全 文 ：江西农业大学学报 2011，33(4) :0738 － 0742 http:/ / xuebao． jxau． edu． cn
Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis E － mail:ndxb7775@ sina． com
擎天树木材干燥特性研究
邱炳发1，符韵林2，蒙好生1，韦鹏练2，陈卫国1
(1．广西良凤江国家森林公园，广西 南宁 530031;2．广西大学 林学院，广西 南宁 530004)
摘要:为了掌握擎天树木材的干燥特性，制定合理的干燥基准，利用百度试验法研究擎天树的木材干燥特性，结
果表明:擎天树木材干燥速度 2 级，较快;截面变形程度轻，为 1 ～ 2 级;初期开裂严重，为 4 级;扭曲等级 1 ～ 2
级，无内裂，弦径向干缩差异中等。针对擎天树木材的干燥特性，参照百度试验缺陷等级以及干燥缺陷对应的
干燥条件拟定 25 ～ 30 mm厚擎天树木材干燥基准。在实际的窑干生产中只需对拟定的干燥基准进行适当地
调整和优化便可以得到适合于擎天树木材的干燥基准，提高干燥基准的制定效率，为促进擎天树的开发和利用
提供理论依据。
关键词:擎天树;干燥特性;百度试验法
中图分类号:S781． 71 文献标志码:A 文章编号:1000 － 2286(2011)04 － 0738 － 05
A Study on Wood Drying Characteristics of Shorea chinensis
QIU Bin-fa1，FU Yun-lin2，MENG Hao-sheng1，WEI Peng-lian2，CHEN Wei-guo1
(1． Liangfengjiang National Forest Park of Guangxi，Nanning 530031，China;2． Forestry College，Guan-
gxi University，Nanning 530004，China)
Abstract:In order to know well the drying characteristics and draw up reasonable drying schedule for
Shorea chinensis wood，its drying characteristics were investigated based on the 100 ℃ test method． The results
showed that:The drying speed of Shorea chinensis wood was Grade 2，relatively fast;the degree of cross-sec-
tion deformation was light，from Grade 1 to 2;the initial checks were serious，being Grade 4;the degree of
twist deformation was from Grade 1 to 2，no internal cracks ，and it had a moderate difference in tangential
shrinkage and radial shrinkage． Aiming at its drying characteristics and based on the defect level of 100 ℃ test
method and the drying condition corresponding to the drying defects，a drying schedule reference of Shorea
chinensis wood with the thickness of 25 － 30 mm was drawn up． In the actual production of kiln drying，only
proper adjustment and optimization were needed to work out a suitable drying schedule for Shorea chinensis
wood． All this improves the efficiency of drawing up a drying schedule and provides the theoretieal basis for
improving the development and utilization of Shorea chinensis wood．
Key words:Shorea chinensis;drying characteristics;100 ℃drying test method
擎天树(Shorea chinensis)为龙脑香科植物，主要分布在广西西南部的那坡、龙州、巴马、都安、大新、
田阳等地及云南东南部的河口、马关地区［1 － 3］，是世界稀有珍贵树种，也是我国典型的热带常绿乔木，国
家二级珍稀濒危保护植物［4 － 5］。其树形高大挺拔，一般高 50 ～ 60 m，胸径可达 2 m以上［4］;自然整枝良
好，分枝少，主干通直圆满，枝下主干高可达 30 m 以上［4］，出材率极高;生长迅速，16 ～ 20 年生的擎天
收稿日期:2011 － 02 － 25 修回日期:2011 － 04 － 18
基金项目:广西自然科学基金重点项目(2010GXNSFD013024)和“十一五”广西林业科技项目(桂林科字［2009］第 22号)
作者简介:邱炳发(1966 －) ，男，工程师，主要从事木材加工和林业产业管理研究，E － mail:Qiubingfa@ 163． com。
DOI:10.13836/j.jjau.2011131
第 4 期 邱炳发等:擎天树木材干燥特性研究
树，树高连年生长量可达 1 m，年平均生长量是杉木和松树树种的 2 ～ 3 倍［2］;20 年生擎天树，材积连年
生长率为 20． 7% ～22． 1%，比同龄的其他阔叶树大 6． 3% ～ 7． 7%［6］，比伴生的其他阔叶树种高 43． 7%
～53． 4%［3］;材质优良，耐腐性强，易于加工，花纹美丽，是制造各种高档家具、胶合板以及工业木料、桥
梁、建筑、乐器、体育器械等的优质材料［2］。
培育优质速生用材林是当前商品林经营的切入点，是提高林产品附加值的一项主要技术途径［2］。
擎天树是一种用途广泛，经济价值较高的优质珍贵树种，具有较好的速生性和较高的出材率，生态适应
范围比较宽［5］，是很好的造林和用材树种，极具推广价值。该树种自被重视以来，不少地方都积极进行
了引种试验。广西林业厅也已将其列为广西重点发展的珍贵树种。过去对擎天树的研究多涉及生物学
特性，引种栽培、育苗试验和人工造林等，但在加工和利用方面还未见相关报道。木材干燥是木材加工
利用的重要环节，是影响木材利用和经济效益的关键因素。因此，本文主要研究擎天树的木材干燥特
性，并制定预测干燥基准，旨在为擎天树的开发利用提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
采用擎天树弦切板，取材于广西南宁市良凤江国家森林公园，共采伐 6 株，原木胸径 16 ～ 28 cm，树
龄 32 a。试件规格为 200 mm ×100 mm ×20 mm(L ×W × H) ，四面刨光。取优良的弦切板 7 块，径切板
和中心板各 2 块。其中弦切板用来评判木材干燥特性的等级，径切板和中心板作对比试验。
1． 2 试验方法
试验按照百度试验法进行。具体步骤如下:
(1)干燥开始前。在试件上标记测量点，测量试件的实际尺寸，精确至 0． 1 mm;用电子天平称重，
精确至 0． 1 g。
(2)干燥试验。将测量和称重后的试件沿纹理方向水平竖立于干燥箱内，在(100 ± 2)℃的条件下
进行干燥。观察干燥过程中试件初期端裂和表面开裂情况。试验开始每 0． 5 h后观测 1 次，2 次后转入
每 1 h观测 1 次;6 h后每 2 h观测 1 次;当裂缝开始愈合时，每 6 h观测 1 次。每次观测的同时还称重，
记录水分的变化情况。
(3)干燥结束。待测得 2 次重量基本不变时，停止烘干。将试件称重，测量扭曲、顺弯、瓦弯等后期
变形情况。然后沿长度方向的中央锯取 15 mm 宽的含水率试片，测定其含水率并推算出试件的全干
重。在已烘干试样的新截断面检查内裂状况及截面变形程度。
2 结果与分析
2． 1 确定擎天树木材干燥缺陷等级
根据干燥试验数据，参照有关文献［7 － 9］确定试件的缺陷等级。擎天树试件初期开裂程度、内裂
和截面变形等缺陷情况见表 1。
表 1 擎天树试件缺陷等级
Tab． 1 Defect grade of Shorea chinensis samples
缺陷情况
Defect
condition
初期开裂
Initial
check
内裂等级
Degree of
internal crack
截面变形
Cross － section
deformation
扭曲等级
Degree of
twist deformation
干燥速度
Drying
speed
综合特性
Synthetic
characteristic
缺陷等级 Defect grade 4 1 1 2 2 4
2． 2 干燥特性分析
(1)初期开裂。干燥初期，木材表面水分蒸发很快，特别是试件初含水率较高的时候，容易形成较
大的含水率梯度，试件表层与内部因收缩不均而形成内压外拉的干燥应力。此应力发展很快，在干燥周
期约 1 /8 时达到最大值［10］;当超过木材本身在当时含水率状态下的横纹拉伸极限强度时，木材即产生
开裂。
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江 西 农 业 大 学 学 报 第 33 卷
图 1 含水率变化曲线
Fig． 1 Curve of moisture change
本试验中，擎天树试件的初含水率较高，结构致密，水分不易均匀排除，在剧烈的干燥条件下易形成
大的含水率梯度，因而初期开裂比较严重，裂纹多且发展快。在第 1 次观察中(进烘箱 0． 5 h) ，除 10 号
径切板外，其余所有试件均产生了端裂和端表裂，裂纹细小且多;1 h 后，绝大部分试件产生了表裂，裂
纹宽度较小，数量 3 ～ 9 条，2 块中心板各出现了 1 条贯通裂，此时的开裂等级已达 3 级;此后，裂纹数量
及长度迅速发展。2 h时，所有弦切板的开裂等级就已经达到 4 级;初期开裂在 4 ～ 5 h 内发展到最大
值，表裂最多达 51 条，长度最长有 77 mm，最大宽度有 0． 3 mm，此时的含水率在 27% ～ 31%。随后裂
纹开始愈合，到结束干燥时，除 2 块中心板外尚有较为明显的裂纹外，其余试件基本都愈合完全。根据
试验观察，初期开裂是擎天树的主要干燥缺陷，因此在干燥初期时干湿球温度差不应太大，以确保干燥质量。
(2)内部开裂。内裂主要起因于干燥引起的表面硬化和干燥应力，常发生在干燥后期，与干燥初期
的干燥条件及末期温度有关，特别是较为严重的表裂会向内部延伸引起内裂［8］。虽然擎天树试材的初
期开裂严重，但其干燥速度较快，干燥后期表面硬化不严重，因此其内部开裂也并不严重。干燥试验结
束后观察，所有试件均未产生内裂，其等级为 1 级。
(3)截面变形。截面变形是由于干燥过程中，木材表层与内层水分蒸发速度不同，以及表层硬化引
起的［11］。试验表明，擎天树的截面变形程度比较轻，弦切板截面变形值介于 0． 24 ～ 0． 74 mm，平均值为
0． 41 mm;径切板和中心板的截面变形平均值分别为 1． 12 mm和 1． 04 mm;评定等级为 1 级。
(4)扭曲、弯曲变形。通常认为扭转纹及交错纹是造成木材扭曲的主要原因［12］。或是含有幼龄材，
其一部分的纵向干缩特别大而产生扭曲［13］。擎天树的纹理通直，因而扭曲的程度不严重。试验结果表
明，擎天树弦切板的扭曲值介于 0． 2 ～ 1． 2 mm，平均值为 0． 6 mm，评定等级为 2 级。径切板和中心板的
扭曲平均值均为 0． 1 mm。整体
上，弦切板试件的扭曲水平要高
于径切板和中心板。弯曲变形中
瓦弯最为严重，弦切板介于 0． 59
～ 1． 76 mm，平均为 1． 23 mm;中
心板和径切板的平均值分别为
2． 25 mm和 2． 29 mm。
(5)干燥速度。擎天树干燥
过程中含水率变化曲线见图 1。
参照有关文献［14 － 15］对其干
燥速度进行计算。经统计计算，
各弦切板试材从含水率 30%降
至 5%所需时间介于 12． 2 ～ 17．
6 h，平均用时 14． 95 h，平均干燥速度为 1． 67% /h，等级评定为 2 级，干燥速度较快。干燥速度统计结
果见表 2。含水率从 30%降至 5%，径切板平均用时 26． 66 h，平均速度为 0． 94% /h;中心板平均用时
48． 43 h，平均速度为 0． 52% /h。可见径切板、中心板的干燥速度比弦切板要慢很多，因此在窑干时最
好能将板材分类，分别干燥。
表 2 百度试验干燥速度
Tab． 2 Statistic of drying rate in 100 ℃ test
W初 /%
Initial MC
干燥时间 /h Drying time
全程 W初% ～30% 30% ～5%
干燥速度 /(%·h －1)Drying speed
全程 W初% ～30% 30% ～5%
干燥速度等级
Grade of
drying speed
63． 6 86 4． 18 14． 95 0． 73 8． 04 1． 67 2
(6)干缩特性。擎天树的干缩特性统计见表 3。根据体积干缩系数和差异干缩的大小，国产木材的
干缩性及干缩不均匀性均可分为:很小、小、中、大、很大共 5 个级别。差异干缩为 1． 139 ＜ 1． 4［6］，从表 3
数据看，擎天树的体积干缩系数为 0． 36% ＜0． 366% ＜0． 45%［16］，属小;差异干缩为 1． 81 ＜1． 89 ＜2． 20［16］，属
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第 4 期 邱炳发等:擎天树木材干燥特性研究
中;说明擎天树木材在干燥过程中容易产生翘曲和开裂。
表 3 擎天树干缩特性
Tab． 3 Drying shrinkage of Shorea chinensis
干缩率 /% Dry shrinkage
弦向
Tangential
direction
径向
Radial
direction
体积
Volume
差异干缩
Difference
shrinkage
干缩系数 /% Dry shrinkage coefficient
弦向
Tangential
direction
径向
Radial
direction
体积
Volume
7． 23 3． 81 10． 98 1． 89 0． 241 0． 127 0． 366
2． 3 编制擎天树木材干燥基准
通过试验获得 3 种主要干燥缺陷的等级程度后，参照与干燥缺陷相对应的干燥条件［7］，确定擎天树
木材干燥的初期温度，初期干湿球温度差及末期温度，列于表 4，从中选出各温度和干湿球温差最低条
件作为确定擎天树木材干燥基准的基本条件［7］。
表 4 试件干燥初步条件
Tab． 4 Preliminary drying conditions of samples
缺陷情况
Defect condition
等级
Grade
干燥初期温度 /℃
Initial drying
temperature
初期干湿球温差 /℃
Difference between the
initial wet and dry
bulb temperature
干燥末期温度 /℃
Telophase drying
temperature
初期开裂 Initial check 4 50 2 ～ 3 80
截面变形 Cross － section deformation 1 80 5 ～ 7 95
内部开裂 Internal crack 1 80 5 ～ 7 95
根据表 4 确定:初期温度为 50 ℃，干燥初期干湿球温差为 2 ～ 3 ℃，终期温度为 80 ℃。木材初期
开裂程度一般与干燥初期干湿球温度差关系最大，与初期温度关系次之，与末期温度和末期干湿球温度
差关系最小。截面变形程度与干燥初期温度和干湿球温度差关系较大，与末期干湿球温度差关系较小。
内裂程度与干燥初期温湿度，末期温度关系均较大，与末期湿度关系较小［7］。在制定干燥基准时应注
意针对各主要缺陷的情况合理安排各阶段温湿度的变化，避免各类干燥缺陷的出现，确保干燥质量，提
高生产效率。
由于擎天树的初期开裂等级较高，而截面变形及内裂等级较小，因而对其进行干燥时，前期的干湿
球温度差不宜过大，升温不宜过快，可有效避免初期开裂的出现;中后期升温幅度及干湿球温度差可适
表 5 百度试验法确定的擎天树木材(25 ～ 30 mm)干燥基准
Tab． 5 Drying schedule determined by 100 ℃ test for 25 ～ 30 mm Shorea chinensis
阶段
Stage
含水率 /%
Moisture content
干球温度 /℃
Dry bulb temperature
干湿球温度差 /℃
Difference between dry and
wet bulb temperature
干燥时间 /d
Drying time
1 60 以上 50 2
2 60 ～ 40 52 2
3 40 ～ 35 54 3
4 35 ～ 30 56 5
5 30 ～ 25 58 8 20． 5
6 25 ～ 20 65 18
7 20 ～ 15 70 25
8 15 ～ 10 75 30
9 10 以下 80 30
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江 西 农 业 大 学 学 报 第 33 卷
当加大，提高干燥效率。根据实验记录，初期开裂多集中在含水率 56%左右出现，27%左右趋于稳定。
故含水率在 60%以上时，干球温度为 50 ℃，干湿球温度差为 2 ℃;含水率在 60% ～25%时，各阶段之间
缓慢升温，之后的升温幅度可适当加大，以提高干燥效率。经计算，试件初含水率为 63． 6%，查含水率
与干湿球温度差关系表［7］，可以制定出锯材的干燥基准;再根据本试验共用时 86 h，初期干湿球温度差
为 2 ℃，查干燥时间估算图，可估算锯材实际干燥的时间。一般成材干燥多为家具用材，故而制定 25 ～
30 mm厚擎天树木材干燥基准。最终干燥基准见表 5。
3 结 论
(1)结果表明，擎天树的干燥速度较快，干燥时间介于 12． 2 ～ 17． 6 h，对应的特性等级为 2 级。弦
切板和径切板干燥速度差异明显，最好分别干燥。
(2)初期开裂为擎天树木材的主要干燥缺陷，达到 4 级。因此干燥前期升温不宜太快，干湿球温度
差不宜过大。
(3)弯曲变形中，瓦弯变形最明显，平均为 1． 23 mm;扭曲变形程度轻，截面变形小，无内裂，对应的
特性等级分别为 2、1、1。
(4)擎天树木材的体积干缩系数小，差异干缩中等。
(5)制定了 25 ～ 30 mm厚擎天树木材的预测干燥基准。
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