| 如何控制木材干燥应力
干燥应力是由于木板的表层和内层失水而干缩的不同步而引起的内应力。
在干燥的前期阶段,木材表层先干燥到纤维饱和点(细胞腔中的自由水蒸发完毕,细胞壁的结合水仍处于饱和状态时的含水率)以下,已蒸发细胞壁中的结和水,使表层细胞壁发生收缩。而这时内层含水率仍处在纤维饱和点以上,细胞壁处于饱和状态而未收缩。这样,表层细胞受到内层细胞的牵制而产生张应力,内层则产生压应力。当表层张应力发展到木材的强度极限时,木材便会发生表裂。如若表层张应力未达到强度极限,表裂未发生,但当表层张应力持续时间较长时,表层便会在拉伸状态下发生一定程度的“塑性变定”而固定下来,形成一层“硬壳”,称之为“表面硬化”。如果表面硬化没有及时解除,接下来的干燥使内层的含水率降到纤维饱和点以下,内层便发生收缩。已发生表面硬化的表层反过来牵制内层的收缩,使内层出现张应力,表层出现压应力。若内层的张应力发展到木材的强度极限,木材便发生内裂。即使内裂未发生,当内、外层含水率均匀后,该应力仍会残留下来,称为“残余应力”。残余应力若不解除,会使木材在加工过程中发生变形。因此,它是一种干燥缺陷。《标准》规定一、二级材的残余应力指标分别不应超过2.5%和3.5%。
干燥应力的发生和发展与树种、厚度、含水率阶段及干燥基准的软硬程度等因子有关。虽然软基准的缓慢干燥能缓和干燥应力,但延长干燥时间会降低生产率和增加干燥成本。因此,采用软基准来缓和干燥应力是片面的。
通常采用调湿处理的方法来消除干燥应力:
在常规干燥条件下,当含水率干燥掉大约1/3左右时,表层张应力有可能接近或达到最大值,这时应进行中间处理(调湿处理),即将干、湿球温度差调到3℃,干球温度不变或略升高,维持时间为针叶材1~1.5h/cm厚度,阔叶材1.5~2h/cm厚度。处理期间木材不干燥或略有吸湿,以提高塑性,消除干燥应力或消除表面硬化。厚板或硬阔叶材中间处理应进行多次。可在含水率每降低10%,或每隔2~3天处理一次。
在窑干结束之前,即在干燥的最后阶段或平衡处理阶段结束之后,应进行终了处理,以消除残余应力。终了处理的条件依然是干、湿球温度差3℃,干球温度不变,维持时间也与中间处理相同,或略有延长。
实践中应通过检验应力指标来对处理效果进行总结,以修正和完善调湿处理工艺。(翁文增) |