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2016年4月 第27卷第2期 研究与设计
收稿日期: 2015-09-26
作者简介: 韩宇豪（1991-），男，哈尔滨人，硕士研究生。
通讯作者: 涂登云，男，博士，副教授，研究方向：木材干燥及木
材改性。
基金项目: 国家农业科技成果转化资金项目（2012GB2C200180）。
汽蒸处理对王桉木材干燥皱缩恢复的研究
韩宇豪1，彭冲1，范文俊1，涂登云1，钟伟2
（1.华南农业大学材料与能源学院，广州 510642；2.广州厚邦木业制造有限公司研发中心，广州 511480）
摘要：针对王桉木材干燥过程中易发生皱缩的现象，通过汽蒸处理使王桉木材恢复，通过皱缩恢复率
来衡量王桉木材汽蒸处理过程中的皱缩恢复程度。结果表明：王桉木材皱缩的恢复主要发生在处理前
期和中期，皱缩恢复与木材的吸湿有一定的相关性。含水率为20%、15%、12%的试材的平均皱缩深
度分别从处理前的6.60mm、5.84mm、5.56mm恢复到处理后的3.72mm、3.23mm、3.41mm，恢复效果
明显。因此，生产中可以采用将王桉木材干燥至含水率15～20%时，汽蒸处理4～5h的生产工艺对王
桉进行皱缩恢复处理。
关键词：王桉；汽蒸处理；皱缩回复
DOI编码：10.13594/j.cnki.mcjgjx.2016.02.011
中图分类号：S781.7 文献标识码：A 文章编号：1001-036X(2016)02-0037-03
Study on steam treatment on eucalyptus regnans lumber drying
collapse recovery
HAN Yu-hao1, PENG Chong1, FAN Wen-jun1, TU Deng-yun1, ZHONG Wei2
(1.College of Materials and Energy, South China Agricultural University, Guangzhou, 510642; 2.Guangzhou Homebon
Timber CO.,LTD. Research ang Development Center, Guangzhou 511480)
Abstract: Eucalyptus regnans lumber is hard to be dried and most drying defects are collapsed and split which affect
the utilization of Eucalyptus regnans and reduce the strength of wood. In this study, steam Treatment is used to recover
the collapsed Eucalyptus regnans lumber, and collapse coefficient is proposed as an index of the collapse severity
.Results showed that: the test specimen moisture content is 20%, the average collapse depth is from 6.60mm to 3.72mm
after treatment. the test specimen moisture content is 15%, the average collapse depth is from 5.84mm to 3.23mm after
treatment. the test specimen moisture content is 12%, the average collapse depth from5.56mm to 3.41mm after treatment.
Key words: eucalyptus regnans; steam Treatment; collapse recovery
程中，极易出现皱缩、开裂、变形等缺点，这些不可避免
的干燥的特性降低了王桉的出材率，极大地限制了其高
附加值的实木化形式的利用。所以减少王桉干燥过程中
的以上缺点是迫切需要解决的问题。
国内外学者对木材干燥中的皱缩恢复进行了大量的
研究。Rozas对智利丰产的亮果桉和蓝桉进行了工业化
干燥试验，还指出当含水率降低到17%以下时的汽蒸处
理可以有效地回复皱缩[2]；陈太安、顾炼百对干燥后的赤
桉进行蒸汽处理试验，指出皱缩的回复主要发生于处理
前期[3]；Chafe认为短期汽蒸处理对提高澳洲塔斯马尼
亚(Tasmanian)王按的可回复皱缩效果显著，可回复皱缩
在心边材交界处最高，而心材的残余皱缩最大。但调节
措施只对表层皱缩进行部分的恢复，而且对开裂和内层
王桉（Eucalyptus regnans）是澳大利亚最主要的
木材资源，主要分布于维多利亚州和塔斯马尼亚州，木
材蓄积量大、树形高大。我国华南、西南和华东地区也
广泛引种栽培，并收到显著的生态与经济效益。王按的
基本密度为0.473～0.517g/m3，强度中等，硬度大，木材
颜色浅，花纹美丽，易于加工，适用细木工板、室内装饰
和家具制造，在澳大利亚广泛运用于木结构建筑、装饰
用材和胶合板行业，同时王桉也是澳大利亚最重要的造
纸用材之一[1]。虽然王桉具有以上优点，但在实际干燥过
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的皱缩没有影响[4-6]。笔者针对王桉木材干燥易皱缩的特
点，利用汽蒸处理来恢复王桉木材在干燥过程中产生的
皱缩，为提高王桉木材附加值及实木化利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
王桉（Eucalyptus regnans）木材产自澳大利亚，初
含水率范围在82.4%～102.5%。纤维饱和点是木材性质
变化的转折点，当含水率在纤维饱和点之上时，木材含
水率的变化是自由水含量的变化，它对木材强度和体积
影响甚微；当含水率在纤维饱和点之下，含水量变化即
吸附水含量的变化将对木材强度和体积等产生较大的
影响，所以木材干燥过程中的缺陷多产生于木材纤维
饱和点以下（即：含水率介于23%～32%之下时），并且当
木材含水率为25%～30%时，此含水率阶段的木材，仅仅
为干燥缺陷产生的初期，干燥缺陷并不明显。综上所述
选取经干燥至含水率分别为20%、15%、12%的弦切板3
块，要求试材为无节、无腐朽的健康材。规格为(长×宽
×厚)2000mm×250mm×46mm，制成规格为（长×宽×
厚）400mm×250mm×46mm试件共12块。
1.2 试验设备
热处理实验窑（最大容积0.4m3）；电热鼓风干
燥箱；电子天平（精度为0.001g）；游标卡尺（量程
0～200mm）等。
1.3 试验方法
将含水率为20%、15%、12%的试样各一块组成一组
（共4组），参考文献中（赵喜龙 2013“人工林杨树木材
皱缩恢复工艺与机理研究”及陈太安、顾炼百2004“汽蒸
处理回复赤桉干燥皱缩的研究”）的温度工艺参数（干球
温度100℃，相对湿度100%)。实际生产过程中木材常规
干燥窑最高温度虽然干球温度可以达到100℃，但湿球温
度常常无法达到100℃（即相对湿度无法达到98%以上），
而且长时间的高温高湿会降低常规木材干燥窑的使用寿
命。本实验虽然采用设备为热处理实验窑，但在实际工业
批量干燥过程中均采用常规木材干燥窑，所以综合考虑
到常规干燥窑的使用寿命和相对湿度无法达到要求，故
设定汽蒸处理温度为干球温度95℃，湿球温度95℃。热
处理时间分别为3h、4h、5h、6h。处理前，准确的测量每
个试件的初含水率M初，并称量试件初重m初。
1.4 测定方法
1.4.1 皱缩深度测定方法
试材的皱缩程度可以从A、B两个横切面上直观的
观察反应出来，如图1所示。皱缩深度是指板材横切面
最大厚度与最小厚度之差，直接反映了皱缩板材的利用
率，皱缩深度越大，板材的利用率就越小[6]。测量方法如
图2所示。计算公式为:
h=Lmax-Lmin （1）
式中：h为皱缩深度；Lmax为试件的最大尺寸；Lmin
为试件的最小尺寸。
1.4.2 皱缩恢复率计算方法
皱缩恢复率的计算方法，即汽蒸处理前后试样的皱
缩深度变化的比值。主要公式为：
（2）
式中：α为皱缩恢复率，%；h0为汽蒸处理后皱缩深
度，mm；h为汽蒸处理前皱缩深度，mm（注：数值越大
代表皱缩恢复效果越好）。
图1 A、B测量面示意图 图2 皱缩深度测量方法示意图
2 结果与分析
2.1 汽蒸处理时间对皱缩恢复的影响
桉木的渗透性较差，导管壁上，管间纹孔多为附物
纹孔，大量附物的存在影响了木材中水分的移动及其他
物质向木材中渗透。汽蒸处理则是为了改善桉木的渗
透性，汽蒸处理后的桉树木材，木素和纤维素的弹性增
加，木材内部的干燥应力得以释放[7]。
对含水率分别为20%、15%、12%的试材分别进行
3h、4h、5h、6h的汽蒸处理。含水率为20%的试材的
平均皱缩深度从处理前的6.60mm恢复到处理后的
3.72mm；含水率为15%的试材的平均皱缩深度从处理
前的5.84mm恢复到处理后的3.23mm；含水率为12%的
试材的平均皱缩深度从处理前的5.56mm恢复到处理后
的3.41mm。
在不同处理时间下的试材的皱缩恢复率结果见图3。
图3表明，含水率不同的三组试材，随着汽蒸处理时
间的延长，试件的皱缩恢复率呈增大趋势，即试件的皱
缩深度逐渐减小，但处理时间为6h时，皱缩恢复率有所
减小。处理时间为3h时，含水率为20%、15%、12%的试件
皱缩恢复率分别为38.74%、37.58%、15.26%；处理时间
为4h时，含水率为20%、15%、12%的试件皱缩恢复率分
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别为43.06%、48.29%、37.06%；处理时间为5h时，含水
率为20%、15%、12%的试件皱缩恢复率分别为49.82%、
55.80%、55.80%；处理时间为6h时，含水率为20%、15%、
12%的试件皱缩恢复率分别为43.72%、30.28%、42.40%。
图3 不同时间处理后试材皱缩恢复率
含水率为20%和15%的试样，A、B两端面的皱缩恢
复率数值相近，两端面的皱缩恢复较为平均；含水率为
12%的试样，A、B两端面的皱缩恢复率差异较大，整体
恢复效果不如其他两组试样。
对于含水率为12%的试样A、B两端面的皱缩恢复
率差异较大。分析原因，在桉木板材干燥过程中，若想
得到含水率低的试材，则其干燥时间一定大于其他两组
试材的干燥时间，结合水的蒸发自然大于其他两组，加
深了试材的皱缩。本已皱缩的细胞腔变得窄小而扁平，
皱缩严重的木材细胞壁上出现了细微的裂纹，相对其他
两组试材更多的细胞内部结构遭到了破坏，导致在汽蒸
处理的条件下不能够恢复。
对于汽蒸处理6h的试材，皱缩恢复率小于其他处
理时间下的试材。分析原因：1）由于试材在高温高湿状
态下过长时间从而导致已经恢复的部分再次发生皱缩。
2）长时间的汽蒸处理导致试材过度吸湿，试材中原本
没有皱缩的部分产生湿胀。从而导致处理时间为6h时，
皱缩恢复效果差于其他处理时间的试材。
随着皱缩深度的减小，使一些原本不能达到板材生
产厚度要求的坯料重新得到利用[8]，可有效减小加工余
量，提高王桉木材利用率。
2.2 汽蒸处理过程中含水率变化
不同含水率的王桉试材经不同汽蒸处理时间后，其
含水率变化情况如图4所示。
图4 不同处理时间下试材含水率变化图
图4表明汽蒸处理过程中，试材含水率的变化速度
在汽蒸处理的前150min较快，在3h以后较慢。试材的
含水率在5h以后基本不发生变化。结合图3可见试材皱
缩的恢复主要发生在处理前期和中期，皱缩恢复与木材
的吸湿有一定的相关性。
汽蒸处理前期，试材表面大量吸湿，并受高温的作
用而使试材软化。由于内层不与处理介质直接接触，所
以处理3h后，试材表面吸湿大大减小，试材含水率基本
不发生改变，总体恢复速率变缓。
3 结论
1）汽蒸处理可有效恢复王桉在干燥过程中产生的
皱缩，随汽蒸处理时间延长，皱缩深度减小，当汽蒸处
理时间为5h时，皱缩深度明显降低，皱缩恢复效果相对
最好。
2）皱缩恢复与木材的吸湿有一定的相关性，皱缩
恢复主要发生在汽蒸处理的前期和中期，后期恢复效果
不明显。
3）在本试验范围内，汽蒸处理4～5h为较优的工
艺，综合考虑到实际生产应用中能源消耗及干燥成本的
问题，在对王桉板材干燥至含水率为20%～15%时，建议
采用干、湿球温度95℃，处理4～5h的工艺参数处理王桉
板材在干燥过程中产生的皱缩，从而提高板材利用率。
[参考文献]
[1] 彭鹏祥,徐开蒙,涂登云.热水处理对王桉木材干缩率和皱缩的影
响[J].广东林业科技,2010,26(6):24-27.
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2年生为3550MPa；3年生为4151MPa，且均属于Ⅰ级[6]
（≤7.4GPa）。2～4年生沙柳材[7]抗弯弹性模量为
3730MPa，竹柳材3年生及2年中部的抗弯弹性模量高于
2～4年生沙柳。
抗弯弹性模量在不同树龄和高度时，随着树龄增
大呈增加趋势；从基部到顶部抗弯弹性模量减小。不同
树龄差异显著性t检验可知：1、2、3年生之间均差异显著
（见表2）。
2.3 不同树龄竹柳材物理力学性质的变异
木材物理力学性质是合理利用木材的一个重要依
据，结合《木材物理力学性质分级表》[6]与表1可知：竹
柳材气干密度属低等；抗弯强度1年生属甚低等，2年生
属低等，3年生属中等；抗弯弹性模量属于Ⅰ级。对不同
树龄竹柳材主要物理力学性质的差异显著性t检验（表
2）表明：1年生与2、3年生各项物理力学性质均差异极
显著；1年生与3年生气干密度、抗弯强度和抗弯弹性模
量差异不显著，体积干缩率、纤维长宽均显著。
3 结论
1）竹柳材的气干密度、纤维长、纤维长宽比、干缩
率、抗弯强度和抗弯弹性模量随着树龄增大而增加；干
缩率、抗弯强度和抗弯弹性模量由基部到顶部逐渐减
小；气干密度属低等，抗弯强度1年生属甚低等，2年生属
低等，3年生属中等，抗弯弹性模量属于Ⅰ级。
2）差异显著性t检验表明：1年生与2、3年生各项物
理力学性质均差异极显著；1年生与3年生气干密度、抗
弯强度和抗弯弹性模量差异不显著，体积干缩率、纤维
长宽均显著。竹柳材的体积干缩率、纤维长宽比和纤维
长度作为人造板的原材料均优于沙柳材,3年生的竹柳材
抗弯弹性模量优于沙柳材,可以在内蒙古西部沙漠地区
大量种植，解决人造板原料缺乏的问题。
[参考文献]
[1] 董葛平,邓玉和,王新洲,吴晶,侯天宇,杨莹,范祥林,张健.竹柳材
性及其刨花板制造工艺研究[J].西南林业大学学报,2013,(3):92-
96.
[2] 饶英.竹柳的价值与用途和发展竹柳的意义[J].中国农业信息,
2014,(17):124.
[3] 陈明及,吴金绒,邓玉和,侯天宇,王新洲,陈骁轶,张健.竹柳枝桠
材重组木的研制[J].西南林业大学学报,2015,(1):75-81.
[4] LY/T2369-2014.沙生灌木物理力学性能测试方法[S].国家林业
局发布:中国标准出版社,2014-08-21.
[5] 许彩娟,符韵林,孙静.顶果木人工林木材物理力学性质[J].东北林
业大学学报,2014,(8):86-89.
[6] 中国林科院木材工业研究所.中国主要树种的木材物理力学性质
[J].北京:中国林业出版社,1982,106.
[7] 孙娟,王喜明,贺勤.沙柳材物理力学性能及其测试方法的研究[J].
林产工业,2012,(2):57-59.
[8] 叶忠华.造林密度对福建柏木材物理力学性能的影响[J].木材加工
机械,2011,(6):15-18.
[9] F o r e s t P r o d u c t s L a b o r t o r y.Wood Handb o ok[M].
Washington:US Department of Agriculture,1954.
[10] 孙庆丰,陈太安,王昌命.不同树龄思茅松人工林密度和力学性质
变异研究[J].木材加工机械,2007,(3):19-23.
[11] 方文彬,钟丽辉,戴秀珍.栽植密度对杉木木材干缩性能的影响
[J].中南林学院学报,1998,(2):52-55.
[12] 徐有明.木材学[M].北京:中国林业出版社,2006.
[13] 杨文忠,方升佐.杨树无性系木材纤维长度和宽度的株内变异[J].
南京林业大学学报(自然科学版),2003,(6):23-26.
[14] 翁文源.杨树木材纤维长度变异及其在造纸中的应用[J].湖北林
业科技,2007,(2):31-33.
[15] 冯利群,高晓霞,王喜明.沙柳木材显微构造及其化学成份分析
[J].内蒙古林学院学报,1996,(1):38-42.
[16] 孙庆丰,陈太安,王昌命.不同树龄西南桦木材物理力学性质株内
变异研究[J].林业科技,2007,(5):41-44.
[17] 红岭 ,安珍 .沙柳材物理力学性质的测定 [ J ] . 林产工业 ,
2012,(4):56-59.
[2]Rozas R,R Sanchoz P.Pinedo drying of Eucalyptus regnans and
E,globules for blocks,furniture and flooring[R].Proc 8th IUFRO
Int.Wood Drying Conf Brasov Romania,2003,185-191.
[3] 陈太安,顾炼百.汽蒸处理回复赤桉干燥皱缩的研究[J].南京林业
大学学报,2004,28(3):34-36.
[4] Chafe S C.The distribution and interrelationship of
collapse,volumetric shrinkage,moisture content and density
in trees of Eucalyptus regnan F.Muell [J].Wood Science and
Technology,1985,(19):329-345.
[5] Chafe S C.Effect of brief presteaming on shrinkage,
collapse,and other wood-water relationships in Eucalyptus
regnans F.Muell [J].Wood Science and Technology,1990,
24:311-326.
[6] Chafe S C.Shrinkage and collapse in thin sections and
blocks of Tasmanian mountain ash regrowth.Part3;
collapse[J].Wood Science and Technology,1992,26:181-187.
[7] 王喜明,王军,刘晓阳.木材皱缩评价指标的研究[J].林业科学,
2000,36(3):129-130.
[8] 王晓敏.两种常用速生阔叶材的渗透性及其改善的研究[D].南京
林业大学,2010.
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