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木材含水率的控制在樂器生產中重要性

  來源:律動鋼琴網  瀏覽次數:2522
  在木加工品行業,對木材含水率技術都有要求。對于木制品及木材實質各不同,其要求條件也各為不同。例如有部分木制品在加工過程中要在衡溫衡濕的空間里進行,有部分在普通環境就可行。木吉他木制品生產過程有嚴格要求,特別是對實木材料,其木材含水率是一項重要指標。木材的含水率與木材干燥程度,儲存環境,使用環境有著密不分的關系。
  樹木是一種天然生長的生物體,其組成的最小生物單位是細胞,并且各種細胞的形態和特征不同,而且排列狀態也不同。大多數細胞呈縱向排列,少數細胞呈徑向排列。另外,木材細胞的細胞壁由薄的初生壁組成。其中,次生壁的微纖絲排列方向不同,是引起木材各向異性的重要原因之一,從而導致木材在干燥過程中發生不均勻的收縮,產生較大的收縮應力,引起諸如開裂、皺縮、翹曲等變形以及產生內部殘留應力。因此,木材的解剖學特性與木材的干燥有著密切的關系。
  在干燥過程中首先是木材含水率。木材含水率干濕程度也有分級,在生產和使用上通常根據木材中水分含量程度的不同進行分級,木材可分為6級。
  濕材:長期浸泡于水中、含水率大于生材的木材。如水運、水貯過程中的木材。
  生材:和新采伐的木材含水率基本一致的木材。
  半干材:含水率介于生材與氣干材之間的木材。
  氣干材:長期儲存于大氣中,與大氣的相對濕度趨于平衡的木材。其含水率取決于周圍環境的溫度和相對溫度,一般在8%-20%,我國國標把氣干材平均含水率定為12%。
  室干材:木材在干燥室內,以適當的溫度和相對濕度條件進行干燥,含水率為7%-15%的木材,通常根據木材的使用區域、場合及用途等條件而定。
  絕干材:含水率為零的木材稱為絕干材或全干材。
  如成品含水率未達到使用要求時會出現變形、開裂、扭曲、散松、發霉、蟲蛀、變色、腐朽,直接會影響到成品的使用,有的甚至會致使成品不能使用。為了提高木材的使用壽命,就必須要進行木材干燥處理。因為木材干燥處理后有以下好處:
  (1)可以提高木材和木制品的力學強度、膠結強度以及表面裝飾質量,改善木材的加工性能。當木材含水率低于纖維飽和點時,木材的力學強度將隨著含水率的降低而提高;干木材的切削阻力小于濕材;濕材對膠黏劑與涂料有稀釋作用,降低了木材的膠結強度與表面涂飾效果。
  (2)可以提高木材和木制品的形狀與尺寸穩定性,防止木材開裂。當木材含水率在纖維飽和點以下時,木材在空氣中隨空氣濕度的變化會發生濕度的變化,容易出現濕漲與干縮現象;當木材干縮時木質接榫松脫,若干縮不均勻還會引起開裂、變形;當木材發生濕脹時,可能發生木質翹起等現象。
  (3)可以預防木材的變質與腐朽,延長木制品的使用壽命。濕木材長期置于大氣中,往往會發生腐朽或遭受蟲害等。木材的腐朽是由于木腐菌造成的。多數木腐菌在木材含水率高于20%時方能繁殖;含水率在纖維飽和點(30%)以上時,木腐菌會嚴重地損壞木材;含水率在20%以下或達到飽和狀態時,木腐菌的生長會受到限制。因此,對木材進行干燥處理是防止木材腐朽的有效措施之一。另外,木腐菌最適宜的溫度為24-32℃,在12℃以下,46℃以上,木腐菌幾乎完全中止生長。木材經過干燥或采用蒸汽處理,可以殺死木腐菌。高溫高濕比單純高溫的殺傷力更強。因此,將木材的含水率降至8%-12%時,不僅可以保證木材固有的性質和強度,而且可以提高木材的抗腐蝕能力。
  木材在進行干燥時,水分若要順利地向外移動,木材內部就必須有水分移動的通道,即細胞腔、紋孔、細胞間隙及細胞壁內的微毛細管等。這些通道若呈開放狀態,則木材容易干燥;反之,木材難以干燥。所以說,木材解剖分子的狀態及特征對干燥時間長短和干燥工藝制定起著決定性的作用,而且不同樹種的木材,其干燥所需的時間和所要求的工藝條件不同。在木材干燥生產中,沿纖維縱向的干縮極小,配料時可不考慮順紋理方向的干縮余量;木材沿著年輪切線方向的干縮稱為比弦向干縮;沿著樹干半徑方向或木射線方向的干縮稱為徑向干縮;整塊木材由濕材狀態到絕干狀態的體積的干縮稱為體積干縮。體積干縮在數值上近似為縱向、弦向、徑向干縮之和,由于縱向干縮極小,所以體積干縮也可以用徑向干縮與弦向干縮的和進行估算。
  當木材含水率在纖維飽和點以下,周圍空氣狀態(溫度,相對濕度)發生變化時,木材細胞壁中的吸著水含量也相應地變化。如果周圍空氣的相對濕度較低,細胞壁中的水蒸氣分壓比空氣中的大,則水分由木材向空氣中蒸發,使得吸著水含量減少,此現象叫解吸。解吸過程初期,木材的水分蒸發很強烈,即吸著水下降很快;隨著時間的延續,解吸過程逐漸緩慢,最后達到動態平衡或穩定,此時木材的含水率叫解吸穩定含水率。相反,當周圍空氣的相對濕度較高時,則水蒸氣從空氣向木材細胞壁中滲透,即木材從空氣中吸濕,使得吸著水含量增加,此現象叫吸濕或吸著。木材含水率在吸濕過程中達到的穩定值叫吸濕穩定含水率。值得注意的是解吸和干燥是兩個不同有概念,解吸僅指木材細胞壁中吸著水的排除,而干燥則是自由水和吸著水二者的排除。如木材含水率在纖維飽和點的條件下,在衡溫衡濕的情況里,木材解吸和干燥變化不大,對于含水率變化也不大,木材處于穩定狀態。
  木材具有干縮性和濕脹性,是因為木材在解吸或吸濕過程中,木材內所含水分向外蒸發或干木材由空氣中吸收水分,使細胞壁內非結晶區的相鄰纖絲間、微纖絲間和微晶間水層變薄(或消失)而靠攏或變厚而伸展,從而導致細胞壁及至整個木材尺寸和體積發生變化。當吸著水全部蒸發,微纖絲之間的距離靠得最近,胞壁最薄,減少木材原有的尺寸或體積干縮達到最大值;相反,當木材從大氣中吸收水分,游離羥基與水分子借氫鍵力結合,使細胞壁完全充滿水分,直至達到纖維飽和點時含水率(約30%),分子間和微纖絲間的距離增到最大值,纖維素發生膨脹,增大木材的尺寸或體積,此時木材濕脹達到最大值。
  為了確保生產木吉他木材的質量,防止成品可能出現變形、開裂、扭曲、散松、發霉、蟲蛀、變色、腐朽、涂層附著力差等現象。生產木吉他所用的木材都要經過四大工序處理。
  第一,木材生材時,先讓木材放于干燥自然環境進行自然預干,預干的含水率為30%-20%。
  第二,進入常規蒸汽干燥室進行干燥。
  第三,在含水率達到使用要求時,再出干燥室進行一段時間自然靜止吸濕進行穩定。靜止時間看木材狀態而定,一般為10-20天。
  第四,進行第二次解吸蒸汽干燥,在含水率達到使用要求時,進行衡溫衡濕處理程序,防止木材干縮性或濕脹性發生。
  這樣木材達到含水率纖維飽和點。保證儲存環境達到要求。另外在生產過程中進行衡溫衡濕環境處理。有利于木材含水率平衡,使吉他的質量得到更好保證。

 


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