木材幹燥

木材中含有一定數量的水分。木材中水分的多少隨着樹種、樹齡和砍伐季節而異。為了保證木材與木製品的質量和延長使用壽命，必須採取適當的措施使木材中的水分（含水率）降低到一定的程度。要降低木材的含水率，須提高木材的温度，使木材中的水分蒸發和向外移動，在一定流動速度的空氣中，使水分迅速地離開木材，達到乾燥的目的。為了保證被幹木材的質量，還必須控制乾燥介質（如通常採用的濕空氣）的濕度，以獲得快速高質量地乾燥木材的效果，這個過程叫做木材幹燥。木材幹燥是保障和改善木材品質、減少木材降等損失、提高木材利用率的重要環節。同時，木材幹燥也是木質品生產過程中能耗最大的工序，在我國約佔企業總能耗的60%~ 70%。因此，木材幹燥的總目標是在保證乾燥質量的前提下 ，探索提高幹燥速度的途徑，以減少能耗和乾燥成本。 ^[1] 

迄今已實現工業化的常用人工木材幹燥方法包括常規乾燥、高温乾燥、除濕乾燥 、太陽能幹燥、真空乾燥、高頻乾燥、微波乾燥及煙氣乾燥等。

常規乾燥以常壓濕空氣作乾燥介質，以蒸汽、熱水、爐氣或熱油作熱源，問接加熱空氣，乾燥介質温度在100℃以下。高温乾燥的乾燥介質温度在 100℃以上，其乾燥介質可以是常壓過熱蒸汽，也可以是濕空氣，但以常壓過熱蒸汽居多。常規爐氣乾燥和煙氣乾燥都配有燃燒木廢料 (或其它燃料 ) 的燃燒爐，以燃燒產生的煙氣作熱源。煙氣乾燥是爐氣乾燥的初級階段，一般指土法建造的乾燥窯，以燃料燃燒生成的煙氣直接或間接加熱乾燥木材。除濕乾燥 (又稱熱泵乾燥 )與常規乾燥的乾燥介質相同，都是濕空氣，二者區別在於空氣的降濕方式。常規乾燥空氣採用開式循環，即定期從乾燥室排出一部分濕度大的熱空氣 ，同時從外界吸入等量的冷空氣，故常規乾燥的換氣熱損失比較大。除濕乾燥時，濕空氣經過除濕機的製冷系統，經冷卻脱濕一加熱再回到乾燥室，進行空氣的閉式循環。濕空氣脱濕時放出的熱量 ，依靠製冷工質回收，有用於加熱空氣 ，故除濕乾燥的節能效果比較明顯，與蒸汽乾燥相比其節能率一般在 40%以上。

高頻和微波乾燥都是以濕木材作電介質，在交變電磁場的作用下使木材中的水分子高速頻繁的轉動，水分子之間發生摩擦而生熱，使木材從內到外同時加熱乾燥。這兩種乾燥方法的特點是乾燥速度快，木材內温度場均勻，殘餘應力小，乾燥質量較好。高頻與微波乾燥的區別是前者頻率低、波長較長，透入木材 的深度較深 ，適於幹大斷面的厚木材 。微波乾燥的頻率比高頻更高(又稱超高頻 )，但波長較短，其乾燥速率比高頻大，但波的透入深度不及高頻。

木材真空乾燥時，木材 內外的水蒸汽壓差增大，加快了木材內水分遷移速度，同時由於真空狀態下水的沸點低 ，所以可在不高的乾燥温度 (如7O℃左右 )下達到較高的乾燥速率 ．因而具有乾燥週期短、乾燥應力小、乾燥質量好的特點。

木材太陽能幹燥通常是利用太陽能直接加熱空氣，依靠風機使空氣在太陽能集熱器和乾燥室材堆之間循環。一般有温室 (暖房 )型和集熱器型兩種。前者將集熱器與乾燥室做成一體。後者則將集熱器和乾燥室作分體式佈置，其容量較温室型大，佈置也靈活。太陽能幹燥由於受氣候條件限制，故常與爐氣、蒸汽、熱泵等組合成為聯合乾燥裝置。真空、高頻、微波及太陽能幹燥等所佔份額均小於 3%。 ^[1] 

(1)新技術如聲波乾燥木材、激光鑽孑L乾燥木材、加壓乾燥木材、正負交替乾燥及各種聯合乾燥等。

(2)乾燥新工藝包括近年來出現的各種速生材 、難乾材的乾燥工藝的研究。

(3)汽蒸、微波及滾壓等各種預熱處理工藝。提高幹燥速度的研究。

(4)乾燥過程中的防變色 (如橡膠木、泡桐 )和脱脂 (如馬尾松 )工藝的研究。 ^[1] 

（1）提高木材和木製品使用的穩定性。木材長期暴露在空氣中會發生濕脹和幹縮現象，而木材的不均勻的濕脹幹縮，往往會引起木材開裂和變形，影響使用，造成浪費。若用濕的木材或沒有乾燥好的木材製造產品（如門窗、地板、傢俱等）時，剛剛做好時好像不錯，可是經過一段時間後，隨着木材的變幹就會發生門框歪斜、地板翹曲、接榫鬆脱或板面開裂等現象，造成很大的損失。生產單位若在使用前，將木材幹燥到使用要求的含水率，就可以保證木製品結構的穩定性，使之外形美觀、經久耐用。

（2）提高木材和木製零件的強度，當木材含水率低於纖維和飽和點時，木材的強度將隨着木材含水率的降低而提高。經過乾燥後的木材，可以改善切削加工條件，提高木結構零件的強度、膠接強度與木製品的表面裝飾質量。木材的導熱性質與導電性質是隨着它的含水率的改變而改變的，要提高木材的保温性與絕緣性，也需要用降低含水率的辦法來減小導熱性與導電性。

（3）預防木材的貶質和腐朽。濕木材如果長時間堆放在露天空氣中，若不採取適當的措施，往往會發生腐朽或遭蟲害。當木材含水率降低到20%以下時，可大大減少菌類和害蟲的侵害與破壞。所以，一般在生產單位，把木材幹燥到含水率8-15%左右。這樣不僅保證了木材的固有性質和強度，而且也提高了木材的抗腐蝕能力。

（4）減輕木材的重量。新砍伐的木材，其含水量甚至超過了本身的重量，經過短期存放、自然乾燥後，它的含水量仍然很高。木材經過室幹後，其重量可減輕約30-50%，有利於提高車輛的運載能力。總之，經過乾燥的木材，可以保證木材製品的質量，改善木材的使用性能，延長使用年限，從而節約了木材。多年來的實踐證明，木材幹燥在生產上是不可缺少的過程，在科學上已成為專門的學科。

自本世紀以來，中國的木材供應已經出現了重大的結構性變化，其表現為，一是工業速生材的比例逐漸加大；二是進口材的比例迅速上升。

在另一方面，作為木材加工業中的耗能大户，木材幹燥佔木材加工能耗的40-70%，而乾燥的熱效率普遍偏低，通常僅在30-40%之間；此外，乾燥過程造成的污染又常常是中國環境污染的一個重要來源，以年乾燥能力1萬立方米的蒸汽乾燥車間為例，每小時排出的有害物質約為：煙塵量約40Kg、二氧化碳1900立方米、二氧化硫45立方米，還有少量的氧化氮，這些物質是造成大氣温室效應，酸雨和臭氧破壞的主要因素。 ^[2] 

由於能源對環保的貢獻率可達70-80%，因此乾燥技術的節能和環保問題尤顯重要。所以，以後的木材幹燥技術創新發展基本有以下三個方面：

一、加強理論創新，如在木材水分遷移機理和木材中水分三維空間流場、木材應力釋放機制等基礎研究方面在理論上要有所突破。

二、針對我國木材資源的特點重視新技術的研究和技術集成創新，如對我國不斷擴大的短週期人工林木材，要進一步深入研究木材幹燥與木材改性改良相結合的組合乾燥技術。

三、倡導綠色乾燥，進一步節能減排，如推廣生物質能源利用，進一步推廣太陽能幹燥技術等。