我國家具行業(yè)的木材干燥問題
自20 世紀(jì)80 年代以來,我國家具業(yè)取得了持續(xù)的、巨大的發(fā)展,年平均增長率在15 %以上,本世紀(jì)初已成為世界家具生產(chǎn)大國,2004 年我國家具的出口額位居世界第一,表1 所列為2000 年至2005 年我國家具業(yè)的生產(chǎn)總值及出口額[1-2 ] 。在本世紀(jì)的前10 年里,我國將成為世界上最大的家具生產(chǎn)國,并且將實(shí)現(xiàn)跨越式的發(fā)展,成為家具生產(chǎn)強(qiáng)國。
表1 2000 —2005 年我國家具業(yè)的產(chǎn)值和出口額
1 我國家具業(yè)的木材干燥量
我國家具產(chǎn)品有許多門類和品種,包括民用家具、辦公家具、廚房家具和公共家具(其中又分為賓館家具、醫(yī)用家具、校用家具、劇院家具、車站及空港家具等) 。根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn),木質(zhì)家具(實(shí)木家具和人造板家具) 約占我國家具總量的80 %,按使用材料分類,各類家具產(chǎn)品的比例見表2 ;從用途分類,各種門類的家具產(chǎn)品中,民用家具約占總量的50 %,辦公家具占25 %～30 %。辦公家具中至少一半使用木質(zhì)材料;公共家具也大部分是木質(zhì)家具。
表2 各種門類家具產(chǎn)品使用材料的分類及比例
為了確定我國家具業(yè)對(duì)闊葉樹材的需求量,1996年曾進(jìn)行過一項(xiàng)調(diào)研[3-4 ] 。所調(diào)查企業(yè)的總產(chǎn)值為17 億元人民幣,當(dāng)時(shí)折合為2 億美元。其中大型企業(yè)的規(guī)模是年產(chǎn)值2134 億元;中小型企業(yè)的年產(chǎn)值是2 100 萬元左右。對(duì)應(yīng)于17 億元的家具生產(chǎn),消耗的各種木質(zhì)材料數(shù)量及所占比例見表3 。
表3 家具生產(chǎn)中木質(zhì)材料的消耗量及比例
1999 年我國的實(shí)際木材供應(yīng)量為1.44 億m3 ,其中實(shí)木家具用材(包括原木和鋸材) 為2 400 萬m3 ,當(dāng)時(shí)家具產(chǎn)品的總件數(shù)是6.6 億件。估計(jì)到2010 年,我國木材需求量將達(dá)到2.4 億m3 ,而家具業(yè)將耗用木材4 400 萬m3 ,占總消耗量的18.3 %。由此推算,目前我國家具業(yè)的鋸材用量至少在1 400萬m3 / 年。如按其中60 %的木材需要進(jìn)行人工干燥計(jì),其年干燥量可達(dá)840 萬m3 。
2 家具業(yè)木材干燥的主要問題
我國制造的實(shí)木家具基本上以國內(nèi)東北闊葉樹材(如柞木、水曲柳) 以及近幾年來大量的進(jìn)口熱帶及溫帶闊葉樹材(如橡木、櫻桃木和胡桃木等) 作為原料。這些樹種的木材一般都屬難干材,而且價(jià)格較貴,避免干燥等損失應(yīng)是家具企業(yè)優(yōu)先考慮的因素。
我國幅員廣闊,各地的年均含水率差異很大,特別是出口產(chǎn)品,必須使家具產(chǎn)品的終含水率適合當(dāng)?shù)氐哪昶骄胶夂驶虍?dāng)?shù)氐氖褂脳l件,所以,在生產(chǎn)過程中,對(duì)木材含水率的控制十分必要。目前,國內(nèi)相當(dāng)多的家具企業(yè)缺乏專業(yè)干燥人員,很多工廠中實(shí)施的干燥工藝亦不盡合理,有必要對(duì)家具企業(yè)中的干燥工藝進(jìn)行指導(dǎo)。
2.1 預(yù)干工藝
對(duì)難干硬闊葉樹材,特別是紅木等熱帶硬闊葉樹材,干燥宜采用先預(yù)干、再窯干的工藝,可降低干燥能耗,并可減少木材降等的可能,保持木材本色。比較可行的預(yù)干方法有2 種:
1) 氣干干燥 將鋸材堆放在板院內(nèi)進(jìn)行氣干,使含水率達(dá)到20 %～30 % ,然后窯干。采用氣干與窯干相結(jié)合的干燥方式比較經(jīng)濟(jì),可以提高干燥窯生產(chǎn)率約40 % ,減少降等損失60 %。但氣干須有較大面積的場(chǎng)地,并須嚴(yán)格管理。紅木家具廠以采用自然氣干為宜。
2) 低溫預(yù)干 把板材置放于預(yù)干窯內(nèi)進(jìn)行干燥,窯內(nèi)配有風(fēng)機(jī)及通風(fēng)道,氣流通過材堆的風(fēng)速在1.0～1.5 m/ min 、溫度為20～40 ℃。低溫預(yù)干窯可采用木質(zhì)構(gòu)件建造,內(nèi)部通風(fēng)裝置與加熱裝置的容量較小,低溫預(yù)干周期比氣干短,降等損失小。
此外,為了促進(jìn)實(shí)木的干燥,采用預(yù)刨光的方法也十分有效。生材在窯干前先用平刨機(jī)將兩面刨光,以消除鋸解時(shí)留下的微小縫隙,可有很好的防開裂效果。這種微小的縫隙,是造成干燥開裂的原因之一,包括干燥的表裂和內(nèi)裂,木材的內(nèi)裂大約有98 %是由表裂加深所致。
有研究表明[5 ] ,預(yù)刨光可減少鋸材約75 %的表裂,縮短干燥時(shí)間7 %。但需注意的是,進(jìn)行預(yù)刨光的板材要留有厚度加工余量,以免因刨光損耗而導(dǎo)致鋸材厚度偏低。實(shí)際上,木料經(jīng)預(yù)刨光后,使用前僅需細(xì)刨即可;而未經(jīng)刨光的板材在使用前,也必須經(jīng)過平刨與細(xì)刨處理。所以,總損耗基本相同。
木材干燥時(shí)若采用端部涂漆,也有很好的防裂效果。對(duì)于2 m 長的板材,可增加木材利用率8 %左右。端部涂漆應(yīng)在木材鋸切后的1～3 天內(nèi)進(jìn)行才有效果;3 天以后涂漆則只能收到一半的效果。
2.2 含水率控制
2.2.1 含水率控制的必要性 我國地域遼闊,年平均平衡含水率在15 %左右,如以青島、上海、廣州三地為例:三地區(qū) 平衡含水率的最小值為12.4 % ,而高值則遠(yuǎn)高于10 %。因此,在此環(huán)境下生產(chǎn)的木制品都存在著吸濕問題。
平衡含水率的大小取決于環(huán)境的溫度和濕度,即使在同一地區(qū),一晝夜內(nèi)的溫度和濕度也變化較大,
因此平衡含水率也相差較大。在江蘇某地的實(shí)測(cè)表明,六月份該地區(qū)在一晝夜內(nèi)的平衡含水率,其最小值為7.1 %,最大值為24.2 % ,相差17.1 %,平均值為16.5 %。其變化的情況列于表4 。
如白天的工作時(shí)間,從上午9 ∶30 到下午6 ∶00 ,共有8.5 個(gè)小時(shí)平衡含水率在14 %以下;其余時(shí)間的平衡含水率都高于14 % ,木制品極易吸濕,共有15.5 小時(shí)面臨除濕問題,因此,對(duì)含水率進(jìn)行控制非常必要。
表4 江蘇某地一晝夜內(nèi)木材平衡含水率的變化范圍
生產(chǎn)過程中有無含水率控制,產(chǎn)品的最終含水率亦可有較大差異。一般在3 晝夜后出現(xiàn)明顯差別,闊葉樹材中的環(huán)孔材及針葉樹材的吸濕尤為明顯。如投料含水率為6 %的水曲柳和橡膠木,經(jīng)7 晝夜,其終含水率可分別上升為15.2 %和15 %;紅木的吸濕雖然不明顯,但是如不采取控制,同樣會(huì)因吸濕使含水率增高,而這往往是廠家容易忽視的問題。
2.2.2 含水率的控制方法
1) 控制干燥后木材的初含水率。對(duì)在國內(nèi)銷售的實(shí)木家具,銷往南方的,木材干燥后的終含水率宜控制在15 %及以下;銷往北方的,木材干燥后的終含水率宜控制在12 %及以下。干燥后的木材不可立即投入加工生產(chǎn),應(yīng)貯存在干料庫內(nèi)2～3 天,以消除干燥應(yīng)力,平緩含水率梯度。干料庫內(nèi)的溫度應(yīng)控制在35～40 ℃、相對(duì)濕度40 %～50 %為宜。
2) 盡量縮短生產(chǎn)周期。生產(chǎn)周期的長短直接影響木制品含水率的高低,因此,要合理地組織生產(chǎn),使各零件的含水率同時(shí)均衡到位。目前,臺(tái)灣的許多企業(yè),生產(chǎn)周期一般控制在2～3 天內(nèi)。鑒于實(shí)木家具生產(chǎn)周期較長,建議改進(jìn)工藝,實(shí)行零部件專業(yè)化生產(chǎn),亦可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)周期的縮短。
3) 在低含水率環(huán)境存放。木制品在自然環(huán)境中顯然要吸濕,因而有必要建立低含水率環(huán)境,使該環(huán)境中的含水率控制在12 %以下。創(chuàng)造這種環(huán)境有以下方法:
①建造除濕房,配備除濕機(jī),控制室內(nèi)空氣的平衡含水率;
②在干材倉庫內(nèi),利用木材干燥原理,配備風(fēng)機(jī)及散熱片,控制室內(nèi)的平衡含水率;
③按產(chǎn)品要求的不同,采用不同的除濕方法。如對(duì)要求嚴(yán)格的拋光類家具零部件,宜存放在除濕房內(nèi),而對(duì)牙板等次要零部件,用塑料布或帆布等覆蓋即可;
④嚴(yán)格控制油漆前家具白坯的含水率,對(duì)拋光類家具零部件的白坯應(yīng)控制含水率在12 %以內(nèi);對(duì)非拋光類家具零部件的白坯,應(yīng)控制在14 %以內(nèi),方可上油漆。對(duì)含水率失控的零部件,應(yīng)堅(jiān)決采取補(bǔ)救措施,進(jìn)行干燥或表面除濕處理,務(wù)必使木材的含水率達(dá)到要求。
⑤完善工藝,防止含水率升高。如加強(qiáng)木制品非油漆面的封閉,另外,還需控制包裝紙箱的含水率(包裝紙箱的含水率一般在14 %～18 % ,需經(jīng)除濕處理到10 %左右) 。
2.3 合理的干燥工藝
難干的硬闊葉樹材中的水分通道大多不暢,水分移動(dòng)非常緩慢,因此,木材的表層與內(nèi)層的含水率相差很大。在木材干燥過程中,為了提高木材的干燥速度、消除干燥過程中的應(yīng)力,緩解含水率梯度,平衡材堆各塊板的最終含水率,需要分別進(jìn)行預(yù)熱、中間、平衡和終了處理等多次處理,因此,干燥宜采用熱水和蒸汽干燥方式。
兩種干燥方式均采用熱濕空氣作為干燥介質(zhì),易于調(diào)節(jié)溫、濕度,并可利用噴蒸或噴水,便捷地進(jìn)行中間處理和后期的平衡處理與終了處理。目前,國內(nèi)的設(shè)備生產(chǎn)廠家均可提供很好的熱水和蒸汽干燥窯。
3 結(jié)論
我國家具產(chǎn)品中的實(shí)木家具占60 %以上,用材量大,且主要使用的是硬闊葉樹材,所以干燥質(zhì)量和干燥降等是重點(diǎn)考慮的因素。為了提高干燥質(zhì)量,減少降等,必須對(duì)板材進(jìn)行預(yù)干。
同時(shí),應(yīng)加強(qiáng)生產(chǎn)過程中的含水率控制,以使產(chǎn)品適應(yīng)各地不同的平衡含水率或使用條件。實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的前提是,在干燥作業(yè)中必須實(shí)施合理的干燥工藝。
- 針對(duì)木材干燥技術(shù)的專業(yè)研究及趨勢(shì)分析
- 木材干燥設(shè)備及木材烘干設(shè)備在行業(yè)中的使用情況研究
- 木材烘干窯的原理及在木材干燥行業(yè)中的作用
- 木材干燥設(shè)備在木材干燥行業(yè)中的作用及使用方法
- 木材干燥設(shè)備散熱器能極大提升干燥設(shè)備效率和運(yùn)行
- 罐式木材炭化設(shè)備在提升木材炭化效率和質(zhì)量控制的關(guān)鍵技術(shù)
- 利用全自動(dòng)木材干燥窯控制系統(tǒng)技術(shù)提升干燥效率和質(zhì)量
- 利用木材干燥專業(yè)技術(shù)提高效率和質(zhì)量的關(guān)鍵措施