紅木家具起源於明式家具,已有600年左右的歷史。自明末以來,特別是清代雍正、乾隆以後,我國高品質的硬木家具以紅木為主。紅木主要采用中國家具制作的雕刻、榫卯、鑲嵌、曲線等傳統工藝。隨著中國經濟的深入發展和人民生活水平的提高,紅木家具越來越受到國人的喜愛。紅木家具的傳統加工方式是手工作坊,生產周期長,效率低。如果紅木風幹,尺寸穩定,就需要存放幾年。這種生產方式不能滿足現代生產企業對經濟效益的追求和市場對產品的需求。這就要求廠家在做家具之前要把紅木烘幹,很多廠家也是把紅木家具烘幹。但由於幹燥方法不當,技術水平有限,紅木幹燥不到位,木材含水率仍然過高。只有采用合理的幹燥工藝和技術,才能保證紅木家具的生產質量。
2紅木常見的幹燥方法及特點
2.1常規幹燥方法
常規幹燥法是木材加工企業中應用最廣泛的方法之壹,木材加工企業有多種結構形式。按加熱方式可分為常規蒸汽幹燥和常規爐氣幹燥。常規幹燥窯的窯體有磚混結構和金屬結構,體積變化很大,從幾立方米到幾百立方米不等,能滿足各種生產需要。由於風機的排列方式不同,空氣循環的特點也不同;根據控制系統的自動化程度,有手動、半自動和全自動。幹燥過程更加多樣。
紅木制品生產廠家在選擇這種幹燥方式時要註意以下兩點:(1)根據樹種、產品、產量選擇窯型和設備。大部分紅木制品生產廠家年木材加工量小,原材料價格高,樹種雜,板材規格變化多,所以選擇量在20 ~ 30m?最好是左右窯體和風機架空,既能滿足生產需要,又能使小窯內空氣循環更加均勻合理,堆內溫濕度差異小。(2)應根據樹種和木材的規格選擇合理的幹燥工藝。通常選擇含水率基準作為窯幹基準,使工藝更具靈活性和針對性。幹燥過程中的溫度通常是低溫。另外,在入窯幹燥前,可以對紅木進行壹些預處理,如蒸、煮等,去除木材細胞中的壹些夾雜物,使水流通道更加順暢,保證幹燥質量,加快幹燥速度,使紅木顏色更深。也可以先進行預幹燥處理,將初始含水率降低到纖維飽和點以下,避免高含水率階段的各種幹燥缺陷。
用常規幹燥方法幹燥紅木具有以下特點。
優點:各種紅木都可以幹燥,可以幹燥到任何需要的最終含水率,不受自然條件限制;具有成熟的幹燥理論和技術,能保證幹燥質量;幹燥的紅木是油性的,韌性好;與風幹相比,幹燥周期短,生產效率高,占地面積小;設備不太復雜,使用壽命長,安全可靠,經濟效果好。
缺點:幹燥周期長,5cm厚的紅木幹燥周期基本在60天左右;幹燥設備體積較大,但紅木壹次幹燥量相對較少,不易操作;幹燥後,木材需要經過壹段時間的養護才能達到最佳性能。
2.2真空幹燥法
真空幹燥法在國內外也廣泛使用。真空幹燥可分為間歇真空、連續真空和高頻真空。通常廣泛采用第壹種幹燥法,介質與木材的熱交換原理與常規窯幹燥法相同。真空窯體為圓筒形金屬結構,具有良好的耐壓和密封性能。木材真空幹燥是將木材堆放在真空窯中,在低於大氣壓的條件下進行幹燥。在真空條件下,水的沸點降低,蒸發速度加快,從而可以在較低的溫度下加快木材的幹燥速度。木材在幹燥過程中,壹方面表面水分蒸發到周圍空氣中,另壹方面內部水分不斷向表面移動。壹般情況下,木材表面水分的蒸發速度要比木材內部水分的運動速度快得多。因此,為了加快幹燥,我們必須設法加快木材中水分的運動。在影響木材中水運動速度的因素中,周圍空氣的壓力是決定性因素。如果空氣的溫度和濕度不變,隨著氣壓的降低,木材的水分運動速度急劇增加。此外,在真空條件下,水的沸點降低,導致木材表面水分蒸發加快,木材表面和內部的含水率梯度增大。由於木材表面的水分蒸發劇烈,吸收了大量的汽化熱,造成木材表面的冷卻,增加了木材表面與內部的溫度梯度。所有這些因素都加速了木材內部的水分向表面的移動。在真空條件下,幹燥裝置內空氣匱乏,不能采用通常的加熱方式。為了解決木材真空幹燥過程中的加熱問題,采用了間歇真空中斷、常壓對流加熱和間歇真空幹燥。真空幹燥可以消除常壓幹燥下容易出現的表面硬化現象。常壓熱風幹燥在木材表面形成流體邊界層,受熱汽化的水蒸氣通過流體邊界層擴散到空氣中,所以木材內部的水分會向表面移動。如果它的移動速度跟不上邊界層表面的蒸發速度,邊界層內的水膜就會破裂,木材表面就會局部開裂,然後擴展到整個外表面,形成表面硬化。在真空幹燥過程中,木材內部和表面之間的壓力差很大。在壓力梯度的作用下,水將快速移動到表面,而不會使表面硬化。同時可以提高幹燥速率,縮短幹燥時間,降低設備運行成本。此外,在低壓條件下,幹燥介質中氧氣稀少,受熱氧化引起的材料變色較少,基本能保持材料的自然色澤。
目前,在紅木家具生產中,采用真空幹燥技術對家具坯料進行幹燥的企業很少。調查發現,隨著紅木家具市場競爭的加劇,壹些企業確實希望采用壹些新的木材幹燥技術,以縮短幹燥周期,提高產品質量,增加競爭力。然而,真空幹燥對大多數進口紅木板材的實際幹燥效果並不清楚,這在壹定程度上影響了該技術及相關設備在企業中的實際應用。
用真空方法幹燥紅木有以下特點。
優點:幹燥周期短;不會形成幹燥木材的表面硬化;木頭不會變色。
缺點:幹燥工藝不成熟,幹燥質量不能完全保證;幹燥能耗大;木頭是油性的和堅韌的。
2.3蠟煮法
蠟煮木材幹燥技術采用化學幹燥,即利用有機或無機復合溶液或蒸汽作為幹燥介質對木材進行加熱幹燥。在制作家具的過程中,將蠟放入特定的容器中,將蠟煮沸並保持在壹定的溫度下,將切好的木材或毛坯家具浸入融化的蠟中,使其完全浸泡在蠟液中進行煮沸。木材在蠟液體的疏水溶液中煮沸。由於蠟液的沸點比水高,木材可以在100℃以上的溶液中加熱,在沸騰條件下快速幹燥。這種幹燥方法可以降低木材的溫度吸收,增強木材的耐腐蝕性。中國有3000多年使用蠟的歷史。早在西晉時期,就出現了蠟制工藝品、封蠟、拋蠟等應用。據了解,用蠟處理家具在我國家具制作中由來已久,煮蠟工藝很可能起源於我國明式家具。
蠟煮幹燥紅木有以下特點。
優點:幹燥時間短;幹燥後,木材性質穩定,能很好地適應較大的溫度和濕度變化;雕、浮雕等雕刻的蠟煮木制品美觀逼真;環保,無廢氣。
缺點:烘幹成本高,需要用蠟多,耗電多;木材顏色變暗;木材變脆,失去彈性;下鋸容易跑偏,打磨容易糊砂紙;不適用於所有紅木、黃華麗和小葉檀香。
2.4微波幹燥法
這種幹燥方法的心臟設備是產生微波的電子管——微波管。幹燥原理是將水在電磁場中極化,使水分子旋轉摩擦產生熱量加熱木材。因為熱量不是從木材外部引入,而是直接發生在幹燥的木材內部,通過木材的整個厚度同時被加熱,熱量穿透所需的時間與木材的厚度無關。微波對木材的加熱速度快,幹燥過程中溫度梯度和含水率梯度同向,大大加快了水分的運動。微波加熱器有兩種:諧振腔型和曲折波導管型。加熱器的空腔裏有孔,可以讓木頭進出。為了防止微波泄漏,孔的大小是有限制的,被幹燥木材的厚度通常小於70 mm,微波加熱技術是靈活的,加熱木材的溫度和時間主要由微波輸入功率和間歇時間控制。為了減少木材橫截面上的水分梯度,防止木材表面和內部因收縮不均勻而產生的各種缺陷,應適當延長間歇時間,讓木材內部的水分有足夠的時間向木材表面移動。微波幹燥可實現自動化流水作業,保持木材的自然色澤,幹燥質量好,但幹燥成本高。微波幹燥也可以與其他幹燥方法結合,如空氣幹燥或常規窯幹燥。這種組合幹燥方式不僅降低了幹燥成本,而且使幹燥工藝更加合理。
用微波幹燥法幹燥紅木具有以下特點。
優點:幹燥速度快,幹燥周期短;幹燥質量好,幹燥均勻,木材內部應力小,節約木材;能量利用效率高;可直接用於幹燥木材半成品;幹燥過程簡單,易於實現設備操作的自動化;可以解決常規窯爐難以幹燥的木材幹燥問題。
缺點:功率過大或工藝控制不當容易造成內部開裂和碳化;幹燥所用的能源是高價電能,幹燥成本高;幹燥設備復雜,投資大;微波場的均勻性有待提高,磁控管效率較低,在壹定程度上影響了微波幹燥質量的提高和能耗的降低。適用範圍較窄,主要適用於幹燥厚方木、珍貴木材和初始含水率接近纖維飽和點的木材。