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木材的干燥处理教学

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发布时间:2019-12-30 12:21:40 点击量:

  很多种类的木材是适合雕刻的,虽然刚砍伐的木材可以进行雕刻,但大多数时候我们还是需要经过干燥的木材。

  对木材进行干燥处理的目的是使其变得稳定,方便雕刻。这个工作的本质就是去除木材内部的大部分水分。让我们先来看一下一棵树中含有多少水,在被砍伐后这些水又会有怎样的变化,然后再来了解风干、窑干和化学干燥。

木材的干燥处理教学

  达到平衡

  一棵树需要大量的水,它的结构就是围绕水分的传输而设计的。例如,一棵成熟的树24小时可以蒸发380升水。另外,大多数新砍伐的木材要比它们干燥后重2倍。

  当一棵树被砍伐,失去水分供应后,它会立刻开始释放其内部的水分,为的是和周围的空气湿度保持平衡。没有达到平衡状态的木材被称为湿材或生材,而达到平衡状态的木材就是干燥的木材。

  自由水和结合水

  所有硬木树都有像吸管一样的导管,导管的两端开口,内部含有两种水分:自由水和结合水。自由水存在于导管内,而结合水是导管壁吸附的水,当导管壁中的水饱和时,导管壁就达到了纤维饱和点。

  减少自由水相对简单,除重量减少外不会太多影响木材特性。但当吸附水离开导管壁后,木材就会有显著改变,这是因为这时每一根导管的直径都会缩小3%。

木材的干燥处理教学

  木材干燥的两个阶段

  木材干燥是从外向内发生的,主要经过两个阶段。在第一阶段,最靠近树皮的木材细胞腔中的自由水向外界蒸发,直到细胞腔内的湿度和外界一样。这一阶段从木材一被砍伐下来马上开始。随着这个过程的进行,细胞腔内的含水率变得低于细胞壁的纤维饱和点,这样第二阶段就开始了。在第二阶段,水分(结合水)从含水率较高的部分(细胞壁)移动到含水率较低的部分(细胞腔)。这个过程叫做差异干燥,它会一直持续直到整棵树的含水率和周围环境达到平衡。这个过程可能持续几年的时间,这取决于我们后面将要讨论的一些因素。

  木材干燥过程中会发生什么木材干燥时会发生这些事。当木材含水率为25%-30%时,木材开始收缩。一般木材的长度(沿木纹方向)收缩不太明显,但在宽度和厚度上的收缩却很大,收缩的方向总是指向树皮方向。不同种类的木材收缩的程度不同,密度较大的木材收缩程度较大。

  木材朝向树皮方向收缩,这是因为木材中每根导管的直径大致相同,当木材的周长增加时,导管的数量也相应增加,而且靠近木皮的导管要多于靠近髓心的导管,所以当每根导管的直径都收缩3%时,靠近树皮的部分就会收缩得最明显。

  例如,假设一块原木的周长约为63厘米每根导管的直径收缩2%6,则原木的树皮处将会比髓心处多收缩约1厘米。如果没有采取措施,那么这块木料就会形成1厘米左右的裂口,它可能是一处达1厘米宽的裂口,也可能是几处合计1厘米宽的裂缝。大的裂口可能将木材垂直分开,小的裂缝一般是导管之间相互分离的结果,在木材端面表现明显。如果这些裂缝或裂口恰好发生在雕刻作品的表面,它可能毁掉整个作品。

  幼龄材怎样影响木材开裂未去除幼龄材(髓心和最初几圈年轮)的木材开裂的可能性更大。在木材干燥时,幼龄材沿木材长度方向的收缩达6%,这一显著的改变会在幼龄材和其余部分之间产生很大的作用力,在一些位置这种力量会被释放从而产生裂痕。

  木材的砍伐方式对其在干燥中的开裂与否影响很大。如果木材被锯得得当,可能完全避免开裂。若幼龄材被切除的话,其余部分在长度上只会收缩0.1%。

木材的干燥处理教学

  风干木材

  如果你对木材进行风干,采取正确的做法很重要。在凤干木材时,多数雕刻者常犯的两个大错误是一次性风干过多的木材,以及风干措施不够完整。

  如果你有足够的空间和时间,可以(在你车库的角落里)尝试如下方法。这个方法适用于除极木外的所有木材(查看第34页“对优质极木的特殊处理”)。在开始干燥前请对木材做如下准备:

  ■对刚伐下的原木,利用聚氨酷清漆、银粉漆或密封剂对其端面进行密封。如果你的木材湿度很大,可以先上一层水溶性的丙烯酸漆,再涂抹聚氨酯清漆或银粉漆。密封剂无需这样处理。

  ■将木材从长度上截成两半,以减轻内部压力,如果能去除幼龄材效果更好。

  ■将木材切割成比雕刻作品更长的长度,这样即使端面出现裂缝,也可以将开裂的端面切除,而不会影响雕刻。

  ■如果树皮与木料连接松散,要去除树皮。松散的树皮是真菌滋生的温床。

  ■如果树皮与木料连接紧密,可以将树皮保留。这样可以减慢水分从导管壁蒸发的速度。

  ■如果木料需要进行粘接,一定要在干燥后进行。

  准备工作完成开始干燥时,先在地面上构架一个大约10厘米高的基底,以便空气自由流通。然后在基底上摆放木料,木料之间不要挨着。一层木料摆放完后,需要在中间放置木头垫块,再放置另一层,这样保证每块木料周围都有良好的空气流通。

  你可以一次干燥多种木材,但应保证每个种类中都有一块较大的木料放置在容易够到的地方,作为控制样本。每个种类的木材,都要准确测量至少一块样本的重量,并将重量和日期写在纸上附在该样本上。

  每隔6个月,准确测量控制样本的重量,并记录测量结果和日期。在正常条件下,如1果木料的重量在至少6个月内没有变化时,木料就达到了平衡含水率,此时的含水率为13%~15%。

  风于处理时木材是不会被过度干燥的,所以只要你保护木材远离雨、雪等因素,你就可以将木材干燥很长时间。当整块木材都达到平衡含水率时,唯一影响含水率的因素就是环境湿度的改变。

  在开始雕刻的几个月前,应将所用木料放置到雕刻后的作品将会被放置的环境或相似的环境当中。为了使木料开裂的概率最小化,应在雕刻前将木料的含水率降到10%左右(见右侧“测量含水率")。

  并不是所有经过风干的木材都可被利用。

  即使你采取了一些防范措施,一些木料还是会在干燥中开裂且无法挽救,但是这时的开裂总比在雕刻时发生要好。

  窑干木材

  窑干是效率最高的干燥方式。这个过程要利用干燥窖,它是一个与外界隔离的空间,其中的空气流通、湿度和温度都可以被精确地控制。木材码放在窑中,层与层之间要用木头垫块隔开,以便每块木料周围都有良好的空气流通。

  窖干的过程以高湿度、低温度的环境开始,空气在木材堆的四周流通。用含水率测量仪检测样本木料的含水率,空气湿度要略低于检测到的木料含水率。干燥害要保持高湿度、低温度的环境,直到样品木料的含水率降低到预先设定的水平。在这之后,温度升高,湿度降低。不同种类和厚度的木材会有各自的窖干程序,最终木材的含水率一般达到6%-8%。当木材从干燥窑内取出后,含水率会小幅度上升。在窖干时应注意如下问题:

  ■木料越厚,所需的干燥时间越长。

  ■大多数害干操作者喜欢干燥厚度小于10厘米的木料。过厚的木料干燥成本过大。

  ■购买了经窖干的木料后,要保护它远离自然因素的影响,如果木料变湿,之前的窖干就没有意义了。

  ■在开始雕刻的几个月前,把即将用于雕刻的木料放在完成品将要摆放的环境当中,以确保木料不会开裂。

  ■从信誉好的供应商那里购买窖干木料。

  如果窑干的温度过高,木料会快速变干,但这会使木料变硬,使其在雕刻时开裂。用化学制剂干燥木材

  如果你有足够的时间和金钱,并且可以确保正确操作的话,化学干燥法是一种高效的木材干燥方式。可以利用的化学制剂有潘他克瑞(Pentacryl)和聚乙二醇1000(PEG 1000)。

  Pentacryl会在木材导管壁的外侧形成保护膜,阻止木材收缩;而PEG1000则是用PEG分子取代了水分子,保持木材的体积。Pentacryl比PEG1000价格低,而且能够更快速地进入和稳定木材;另外PEG1000由于会和空气中的水分起反应,往往会使雕刻作品表面带有黏稠感,所以Pentacryl的使用更为广泛。

  Pentacryl通常在未稀释的状态下使用。反复刷Pentacryl直到木料不再吸收,或者直接将木料浸泡在溶液当中。不需要将截面密封。

  经Pentacryl处理的木材在风干时要比未经处理的木材快20%-70%,要缓慢地干燥木材,快速干燥会使木材开裂。最理想的干燥环境是一个凉爽的空间,其空气湿度为60%。在风干时除了在层与层之间放置垫块外,还要用一个大纸箱子遮盖住木材。每2.5厘米厚的木材大概需要3个月的干燥时间,但具体的时间会因木材种类、厚度、木材原始湿度,以及环境的温度和湿度而有所不同。

  Pentacryl无毒,而且不会使木材褪色。在利用Pentacryl处理后,你可以在木材仍然潮湿的情况下进行雕刻。而且,经Pentacryl处理后的木材,当其含水率降低至15%及以下时,就可以用任何的漆或胶进行处理,而通常情况下在木材未干前上漆,会把水分固定在木材内部造成木材发霉。

  干燥时间经验谈

  你可能听说过很多关于干燥时间的经验谈,但它们大多是不精确的,这是因为干燥的条件(木料的厚度、当地的空气湿度和温度、空气流通的程度以及堆放方式等)和不同种类木材的密度差异对干燥的速度都会造成重要的影响。10厘米厚的機木可能需要6个月干燥,而10厘米厚的胡桃木却需要几年的时间干燥。


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