紅木家具軟件與瀏覽者分享紅木家具制作過程中的知識,以下是紅木家具軟件分享紅木材料干燥的知識:
用做紅木家具的木才是多孔的有機高分子材料,它具有干縮濕脹的特性,當它所處的環(huán)境濕度高于木材的含水率時,木材吸濕,尺寸增大;相反,環(huán)境濕度低于木材的含水率時,木材水分散失,尺寸減小。木材尺寸和體積隨著水分散失而減小,這叫木材干縮。木材干縮對家具質(zhì)量影響很大。因為木材是各向異性材料,干縮時各向干縮率不同,一般正常的全干縮率:縱向為.01%—0.3%,徑向為3%—6%,弦向為6%—12%,體積干縮率為9%—14%。濕的木材或者未干燥好的木材,在正常情況下水分要散失,必然要收縮,由于收縮率的不均勻而引起木材開裂、翹起變形等缺陷,直接影響家具質(zhì)量。一般說來,用未干燥好的木材生產(chǎn)家具,版面容易開裂、加工易起毛、榫卯易松脫。因而在制作家具前首先要對木材進行正確的干燥處理,以防止腐朽、變質(zhì)、變形和開裂;改善物理和加工性能(如提高強重比,顯現(xiàn)花紋和光澤,易于刨光,提高接合強度及裝飾性能等)。所以,正確進行木材干燥是保證紅木家具質(zhì)量的關(guān)鍵。
紅木家具材料干燥的原理:
(1)木材中水分存在狀況
木材是一種生物材料,它是由多種細胞組成。每一個細胞都有細胞壁和細胞腔。在細胞壁上有紋孔,使細胞之間相通(闊葉材還具穿孔),構(gòu)成大毛細管系統(tǒng)。細胞壁的基本結(jié)構(gòu)是以纖維為“構(gòu)架”。長短不等的鏈狀纖維素分子有規(guī)則地聚集在一起構(gòu)成纖絲、微纖絲和基本纖絲等,由這些纖絲聚集成細胞壁各層。在這些纖絲之間有空隙,這些大小不等的空隙構(gòu)成微毛細管系統(tǒng)。木材中的水分就存在于大毛細管系統(tǒng)和微毛細管系統(tǒng)中。在大毛細管中的水稱為自由水,與木材呈無聊機械結(jié)合,自由水的含量高達250%,水分可以自由蒸發(fā)。當自由水蒸發(fā)完后,細胞壁的吸著水仍在飽和狀態(tài)時叫纖維飽和點,這時木材含水率叫纖維飽和含水率。自由水的多少,只影響木材的重量、耐久性和導熱性,不影響木材的其他性質(zhì)。在微毛細管中的水叫吸著水或者結(jié)合水,與木材呈物理化學結(jié)合,就多種木材來說,在空氣文檔約20°C,濕度為100%時,吸著水的含量為23%—33%,平均30%。吸著水的增減不僅影響細胞壁的脹縮,而且影響木材其他物理力學性質(zhì)。
當木材含水率低于纖維飽和點時,細胞壁的微毛細管系統(tǒng)從空氣中吸收水分,這種現(xiàn)象叫吸濕;當木材含水率高于纖維飽和點時,水分從微毛細管蒸發(fā)到空氣中,這種現(xiàn)象叫解吸。濕木材解吸或干木材吸濕,經(jīng)一定時間后解吸或吸濕使木材達到與所在地空氣的溫度、濕度相平衡狀態(tài),這時的含水率叫該空氣條件下的木材平衡含水率。因為空氣的溫度、濕度不是恒定的,所以兩種過程仍在不斷的進行,但隨著時間的推移,特別是紅木家具涂以生漆或燙蠟等保護措施,木材吸濕或解吸的程度大大減弱了,木材內(nèi)部產(chǎn)生的應力小了,木材尺寸也就穩(wěn)定了??諝獾臐穸取⒏蓾袂虻臏囟炔?或溫度計差)與相對濕度(或相對蒸氣壓力)對木材平衡含水率的變化起決定性的作用。
在生產(chǎn)紅木家具前必須把使用的木材干燥到與所在地區(qū)的氣溫、濕度相適應的木材平衡高含水率(最好要求比使用地區(qū)或處所平衡含水率的最低月份低2%-3%),這樣才能避免木材含水率因受使用地區(qū)空氣溫度、濕度的變化引起木材的脹縮、翹曲和開裂,保證產(chǎn)品質(zhì)量。表二介紹我國55個城市木材平衡含水率估計值,供紅木家具生產(chǎn)廠家參考。
(2)木材干燥時內(nèi)部水分移動狀況
木材干燥時是木材內(nèi)部水分移動到木材表面,再向大氣中蒸發(fā)的過程。鋸材干燥時,水分可以從木材兩端排出,也可以從木材表面、側(cè)面排出,通常從兩端排出比表面、側(cè)面容易。但鋸材通常表面、側(cè)面面積比較大,所以水分主要從表面、側(cè)面排出。木材干燥時木材中水分移動原因有含水率梯度和溫度梯度兩種。新砍伐的木材,放在大氣中,由于表面水分蒸發(fā)快,而內(nèi)部蒸發(fā)慢,于是表面含水率低于內(nèi)部含水率,形成內(nèi)高外低的含水率梯度。木材內(nèi)部水分總是從含水率高的地方向含水率低的地方移動,梯度大,移動速度快:反之則慢。無梯度時就停止移動。當木材各部分溫度不同時,木材內(nèi)部就存在溫度梯度。溫度梯度促使水分從溫度高的地方向溫度低的地方移動。
在一般情況下,木材的含水率內(nèi)部高于外部,含水率梯度迫使水分由內(nèi)向外移動;在木材干燥加熱時,木材外部溫度高于內(nèi)部溫度,溫度梯度迫使水分由外向內(nèi)移動。兩個相反方向的移動,致使水分在木材內(nèi)部呈現(xiàn)一個滯留區(qū)域,造成木材干燥不勻。為了克服這種現(xiàn)象,要使溫度梯度、含水率梯度二者一致,都是由內(nèi)向外,共同促進水分由內(nèi)向外移動。為了達到這一目的,采取的辦法是預熱處理,在高溫、高濕下,把木材濕透、熱透,然后降低溫度和濕度,來達到目的。木材中的水分從內(nèi)向外移動的快慢與木材的結(jié)構(gòu)、密度、心邊材有關(guān)。木材結(jié)構(gòu)粗、密度小者,細胞的胞腔大,大毛細管系統(tǒng)相對比例大,水分移動快;否則移動慢。
(3)木材的干縮
木材干燥過程中常見開裂、變形等缺陷,根本原因是木材干縮不均勻所致。木材干燥時,其尺寸和體積隨著水分的減少而減少,稱干縮。干縮是由于木材干燥時水分蒸發(fā),組成細胞壁的纖絲、微纖絲和基本纖絲彼此間因失水而靠攏所致。木材的縱向干縮和橫向干縮(徑向及弦向)不同。由于纖絲、微纖絲和基本纖絲在初生壁、次生壁的內(nèi)層(S1)和外層(S3)排列方向與樹軸近乎垂直;在次生壁的中層(S2)排列方向則于樹軸近乎平行,而次生壁中特別厚,占細胞壁的80%-90%,對樹木干縮起決定作用,所以木材縱向干縮小,而橫向干縮大,尤其弦向干縮最大,通常弦向干縮率是徑向干縮率的2倍。木材干縮率及各向差異干縮的大小與木材干燥的難易有密切關(guān)系,一般是干縮及差異干縮大者難干燥。
木材翹曲、變形是由于木材各方向不均勻的干縮和濕脹造成的。常見的有橫向翹曲變形和縱向翹曲變形兩類。橫斷面翹曲變形主要是由于弦向干縮和徑向干縮差異的結(jié)果。從可以看出,如果不考慮徑向干縮率變異的話,含有髓心的徑鋸板,其厚度方向全為弦向,寬度方向全為徑向,因為收縮的大小一致,所以只有尺寸變化,厚度變薄,寬度變窄2,而無變形;端面與生長輪成45度角的木板,,干后成瓦片狀翹曲3;如果原來為正方形,其生長輪與兩邊平行,干縮后為長方形4;如果與生長輪成為對角線正方形,干縮后呈菱形5;如果原來端面為圓形,其生長輪與圓的直徑相平行,與圓的另一直徑相垂直,干縮后變?yōu)闄E圓形6;如果是弦鋸板,在自然狀態(tài)下干縮,其結(jié)果是瓦形,稱瓦彎7;離髓心越遠,板面越寬彎曲就越嚴重。
縱向翹曲表現(xiàn)為板面或者板材邊緣形狀的改變。產(chǎn)生的原因,一種是由于同一板塊含有兩部分木材(如正常材與應力木)他們干縮率不一致;另一種是由于板材紋理不規(guī)則。前者形成弓彎和邊彎;后者行成四邊扭翹。為了防止此種翹曲,干燥時正確地堆放木材是很重要。
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