落葉松小徑木異型材實(shí)驗(yàn)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(xué)研究所，哈爾濱 150081）

落葉松小徑木異型材實(shí)驗(yàn)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(xué)研究所，哈爾濱 150081）

選取黑龍江省落葉松小徑木進(jìn)行異型剖分，采用中溫軟基準(zhǔn)和高溫波動(dòng)基準(zhǔn)及高溫硬基準(zhǔn)3種不同的干燥基準(zhǔn)，分別對(duì)剖分后的異型單元材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室干燥試驗(yàn)。干燥過程中對(duì)含水率變化、分層含水率變化及干燥質(zhì)量分別進(jìn)行檢測(cè)并記錄，以確定和選用干燥基準(zhǔn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，高溫波動(dòng)干燥基準(zhǔn)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(yàn)材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

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

試驗(yàn)設(shè)備包括日產(chǎn)HD74-TAII型干燥速度試驗(yàn)機(jī)、干燥箱、電子天平、游標(biāo)卡尺、頂風(fēng)型蒸汽干燥室等。

1.2 試驗(yàn)方法

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

表1 落葉松小徑木異型剖分材干燥基準(zhǔn)

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 干燥工藝對(duì)干燥速度的影響

試驗(yàn)過程中先后采用中溫軟基準(zhǔn)和高溫波動(dòng)基準(zhǔn)及高溫硬基準(zhǔn)3種不同的干燥基準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，從表2可以看出，這3種干燥基準(zhǔn)下的總干燥時(shí)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(zhǔn)下干燥時(shí)間和速度有所不同，纖維飽和點(diǎn)附近干燥速度變化較大。從試驗(yàn)結(jié)果來看，干燥速度最快的是后兩種干燥基準(zhǔn)，最慢的是中溫軟基準(zhǔn)。

2.2 干燥工藝對(duì)分層含水率的影響

分層含水率是檢驗(yàn)?zāi)静膬?nèi)部干燥均勻性的重要指標(biāo)，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(yīng)力的試件檢測(cè)片鋸割方式，依據(jù)鋸材干燥質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母膭?dòng)。由表3可知，中溫軟基準(zhǔn)和高溫波動(dòng)基準(zhǔn)及高溫硬基準(zhǔn)3種不同的干燥基準(zhǔn)下分層含水率偏差出現(xiàn)遞增趨勢(shì)，第1種中溫軟基準(zhǔn)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(dòng)基準(zhǔn)為徑切1.6、弦切1.8，差值比較小，最后一種高溫硬基準(zhǔn)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(guó)家干燥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 小徑木單元材干燥結(jié)果

圖1 分層含水率鋸解示意圖

圖2 應(yīng)力鋸解示意圖

表3 小徑木剖分材干燥質(zhì)量結(jié)果對(duì)比

2.3 三種干燥基準(zhǔn)工藝解析

此次試驗(yàn)采用的第1種方法為中溫軟基準(zhǔn)，它的特點(diǎn)是在高溫狀態(tài)下進(jìn)行汽蒸處理，干燥溫度較低，試驗(yàn)過程中設(shè)定的總干燥時(shí)間為256 h，時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)(圖3)。但是由于落葉松樹種材質(zhì)偏硬、樹脂含量較高，該方法在釋放落葉松木材內(nèi)應(yīng)力上很難達(dá)到理想效果。干燥結(jié)果即使表面沒有出現(xiàn)干燥缺陷，但試件放置一段時(shí)間后也會(huì)由于內(nèi)應(yīng)力沒有充分釋放而變形開裂，落葉松內(nèi)的樹脂也會(huì)因?yàn)楦稍锏臏囟鹊投璧K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(zhǔn)干燥曲線

試驗(yàn)的第2種方法采用了高溫波動(dòng)基準(zhǔn)，高溫波動(dòng)基準(zhǔn)的特點(diǎn)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(diǎn)上下調(diào)低溫度到85℃和75℃進(jìn)行波動(dòng)基準(zhǔn)調(diào)整，余下的干燥溫度始終保持在100℃(圖4)。這種干燥基準(zhǔn)的設(shè)定有利于落葉松內(nèi)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(huì)隨之加深，同時(shí)這種工藝基準(zhǔn)大大縮短了試材的干燥周期。

圖4 高溫波動(dòng)基準(zhǔn)干燥曲線

第3種試驗(yàn)方法為高溫硬基準(zhǔn)，這種工藝基準(zhǔn)的特點(diǎn)是在干燥過程中始終保持高溫不變（100℃）。由于高溫硬基準(zhǔn)干燥溫度高，落葉松內(nèi)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(zhǔn)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(dǎo)致試材開裂變形，達(dá)不到干燥后的滿意效果。通過這三種干燥基準(zhǔn)可以總結(jié)得出，如果能控制好干燥工藝基準(zhǔn)，能在高溫的狀態(tài)下釋放內(nèi)應(yīng)力的同時(shí)調(diào)節(jié)好干球溫度的軟基準(zhǔn)，采用這種高溫波動(dòng)基準(zhǔn)的干燥方法不但能縮短干燥周期，而且能達(dá)到預(yù)期的干燥效果。

3 結(jié)論

3.1 針對(duì)落葉松小徑木異型材所進(jìn)行的3種干燥試驗(yàn)結(jié)果表明，在不同的干燥基準(zhǔn)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(zhǔn)的干燥曲線為延續(xù)性，雖然干球溫度較低導(dǎo)致干燥周期長(zhǎng)，但干燥均勻性比高溫波動(dòng)基準(zhǔn)和高溫硬基準(zhǔn)優(yōu)良。

3.2 高溫波動(dòng)基準(zhǔn)和高溫硬基準(zhǔn)的干燥曲線都有階段性體現(xiàn)，由于始終保持高溫干燥，干燥周期相對(duì)中溫軟基準(zhǔn)短。高溫波動(dòng)基準(zhǔn)的干燥結(jié)果均高于另外兩種方案，試驗(yàn)的最終結(jié)果表明，高溫波動(dòng)基準(zhǔn)比較適合落葉松小徑木單元材的干燥。

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第1作者簡(jiǎn)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(zé)任編輯：潘啟英）

1001-9499（2017）03-0052-03