목재 건조

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목재 건조(재목 또는 목재 조미료도 포함)는 목재 사용 전 수분 함량을 낮춥니다.건조가 가마에서 이루어지는 경우, 제품은 가마 건조 목재 또는 목재라고 불리는 반면, 공기 건조는 더 전통적인 방법입니다.

목재를 건조시키는 주된 이유는 두 가지가 있습니다.

목공

건축자재로 목재를 사용할 경우 건축물의 구조적 지지대든 목공물의 지지대든 주변과 평형을 이룰 때까지 수분을 흡수하거나 배출한다.평형(보통 건조)은 목재의 수축이 균일하지 않고, 평형이 너무 빨리 이루어지면 목재가 손상될 수 있습니다.목재 ^{[citation needed]}손상을 방지하기 위해 평형을 제어해야 합니다.

목재 연소

나무를 태울 때는 보통 먼저 말리는 것이 가장 좋다.목공용으로 건조하는 경우도 있으므로 수축에 의한 파손은 문제가 되지 않습니다.습기는 연소 과정에 영향을 미쳐 연소되지 않은 탄화수소가 굴뚝 위로 올라갑니다.50%의 습식 통나무가 고온에서 연소되고 배기가스로부터의 열 추출이 양호하여 100°C의 배기 온도로 이어질 경우 통나무 에너지의 약 5%가 수증기를 증발 및 가열하여 낭비됩니다.응축기를 사용하면 효율을 더욱 높일 수 있지만, 일반 스토브의 경우 젖은 나무를 매우 뜨겁게 태우는 것이 중요합니다. 아마도 마른 ^{[citation needed]}나무로 불을 지피게 될 것입니다.

어떤 목적으로, 나무는 전혀 건조되지 않고 녹색으로 사용된다.종종 목재는 건축용 목재와 같이 바깥 공기와 평형을 이루어야 하고, 실내 공기는 나무 가구와 같아야 한다.

목재는 특수 제작된 오븐에서 공기 건조 또는 건조됩니다.보통 목재는 말리기 전에 톱질하지만, 통나무를 통째로 말리는 경우도 있습니다.

케이스 경화는 너무 빨리 건조된 목재 또는 목재를 말합니다.목재는 처음에는 셸(표면)에서 건조되어 셸이 축소되고 코어가 압축됩니다.이 쉘은 수분 함량이 낮으면 '응고'되어 수축에 저항합니다.나무의 중심부는 여전히 높은 수분 함량을 유지하고 있다.그러면 이 핵이 마르고 줄어들기 시작할 것이다.그러나 이미 설정된 쉘에 의해 수축이 방지됩니다.이는 쉘에 대한 압축 응력과 코어에 대한 장력 응력으로 이어집니다.그 결과, 케이스 강화라고 불리는 스트레스가 해소되지 않습니다.톱질을 통해 응력이 풀리면 케이스 경화[목재]가 상당히 위험하게 휘어질 수 있습니다.

목재의 종류

나무는 식물학적 기원에 따라 침엽수에서 나오는 부드러운 나무와 잎이 넓은 나무에서 나오는 단단한 나무 두 종류로 나뉜다.부드러운 목재는 가볍고 일반적으로 구조가 단순하지만, 단단한 목재는 더 복잡합니다.그러나 호주에서, 연목은 일반적으로 열대 우림 나무를 나타내고, 경목은 경화엽종을 나타냅니다.

소나무와 같은 부드러운 나무는 일반적으로 과일 나무와 같은 단단한 나무보다 훨씬 가볍고 가공하기가 쉽습니다.연목의 밀도는 350kg³/m에서 700kg³/m 사이인 반면, 경목은 450kg/m에서³ 1250kg/m³ 사이입니다.건조 시, 두 가지 모두 약 12%의 수분으로 구성됩니다(Desch and Dinwoodie, 1996).경목은 밀도가 높고 구조가 복잡하기 때문에 연목보다 투과성이 낮아 건조가 어렵습니다.비록 연질 목재보다 약 100배 더 많은 종류의 경질 나무가 있지만, 건조와 가공이 빠르고 쉽게 할 수 있는 능력은 오늘날 연질 나무를 상업용 목재의 주요 공급원으로 만든다.

나무와 물의 관계

살아있는 나무와 신선한 통나무의 목재는 많은 양의 물을 포함하고 있으며, 이는 종종 목재 무게의 50% 이상을 차지한다.물은 나무에 큰 영향을 미친다.나무는 주변과 지속적으로 수분이나 물을 교환하지만, 교환 속도는 나무의 밀봉 정도에 따라 크게 영향을 받는다.

목재에는 세 가지 형태의 물이 포함되어 있습니다.

자유수

세포 루미나에 포함된 물의 대부분은 모세관력에 의해서만 유지된다.그것은 화학적으로 결합되지 않고 자유수라고 불린다.자유수는 액체 물과 같은 열역학적 상태가 아닙니다. 모세관 힘을 극복하려면 에너지가 필요합니다.또한 유수는 화학물질을 함유하여 나무의 건조 특성을 변화시킬 수 있습니다.

결속수 또는 흡습수

묶인 물은 수소 결합을 통해 나무에 결합된다.물에 대한 나무의 매력은 셀룰로오스, 헤미셀룰로스 및 리그닌 분자의 세포벽에 있는 활성 수산기(OH)의 존재에서 발생합니다.히드록실기는 음전하를 띠고 있다.물은 극지방의 액체이기 때문에 셀룰로오스 내의 활성 수산기는 수소 결합에 의해 물을 끌어당기고 유지한다.

증기

수증기 형태의 세포 루미나 내의 물은 보통 정상 온도와 ^[1]습도에서는 무시할 수 있다.

수분 함량

나무의 수분 함량은 건조 질량의 비율에 따른 질량 변화로 계산됩니다(Siau, 1984).

${\displaystyle {\text{g}}-m_{\text{od}}{m_{\text{od}}}\times100\%}$

여기서 m $({$${\text{g}})$는 나무의 녹색질량, ${\displaystyle {\text{m}}_{}}$ od$($ od)는$$ 그 오븐건조질량(Walker et al., 1993에서 설명한 바와 같이 103±2°C(218±4°F)에서 24시간 건조시킨 후 일반적으로 일정한 질량의 달성)이다.이 방정식은 또한 물의 질량과 오븐 건조 목재 질량의 백분율로 표현될 수 있다.예를 들어 0.59kg/kg(오븐 건조 기준)은 59%(오븐 건조 기준)와 동일한 수분 함량을 나타냅니다.

파이버 포화점

녹색 나무가 마르면 모세혈관 힘만으로 붙잡힌 세포 내미나의 자유수가 가장 먼저 사라진다.강도 및 수축과 같은 물리적 특성은 일반적으로 유수의 제거에 영향을 받지 않습니다.섬유 포화점(FSP)은 셀 벽이 결합된 물로 포화되는 동안 자유수가 완전히 사라져야 하는 수분 함량으로 정의됩니다.대부분의 유형의 목재에서 섬유 포화점은 수분 함량이 25~30%입니다.Siau(1984)는 파이버 $포화점{\displaystyle {}_{}}$ X $(\$kg/kg)가 다음 방정식에 따라 온도 T(°C)에 의존한다고 보고했습니다.

${\displaystyle {\text{X}}_{}}$ fsp ${\displaystyle {}_{}0.30}$-${\displaystyle 0.001}$ ${\displaystyle (T}$ - ${\displaystyle 20}$ { $displaystyle$X _ { \$text$ { $fsp$ } $= 0.30$ - 0.$001$($T-20$ ) \ ;$$}$$ ( 1.2 )

키 등(2000)은 섬유 포화점(상대습도 99% 환경에서 나무의 수분 평형함유량)에 대해 다른 정의를 사용한다.

목재가 섬유 포화점 아래에서 건조됨에 따라 다음과 같은 많은 특성이 상당한 변화를 보입니다.

1. 부피(이상적으로는 결합된 물이 손실될 때까지, 즉 나무가 FSP 아래에서 건조될 때까지 수축이 발생하지 않는다.)
2. 강도(충격 굽힘 강도 및 경우에 따라 인성을 제외하고 일반적으로 FSP 아래에서 목재가 건조됨에 따라 강도가 일관되게 증가한다(Desch and Dinwoodie, 1996년)
3. 전기 저항률은 FSP 아래에서 목재가 건조할 때 결합수가 손실됨에 따라 매우 빠르게 증가합니다.

평형 수분 함량

나무는 흡습성 물질이다.그것은 수증기의 형태로 수분을 흡수하거나 방출하는 능력을 가지고 있다.목재에 포함된 물은 자체 증기 압력을 가하며, 이는 언제든지 물로 채워진 모세혈관의 최대 크기에 따라 결정됩니다.주변 공간의 수증기 압력이 목재 내부의 증기 압력보다 낮으면 탈착이 발생합니다.당시 물이 차 있던 가장 큰 크기의 모세혈관이 먼저 비워진다.목재 내의 증기 압력은 물이 작은 모세혈관에 연속적으로 포함됨에 따라 떨어집니다.목재 내의 증기압이 목재 위의 주변 공간에서의 증기압과 같아지면 최종적으로 단계에 도달하고 더 이상의 탈착이 멈춘다.이 단계에서 목재에 남아 있는 수분의 양은 주변 공간의 수증기 압력과 평형을 이루며, 이를 평형 수분 함량 또는 EMC(Siau, 1984)라고 한다.나무는 흡습성 때문에 주변 공기의 상대 습도 및 온도와 평형인 수분 함량에 도달하는 경향이 있습니다.

목재의 EMC는 주변 상대 습도(온도의 함수)에 따라 크게 변화하지만 온도에 따라 변화합니다.Siau(1984)는 EMC가 또한 종, 기계적 응력, 목재 건조 이력, 밀도, 추출물 함량 및 수분 변화가 일어나는 흡착 방향(흡착 또는 탈착)에 따라 매우 약간 다르다고 보고했다.

사용 중인 목재의 수분 함량

목재는 사용 후에도 흡습성이 유지됩니다.그런 다음 EMC를 결정하는 주요 요소인 변동 습도에 노출됩니다.이러한 변동은 주간 변화 또는 연간 계절 변화와 같이 다소 주기적일 수 있다.

목재 수분 함량의 변화 또는 사용 중인 목재 물체의 이동을 최소화하기 위해 일반적으로 나무는 노출되는 평균 EMC 조건에 가까운 수분 함량으로 건조됩니다.이러한 조건은 특정 지리적 위치의 외부 사용과 비교하여 내부 사용에 따라 달라집니다.예를 들어, 호주 목재 건조 품질 표준(AS/NZS 4787, 2001)에 따르면, EMC는 호주 대부분의 주에서 10-12%로 권장되지만, 퀸즐랜드, 노던 준주, 호주 서부 및 태즈메이니아의 일부 지역에서는 극단적인 경우가 최대 15-18%입니다.그러나 EMC는 건조하고 중앙 난방이 되는 주택과 사무실 또는 영구적으로 에어컨이 가동되는 건물에서 6~7%까지 낮습니다.

수축 및 팽창

수분 함량이 변경되면 목재에서 수축 및 팽창이 발생할 수 있습니다(Stamm, 1964).수분 함량이 감소하면 수축이 발생하고 증가하면 붓기가 발생합니다.볼륨 변화가 모든 방향으로 동일하지는 않습니다.가장 큰 치수 변화는 성장 고리에 접하는 방향에서 발생합니다.요철에서 바깥쪽으로 또는 반경 방향으로의 수축은 접선 수축보다 훨씬 적은 반면, 세로 방향(입자를 따라) 수축은 일반적으로 무시될 정도로 미미합니다.종방향 수축은 0.1%~0.3%인데 반해 횡방향 수축은 2%~10%입니다.접선 수축은 종종 반경 방향의 약 2배이지만, 일부 종에서는 5배만큼 큽니다.수축은 접선 방향으로 약 5~10%, 반경 방향으로 약 2%~6%이다(Walker et al., 1993).

목재 가로 수축의 차이는 다음과 관련이 있습니다.

1. 연륜 내에서 후기 목재와 초기 목재 증분의 교대
2. 지름 방향에 대한 목재 광선의 영향(Kollmann and Cote, 1968년)
3. 마이크로 파이브릴 각도 변경 및 피트와 같은 세포벽 구조의 특징
4. 중층부의 화학적 조성

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목재 건조는 수축을 통한 총 치수 변화가 건조 공정에만 국한되도록 보장하는 기술이라고 할 수 있다.이상적으로는 목재는 나중에 (서비스 중에) 목재로 얻을 수 있는 것과 같이 수분 함량이 평형 상태가 되도록 건조됩니다.따라서 추가 치수 변화는 최소한으로 유지됩니다.

나무의 치수 변화를 완전히 제거하는 것은 불가능할 수 있지만, 크기의 변화를 없애는 것은 화학적 변형을 통해 근사할 수 있습니다.예를 들어, 나무는 수산화기를 다른 소수성 기능성 개질제로 대체하는 화학약품으로 처리할 수 있다(Stamm, 1964).기존의 모든 공정 중에서 아세트산 무수물로 목재를 개조하면 목재를 손상시키지 않고 높은 수축 방지 또는 미끄럼 방지 효율성(ASE)을 달성할 수 있다는 것이 알려져 있습니다.그러나 목재의 아세틸화는 비용, 부식 및 목재의 아세트산 함몰으로 인해 상용화 속도가 느렸다.목재의 화학적 개조에 관한 방대한 양의 문헌이 있다(Rowell, 1983, 1991; Kumar, 1994; Haque, 1997).

목재 건조는 주요 목재 가공 산업의 톱 제품에 가치를 부가하는 방법 중 하나입니다.호주 산림·목재 연구·개발공사(FWPRDC)에 따르면 m3당 350달러 이하에 판매되는 녹색 톱질 원목은 건조와 가공을 거치면 가격이 m3당 2000달러 이상으로 올라간다.그러나 현재 사용되는 기존 건조 공정은 외부 및 내부 모두에서 균열로 인한 심각한 품질 문제를 초래하여 제품의 가치를 떨어뜨리는 경우가 많습니다.예를 들어 퀸즐랜드(Anon, 1997년)에서는 건조 결함으로 인해 건조된 소프트우드의 10%가 입방미터당 200달러씩 평가절하된다고 가정하면 톱질공은 연간 약 500만 달러의 손실을 보고 있습니다.호주에서는 소프트우드의 경우 연간 4,000만 달러, 하드우드의 경우 동일하거나 더 높은 금액의 손실이 발생할 수 있습니다.따라서 기후 조건이 1년 ^{[citation needed]}중 다른 시기에 상당히 변화하는 국가에서는 사용 전에 통제된 조건에서 적절한 건조가 목재 사용에 있어 매우 중요합니다.

나무를 벌채한 후 즉시 건조하는 것은 또한 1차 부패, 곰팡이 오염 및 특정 종류의 곤충에 의한 공격으로부터 목재를 보호합니다.부패와 얼룩을 일으키는 유기체는 일반적으로 수분 함량이 20% 미만인 목재에서는 번성할 수 없습니다.전부는 아니지만 몇몇 병충해들은 녹색 목재에서만 살 수 있다.

위의 건조 목재 이점 외에도 다음과 같은 사항도 중요합니다(Walker et al., 1993; Desch and Dinwoodie, 1996).

1. 건조재가 가벼워져 수송 및 취급비용이 절감된다.
2. 건조한 목재는 대부분의 강도 특성에서 녹색 목재보다 강하다.
3. 특히 오일형 방부제의 경우 적절한 용입이 이루어지려면 방부제 함침용 목재를 적절히 건조해야 한다.
4. 목재 및 목재 제품의 화학적 변형 분야에서는 적절한 반응이 일어나도록 재료를 일정한 수분 함량으로 건조해야 한다.
5. 건조한 목재는 일반적으로 녹색 목재보다 작업, 기계, 마감 및 접착제가 우수합니다(예: 녹색 목재는 마른 목재보다 회전하기 쉬운 경우가 많습니다).페인트칠과 마감은 마른 목재에 더 오래 간다.
6. 목재의 전기 및 단열 특성은 건조함으로써 개선됩니다.

벌채 직후에 신속하게 목재를 건조하기 때문에 원목의 업그레이드와 가치를 크게 높일 수 있습니다.건조는 목재 자원의 사용을 합리화함으로써 상당한 장기 경제성을 실현합니다.따라서 목재의 건조는 연구 개발의 영역이며, 이는 전 세계의 많은 연구자들과 목재 회사들과 관련이 있다.

수분 이동 메커니즘

나무의 물은 일반적으로 수분 함량이 높은 구역에서 낮은 구역으로 이동한다(Walker et al., 1993).건조는 목재 외측에서 시작하여 중앙으로 이동하며, 목재 내측 영역에서 수분을 배출하기 위해 외부 건조도 필요합니다.목재는 그 후 수분 함량에서 주변 공기와 평형을 이룬다.

습기 통로

수분 이동의 원동력은 화학적 잠재력입니다.그러나 나무의 화학적 잠재력을 온도 및 수분 함량과 같이 일반적으로 관측 가능한 변수와 연관짓는 것이 항상 쉬운 것은 아니다(Key 등, 2000).목재 내 수분은 구동력의 특성(예: 압력 또는 습기 경사)과 목재 구조의 변화(Langrish 및 Walker, 1993)에 따라 액체 또는 증기로 목재 내에서 이동한다.이러한 경로는 혈관, 섬유, 광선 세포, 피트 챔버와 그 피트막 개구부, 세포간 공간 및 과도 세포벽 통로의 공동으로 구성된다.

물의 이동은 이러한 통로에서 모든 방향으로, 세포에서 종방향으로, 그리고 나무의 측면 건조 표면에 도달할 때까지 세포에서 세포로 횡방향으로 일어난다.경목의 수목의 높은 세로 투과율은 일반적으로 혈관의 존재에 의해 발생한다.경목의 가로 투과율과 가로 흐름은 종종 매우 낮다.경목의 혈관은 앞에서 언급한 것처럼 늑골의 존재 및/또는 다른 종의 잇몸과 수지를 분비함으로써 때때로 막힌다.잇몸 정맥의 존재는 종종 나무에 의한 손상에 대한 자연 보호 반응의 결과이며, 대부분의 유칼립트의 톱니 표면에서 흔히 관찰된다.일반적으로 단단한 목재(일반적으로 목재 부피의 15%)에서 광선의 부피 비율이 높음에도 불구하고, 광선은 방사형 흐름에 특별히 효과적이지 않으며, 섬유 방사형 표면의 피트도 접선 흐름에 효과적이지 않다(Langrish and Walker, 1993)

수분 이동 공간

나무에서 공기와 습기를 사용할 수 있는 공간은 나무의 밀도와 다공성에 따라 달라집니다.다공성은 고체 내 보이드 공간의 부피 비율입니다.다공성은 목재 세포벽 건조 부피의 1.2 - 4.6%로 보고되었다(Siau, 1984).반면에 투과성은 모세관 압력 경사 또는 습도 경사 등의 일부 구동력의 영향을 받아 다공질 고체를 통해 유체가 운반되는 용이성의 척도이다.고체가 투과성을 가지려면 다공성이어야 한다는 것은 분명하지만, 모든 다공질체가 투과성이라는 것은 아닙니다.투과성은 보이드 공간이 개구부로 상호 연결된 경우에만 존재할 수 있습니다.예를 들어, 경목은 막에 개구부가 있는 용기 간 구멍이 있기 때문에 투과성이 있을 수 있다(Key 등, 2000).이러한 막이 막히거나 덮인 경우 또는 피트가 흡인된 경우 나무는 폐쇄 세포 구조를 가정하여 사실상 투과성이 없을 수 있습니다.밀도는 또한 불투수성 경목의 경우에도 중요하다. 왜냐하면 단위 거리 당 더 많은 셀 벽 재료가 통과하기 때문에 확산에 대한 저항성이 증가하기 때문이다(Key et al., 2000).따라서 일반적으로 가벼운 숲은 무거운 숲보다 더 빨리 마릅니다.유체 수송은 고온에서 투과성 연성 목재에 대한 벌크 플로우(모멘텀 이동)인 경우가 많은 반면, 투과성 경질 목재에 대해서는 확산이 일어난다(Siau, 1984).이러한 메카니즘에 대해서는, 이하에 설명합니다.

수분 이동의 원동력

다른 버전의 확산 모델에 사용된 세 가지 주요 원동력은 수분 함량, 수증기의 부분 압력, 물의 화학적 잠재력이다(Skaar, 1988; Key et al., 2000).여기에는 투과성 연목의 자유수송 메커니즘인 모세관 작용이 포함된다.총 압력 차이는 목재 진공 건조 시 추진력입니다.

모세관 작용

모세관력은 유수의 이동(또는 이동 없음)을 결정합니다.그것은 접착력과 응집력 둘 다 때문이다.접착력은 물 사이의 다른 물질에 대한 유인력이고 응집력은 물 속의 분자들이 서로 끌어당기는 힘이다.

나무가 마르면 표면에서 물이 증발하면 모세관 힘이 생성되어 표면 아래의 목재 영역에 있는 자유로운 물을 끌어당깁니다.목재에 더 이상 자유수가 없을 때 모세관 힘은 더 이상 중요하지 않습니다.

수분 함유량 차이

화학적 잠재력은 나무에서 액상과 증기상 모두에서 물을 운반하는 진정한 원동력이기 때문에 여기에 설명된다(Siau, 1984).물질의 몰당 깁스 자유 에너지는 일반적으로 해당 물질의 화학적 잠재력으로 표현된다(Skaar, 1933).섬유 포화점 이하의 불포화 공기 또는 목재에서 물의 화학적 잠재력은 목재 건조에 영향을 미칩니다.나무의 물의 화학적 잠재력이 주변 공기와 같아질 때 나무의 평형 수분 함량(앞에서 정의한 바와 같이)에서 평형이 발생한다.흡수수의 화학적 잠재력은 목재 수분 함량의 함수이다.따라서 목재 수분 함량(표면과 중심 사이), 또는 보다 구체적으로 물 활동의 구배는 등온 조건에서 화학적 전위의 구배를 동반한다.수분은 화학적 잠재력이 전체적으로 균일해질 때까지 목재 전체에 재분배되어 평형 상태에서 잠재적 기울기가 0이 된다(Skaar, 1988).평형 상태를 달성하기 위해 시도하는 수분의 플럭스는 화학적 잠재력의 차이에 비례하고 전위차가 작용하는 경로 길이에 반비례한다고 가정한다(Key 등, 2000).

화학 퍼텐셜의 구배는 위의 공식에서 설명한 바와 같이 수분 함량 구배와 관련이 있다(Key 등, 2000).Wu(1989년)와 Doe 등(1994년)에 의해 수분 함량 구배를 동력으로 하는 확산 모델이 성공적으로 적용되었다.수분함유구배에 기초한 확산모델에 의해 예측된 수분함유 프로파일 간의 합치는 높은 것보다 낮은 수분함유율에서 더 낫지만 이 목재에 대해 높은 수분함유율에서 동작하는 수분수송 메커니즘이 유의하게 다르다는 증거는 없다.이러한 관측 결과는 물의 총 농도에 의해 움직이는 운송 과정과 일치합니다.확산 모델은 수분 함량 기울기가 이런 유형의 불침투성 목재를 건조시키는 원동력이라는 이 경험적 증거에 기초하여 사용됩니다.

표면과 중심 사이의 수분 함량 차이(점진적, 계면과 체적 사이의 화학적 전위차)는 세포벽의 작은 통로를 통해 결합된 물을 확산에 의해 이동시킨다.모세관 운동에 비해 확산은 느린 과정이다.확산은 불침투성 경목 건조에 일반적으로 권장되는 메커니즘이다(Key 등, 2000).또한 추출물이 심목의 작은 세포벽 개구부를 막아주기 때문에 수분이 천천히 이동한다.이것이 바로 사프우드가 일반적으로 같은 건조 조건에서 심재보다 더 빨리 마르는 이유입니다.

확산을 위한 수분 이동 방향

목재에 대한 종방향 대 횡방향(방사 및 접선) 확산률의 비율은 수분 함량 5%에서 약 100에서 수분 함량 25%에서 2–4에 이르는 것으로 보고되었다(Langrish and Walker, 1993).반경 확산은 접선 확산보다 다소 빠르다.세로 확산이 가장 빠르지만 짧은 조각을 건조할 때만 실질적으로 중요하다.일반적으로 목재 보드는 폭이나 두께보다 훨씬 길다.예를 들어, 이 연구에 사용된 그린 보드의 일반적인 크기는 길이 6m, 폭 250mm, 두께 43mm였다.보드가 4각일 경우 너비는 반경 방향으로, 두께는 접선 방향으로, 일반 톱 보드의 경우 그 반대입니다.대부분의 습기는 건조 중에 가로 방향으로 움직여서 나무에서 제거됩니다.

목재 건조 시 갈라짐 및 균열의 원인 및 관리

목재의 건조에서 가장 큰 어려움은 내부층보다 바깥층이 더 빨리 마르는 경향이다.내부가 아직 포화 상태일 때 이러한 층이 섬유 포화점보다 훨씬 낮게 건조될 경우, 외부 층의 수축이 습한 내부로 인해 제한되기 때문에 스트레스(건조 응력)가 설정됩니다(Key 등, 2000).목재 조직의 파열이 발생하고, 그레인 전체의 응력이 그레인 전체의 강도(파이버 본딩에 대한 섬유)를 초과하면 분할 및 균열이 발생합니다.

건조 공정에서 건조 결함을 성공적으로 제어할 수 있는 방법은 표면에서 수분이 증발하는 속도와 목재 내부에서 수분이 외부로 이동하는 속도 사이의 균형을 유지하는 것입니다.이제 건조 제어 방법에 대해 설명하겠습니다.목재 건조 또는 조미료의 가장 성공적인 방법 중 하나는 나무를 가마 칸에 쌓아 놓고 쪄서 건조시킨 후 증기를 천천히 배출하는 가마 건조입니다.

온도, 상대 습도 및 공기 순환 속도의 영향

외부 건조 조건(온도, 상대 습도 및 공기 속도)은 건조의 외부 경계 조건을 제어하여 건조 속도를 제어하고 내부 수분 이동 속도에 영향을 미칩니다.건조 속도는 현재 기술된 바와 같이 외부 건조 조건(Walker 등, 1993; Key 등, 2000)의 영향을 받는다.

온도

상대습도를 일정하게 유지하면 온도가 높을수록 건조율이 높아진다.온도는 목재를 통한 수분 확산 속도를 가속화하고 공기의 수분 유지 능력을 증가시킴으로써 건조 속도에 영향을 미칩니다.

건조 가마의 실제 온도는 건구 온도(일반적으로 Tg로 표시됨)로, 건구 온도계를 삽입하여 결정되는 증기 가스 혼합물의 온도입니다.한편 습구온도(TW)는 불포화공기-증기혼합물 중 소량의 액체가 증발하여 도달하는 온도로 정의한다.이 온도계의 온도 감지 요소는 다공질 직물 슬리브(천)를 깨끗한 물이 담긴 저장 용기에 넣어 촉촉하게 유지합니다.슬리브 주변에 습한 공기가 정체되는 영역을 방지하기 위해서는 최소 2m/s의 공기 흐름이 필요하다(Walker et al., 1993).공기가 습식 슬리브 위를 통과하기 때문에 물이 증발하여 습구 온도계를 냉각시킵니다.건구와 습구 온도 차이인 습구 저압은 표준 습도 차트에서 상대 습도를 결정하는 데 사용된다(Walker et al., 1993).건구온도와 습구온도의 차이가 클수록 상대습도가 낮아집니다.예를 들어 건구 온도가 100°C이고 습구 온도가 60°C인 경우 상대 습도는 습도 차트에서 17%로 판독됩니다.

상대 습도

공기의 상대 습도는 수증기의 부분 압력을 동일한 온도와 총 압력에서 포화 증기 압력으로 나눈 값으로 정의된다(Siau, 1984).온도를 일정하게 유지하면 상대습도가 낮을수록 목재의 수분 구배가 증가하여 건조율이 높아지며 공기의 상대습도가 낮아질 때 표면층의 수분 함량이 감소합니다.상대 습도는 일반적으로 백분율로 표시됩니다.건조의 경우 상대 습도와 관련된 또 다른 필수 매개변수는 절대 습도입니다. 절대 습도는 건조 공기의 단위 질량당 수증기 질량(건조 공기의 kg당 수분 kg)입니다.하지만, 그것은 뜨거운 공기 중의 물의 양에 영향을 받습니다.

공기 순환 속도

건조 시간과 목재 품질은 공기 속도와 균일한 순환에 따라 달라집니다.일정한 온도와 상대습도에서는 목재 표면 전체에 공기가 빠르게 순환하여 목재에서 증발하는 수분을 신속하게 제거함으로써 가능한 최고의 건조율을 얻을 수 있다.그러나 특히 불침투성 경목의 경우 건조율이 높을수록 응력이 커져 목재에 균열이 생기거나 변형될 수 있기 때문에 건조율이 높은 것이 항상 바람직한 것은 아닙니다.1m/s 미만의 매우 낮은 팬 속도에서 스택을 통과하는 공기 흐름은 층류이며 목재 표면과 이동 공기 흐름 사이의 열 전달은 특별히 효과적이지 않습니다(Walker et al., 1993).대부분의 경목(Pordage and Langrish, 1999)과 같이 내부 수분 이동이 수분 이동의 주요 제한인 경우 열 전달의 낮은 효율이 반드시 문제가 되는 것은 아니다.

건조용 목재의 분류

목재는 건조하기 쉽고 건조하기 쉬운 정도에 따라 다음과 같이 분류됩니다.

내화성이 높은 목재

이러한 목재는 완제품에 결함, 특히 균열이나 갈라짐이 없는 경우 속도가 느리고 건조가 어렵습니다.예를 들어 철갑(Eucalyptus paniculata), 블랙버트(E. pilularis), 남청껌(E. globulus), 브러시박스(Lophostemon cofertus)와 같은 고밀도 구조용 목재가 있습니다.최상의 결과를 얻으려면 빠른 건조 조건에 대한 상당한 보호와 관리가 필요합니다(Bootle, 1994).

적당한 내화재

이 목재들은 양념할 때 균열이 가거나 갈라지는 중간 정도의 경향을 보인다.적당히 빠른 건조 조건(즉, 최대 85°C의 드라이 벌브 온도를 사용할 수 있음)에서 결함 없이 양념할 수 있습니다.예를 들어 시드니 블루 껌(E. saligna) 및 기타 중밀도 목재(Bootle, 1994)가 있으며, 가구에 적합할 수 있습니다.

비굴곡성 목재

이러한 목재는 산업용 가마에서 고온(건조구 온도 100°C 이상)을 적용해도 결함이 없도록 신속하게 조미할 수 있습니다.빨리 건조하지 않으면 표면에 변색(파란색 얼룩)과 곰팡이가 생길 수 있습니다.예를 들어 부드러운 목재와 Pinus radiata와 같은 저밀도 목재가 있습니다.

모델

나무가 마르는 속도는 많은 요인에 따라 달라지는데, 그 중 가장 중요한 요인은 온도, 나무의 크기, 상대 습도입니다.Simpson과 Tschernitz는^[2] 이 세 가지 변수의 함수로서 목재 건조의 간단한 모델을 개발했습니다.레드 오크 분석을 수행했지만 모델의 상수 매개변수를 조정하여 모든 목재 종에 적용할 수 있습니다.

간단히 말해서, 이 모델은 시간 t에 대한 수분 함량 M의 변화율이 목재 샘플이 온도 T와 상대 습도 h의 함수인 평형 수분 $함량{\displaystyle {}_{}}$ M$$ {\$style$ M_${e$로부터 얼마나 떨어져 있는지에 비례한다고 가정한다.

$({displaystyle {dM} {dt}}=-{\frac {M-M_{e}}}{\tau }})$

$여기$서 ${\(\displaystyle\tau)$은 온도 T와 일반적인 목재 치수 L의 함수이며 시간 단위를 가집니다.일반적인 목재 치수는 (${\displaystyle L_{}}$ r${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\displaystyle t_{}{}_{}}$ ${\displaystyle L{}_{}}$/ ${\displaystyle 10}$({$displaystyle L_{r}, L_{t},$ L_{t}, $L_{L}/10$의 대략적인 최소값으로, 각각 반경 치수, 접선 치수 및 종 치수를 10배로 나눈 값입니다. 종방향 치수는 종방향에서 약 10배 이상 빠르게 확산되기 때문입니다.측면 치수보다 방향(입자를 따라)이 더 좋다.위의 방정식의 해법은 다음과 같습니다.

${\displaystyle {M-M_{e}}{M_{0}-M_{e}}}=e^{-{\frac {t}{\frac }}}{\frac }}}$

${\displaystyle {여기}_{}}$서 M 0$(\$은 초기 수분 함량입니다.레드 오크 목재에 대해 "시간 상수"$\delta {\displaystyle }$(\$displaystyle\tau)$는 다음과 같이 잘 표현되었습니다.

${\displaystyle\displayfrac {L^{n}}{a+bp_{\text{sat}}(T)}}}$

여기서 a, b, n은 $상수$이고 ${\displaystyle {\text{p}}_{}}$sat ( ${\displaystyle T}$) { $displaystyle p_{\text{sat}}(T)}$는 온도 T에서 물의 포화 증기압이다.일 단위 시간, 인치 단위 길이, $mmHg{\displaystyle {}_{}}$ 단위로 p$$ {\$displaystyle p_{\text{sat}}}$에 대해 빨간색 오크 목재에 대해 다음과 같은 상수 값을 찾았습니다.

a = 0.0575

b = 0.00142

n = 1.52

건조 시간에 대한 해결 결과는 다음과 같습니다.

${\displaystyle t=-\display\frac {M-M_{e}}{M_{e}}\right}=bp_{a+bp_{\text{sat}}}}}},\ln \displaystyle\frac {M_0}{e}}}{-{-}}}}}{-right}}}}}{M_{-{-}}}}}}}}}}}}}}{-lnfracfrac frac {-lnfrac {-lnfrac {-$

예를 들어, 150 °F에서 Arden Buck 방정식을 사용하여 물의 포화 증기 압력은 약 192 mmHg(25.6 kPa)인 것으로 확인되었습니다.1인치 오크보드(25mm)를 150°F에서 건조하는 데 걸리는 시간 상수는 $({displaystyle$ \$displaystyle = 3.03)$이며, 이는 수분 함량을 평형에서 초기 편차의 1/e = 37%로 줄이는 데 필요한 시간입니다.상대습도가 0.50이면 Hailwood-Horobin 방정식을 사용하여 평형상태에서 나무의 수분함량은 약 7.4%입니다.목재를 85%의 수분 함량에서 25%의 수분 함량으로 줄이는 데 걸리는 시간은 약 4.5일입니다.온도가 높을수록 건조 시간이 빨라지지만 수분 구배가 커지기 때문에 목재에 더 큰 응력을 발생시키기도 합니다.장작의 경우 문제가 되지 않지만 목공의 경우 응력이 높으면 목재가 균열되어 사용할 수 없게 됩니다.25mm(1인치 또는 4/4목재) Red Oak에서 최소한의 양념 확인(균열)을 얻기 위한 일반적인 건조 시간은 22~30일, 8/4(50mm 또는 2인치)에서는 65~90일입니다.

목재 건조 방법

목재를 건조하는 방법은 크게 두 가지가 있습니다.

• 자연 건조 또는 공기 건조
• 인공 건조

공기 건조

공기 건조는 목재를 공기에 노출시켜 건조시키는 것이다.공기 건조 기술은 주로 깨끗하고 시원하며 건조하고 그늘진 곳에 톱으로 된 목재(스티커로 구분된 보드 층)를 들어올린 기초 위에 쌓는 것으로 구성됩니다.건조 속도는 주로 기후 조건과 공기 이동(바람에 노출됨)에 따라 달라집니다.공기 건조가 성공하려면 목재 더미 전체에 걸쳐 연속적이고 균일한 공기 흐름을 준비해야 합니다(Desch and Dinwoodie, 1996).

습기 손실 속도는 플랭크를 습기에 비교적 투과되지 않는 물질로 코팅함으로써 제어할 수 있습니다. 보통 미네랄 오일은 매우 효과적입니다.통나무 끝을 기름이나 두꺼운 페인트로 코팅하면 건조 시 품질이 향상됩니다.습기가 어느 정도 이동할 수 있는 포장 널빤지 또는 통나무는 일반적으로 나무가 가솔린/가솔린 또는 기름으로 코팅되어 곰팡이 감염에 대해 먼저 처리될 경우 매우 잘 작동합니다.미네랄 오일은 일반적으로 표면 아래 1~2mm 이상 스며들지 않으며, 목재가 적당히 건조할 때 대패질하여 쉽게 제거할 수 있습니다.

• 이점:이 건조 방법을 사용하는 것이 더 저렴할 수 있습니다(목재의 보관과 관련된 비용이 여전히 발생하며 목재의 시장 출시 과정이 느림). 공기 건조는 종종 가마 건조보다 더 고품질의 작업 가능한 목재를 생산합니다.
• 결점:기후에 따라서는 나무를 공기 건조하는 데 수개월에서 수년이 걸린다.

가마 건조

인공 건조 또는 '오븐' 건조 과정은 기본적으로 열을 도입하는 것으로 구성됩니다.이는 천연 가스 및/또는 전기를 직접 사용하거나 증기 가열식 열 교환기를 통해 간접적으로 달성할 수 있습니다.태양 에너지 또한 선택 사항이다.이 과정에서 온도, 상대습도 및 공기순환에 대한 신중한 제어는 특정 건조 프로파일을 달성하기 위해 다양한 조건을 생성합니다.이를 위해 목재는 대기 온도, 상대 습도 및 순환 속도를 제어하는 장비가 장착된 챔버에 쌓인다(Walker et al., 1993; Desch and Dinwoodie, 1996).

챔버 건조는 불규칙한 기상 조건으로 인한 한계를 극복할 수 있는 수단을 제공합니다.건조 매체는 공기 건조와 마찬가지로 불포화 공기를 사용한다.세계의 거의 모든 상업용 목재는 산업용 가마에서 건조된다.공기 건조, 기존 가마 및 태양열 건조의 비교는 다음과 같습니다.

1. 목재는 기존 건조나 태양열 가마 건조로 원하는 저수분 함량까지 건조할 수 있지만, 공기 건조의 경우 대부분 18% 미만의 수분 함량을 달성하기 어렵습니다.
2. 기존 가마 건조는 태양열 가마 건조보다 건조 시간이 상당히 짧으며, 이어서 공기 건조가 이루어집니다.
   • 즉, 자본 지출이 수반되면 공기 건조가 사용될 때 자본이 더 오래 유지된다는 것을 의미합니다.반면 산업용 가마 설치, 운영, 유지보수는 비용이 많이 든다.
   • 게다가, 공기 건조되고 있는 목재는 공간을 차지하는데, 이것은 또한 비용이 들 수 있다.
3. 공기 건조는 건조 조건에 대한 제어가 거의 없기 때문에 건조 속도를 제어할 수 없습니다.
4. 건조 일정에 최대 60°C 이상의 건조 벌브 온도가 사용될 경우, 가마 건조 시 사용되는 온도는 일반적으로 목재 내의 모든 곰팡이와 곤충을 죽입니다.이것은 공기 건조에서는 보장되지 않습니다.
5. 공기 건조가 부적절하게 이루어지면(태양에 노출됨) 건조한 여름에는 건조 속도가 지나치게 빨라져 균열이 발생하고 추운 겨울에는 너무 느려질 수 있습니다.

기존 가마 건조의 중요한 이점으로는 높은 처리량과 최종 수분 함량을 더 잘 제어할 수 있다는 점이 있습니다.전통적인 가마 및 태양열 건조는 모두 날씨 조건에 관계없이 수분을 함유한 어떤 수분까지 나무를 건조시킬 수 있습니다.대부분의 대규모 건조 작업에서는 태양열 및 기존 가마 건조가 공기 건조보다 효율적입니다.

구획형 가마는 목재 회사에서 가장 일반적으로 사용됩니다.구획 가마에는 공기가 순환하는 정적 목재 묶음으로 채워져 있습니다.이런 종류의 가마에서는 목재가 움직이지 않습니다.건조 조건은 건조되는 목재의 종류에 따라 순차적으로 달라집니다.이 건조방법은 다른 종에 비해 확인 및 분할하기 쉬운 내화경재 등 다양한 종과 두께의 목재를 건조해야 하는 목재회사의 요구에 매우 적합합니다.

챔버 건조의 주요 요소는 다음과 같습니다.

건축 자재

챔버는 일반적으로 벽돌 석조, 즉 중공 시멘트 콘크리트 슬래브로 구성됩니다.유리 양털이나 폴리우레탄 폼과 같이 단열재를 끼운 이중 벽 구조의 판금 또는 조립식 알루미늄은 일부 현대적인 목재 오븐에도 사용되는 재료입니다.그러나 내부에 석회와 (모타르) 석고가 있고 투과성 코팅으로 도색된 벽돌 석조실은 널리 사용되며 많은 용도에 적합한 것으로 확인되었습니다.

난방

가열은 보통 다양한 구성의 증기 열 교환기와 파이프(예: 플레인 또는 핀(횡방향 또는 세로 방향) 또는 목재 연소로의 뜨거운 가스가 통과하는 대형 연도 파이프에 의해 수행됩니다.난방용으로 전기 또는 가스가 사용되는 경우는 극히 드문 경우입니다.

가습

가습은 일반적으로 증기 스프레이 파이프를 통해 활성 증기를 가마 안으로 도입함으로써 이루어집니다.목재에서 많은 양의 수분이 빠르게 증발할 때 공기의 습도를 제한하고 제어하기 위해 일반적으로 모든 유형의 가마에서 챔버를 환기할 수 있는 장치가 있습니다.

공기 순환

공기 순환은 열을 로드의 모든 부분으로 전달하고 수분을 멀리하기 위한 수단입니다.강제 순환 가마는 선풍기 또는 송풍기로 공기를 순환시키는 것이 가장 일반적이며, 가마실 외부(외부 팬 가마) 또는 가마실 내부(내부 팬 가마)에 설치할 수 있습니다.

프로세스 내내 수분 미터 시스템을 사용하여 수분 함량을 면밀하게 관리하여 과건조를 줄이고 작업자가 언제 충전물을 꺼낼지 알 수 있도록 해야 합니다.바람직하게는 이 킬로 단위 수분계에는 자동 차단 기능이 있습니다.

가마 건조 일정

일반적으로 순환 공기의 온도와 습도를 조절하여 언제든지 목재 수분 함량을 조절함으로써 만족스러운 가마 건조가 이루어질 수 있습니다.이 조건은 킬른 건조 스케줄을 적용하여 달성됩니다.적절한 스케줄의 바람직한 목표는 부적절한 열화를 초래하지 않고 가능한 한 빠른 속도로 목재를 건조하는 것입니다.다음 요인들이 일정과 상당한 관련이 있습니다.

종

종 간의 해부학적, 물리적 및 기계적 특성 변화는 건조 시간과 전체 결과에 영향을 미칩니다.

목재 두께

건조 시간은 두께와 어느 정도 목재 폭에 반비례합니다.

목재 보드가 1/4 톱, 플랫 톱 또는 바스타드 톱(혼합 톱)인지 여부

톱질 패턴은 수축 이방성에 의한 왜곡에 영향을 미칩니다.

허용 건조 열화

무리한 건조 일정으로 인해 목재에 균열이 발생하거나 변형될 수 있습니다.

목재의 용도

기계적 및 미적 요구사항은 용도에 따라 다른 수분 표적을 필요로 합니다.

각각의 요인을 고려할 때, 동일한 종의 유사한 부하에 대해서도 하나의 일정이 반드시 적절하지는 않다.이것이 효과적인 건조 일정 개발에 초점을 맞춘 목재 건조 연구가 많은 이유입니다.

제습 가마

제습실은 비통기 시스템(폐쇄 루프) 또는 히트 펌프를 사용하여 냉동 프로세스(증발기)의 냉면을 사용하여 공기 중의 수분을 응축하는 부분 환기 시스템일 수 있다.이렇게 수집된 열은 냉동 공정의 뜨거운 쪽(콘덴서)으로 보내져 공기를 다시 가열하고 이 건조하고 따뜻한 공기를 가마 안으로 돌려보냅니다.선풍기는 일반 가마에서처럼 말뚝 사이로 공기를 불어 넣습니다.이러한 가마는 전통적으로 100°F에서 160°F까지 작동하며 기존 ^[3]가마의 약 절반의 에너지를 사용합니다.

진공 가마

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이러한 가마는 건조 속도가 가장 빠르고 에너지 사용 효율이 가장 높습니다.진공상태에서 물은 낮은 온도에서 끓는다.진공 가마는 속도를 높일 뿐만 아니라 목재 품질도 개선할 수 있습니다.

주변 압력이 낮으면 물의 끓는점이 낮아지지만 액체를 증기로 변환하는 데 필요한 에너지의 양은 동일합니다.큰 건물에 난방을 할 필요가 없고 습도를 낮추면서 열을 배출할 필요가 없기 때문에 비용을 절감할 수 있습니다.

모든 유수는 115°F 미만으로 제거할 수 있으므로 품질이 향상됩니다.

기존의 건조는 따뜻하고 건조한 공기를 사용하여 표면에서 물을 걷어내는 반면, 진공 가마는 목재 내부에서 물을 끓일 수 있습니다.이를 통해 진공 가마는 매우 두꺼운 나무를 매우 빠르게 건조할 수 있습니다.12/4 Red Oak을 톱에서 갓 떼어낸 상태로 11일 만에 7%까지 건조할 수 있습니다.

나무는 증기 구배(증기 압력 대 주변 압력)로 건조되기 때문에 습도를 매우 높게 유지할 수 있습니다.이 때문에 진공가마는 4.5인치 두께의 화이트오크를 톱에서 꺼내어 한 달도 안 돼 8%까지 말릴 수 있어 이전에는 불가능하다고 여겨졌습니다.

솔라 가마

태양열 가마는 가마 건조와 공기 건조 사이의 교잡물이다.이러한 가마는 일반적으로 고온 팬과 통풍구 또는 응축 시스템이 있는 온실입니다.태양 가마는 날씨에 따라 느리고 변동성이 있지만 가격이 ^[3]저렴합니다.

물조미료

흐르는 물에 담그면 수액이 빨리 제거되고 목재는 공기 건조됩니다.「...목재의 탄력과 내구성을 떨어뜨리고,^[4] 또한 부서지기 쉬워집니다.그러나 이 중요한 주제에 대해 많은 실험을 한 두하멜은 목재가 물에 잠시 담갔다가 건조할 때 금이 가기 쉽기 때문에 물에 담그지 않는 것이 가장 좋다고 말하고 있다.그러나 그는 덧붙인다, '강도가 필요한 곳은 물에 담그지 말아야 한다."^[5]

끓이거나 스팀 조미료

끓는 물에 담그거나 증기를 사용하면 나무의 건조 속도가 빨라집니다.이 방법은 수축을 덜하지만 사용 비용이 많이 들고 ^[6]목재의 강도와 탄력을 감소시킨다고 한다.

화학 조미료 또는 소금 조미료

소금 조미료는 요소 용액인 질산나트륨 용액에 나무를 담그는 것으로, 모두 탈수제 역할을 한다.그리고 나서 나무는 공기 ^[7]건조된다.

전기 조미료

전기조미료는 목재에 전류를 흘려 열을 발생시키고 목재를 건조시키는 것이다.이 방법은 비싸지만 빠르고 품질이 ^[7]균일합니다.

동결 건조

목재를 포함한 챔버 내의 압력을 수밀리바까지 낮추면서 챔버의 온도를 재료의 공정점 이하로 낮춤으로써 동결건조를 실시한다.일반적으로 목재에 포함된 물이 증기로 직접 승화하여 진공 챔버의 측면이나 챔버를 배기하는 콜드 트랩에 축적되도록 하기 위해 재료에 천천히 열을 가합니다.승화를 통한 동결건조에는 일반적으로 열에 의한 물의 증발을 통해 소비되는 에너지의 약 10배가 소요됩니다.실제로 목재 동결건조에는 상온목재를 -30℃ 이하로 냉각 가능한 진공챔버에 넣어 수밀리바까지 배기함과 동시에 냉동온도로 냉각시킴으로써 가능하다.나무 속 얼음의 잠열은 수증기를 통해 나오는데, 수증기는 실내에서 얼음처럼 응축됩니다.진공상태와 냉동상태에서 몇 시간이 지나면 챔버는 정상 압력으로 돌아가고, 나무를 제거하고 플라스틱으로 포장하여 물이 응결되는 것을 방지하며, 몇 시간에서 하루 사이에 실온으로 돌아갑니다.그런 다음 목재의 수분 함량을 통해 목재의 잠열이 제거될 때마다 용기의 측면과 콜드 트랩에서 승화 및/또는 증발과 응축이 반복됩니다.나무의 수분 함량이 사전 결정된 허용 수준이 될 때까지 이 사이클이 반복됩니다.챔버 내의 나무를 순환시키는 대신, 챔버 내부나 콜드 트랩에 축적된 수증기에 대한 목재 내 얼음 승화 속도에 맞는 속도로 나무에 열을 가할 수 있다.동결건조 목재의 장점은 목재의 형태가 유지되고 일반적으로 수축이 발생하지 않는다는 것이다.목재가 동결 건조된 후에는 시간이 지남에 따라 수축이 발생하지만 일반적으로 목재의 결함을 유발하지는 않습니다.

건조 결함

건조 결함은 매듭과 같은 자연적 문제 다음으로 목재 열화의 가장 일반적인 형태입니다(Desch and Dinwoodie, 1996).건조 결점에는 두 가지 유형이 있지만 일부 결점은 두 가지 원인을 모두 포함합니다.

1. 수축 이방성으로 인한 결함으로 인해 뒤틀림 발생: 큐핑, 휘어짐, 비틀림, 크로킹, 스프링 및 다이아몬드 가공.
2. 균일한 건조로 인해 목재 조직이 파열되는 결함(표면, 끝 및 내부), 단부 분할, 벌집 가공, 케이스 경화 등.흔히 나무 표면의 파편(corruption) 또는 워시보드(washboarding)로 나타나는 붕괴도 발생할 수 있다(Innes, 1996).붕괴는 섬유의 물리적 평탄화에서 섬유포화점 이상으로 발생하는 결함으로 수축 이방성의 형태가 아닙니다.

호주 및 뉴질랜드의 표준 기관(AS/NZS 4787, 2001)은 목재 품질 표준을 개발했습니다.건조 품질의 5가지 척도는 다음과 같습니다.

1. 수분 함유량 경사 및 잔류 건조 응력 존재(케이스-크리더)
2. 표면, 내부 및 끝 점검
3. 쓰러지다
4. 왜곡
5. 건조로 인한 변색

목재 건조 가마

오늘날에는 다양한 목재 건조 가마 기술이 존재합니다. 즉, 기존 방식, 제습 방식, 태양열 방식, 진공 방식 및 무선 주파수입니다.

기존의 목재 건조 가마(Rasmussen, 1988년)는 패키지형(시델로더) 또는 트랙형(트램) 구조입니다.대부분의 경질 목재 가마는 가마에 목재 패키지를 싣는 데 포크 트럭이 사용되는 사이드 로더 가마입니다.대부분의 연질 목재 가마는 가마/선로 차량에 목재 패키지를 적재하여 가마 적재하는 선로 유형입니다.

현대의 고온, 고속 기존 가마에서는 일반적으로 1인치(25mm) 두께의 녹색 목재를 10시간 만에 건조하여 수분 함량을 18%까지 낮출 수 있습니다.그러나 두께 1인치 그린 레드 오크는 수분 함량 8%까지 건조하는 데 약 28일이 소요됩니다.

열은 일반적으로 온/오프 공압 밸브에 의해 제어되는 핀/튜브 열 교환기를 통해 증기를 통해 유입됩니다.비례 공압 밸브나 다양한 전기 액추에이터는 그다지 흔하지 않습니다.습도는 통풍구 시스템을 통해 제거되며, 통풍구의 특정 레이아웃은 일반적으로 특정 제조업체에 따라 다릅니다.일반적으로 가마 한쪽 끝에는 시원하고 건조한 공기가 유입되고 다른 한쪽 끝에는 따뜻하고 습한 공기가 배출됩니다.또한 기존 경목 가마에서는 건조 주기 동안 가마 내부의 상대 습도가 너무 낮아지지 않도록 증기 스프레이 또는 냉수 연무 시스템을 통해 습도를 도입해야 합니다.팬의 방향은 일반적으로 큰 가마 전하를 균일하게 건조하기 위해 주기적으로 반전됩니다.

대부분의 연질 목재 가마는 115°C(239°F) 온도에서 작동합니다.경질 목재 가마 건조 일정은 일반적으로 건조 전구 온도를 80°C(176°F) 미만으로 유지합니다.건조하기 어려운 종은 60°C(140°F)를 초과할 수 없다.

제습 가마는 기본 구조에서 기존 가마와 매우 유사합니다.건조 시간은 보통 비슷합니다.열은 주로 습기를 제거하는 역할도 하는 통합 제습 장치에 의해 공급됩니다.보조 열은 종종 필요한 열이 DH 장치에 의해 생성된 열을 초과할 수 있는 스케줄 초기에 제공된다.

태양열 가마는 일반적으로 초기 투자 비용을 낮추기 위해 취미에 종사하는 사람들에 의해 만들어진 전통적인 가마입니다.열은 태양 복사를 통해 제공되지만 내부 공기 순환은 일반적으로 수동적입니다.

1949년 시카고의 한 회사는 적외선 램프를 사용한 목재 건조 가마를 선보였는데, 표준 건조 시간을 14일에서 45분으로 ^[8]단축했다고 주장했습니다.

새로운 목재 건조 기술에는 건조 과정의 속도를 높이기 위해 대기압을 낮추는 방법이 포함되어 있습니다.다양한 진공 기술이 존재하며, 주로 목재 충전물에 열을 도입하는 방법에 따라 달라집니다.온수 평판 진공 가마에서는 물이 순환하는 알루미늄 가열판을 열원으로 사용하며, 일반적으로 절대 압력을 크게 낮춥니다.불연속 및 SSV(초열 증기)는 분위기를 이용하여 가마 장입에 열을 도입합니다.불연속 기술을 통해 전체 킬른 장입물을 최대 대기압까지 올리고 챔버 내의 공기를 가열하여 최종적으로 진공으로 끌어당길 수 있습니다.SSV는 진공과 재래식 가마 기술이 혼합된 부분 대기(일반적으로 전체 기압의 1/3 정도)에서 작동합니다(SSV 가마는 북미에서 발견되는 목재에 비해 현지에서 수확된 목재가 건조하기 쉬운 유럽에서 훨씬 더 인기가 있습니다).RF/V(무선 주파수 + 진공) 가마는 극초단파 방사선을 사용하여 가마 충전물을 가열하며, 일반적으로 국소 화석 연료나 폐목재가 아닌 전기로 공급되는 기화열로 인해 운영 비용이 가장 높습니다.

다양한 목재 건조 기술에 대한 유효한 경제 연구는 목재 섬유에서 물을 제거하는 작업에 대한 총 에너지, 자본, 보험/위험, 환경 영향, 인건비, 유지보수 및 제품 열화 비용에 기초한다.이러한 비용(전체 발전소 비용의 중요한 부분이 될 수 있음)은 특정 발전소에 건조 장비가 존재할 때의 차등적 영향을 수반한다.예를 들어, (목재 제조 공장의) 그린 트리머에서 대패질소의 인피드 시스템에 이르는 모든 장비가 "건조 시스템"입니다.수천 가지 유형의 목제품 제조 공장이 전 세계에 존재하며 통합(번호, 합판, 종이 등)되거나 독립(번호만)될 수 있기 때문에 건조 시스템의 실제 비용은 건조 여부와 관계없이 총 플랜트 비용과 위험을 비교할 때에만 결정할 수 있습니다.

열원을 포함하여 목재 가마에 의해 생성되는 총(유해한) 공기 배출량은 상당할 수 있습니다.일반적으로 가마가 작동하는 온도가 높을수록 배출량이 증가합니다(제거된 물의 파운드당).특히 얇은 베니어판의 건조나 연목재의 고온건조에서는 더욱 그렇습니다.

드라이 킬른 설비에 관한 OSHA 기준

1910.265(f)(3)(i)(a):주 가마 문에는 가마 적재 중에 열린 상태로 유지하는 방법이 제공되어야 한다.

1910.265(f)(3)(i)(b):수직 리프트 도어의 균형추는 박스 또는 다른 방법으로 보호되어야 한다.

1910.265(f)(3)(i)(c):메인 도어가 캐리어 및 행거에서 분리될 때 쓰러지지 않도록 단단히 고정할 수 있는 적절한 수단이 제공되어야 한다.

1910.265(f)(3)(ii)(a):운영 절차상 가마 접근이 필요한 경우, 가마에는 내부에서 쉽게 작동하고 출구 방향으로 흔들리며 통로 끝의 주 문 안 또는 근처에 위치하는 탈출 문이 제공되어야 한다.

1910.265(f)(3)(ii)(b):탈출문은 평균 체격의 남성을 수용할 수 있는 적절한 높이와 폭을 가져야 한다.

1910.265(f)(4): 피트.피트는 환기가 잘 되고 배수 및 조명이 잘 되어야 하며 밸브, 댐퍼, 댐퍼 로드 및 ^[9]트랩과 같은 작동 장치와 함께 가마 작업자가 안전하게 수용될 수 있을 정도로 커야 합니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 흔들림(팀버)

레퍼런스

추가 정보

• ABARE(2000).National Plantation Inventory, 2000년 3월 4p.
• Anon. (1997년)홈 앤 어웨이 목재 시장:국제적인 수요를 이용하는 호주의 재배농가.호주의 국제 및 국가 1차 산업 및 에너지(PIE) R&D 조직의 뉴스레터.제7권 (여름호) : p14.
• Bootle, K.R.(1994)호주의 목재:유형, 속성 및 용도.시드니 맥그로 힐 북 컴퍼니입니다443p.
• Desch, H.E.와 Dinwoodie, J.M.목재:구조, 속성, 변환 및 사용. 제7호맥밀런 프레스사, 런던306p.
• Doe, P.D., Oliver, A.R., Booker, J.D. (1994년)가변 경질목 건조 스케줄의 비선형 변형률 및 수분량 모델제4회 IUFRO 국제 목재 건조 회의, 뉴질랜드 로토루아.203-210pp.
• 하케, M.N. (1997년)아세트산 무수물이 함유된 목재의 화학적 수식.MSC 논문웨일즈 대학교, 뱅고, 영국, 99p.
• Hoadley, R. Bruce (2000). Understanding Wood: A Craftsman's Guide to Wood Technology (2nd. ed.). Taunton Press. ISBN 1-56158-358-8.
• 이네스, T. (1996년)특히 붕괴에 대한 참조를 통해 조미된 경목재의 품질 개선박사 학위 논문호주 태즈메이니아 대학교172p.
• 키, R.B., 랭그리쉬, T.A.G. 및 워커, J.C.F.(2000).목재의 가마 건조.스프링거, 베를린326p.
• 콜만, F.F.P.와 코트, W.A.J.(1968).목재과학기술의 원리.I. 솔리드 우드.스프링거-발락, 뉴욕 592p
• 쿠마르, S. (1994년)나무의 화학적 변형.Wood and Fiber Sc., 26(2): 270-280.
• 랭그리쉬, T.A.G.와 워커, J.C.F.(1993)목재에서의 수송 프로세스.입력: 워커, J.C.F.프라이머리 목재 가공채프먼과 홀, 런던. 페이지 121~152.
• A.J. 판신, C. 데 주우(1970).목재 기술의 교과서.제1권 제3판맥그로힐, 뉴욕, 705번지
• L.J. 포디지와 T.A.G.(1999)목재의 건조 시 공기 속도의 영향 시뮬레이션.건조 기술 - 국제 저널, 17(1&2): 237-256.
• Rasmussen, E.F. (1988). Forest Products Laboratory, U.S. Department of Agriculture. (ed.). Dry Kiln Operators Manual. Hardwood Research Council.
• Rowell, R.M.(1983년)나무의 화학적 변형.임산물 요약, 6(12):363-382.
• Rowell, R.M.(1991)목재의 화학적 개조.인: Hon, D.N.-S. 및 시라이시(Eds), Wood and Cellulosic Chemistry. 페이지 703~756.마르셀 데커 주식회사(뉴욕)
• 시아우, J.F. (1984년)목재 운반 공정.스프링거-발락, 뉴욕 245p.
• 쇼스트롬, E. (1993)목재 화학:기초와 응용 프로그램아카데미 프레스 리미티드, 런던293p.
• 스카르, C. (1988)목재 물의 관계.스프링거-발락, 뉴욕 283p
• 스탬, A. J. (1964년)목재와 셀룰로오스 사이언스.로널드 프레스, 뉴욕 509p
• 스탠다드 오스트레일리아(2000년).목재 - 강도 그룹으로 분류합니다.호주/뉴질랜드 표준(AS/NZS) 2878.시드니, 36점
• 스탠다드 오스트레일리아(2001년).목재 - 건조 품질 평가.호주/뉴질랜드 표준(AS/NZS) 4787.시드니, 24시간
• Strumillo, C.와 Kudra, T.(1986)건조: 원칙, 용도 및 설계.고든 앤 브레이크 사이언스 출판사, 뉴욕 448p.
• Walker, J.C.F., B.G., Langrish, T.A.G., Harris, J.M. 및 J.M. Uprichard, J.M.(1993)프라이머리 목재 가공채프먼과 홀, 런던의595p.
• Wise, L.E. and Jahn, E.C. (1952)목재 화학제2권. 라인홀드 출판사, 뉴욕. 1343p.
• Wu, Q. (1989)태즈메이니아 유칼립투스 목재 건조 문제 조사M.Eng. Sc.논문, 태즈메이니아 대학.237p.

외부 링크

• 건조 기술 저널
• 보이즈, 폴 J.. 미국 임산물연구소 기술발표 No.8 1978 "중오크 목재 취급, 건조 및 보관"