落葉松小徑木異型材實驗室干燥工藝研究

周亞菲 張倩 劉珊杉 王碩

（黑龍江省木材科學研究所，哈爾濱 150081）

落葉松小徑木異型材實驗室干燥工藝研究

周亞菲 張倩 劉珊杉 王碩

（黑龍江省木材科學研究所，哈爾濱 150081）

選取黑龍江省落葉松小徑木進行異型剖分，采用中溫軟基準和高溫波動基準及高溫硬基準3種不同的干燥基準，分別對剖分后的異型單元材進行實驗室干燥試驗。干燥過程中對含水率變化、分層含水率變化及干燥質量分別進行檢測并記錄，以確定和選用干燥基準。試驗結果表明，高溫波動干燥基準最適合落葉松小徑木三角形剖分材的干燥。

小徑木；落葉松；異型材；干燥工藝

1 試驗材料與方法

1.1 材料與設備

試驗材料為落葉松小徑木異型材，經過刨光機刨光，剖分制得三面均為60°角的等邊三角形、等邊邊長51～60 mm的剖分材，試件長70 cm，初含水率為50%～70%。

試驗設備包括日產HD74-TAII型干燥速度試驗機、干燥箱、電子天平、游標卡尺、頂風型蒸汽干燥室等。

1.2 試驗方法

試驗采用了中溫軟基準(第1種方法)高溫波動基準(第2種方法)及高溫硬基準(第3種方法)三種不同的干燥基準，分別對剖分后的異型單元材進行3個批次的實驗室干燥試驗。試驗過程中把試件分為9組，每一組在試驗過程中要選取9塊試件進行測試，隨機選取，以保證它們的最初狀態(tài)一致。在干燥試驗進行之前，分別記錄試件的最初重量，并用卡尺測量出這9塊試件的弦徑向尺寸；同時記錄板材有無開裂、木材節(jié)疤等情況，為干燥試驗后期結果提供依據。在干燥過程中，要對試驗材的總體含水率、分層含水率以及試驗材的干燥效果進行觀察和記錄，通過這些工作選取最終的干燥基準（表1為擬定的3種干燥基準）。

表1 落葉松小徑木異型剖分材干燥基準

2 試驗結果與分析

2.1 干燥工藝對干燥速度的影響

試驗過程中先后采用中溫軟基準和高溫波動基準及高溫硬基準3種不同的干燥基準進行試驗，從表2可以看出，這3種干燥基準下的總干燥時間分別為256、144、145 h，總平均干燥速度分別為0.23、0.47和0.43 h。不同干燥基準下干燥時間和速度有所不同，纖維飽和點附近干燥速度變化較大。從試驗結果來看，干燥速度最快的是后兩種干燥基準，最慢的是中溫軟基準。

2.2 干燥工藝對分層含水率的影響

分層含水率是檢驗木材內部干燥均勻性的重要指標，由于按60°角異型剖分，鋸割后的試材形式如圖1、圖2所示。分層含水率和應力的試件檢測片鋸割方式，依據鋸材干燥質量國家標準進行了適當的改動。由表3可知，中溫軟基準和高溫波動基準及高溫硬基準3種不同的干燥基準下分層含水率偏差出現遞增趨勢，第1種中溫軟基準的分層含水率偏差為徑切1.3、弦切1.9，差值較小；第2種高溫波動基準為徑切1.6、弦切1.8，差值比較小，最后一種高溫硬基準為徑切1.7、弦切2.5差值比前兩種大，雖然偏差較大，但都符合國家干燥質量標準要求。

表2 小徑木單元材干燥結果

圖1 分層含水率鋸解示意圖

圖2 應力鋸解示意圖

表3 小徑木剖分材干燥質量結果對比

2.3 三種干燥基準工藝解析

此次試驗采用的第1種方法為中溫軟基準，它的特點是在高溫狀態(tài)下進行汽蒸處理，干燥溫度較低，試驗過程中設定的總干燥時間為256 h，時間相對較長(圖3)。但是由于落葉松樹種材質偏硬、樹脂含量較高，該方法在釋放落葉松木材內應力上很難達到理想效果。干燥結果即使表面沒有出現干燥缺陷，但試件放置一段時間后也會由于內應力沒有充分釋放而變形開裂，落葉松內的樹脂也會因為干燥的溫度低而阻礙水分排出到木材表面，使得木材表面顏色變淺。

圖3 中溫軟基準干燥曲線

試驗的第2種方法采用了高溫波動基準，高溫波動基準的特點是在干燥過程中保持高溫汽蒸。為了避免干燥過程中木材開裂變形，在纖維飽和點上下調低溫度到85℃和75℃進行波動基準調整，余下的干燥溫度始終保持在100℃(圖4)。這種干燥基準的設定有利于落葉松內部樹膠隨著高溫蒸汽排出到木材表面，木材表面的顏色也會隨之加深，同時這種工藝基準大大縮短了試材的干燥周期。

圖4 高溫波動基準干燥曲線

第3種試驗方法為高溫硬基準，這種工藝基準的特點是在干燥過程中始終保持高溫不變（100℃）。由于高溫硬基準干燥溫度高，落葉松內的樹膠樹脂隨著高溫有效釋放，干燥周期大大縮短(圖5)。

圖5 高溫硬基準干燥曲線

但在干燥過程中由于始終保持高溫不變，也極易導致試材開裂變形，達不到干燥后的滿意效果。通過這三種干燥基準可以總結得出，如果能控制好干燥工藝基準，能在高溫的狀態(tài)下釋放內應力的同時調節(jié)好干球溫度的軟基準，采用這種高溫波動基準的干燥方法不但能縮短干燥周期，而且能達到預期的干燥效果。

3 結論

3.1 針對落葉松小徑木異型材所進行的3種干燥試驗結果表明，在不同的干燥基準下所得到的干燥曲線和干燥均勻度都有所變化。中溫軟基準的干燥曲線為延續(xù)性，雖然干球溫度較低導致干燥周期長，但干燥均勻性比高溫波動基準和高溫硬基準優(yōu)良。

3.2 高溫波動基準和高溫硬基準的干燥曲線都有階段性體現，由于始終保持高溫干燥，干燥周期相對中溫軟基準短。高溫波動基準的干燥結果均高于另外兩種方案，試驗的最終結果表明，高溫波動基準比較適合落葉松小徑木單元材的干燥。

［1］朱政賢,熊民棣,姜日順,等.東北闊葉樹小徑木干燥技術的研究（續(xù)）［J］.家具,1992，5(69)：5-8.

［2］龔仁梅，李曉秀，張傳順.小徑木三角形剖分法及其剖分材干燥工藝［J］.林產工業(yè),1999,26(2)：25-26.

［3］龔仁梅.汽蒸處理對木材干燥應力的影響［J］.林業(yè)科技，1996,21(5):40-56.

［4］馬翔宇，王曉豐，段文英.落葉松木材干燥的BP神經網絡模型研究［J］.森林工程，2015,31(1):63-65.

［5］龐鳳艷，黃曉山，呂蕾.落葉松小徑木異型材的干燥均勻度［J］.林業(yè)科學，2011，47(4)：190-193.

［6］白默飛，劉盛全，周亮.興安落葉松管胞形態(tài)特征和微纖絲角及其徑向變異的研究［J］.安徽農業(yè)大學學報，2009, 36(2)：189-193.

第1作者簡介：周亞菲（1983-），女，工程師，研究方向：木材干燥及木材的改性。

Study on Larch Timber Abnormal Laboratory Drying Technology

ZHOUYafei
（Heilongjiang Institute of Wood Science,Harbin150081）

This article selects the larch timber in our province for different subdivision,tender and high temperature fluctuation in the benchmark and high-temperature hard benchmark three different drying respectively after the subdivision of different unit material drying experiment was carried out.Changes of moisture content in drying process,layering,moisture content and drying quality testing and record respectively,to determine and choose dry benchmark,the experimental results showed that three kinds of drying timber drying is most suitable for larch fluctuations in the triangle subdivision material dry.

Path wood;Larch;Profiles;Drying process

S791.22,S782.31

A

2017-01-20

（責任編輯：潘啟英）

1001-9499（2017）03-0052-03