木材乾燥是指在保證木材品質優良的前提下,採用適當的針對性的乾燥工藝和設備對木材進行熱濕處理,是木材中的水分連續排除
的過程.
一、木材中的水分:(自由水;吸著水;和化合水)
1、自由水是存在於木材大毛細管系統內.(此類型在木材乾燥中是很容易去除的,並且含量是最大的,例如泡桐的自由水含量高
達250%)
2、吸著水是存在於木材的微毛細管內,不同樹種的木材吸著水含量為23-33%,平均為30%,只有得到一定的能量,克服微毛細管的
束縛力,吸著水才能從木材中排出,所以這種類型的水分是不容易排除的.
3、化合水存在於木材化學組成中,其含量約為1%,乾燥無法除去,一般不予考慮.
二、木材乾燥中常用的概念:
1、含水率:指木材中水分的含量.木材中所含水分的重量與絕幹材重量之比叫絕對含水率,簡稱含水率,用w表示.
2、電測法:根據木材電學特性和含水率的關係直接測定含水率的方法.常用的有電阻式木材含水率測定儀.
3、木材的纖維飽和點:濕木材在存在大毛細管中的自由水全部蒸發完畢,而毛細管系統中的吸著水還在飽和狀態時的木材含水率.
(自由水和吸著水的交接點)木材纖維飽和點是材性變異的轉折點,吸著水的增減會引起木材的脹縮而影響木材製品的尺寸穩定性和其
他木材物理學性質.
4、木材的平衡含水率:一塊木材在熱濕空氣中過一段時間,木材中的水分與空氣中的水分不再進行交換而達到平衡狀態的含水率
叫做該空氣狀態下的平衡含水率.
三、木材乾燥過程中的水分移動:
木材乾燥時水分可以順纖維方向移動從板的兩端排除,也可以橫跨纖維方向移動從板的表面和側面排除,因為鋸材的表面積和側面
積大於端面積,因此鋸材乾燥時的水分主要沿厚度和寬度的方向移動和排出.當含水率高於木材纖維飽和點時以液態水移動為主,當部
分含水率低於木材纖維飽和點時以水蒸氣或汽水混合方式移動為主.
四、木材乾燥過程中的熱濕傳導:
木材乾燥時,把木材堆成材堆,借助一種既能將熱量傳給木材又能吸收木材中蒸發的水分的媒介物質,稱為乾燥介質.
乾燥開始前,首先要預熱,預熱木材的介質是飽和濕空氣或接近飽和的濕空氣,空氣中的水蒸氣將有一部分穿過界面層到達濕木材
的表面,並在表面上凝結成水,此時水蒸氣所含的汽化潛熱變為顯熱,傳給木材表面,並由表面傳入內部,木材溫度逐漸升高,當木材表面
溫度等於介質溫度時,木材表面的水蒸氣分壓力等於循環蒸汽流的分壓力,互相傳遞的水蒸氣數量處於平橫狀態,同時,由於木材內部的
溫度低於表面溫度,乾燥介質中的熱將通過表面向內部傳遞.
預熱過後,開始乾燥時,木材蒸發面的自由水和部分吸著水在水蒸氣分壓差的作用下脫離木材進入乾燥介質中然後被排出窯外.木
材表層大毛細管的自由水首先蒸發,然後蒸發微毛細管中的吸著水,由於表面水分的蒸發,是蒸發面的含水率降低,在木材的表層和內部
各層之間出現內高外低的含水率梯度和內低外高的溫度梯度,在這兩種梯度的作用下,使內部各層中的水分向表面移動,直到乾燥完畢,
木材內外層含水率才接近一致.
含水率梯度是水分移動的動力,水分移動方向是從高含水率向低含水率方向移動.乾燥時,木材表層水分首先蒸發,使表層含水率低
於內層,形成內高外低的含水率梯度,在含水率梯度的作用下,內層水分向表層移動,含水率梯度越大,移動速度就越快.這種有含水率梯
度而引起的水分移動的難易與木材的構造特徵和物理學性能有關,密度小的比密度大的容易,邊材比心材容易;順紋比橫紋容易;徑向比
弦向容易;所以在紅木類木材乾燥中,由於木材密度較大,乾燥中,含水率梯度較小,所以乾燥就比較困難.
溫度梯度是水分移動的另一種驅動力.木材內部水分向表面移動的同時,表面的水分以水蒸氣的形式向空中蒸發.蒸發的能力隨干
燥介質的溫度濕度循環速度的不同而不同.木材水分的蒸發速度隨介質溫度的增加而增加。但介質的溫度不是越高越好,介質溫度的高
低取決於木材的乾燥特性。在乾燥前,先用高溫高濕對木材進行預熱處理,提高木材的內部溫度後在進行乾燥,使溫度梯度和含水率梯
度相一致來提高幹燥速度。
乾燥過程中材堆間的介質以一定的流速循環對流,將介質的熱量傳給木材,從而加快木材中水分子的運動,促使木材中水分的排除,
氣流循環的快慢直接影響木材水分蒸發的快慢,但是氣流速度過快消耗太多,木材和乾燥介質不能很好的進行熱濕交換,不能提高幹燥
速度.一般的選擇氣流速度為1-3米/秒。紅木乾燥中氣流速度一般在1秒。
五、木材的干縮和濕脹
木材失去水分是體積變小稱為干縮。反之吸收水分稱為濕脹，木材正常的干縮和濕脹量的大小與木材構造、木材的密度、紋理方
向和細胞壁的厚度及乾燥條件有關。
六、乾燥應力和變形：
乾燥初期，首先蒸發表層水分，含水率很快下降到纖維飽和點以下，隨著吸著水的的減少而縮小體積，表層纖維傾向收縮，但受
到未收縮的內層纖維的限制而產生伸張應力，內層纖維受到壓縮應力。隨著水分的繼續蒸發，表層含水率繼續降低收縮率增加，乾燥
應力加大。由於木材含水率不均而引起的應力叫含水率應力。由於木材的塑性變形引起的內應力稱殘餘應力。
在乾燥過程中木材表層和內部各層的應力的發生、發展和變化的一般規律是：乾燥初期，木材表層處於伸張應力狀態，隨著乾燥
的進行，表層伸張應力值逐漸增加，直到最大值後才逐漸減少至零，應力轉向，由伸張應力轉變為壓縮應力，直到最大值後趨向減小
或殘餘少量應力。中心層的應力變化與表層正相反，乾燥初期呈現為壓縮應力，乾燥後期由壓縮應力轉變為伸張應力。中心層的應力
發展、變化規律同表層，但最大值的時間遲後於表層，內部其他各層的變化一般介於這兩者之間。乾燥應力的最大值和到達最大值的
時間與乾燥工藝條件密切相關。木材表層伸張應力的最大值隨著溫度的升高而降低，在干球溫度一定時，隨著乾濕球溫度差的增大表
層伸張應力的最大值將提前。木材乾燥後引起的殘餘應力也是影響木材尺寸穩定性的一個因素。因此，在乾燥過程中，要嚴格按乾燥
工藝操作，減小和消除殘餘應力。
七、在木材乾燥過程中，制約乾燥速度的主要是板材的樹種、厚度、初始含水率和要求的含水率（終含水率）、氣流穿過材堆的
速度等；但是在保證乾燥質量的前提下，針對每個樹種制定出合理的乾燥工藝，適當提高氣流的循環速度，減少在乾燥過程中的運行
費用，提高經濟和社會效益。