲变色：微生物引起的变色、化学变色、隔条引起的变色皱缩炭化

不可见缺陷材堆各部位含水率不均匀锯材厚度上含水率分布不均匀可见缺陷第19页,共46页，2024年2月25日，星期天二、不可见缺陷产生的原因和预防方法

1、终含水率不均匀终含水率不均匀的种类有：

(1)材堆各部位含水率不均匀

(2)锯材厚度上含水率不均匀第20页,共46页，2024年2月25日，星期天(1)材堆各部位含水率不均匀的原因及预防

a原因木材初含水率严重不一致，如含有湿心材。木材规格不一致木材自身的变异性干燥窑内各部位干燥强度不一致不同树种混和干燥第21页,共46页，2024年2月25日，星期天b预防方法窑干前进行预分选做好平衡处理适当延长预热处理时间，进行必要中间处理。改进窑的结构性能，及时对损坏部件维修第22页,共46页，2024年2月25日，星期天(2)厚度上含水率分布不均的原因及预防

a原因木材致密或含有内含物等，使中心层水分很难向表层移动。厚度大的木材容易产生较大的含水率梯度。干燥过急，表层水分大量蒸发，而内部水分的移动跟不上表层水分的蒸发，在厚度上产生较大的含水率梯度。第23页,共46页，2024年2月25日，星期天b预防方法适当减缓初期干燥速度做好平衡处理及终了调湿处理适当延长预热处理时间，适时进行中间喷蒸处理。第24页,共46页，2024年2月25日，星期天2、残余应力超标(1)

原因前期温度高、湿度低，干燥速度快，表层产生了较大的拉伸残余变形。未进行中间处理或中间处理不够。未进行终了调湿处理或终了调湿处理时间不够。第25页,共46页，2024年2月25日，星期天(2)

预防方法减缓干燥前期干燥速度，即前期降低干燥温度、提高介质相对湿度。进行充分的中间处理，消除表层残余变形。加强终了调湿处理。第26页,共46页，2024年2月25日，星期天三、可见缺陷干裂变形变色皱缩炭化第27页,共46页，2024年2月25日，星期天1、干裂

干裂是木材在干燥过程中，木材力学强度薄弱处沿纵向(顺纹)的裂开。干裂的类型：端裂(a)、表裂(b)

、内裂(c)(a)(b)(c)第28页,共46页，2024年2月25日，星期天(1)端裂

端裂是指干燥时木材端面沿径向的开裂。a产生的原因木材端头水分移动主要为顺纹，木材顺纹方向水分移动速度是横向的30~40倍，加之干燥条件剧烈，端头含水率很快降至FSP以下产生干缩，但端头的干缩受内部的牵制而使端头受到到较大的拉应力，此拉应力很容易超过该条件下木材横纹抗拉强度而产生开裂。带生长应力的锯材干燥时易产生端裂。第29页,共46页，2024年2月25日，星期天b预防方法用防水涂料封端，如沥青、石蜡等。堆料时，最外一根隔条要与木材端头齐平，防止端头水分过快蒸发。干燥前期降低干燥速度，即采用低温、高湿。材堆之间空隙要小。带有生长应力的锯材干燥时，可对其进行汽蒸或水煮处理。第30页,共46页，2024年2月25日，星期天(2)表裂

木材表层沿木射线方向的开裂叫表裂，表裂发生在干燥初期，在干燥后期不严重的表裂会闭合。a产生的原因干燥初期温度高、湿度低，干燥基准硬，使表层水分蒸发过快，很快降到FSP以下要干缩，但受内部制约而产生较大的拉应力，此力很容易超过在该条件下木材横纹抗拉强度，即产生表裂。径、弦向干缩差异，在弦切板正面产生附加拉应力。

第31页,共46页，2024年2月25日，星期天b预防方法干燥初期采用较低的温度和较高的相对湿度。适时进行中进处理。

第32页,共46页，2024年2月25日，星期天(3)内裂

内裂是指干燥时木材内部沿径向的开裂，内裂又称蜂窝裂，内裂发生在干燥后期。a产生的原因木材密度大、厚度大，内部水分不易由内部向外移动，加之初期干燥条件剧烈，使锯材表层产生较大的拉伸残余变形，而在干燥过程中又没有进行足够中间处理消除表层拉伸残余变形。在干燥后期，干燥温度高，芯层含水率降低较快，芯层的干缩受表层制约而产生较大的拉应力，此力很容易超过木材该条件下的横纹抗拉强度，即产生内裂。

第33页,共46页，2024年2月25日，星期天b预防方法干燥前期采用较低的干燥温度和较高的相对湿度。适时进行中间处理。减缓后期干燥速度。采用气干-窑干联合干燥方法可以防止内裂产生。

第34页,共46页，2024年2月25日，星期天2、变形

变形是指木材在干燥过程中产生的形状改变。变形类型有：横弯（a）、顺弯（b）、侧弯（c）、扭曲（d）。第35页,共46页，2024年2月25日，星期天(1)横弯

横弯是板面横向发生弯曲，常出现在弦切板上。

a产生的原因弦切板的正面(靠近树皮的面)横向干缩大于反面的横向干缩，故板材向树皮方向翘曲。锯材终含水率越低，横弯越厉害。

第36页,共46页，2024年2月25日，星期天b预防方法码垛时在材堆顶部沿隔条处压重物。控制终含水率，以免含水率过低而加剧横弯。减缓干燥速度。

第37页,共46页，2024年2月25日，星期天(2)顺弯

顺弯是板面沿木材纵向发生的弯曲。a产生的原因板材的一面有应力木，其纵向干缩大于另一面正常木材，干燥时产生顺弯。堆垛时，隔条放置不整齐，上、下隔条不在一条直线上。同一层中锯材厚度或隔条厚度不一致。隔条之间距离过大。第38页,共46页，2024年2月25日，星期天b预防方法锯材整齐堆垛，隔条上、下在一条直线上。减小隔条距离。材堆堆顶压重物。对应力木进行汽蒸、水煮处理。

第39页,共46页，2024年2月25日，星期天(3)侧弯

侧弯是板面平行，板材侧面沿纵向发生弯曲。

a产生的原因板材的一侧面有应力木或幼龄材，其纵向干缩大于另一侧所致。b预防方法通过控制板材的终含水率，防止过干，可在一定程度上减小侧弯。第40页,共46页，2024年2月25日，星期天(4)扭曲

扭曲是指板面发生扭转，板材的4个角不在同一个平面上。a产生的原因主要是由于板材中含有扭转或螺旋纹理，或幼龄材，其一部分的纵向干缩特别大所致。b预防方法减缓干燥速度。板材整齐堆垛，减小隔条间距，并在材堆顶部压重物，以限制板材扭曲。控制终含水率，防止板材过干，可以减小扭曲。第41页,共46页，2024年2月25日，星期天3、皱缩

皱缩的宏观表现是板材表面呈不规则的局部向内凹陷并使横断面呈不规则图形。木材皱缩的微观表现通常是呈多边形或圆形的细胞向内溃陷，细胞变得扁平而窄小，皱缩严重时细胞壁上还会出现细微的裂纹。木材皱缩类型有：条沟型皱缩、内裂型皱缩、均匀型皱缩。第42页,共46页，2024年2月25日，星期天第43页,共46页，2024年2月25日，星期天(1)

产生的原因木材细胞中的液态自由水排出时，产生很大的毛细管张力，对细胞壁产生很大的吸引力，而使细胞壁向腔内塌陷引起木材皱缩。干燥初期木材内部受压缩应力的作用，此力与毛细管张力(吸引力