云南杉木鋸材高溫過熱蒸汽干燥工藝研究

摘要： ?對杉木鋸材高溫過熱蒸汽干燥工藝進(jìn)行試驗(yàn)研究的結(jié)果表明：杉木鋸材高溫過熱蒸汽干燥工藝能夠使杉木鋸材達(dá)到預(yù)定的溫度和濕度，通過干燥末期高溫過熱噴蒸處理工藝，消除了木材干燥應(yīng)力，提高了杉木鋸材的干燥質(zhì)量和出材率，是一種可行的干燥方法。

關(guān)鍵詞： ?杉木鋸材; ?干燥方法; ?高溫過熱蒸汽干燥

中圖分類號： ? S 791. 27 ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： ? A ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1001 - 9499（2021）05 - 0032 - 03

杉木（Cunninghamia lanceolata）屬杉科、杉木屬，俗稱沙木、沙樹、刺杉、香杉等，作為一種亞熱帶樹種，是我國南方種植面積最大的樹種之一，也是我國特有的速生材樹種。杉木為云南省部分地區(qū)的主要針葉速生用材樹種，主要分布在文山、紅河、保山、普洱、曲靖、昭通等州市。目前，杉木人工速生林主要分布在廣西、云南、貴州、湖南和四川等省份，占我國商品材的20%～25%。作為建筑、家具、橋梁、造紙及木纖維等工業(yè)的優(yōu)良原材料，杉木種植加工產(chǎn)業(yè)已成為南方林農(nóng)增收途徑之一。通過研究云南杉木鋸材高溫過熱蒸汽干燥工藝，減少杉木鋸材干燥缺陷，提高杉木鋸材的干燥質(zhì)量和出材率，旨在提高杉木的經(jīng)濟(jì)效益。

1 云南杉木速生材材質(zhì)特征

作為速生材種，杉木具有生長速度快、木紋通直、結(jié)構(gòu)均勻、密度較小、重量較輕、外觀美觀的特點(diǎn)。通過對10年樹齡杉木材性進(jìn)行測定，杉木密度為0.39 g/cm3，杉木年輪數(shù)平均為3.0個(gè)/cm，杉木木材晚材率為22.0%，杉木干縮系數(shù)為0.386，木材順紋抗壓極限強(qiáng)度358 kg/cm2 ，靜曲極限強(qiáng)度661 kg/cm2，端面強(qiáng)度285 kg/cm2。杉木木材本身具特殊香味，含有“杉腦”，具有抗蟲耐腐的功效。據(jù)報(bào)道，杉木中的香杉木醇能殺死空氣中的細(xì)菌、抑制人體病原菌，并對各種皮膚炎癥具有一定的抑制作用，能夠緩解人體疲勞，舒緩人體壓力。

由于杉木材質(zhì)輕軟、含水量大、易開裂等，造成杉木的木材綜合利用率較低。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，杉木木材和杉木家具制品都普遍存在材質(zhì)差、強(qiáng)度和硬度低、易變形、易開裂、易吸濕、結(jié)構(gòu)疏松、尺寸穩(wěn)定性差、不耐磨等缺陷， 嚴(yán)重限制了杉木的應(yīng)用范圍和杉木經(jīng)濟(jì)價(jià)值提升。

2 杉木的常規(guī)干燥方法

杉木鋸材干燥是杉木制品加工過程中的重要環(huán)節(jié)，如果控制不當(dāng)，杉木鋸材會出現(xiàn)開裂、變色等一系列質(zhì)量問題，并直接影響后續(xù)環(huán)節(jié)的加工和利用。目前國內(nèi)對杉木干燥所使用的干燥基準(zhǔn)主要分為時(shí)間干燥基準(zhǔn)和含水率干燥基準(zhǔn)兩種。時(shí)間干燥基準(zhǔn)是把杉木鋸材整個(gè)干燥所需的時(shí)間分為若干個(gè)時(shí)間段，并按每個(gè)時(shí)間段來控制介質(zhì)溫度和濕度;含水率干燥基準(zhǔn)是依據(jù)杉木鋸材含水率的變化，控制介質(zhì)的溫度和濕度參數(shù)，最終達(dá)到木材的平衡含水率。

杉木鋸材干燥方法生產(chǎn)中主要有常規(guī)蒸汽干燥、高溫干燥、過熱蒸汽干燥、除濕干燥、真空干燥、高頻干燥等。此外，部分木材加工企業(yè)結(jié)合自身企業(yè)設(shè)備狀況和生產(chǎn)要求將不同干燥方法進(jìn)行結(jié)合，稱為聯(lián)合干燥，常見的有常規(guī)干燥窯-高溫干燥、常規(guī)干燥窯-除濕干燥和真空干燥-高頻干燥等方法。常規(guī)干燥方法相對比較成熟，具有操作簡便和干燥成本較低等優(yōu)點(diǎn)，是目前較常用的干燥方法。將杉木鋸材按照一定的順序堆放在木材干燥窯內(nèi)，通過加熱管道交替加熱窯內(nèi)空氣，定時(shí)向干燥窯內(nèi)噴蒸汽，并通過控制干燥窯頂部風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制干燥窯內(nèi)氣流循環(huán)，最終完成對杉木鋸材的干燥。調(diào)查顯示，對于大多數(shù)木材生產(chǎn)企業(yè)而言，目前國內(nèi)制材與干燥生產(chǎn)大多數(shù)為獨(dú)立外包制，操作工人基本不具備木材加工技術(shù)專業(yè)知識，對干燥窯的操作和控制全靠經(jīng)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)，難以控制杉木鋸材的最佳干燥基準(zhǔn)。在干燥進(jìn)行中，由于各種干燥控制數(shù)據(jù)設(shè)定不合理，造成鋸材在升溫階段就已經(jīng)開始干燥，鋸材干燥質(zhì)量難以保證，杉木鋸材干燥周期變長，最終造成干燥成本增加，干燥質(zhì)量降低，出現(xiàn)杉木鋸材扭曲、端裂和表裂等變形問題。

3 試驗(yàn)材料與方法

3. 1 材料與設(shè)備

試驗(yàn)所選用的材料來自云南省普洱市景東人工速生杉木木材，樹齡為10年以上。鋸材尺寸規(guī)格為：800 mm×100 mm×30 m;初始含水率45%～50%;鋸解時(shí)盡量選用少節(jié)或無死節(jié)徑切板作為試驗(yàn)材料。

干燥試驗(yàn)采用蒸汽加熱常規(guī)木材干燥窯，風(fēng)機(jī)為軸流式葉片風(fēng)機(jī)，安裝在干燥窯頂部風(fēng)機(jī)間，散熱裝置采用方形葉片式散熱管。

3. 2 試驗(yàn)方法

將杉木鋸材放入木材干燥窯，按照順序堆垛，鋸材層與層之間使用隔條隔開。在鋸材干燥初期，對鋸材進(jìn)行預(yù)熱，溫度在60℃時(shí)，保溫3～4 h，然后緩慢升溫，升溫梯度以5℃左右遞增，最終將干燥窯升溫到120 ℃，杉木鋸材干燥達(dá)到含水率5%～10%，最后用過熱蒸汽進(jìn)行杉木鋸材平衡處理，通過采用噴蒸法對杉木鋸材進(jìn)行過熱蒸汽處理，處理時(shí)間為2～4 h，使杉木鋸材含水率達(dá)到8%，達(dá)到平衡含水率。最后，關(guān)閉干燥窯加熱裝置，逐步使干燥窯溫度降低至室溫，杉木鋸材平衡養(yǎng)生結(jié)束，打開干燥窯大門，鋸材按順序出窯，干燥結(jié)束。

3. 3 干燥基準(zhǔn)制訂

杉木鋸材干燥采用蒸汽加熱常規(guī)木材干燥窯，通過試驗(yàn)制訂杉木鋸材的含水率干燥基準(zhǔn)。在木材干燥過程中，木材中的水分含量多少通常用含水率或含水量（Moisture content，簡稱MC）來表示，即用木材中水分的質(zhì)量與木材質(zhì)量之比的百分?jǐn)?shù)的方式表示。杉木干燥基準(zhǔn)制訂中采用含水率作為杉木鋸材的干燥基準(zhǔn)（表1）。

4 結(jié)論與討論

4. 1 通過對杉木鋸材高溫過熱蒸汽干燥工藝的試驗(yàn)研究，根據(jù)杉木鋸材的尺寸規(guī)格、干燥介質(zhì)的流速和鋸材的含水率制訂杉木含水率干燥基準(zhǔn)，通過干燥試驗(yàn)，干燥過程進(jìn)行順利，最終杉木鋸材達(dá)到平衡含水率8%左右。杉木鋸材干燥試驗(yàn)，高溫過熱蒸汽干燥工藝能夠使杉木鋸材達(dá)到預(yù)定的溫度和濕度，通過干燥末期高溫過熱噴蒸工藝，消除了木材干燥應(yīng)力，提高了杉木鋸材的干燥質(zhì)量。

4. 2 在杉木干燥過程中，通過對杉木鋸材進(jìn)行必要的熱濕處理（噴蒸處理），可以有效預(yù)防杉木鋸材在干燥過程中產(chǎn)生缺陷。既能提高鋸材干燥質(zhì)量，又能減少能耗，降低干燥成本。

4. 3 干燥結(jié)果表明，杉木鋸材高溫過熱蒸汽干燥工藝是一種可行有效的木材干燥方法。與杉木鋸材常規(guī)干燥工藝相比，高溫過熱蒸汽干燥杉木鋸材的干燥質(zhì)量和出材率更高，且縮短了鋸材的干燥周期，進(jìn)一步擴(kuò)大了杉木鋸材的使用范圍，提高了杉木的經(jīng)濟(jì)益。

參考文獻(xiàn)

[1] 周永東， ?李曉玲. ?人工林楊木和杉木的干燥特性與干燥工藝[J]. ?木材工業(yè)， ?2004（3）： ?4 - 6.

[2] 蔡家斌， ?錢世江. ?速生杉木薄板熱壓干燥的試驗(yàn)研究[J]. ?南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， ?1997， ?21（3）： ?34 - 38.

[3] 張立賓， ?高瑞清， ?李曉玲. ?人工林落葉松板材的真空干燥工藝[J]. ?木材工業(yè)， ?2011， ?25（4）： ?50 - 53.

[4] 董明光， ?李軍偉. ?25 mm番龍眼地板毛坯低溫干燥工藝探討[J]. ?林業(yè)科技， ?2013， ?38（1）： ?42 - 43.

[5] 董明光， ?李軍偉. ?對實(shí)木制品生產(chǎn)中含水率的控制的探討[J]. ?林業(yè)科技， ?2013， ?38（2）： ?47 - 48， ?52.

第1作者簡介： ?李軍偉（1974-）， ?男， ?碩士， ?教授， ?主要從事木材加工技術(shù)相關(guān)教學(xué)與研究工作。

收稿日期： 2021 - 03 - ?20

（責(zé)任編輯： ? 張亞楠）