实木家具含水率的选择和控制 一、商业因素的考虑 天然的树木经过锯解,烘干后成为制造家具用的木材,木材离开干燥炉以后它的含水率并不是不变的, 在运输、储存、制作过程中它会不断的吸湿和解吸,甚至经过完善的油漆涂装成为一件家具吸湿和解吸 的行为仍然不会停止,只是由于油漆的阻隔作用,使得吸湿和解吸变得相对缓慢,不再那么强烈地造成 家具尺寸变化,引起结构和木材质及表面涂层开裂。应该注意到:无论吸湿和解潮同样都会引起家具结 构和木质及表面涂层开裂,都不是我们所愿意出现而肯定会出现的。如果片面地追求木材含水率低,甚 至把吸湿涨裂也当作不够干引起的,这是很大很危险的误解。况且木材太干了切削,砂磨,成型,雕刻 都不好做,干-脆,干-枯是因果关系。
通常对木材含水率标准有三种不同的要求,(1)木材的干燥标准,是指木材在干燥炉内停止干燥作业时 的最终含水率,家具用材通常会选择 6 ~ 9%。(2) 木材进行加工时的含水率,国内外都是“不高于加工地区的年平均木材平衡含水率” 。(3)
成品家具的木材含水率则又要求 “不高于使用地区的年平均木材平衡含水率” 。这三个标准应如何统一呢。 我们的经验是毫不含糊地做到( 1) ,这样实际基本上也做到了 (2),必要时在油漆前通过用恒温脱湿室把制品的含水率控制到可满足 有厂商说:他的美国客户要求木材含水率为 6 ~ 9%。其实这是指 3)。 (1)。我们的国家标准也是这样要求的。要成品家具的含水率为 6 ~ 9%,不但很困难,成本很高,也不 一定有这个必要,因为这可能产生质量过剩的浪费,另方面又会引起一些新的质量不稳定的因素。
例如木材是从美国进口的 OAK,它一定能达到(1),交货状态美国进口的OAK含水率是12%,这不会 高于我国东南沿海大多数地区的年平均木材平衡含水率, 能够满足( 2)的条件。 假如买回来的木材吸湿
严重,那就应该先对木材干燥处理,然后才进行制作加工。很多工厂都会有脱湿处理室用来满足( 要做到产品3)。 含水率 “不高于使用地区的年平均木材平衡含水率” ,就必须知道使用地区的年平均木材平衡 含水率。这是
很重要的工作,平衡含水率是一个变数,随相对湿度-温度变化而变化,要想用一个不变 的平衡含水率去包打天下所有未知气候情况的地区的销售市场,是不现实的。
假如产品出厂时含水率是 12% ,卖去美国的阿特兰大或者落杉矶, 当地的年户外平均平衡含水率是 13% 和%,那不会有问题。但是卖去菲尼克斯就会有问题,因为那里的年户外平均平衡含水率是 %,虽然室 内可能会没那么干燥,但还是有很大机会出问题。同理,卖去阿拉斯加州朱诺市,那里的年户外平均平 衡含水率是 16 %,那就要特别加强对家具的封闭处理,必要时还应该采取一些特殊的尺寸稳定工艺,防 止吸湿膨胀引起结构变形开裂。
了解和把握着这个原则,签合同之前不妨先问一问货品的销售地区,在对方不愿意提供销售地区的情况 下,就应该以商品进口国的年户外平均平衡含水率为准了。如果遇到因为木材含水率问题的质量投诉、 索赔时也可以据此来思考对应,在我帮助过的厂家中此类事情屡见不鲜,因此我想这不仅仅是产品的质 量问题,也还关系到企业自己的商业安全,因为确实是有些无良的客商利用这一点设置质量陷阱,并以 此为由来索赔或拒付。
美国是我国家具的主要出口国。下表是美国的一些地区 1997 年的户外木材平衡含水率数据,仅供参考: 含水率是木材的重要参数之一,木材还有许多重要的物理力学参数指标:抗拉、抗弯、剪切的强度、刚 度、弹性模量,握钉力,冷热缩胀系数,和电、热、声、方面的参数。上述参数几乎都与含水率有着极 为密切的关系,木材手册上所提供各种木材的这些参数基本上都是在含水率 12%的条件下取得的。见 GB 1929-91及它所等效使用的ISO3129-1957。因此国际木材贸易大多数都标定含水率不大于 12%的 条件下交货。
我国是家具出口大国,每年有大量家具销往世界各地, 2003年仅出口到美国的家具就达到 68 亿万美元。 为了自身的生产制造过程的需要,也为了牢牢地占领已经开发了的市场,我们很有必要尽快收集市场所 在地的相关标准和气候资料。
二、生产上最常见的问题 有效地控制木材含水率的确是木制品生产厂家的一件大事。我们知道木质开裂和木材的含水率有着很密 切的关系,但只是盯住含水率是不够的,要知道木材干燥的质量指标不仅仅是含水率一项,其他指标例 如含水率的均匀度、内应力同样不可忽视。否则很容易忽略了真正的原因。认为木材是越干越好,只要 够干就不会裂,不但白白加大干燥成本而且会带来更多的质量事故。是很无知和荒谬的错误。 应该循应力—应变的思路来分析具体现象,寻找答案,解决问题。
经验告诉我们,单一块干燥到 8%含水率的木板,放在仓库里几经寒暑反复干湿它不会开裂,因为它的 膨胀收缩没有约束。
用多块干燥到 8%含水率的木板按合理的工艺胶合成一批板件做以下的试验观察:全部砂光好,分成三 份;将其中二份,一面按家具表面作完好的油漆另一面不做认真的油漆;把经过油漆的板件,再拿其中 的一半,在没有经过认真油漆的那一面上,垂直于胶合线安上(胶合加圆木榫)两到三条强劲的木枋。 然后让工件上下两个表面在基本相同的条件与大气接触,那么我们可以观察到: A 组砂光, B 组砂光+ 油漆,C组砂光+油漆+木枋增强,在几经冷热反复干湿之后, A表面失去平整,几何寸变化很大,木板 的端面有裂纹,整体仍然保持形状。 B 全部出现弯曲,油漆的一面凹下没油漆的一面有裂缝, C 情况最 严重,虽然弯曲的情况略好于 B,但是相当多的工件在油漆的一面出现裂纹。
对于上述的试验大致上可以得出以下结论,本试验中引起木材变形开裂的不是木材含水率过高,吸湿胀 裂是主要的,油漆封闭很重要,在尺寸变化不受到约束的情况下如 A,应力一应变可以顺其自然;当应 力不均匀如B,应变又被约束着的时候如 C,就会出现应力集中并且找到薄弱的地方以其最容易的实现 方式— 裂开—把应变表达出来。看看变形的 B 就可以想象得到 C 忍受着多大的应力。
木板在纵剖时都会出现顺锯的弯曲, 锯开后摆上 24小时,弯曲会更明显, 如果在干燥的末期没有做消除 内应力的处理,则弯曲会非常严重,我们把一些木板直接用单片锯纵剖,放上几天之后观察和测量它的 变形量,再把几块这些木板并合起来,那么施加的夹紧力会等于克服全部弯曲变形使所有木板变直的力 加上胶合压力,因为首先要使木板变直然后才会在胶合面形成胶合压力,于是一连串问题随之而来,木 板在宽度方向上弯曲要费很大的力量,多块木板在宽度方向上弯曲例如并合桌面板或椅坐板,所需的力 更大,并板机提供的夹紧力能满足吗?—不能,就造成并板胶合不良甚至失败。—能,那么虽然胶合成 功,但是迫使木板变形的力将作为预应力留在台匕 了木板里面,它在以后的日子里说不定什么时候会让木板 裂开。现在大多数工厂都会以最短的生产周期来安排生产,纵剖—修边面—胶合一气呵成,当时胶合会 成功,但应力却没有释放,存在着木板开裂的隐患,或者当时虽然胶合好象是成功的,卸去夹紧器后, 在养生期内胶合还没有达到预定的强度,而木板的变形却开始破坏胶合,使并板在胶缝处裂开。我处理 过几家工厂,他们长时间出现上述的情况,不幸的是他们老是在含水率上找原因,多次更换胶粘剂,而 买方验货又把重点定在含水率上,验货员拿着测湿计对成品和在制品实行严格的测控,结果木材成本搞 得高高的,尽管木材已经很干,问题还是不断出现,外商总在抱怨,索赔了一次又一次。后来给工厂整 顿工艺调整生产节奏,问题就解决了,接着又适度地放宽含水率的要求,制造过程中锯、铣、车、雕刻、 装配、运输时的崩损、折断大大减少,而制品的表面加工质量却有了明显的改善,成本下降生产畅顺。