木材的干燥處理教學
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很多種類的木材是適合雕刻的,雖然剛砍伐的木材可以進行雕刻,但大多數時候我們還是需要經過干燥的木材。
對木材進行干燥處理的目的是使其變得穩定,方便雕刻。這個工作的本質就是去除木材內部的大部分水分。讓我們先來看一下一棵樹中含有多少水,在被砍伐后這些水又會有怎樣的變化,然后再來了解風干、窯干和化學干燥。
達到平衡
一棵樹需要大量的水,它的結構就是圍繞水分的傳輸而設計的。例如,一棵成熟的樹24小時可以蒸發380升水。另外,大多數新砍伐的木材要比它們干燥后重2倍。
當一棵樹被砍伐,失去水分供應后,它會立刻開始釋放其內部的水分,為的是和周圍的空氣濕度保持平衡。沒有達到平衡狀態的木材被稱為濕材或生材,而達到平衡狀態的木材就是干燥的木材。
自由水和結合水
所有硬木樹都有像吸管一樣的導管,導管的兩端開口,內部含有兩種水分:自由水和結合水。自由水存在于導管內,而結合水是導管壁吸附的水,當導管壁中的水飽和時,導管壁就達到了纖維飽和點。
減少自由水相對簡單,除重量減少外不會太多影響木材特性。但當吸附水離開導管壁后,木材就會有顯著改變,這是因為這時每一根導管的直徑都會縮小3%。
木材干燥的兩個階段
木材干燥是從外向內發生的,主要經過兩個階段。在第一階段,最靠近樹皮的木材細胞腔中的自由水向外界蒸發,直到細胞腔內的濕度和外界一樣。這一階段從木材一被砍伐下來馬上開始。隨著這個過程的進行,細胞腔內的含水率變得低于細胞壁的纖維飽和點,這樣第二階段就開始了。在第二階段,水分(結合水)從含水率較高的部分(細胞壁)移動到含水率較低的部分(細胞腔)。這個過程叫做差異干燥,它會一直持續直到整棵樹的含水率和周圍環境達到平衡。這個過程可能持續幾年的時間,這取決于我們后面將要討論的一些因素。
木材干燥過程中會發生什么木材干燥時會發生這些事。當木材含水率為25%-30%時,木材開始收縮。一般木材的長度(沿木紋方向)收縮不太明顯,但在寬度和厚度上的收縮卻很大,收縮的方向總是指向樹皮方向。不同種類的木材收縮的程度不同,密度較大的木材收縮程度較大。
木材朝向樹皮方向收縮,這是因為木材中每根導管的直徑大致相同,當木材的周長增加時,導管的數量也相應增加,而且靠近木皮的導管要多于靠近髓心的導管,所以當每根導管的直徑都收縮3%時,靠近樹皮的部分就會收縮得最明顯。
例如,假設一塊原木的周長約為63厘米每根導管的直徑收縮2%6,則原木的樹皮處將會比髓心處多收縮約1厘米。如果沒有采取措施,那么這塊木料就會形成1厘米左右的裂口,它可能是一處達1厘米寬的裂口,也可能是幾處合計1厘米寬的裂縫。大的裂口可能將木材垂直分開,小的裂縫一般是導管之間相互分離的結果,在木材端面表現明顯。如果這些裂縫或裂口恰好發生在雕刻作品的表面,它可能毀掉整個作品。
幼齡材怎樣影響木材開裂未去除幼齡材(髓心和最初幾圈年輪)的木材開裂的可能性更大。在木材干燥時,幼齡材沿木材長度方向的收縮達6%,這一顯著的改變會在幼齡材和其余部分之間產生很大的作用力,在一些位置這種力量會被釋放從而產生裂痕。
木材的砍伐方式對其在干燥中的開裂與否影響很大。如果木材被鋸得得當,可能完全避免開裂。若幼齡材被切除的話,其余部分在長度上只會收縮0.1%。
風干木材
如果你對木材進行風干,采取正確的做法很重要。在鳳干木材時,多數雕刻者常犯的兩個大錯誤是一次性風干過多的木材,以及風干措施不夠完整。
如果你有足夠的空間和時間,可以(在你車庫的角落里)嘗試如下方法。這個方法適用于除極木外的所有木材(查看第34頁“對優質極木的特殊處理”)。在開始干燥前請對木材做如下準備:
■對剛伐下的原木,利用聚氨酷清漆、銀粉漆或密封劑對其端面進行密封。如果你的木材濕度很大,可以先上一層水溶性的丙烯酸漆,再涂抹聚氨酯清漆或銀粉漆。密封劑無需這樣處理。
■將木材從長度上截成兩半,以減輕內部壓力,如果能去除幼齡材效果更好。
■將木材切割成比雕刻作品更長的長度,這樣即使端面出現裂縫,也可以將開裂的端面切除,而不會影響雕刻。
■如果樹皮與木料連接松散,要去除樹皮。松散的樹皮是真菌滋生的溫床。
■如果樹皮與木料連接緊密,可以將樹皮保留。這樣可以減慢水分從導管壁蒸發的速度。
■如果木料需要進行粘接,一定要在干燥后進行。
準備工作完成開始干燥時,先在地面上構架一個大約10厘米高的基底,以便空氣自由流通。然后在基底上擺放木料,木料之間不要挨著。一層木料擺放完后,需要在中間放置木頭墊塊,再放置另一層,這樣保證每塊木料周圍都有良好的空氣流通。
你可以一次干燥多種木材,但應保證每個種類中都有一塊較大的木料放置在容易夠到的地方,作為控制樣本。每個種類的木材,都要準確測量至少一塊樣本的重量,并將重量和日期寫在紙上附在該樣本上。
每隔6個月,準確測量控制樣本的重量,并記錄測量結果和日期。在正常條件下,如1果木料的重量在至少6個月內沒有變化時,木料就達到了平衡含水率,此時的含水率為13%~15%。
風于處理時木材是不會被過度干燥的,所以只要你保護木材遠離雨、雪等因素,你就可以將木材干燥很長時間。當整塊木材都達到平衡含水率時,唯一影響含水率的因素就是環境濕度的改變。
在開始雕刻的幾個月前,應將所用木料放置到雕刻后的作品將會被放置的環境或相似的環境當中。為了使木料開裂的概率最小化,應在雕刻前將木料的含水率降到10%左右(見右側“測量含水率")。
并不是所有經過風干的木材都可被利用。
即使你采取了一些防范措施,一些木料還是會在干燥中開裂且無法挽救,但是這時的開裂總比在雕刻時發生要好。
窯干木材
窯干是效率最高的干燥方式。這個過程要利用干燥窖,它是一個與外界隔離的空間,其中的空氣流通、濕度和溫度都可以被精確地控制。木材碼放在窯中,層與層之間要用木頭墊塊隔開,以便每塊木料周圍都有良好的空氣流通。
窖干的過程以高濕度、低溫度的環境開始,空氣在木材堆的四周流通。用含水率測量儀檢測樣本木料的含水率,空氣濕度要略低于檢測到的木料含水率。干燥害要保持高濕度、低溫度的環境,直到樣品木料的含水率降低到預先設定的水平。在這之后,溫度升高,濕度降低。不同種類和厚度的木材會有各自的窖干程序,最終木材的含水率一般達到6%-8%。當木材從干燥窯內取出后,含水率會小幅度上升。在窖干時應注意如下問題:
■木料越厚,所需的干燥時間越長。
■大多數害干操作者喜歡干燥厚度小于10厘米的木料。過厚的木料干燥成本過大。
■購買了經窖干的木料后,要保護它遠離自然因素的影響,如果木料變濕,之前的窖干就沒有意義了。
■在開始雕刻的幾個月前,把即將用于雕刻的木料放在完成品將要擺放的環境當中,以確保木料不會開裂。
■從信譽好的供應商那里購買窖干木料。
如果窯干的溫度過高,木料會快速變干,但這會使木料變硬,使其在雕刻時開裂。用化學制劑干燥木材
如果你有足夠的時間和金錢,并且可以確保正確操作的話,化學干燥法是一種高效的木材干燥方式??梢岳玫幕瘜W制劑有潘他克瑞(Pentacryl)和聚乙二醇1000(PEG 1000)。
Pentacryl會在木材導管壁的外側形成保護膜,阻止木材收縮;而PEG1000則是用PEG分子取代了水分子,保持木材的體積。Pentacryl比PEG1000價格低,而且能夠更快速地進入和穩定木材;另外PEG1000由于會和空氣中的水分起反應,往往會使雕刻作品表面帶有黏稠感,所以Pentacryl的使用更為廣泛。
Pentacryl通常在未稀釋的狀態下使用。反復刷Pentacryl直到木料不再吸收,或者直接將木料浸泡在溶液當中。不需要將截面密封。
經Pentacryl處理的木材在風干時要比未經處理的木材快20%-70%,要緩慢地干燥木材,快速干燥會使木材開裂。最理想的干燥環境是一個涼爽的空間,其空氣濕度為60%。在風干時除了在層與層之間放置墊塊外,還要用一個大紙箱子遮蓋住木材。每2.5厘米厚的木材大概需要3個月的干燥時間,但具體的時間會因木材種類、厚度、木材原始濕度,以及環境的溫度和濕度而有所不同。
Pentacryl無毒,而且不會使木材褪色。在利用Pentacryl處理后,你可以在木材仍然潮濕的情況下進行雕刻。而且,經Pentacryl處理后的木材,當其含水率降低至15%及以下時,就可以用任何的漆或膠進行處理,而通常情況下在木材未干前上漆,會把水分固定在木材內部造成木材發霉。
干燥時間經驗談
你可能聽說過很多關于干燥時間的經驗談,但它們大多是不精確的,這是因為干燥的條件(木料的厚度、當地的空氣濕度和溫度、空氣流通的程度以及堆放方式等)和不同種類木材的密度差異對干燥的速度都會造成重要的影響。10厘米厚的機木可能需要6個月干燥,而10厘米厚的胡桃木卻需要幾年的時間干燥。
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