影響木材干燥速度的因子有外因和內(nèi)因兩方面。外因包括干燥介質(zhì)的溫度、濕度和氣流循環(huán)速度;內(nèi)因包括木材的樹(shù)種、厚度、含水率、心邊材和紋理方向等。
外在因素
1、溫度
溫度是影響木材干燥速度的主要因素。溫度升高,木材中水分壓力升高,液態(tài)自由水的粘度降低,有利于促進(jìn)木材中水分的流動(dòng)和擴(kuò)散;同時(shí)干燥介質(zhì)的容濕能力提高,加快木材表面水分的蒸發(fā)速度。但值得注意的是如果溫度過(guò)高,會(huì)引起木材的開(kāi)裂和變形、降低力學(xué)強(qiáng)度、變色等,應(yīng)適當(dāng)控制。
2、濕度
相對(duì)濕度是影響木材干燥速度的重要因子。在溫度與氣流速度相同的情況下,相對(duì)濕度越高,介質(zhì)內(nèi)水蒸氣分壓越大,木材表面的水分越不易向介質(zhì)中蒸發(fā),干燥速度越慢;相對(duì)濕度低時(shí),表面水分蒸發(fā)快,表層含水率降低,含水率梯度增大,水分?jǐn)U散勢(shì)等增大,干燥速度快。但相對(duì)濕度過(guò)低,會(huì)造成開(kāi)裂及蜂窩裂等干燥缺陷問(wèn)題的發(fā)生甚至加重。3、氣流循環(huán)速度
3.氣流循環(huán)速度
氣流循環(huán)速度是另一個(gè)影響木材干燥速度的因素。高速氣流能破壞木材表面上的飽和蒸汽界層,從而改善介質(zhì)與木材之間傳熱、傳質(zhì)條件,加快干燥速度。對(duì)于難干材或當(dāng)木材含水率較低時(shí),木材內(nèi)部水分移動(dòng)決定著干燥速度;通過(guò)提高大介質(zhì)流速來(lái)加快表面水分的蒸發(fā)速度沒(méi)有實(shí)際意義,反而會(huì)加大含水率梯度,增大產(chǎn)生干燥缺陷的危險(xiǎn)性。所以,難干材不需要很大介質(zhì)循環(huán)速度。
上述三個(gè)因素是可以人為控制的外因,控制得當(dāng),可在確保木材干燥質(zhì)量的前提下加快干燥速度。例如,干燥針葉材或軟闊葉材薄板時(shí),因木材內(nèi)部水分移動(dòng)較易,可適當(dāng)提高干球溫度、降低介質(zhì)濕度、提高氣流循環(huán)流速,以加快干燥速度;但干燥紅木木材或厚板時(shí),宜采用較低的溫度、較高的濕度和較小的氣流循環(huán)速度,以免產(chǎn)生干燥缺陷。
內(nèi)在因素
1、木材樹(shù)種及構(gòu)造特征
不同樹(shù)種的木材具有不同的構(gòu)造,它的紋孔大小與數(shù)量,以及紋孔膜上微孔的大小都有很大差異,因此水分沿上述路徑移動(dòng)的難易程度有別,即木材樹(shù)種是影響干燥速度的主要內(nèi)因。由于環(huán)孔硬闊葉樹(shù)材(例如酸枝木)導(dǎo)管和紋孔中充填物多、紋孔膜上微孔的直徑小,所以其干燥速度明顯小于散孔闊葉樹(shù)材;在同一樹(shù)種中,密度增大,大毛細(xì)管內(nèi)水分流動(dòng)阻力增大,細(xì)胞壁內(nèi)水分?jǐn)U散路徑延長(zhǎng),難于干燥。木材常規(guī)干燥過(guò)程可近似認(rèn)為是沿材厚方向的一維傳熱傳質(zhì)過(guò)程,厚度增加,傳熱傳質(zhì)距離變長(zhǎng)、阻力加大,干燥速度明顯下降。
3、木材含水率
纖維飽和點(diǎn)之下,隨著含水率的降低,吸著水的橫向擴(kuò)散系數(shù)減小,而水蒸氣在細(xì)胞腔中的擴(kuò)散系數(shù)則增大,由于干燥過(guò)程中水蒸氣在細(xì)胞腔中擴(kuò)散所占比例不大,含水越低水分?jǐn)U散路徑越長(zhǎng),所以含水率越低越難干燥。
4、木材心邊材
闊葉樹(shù)心材細(xì)胞中內(nèi)含物較多,針葉樹(shù)心材中的紋孔多數(shù)是閉塞的,所以心材較邊材難干燥。
5、木材紋理方向
木射線有利于水分傳導(dǎo),沿木材徑向的水分傳導(dǎo)比沿弦向約大15%~20%,所以,弦切板通常比徑切板干燥速度快。
雖然內(nèi)因無(wú)法控制,但是只要根據(jù)木材的特性因勢(shì)利導(dǎo),合理利用干燥設(shè)備和技術(shù),同樣可以提高干燥速度,既能減少不必要的損失,又能在保持木材材性的前提下提高干燥效果。