全 文 ：木材加工　Timber Processing
PR ACTICA L FORES TRY TECHNOLOGY 45　
二〇〇八年第十二期　林业实用技术
小径木大青杨锯材间歇加热干燥工艺的研究
赵西平1 　郭明辉2
(1.河南科技大学林学院　河南　洛阳　471003;2.东北林业大学生物质材料
科学与技术教育部重点实验室)
中下游的气候。
(3)长瓣短柱茶抗病虫害能力较强 ,
结合适当的防治方法即可让其茁壮成长。
(4)长瓣短柱茶是优良的油料及观赏
植物 , 可在长江中下游地区加以推广种植。
参考文献:
[ 1] 　候宽昭.中国种子植物科属词典
[ M].北京:科学出版社 , 1982 , 81-
485.
[ 2] 　中国科学院植物研究所.中国高等
植物图鉴(补编第二册[ M].北京:
科学出版社 , 1983 , 444-466.
[ 3] 　陈存及 , 陈作法.阔叶树种栽培
[ M].北京:中国林业出版社 , 2000 ,
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[ 4] 　周炳芽 , 杨赞明 , 等.江西园林植物
病虫害防治的问题及对策探讨[ J].
江西林业科技 , 2008(1):57-59.★
(栏目责任编辑　蒋旭东)
表 1　30mm厚小径木大青杨锯材干燥基准
含水率阶段
/ %
干球温度
/ ℃
平衡含水率
/ %
处理时间
/ h
处理时机
当W=%
低温预热 48 20 6 干燥前
初期处理 68 20 5 干燥前
>40 62 16
40 ～ 30 65 13
中间处理 1 70 18 5 32
30 ～ 25 68 11
25 ～ 20 72 8.5
中间处理 2 77 16 4 21
20 ～ 15 75 7
15 ～ 10 78 6
<10 81 4.5
平衡处理 85 8 16
最终处理 85 13 7
表面干燥 75 4.5
[ 摘要] 　采用常规干燥基准 , 对小径木大
青杨锯材(1 000 mm×45 mm×30 mm)分
别进行了间歇 2 h 和间歇 6 h 加热干燥试
验。分析了干燥过程中锯材含水率的变
化规律 ,讨论了锯材干燥后的质量及小径
木大青杨的皱缩特性 , 并与连续加热干燥
试验进行了对比。结果表明 , 小径木大青
杨锯材采用间歇加热干燥工艺是可行的;
间歇加热方式有利于提高锯材的干燥质
量 ,减少锯材的皱缩程度 , 间歇时间越长 ,
效果越明显。
[ 关键词] 　小径木　大青杨　间歇加热
　干燥工艺
大青杨 (Populus ussuriensis
Korn.)又称憨大杨 、哈达杨 ,自然分
布于我国东北的长白山 、小兴安岭
林区 。大青杨木材较软 , 材质白且
致密 ,耐腐力强 ,可供建筑 、造纸 、胶
合板等用材 ,是东北三省东部山区
天然林更新及人工林培育的主要树
种之一[ 1-2] 。大青杨是理想的速生
树种 ,生长高峰期早 , 25 a左右即可
达到 1个轮伐期 ,平均胸径在 18 cm
左右 ,中小径级的大青杨占相当大
比例[ 3] 。小径级大青杨的木材材质
低劣 ,干燥时极易开裂 、变形 , 还伴
有皱缩发生[ 4] ,严重影响后期的加
工利用。
小径木外形细而长 ,弯曲较多 ,
生长应力大 ,细胞壁薄 , 纤维短 ,多
数属于未成熟材 , 材质不稳定[ 5] 。
干燥过程中 ,木材内的水分移动很
快 ,容易迅速形成较大的含水率梯
度 ,引起木材开裂 、变形。采取在一
个时间内较高温度加热 ,另一时期
降低其温度 ,两个干燥状态交替进
行的间歇加热干燥可以合理地控制
含水率梯度 ,减少干燥缺陷的产生。
本文通过对小径木大青杨锯材进行
间歇加热干燥工艺的研究 ,为小径
木大青杨锯材的干燥生产提供实践
指导和科学依据。
1　试验材料和设备
1.1　试验材料
试验所用小径木大青杨取自东
北林业大学帽儿山实验林场 ,直径为
140 ～ 160 mm 。原木按集成材的半成
品毛料锯切成规格为 1 000 mm×45
mm×30 mm 的锯材 ,其初含水率大
于 40 %,心材比例约占 80 %。
1.2　试验设备
试验采用小型全自动控制干燥
室 ,顶风机型 ,电加热 ,加热器 、喷湿
木材加工　Timber Processing
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二〇〇八年第十二期　林业实用技术
　　
图 2　不同干燥方式下小径木大青杨的微观缺陷
管和进 、排气孔各一组 ,均位于干燥室
顶端。温度测定采用PT100电偶式温
度计。木材含水率测定采用电阻式。
2　干燥工艺
2.1　干燥方法
间歇加热干燥试验的间歇期间
停止加热 ,风机停转 ,干燥室内温度
自然下降 ,进排气口关闭 ,整个干燥
室处于密封状态 ,加热时间都为 9
h ,间歇时间分别为 2 h和 6 h 。同时
还进行了连续加热干燥试验 , 以做
比较 。故 3种加热方式分别简称为
间歇 2 h 、间歇 6 h 和连续加热 。
2.2　干燥基准
本项研究的 3次试验均采用常
规低温加热干燥基准 ,其是根据课
题组前期试验的研究 ,得出的干燥
基准 ,如表 1所示。
2.3　工艺路线
分选锯材※选择检验板※合理
装堆※预处理※加热※间歇※加热
※中期处理
质量检验※冷却出室※表面干
燥※最终处理※平衡处理※加热※
间歇※加热
2.4　注意事项
干燥过程包括加热阶段 、间歇
阶段和热湿处理阶段 。在由间歇阶
段向加热阶段过渡时不可操之过
急 ,升温速率必须保证在 4 ℃/h 。
热湿处理的时机 、温度 、平衡含水率
及时间要达到要求。
3　结果与分析
3.1　干燥曲线
不同加热方式下小径木大青杨
锯材的含水率随干燥时间变化的总
趋势基本上是一致的(见图 1)。锯
材的干燥速度比较快 ,含水率是变
化的高时 ,干燥速率是变化的 。连
续加热和间歇 2 h 干燥试验过程中 ,
干燥速率在含水率 55 %以上时就
迅速增大;间歇 6 h 加热干燥过程
中 ,干燥速率增大的稍晚一些 ,但此
时的含水率也在 40%左右 。小径木
大青杨多数是幼龄材 ,木材的细胞
腔大 、细胞壁薄 ,易于水分迁移 ,锯
材容易迅速形成较大的含水率梯
度 ,锯材的均含水率虽然远在纤维
饱和点以上 ,但表层含水率已降到
纤维饱和点以下。3次干燥试验中 ,
锯材的干燥速率在含水率 15%左右
才减少 ,这也是小径木大青杨锯材
容易发生变形 、开裂的原因之一。
3.2　干燥质量
参照国家标准 GB/ T 6491 -
1999《锯材干燥质量》的规定 ,3次干
燥试验的锯材都没有产生内裂 ,质
量都达到了国家标准的 2级以上 ,
间歇 6 h 的锯材质量达到国家标准
的 1级。间歇加热方式对减少小径
木大青杨锯材的弯曲 、变形十分显
著 ,间歇时间越长 ,效果越明显。这
是因为在间歇阶段 ,干燥介质的温
度大幅下降 ,锯材的含水率梯度和
温度梯度方向一致 ,有利于排出水
分和释放已经产生的干燥应力 ,减
少弯曲 、变形 。
3.3　不同加热方式下的小径木大
青杨的皱缩特性
无论采用何种加热方式 , 干燥
后的小径木大青杨锯材都出现了不
同 程 度 的 皱 缩 。 采 用 FEI -
Quanta200型扫描电子显微镜观察
木材加工　Timber Processing
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二〇〇八年第十二期　林业实用技术
产生　　 表 2　终含水率及应力质量指标
加热
方式
平均最终
含水率/ %
干燥均
匀度/ %
均方差
/ %
厚度上含水
率偏差/ %
残余应力
指标/ %
质量
等级
连续加热 9.68 3.21 1.60 3.58 2.91 2
间歇 2h 7.67 2.57 1.28 2.99 2.61 2
间歇 6h 7.59 1.30 0.65 2.44 1.92 1
表 3　可见干燥缺陷质量指标
加热
方式
顺弯翘
曲度/ %
横弯翘
曲度/ %
扭曲度
/ %
纵裂度
/ %
质量
等级
连续加热 0.26 0.30 0.40 3.70 1
间歇 2h 0.21 0.18 0.25 2.59 1
间歇 6h 0.21 0.17 0.21 1.24 1
皱缩的木材的试片(见图 2)。气干
方式下 ,小径木大青杨木材中的木
纤维产生正常的收缩 ,个别细胞腔
产生不正常变形 ,表现为气干的锯
材只有极少数产生皱缩 ,皱缩的程
度比较小 。采用间歇2 h加热干燥 ,
锯材的皱缩现象比较严重 ,大部分
木纤维的腔体因为产生严重收缩 ,
细胞内壁几乎完全贴合在一起 ,甚
至导管也因不正常收缩细胞的挤压
产生了不正常变形 。间歇时间延长
到 6 h ,锯材的皱缩状况得到明显的
改善 ,虽然大部分细胞腔产生了严
重变形 ,但是只有个别细胞内壁发
生粘连 。连续加热干燥的锯材 ,皱
缩情况十分严重 ,绝大部分的木纤
维发生严重收缩 ,细胞内壁完全粘
连在一起 。
皱缩是由于木材干燥时水分移
动太快 ,所产生的水分蒸发张力使
细胞溃陷而引起的不规则收缩 ,是
细胞形态发生改变所致 ,皱缩通常
在自由水蒸发阶段就开始产生[ 6] 。
小径木大青杨中多数为未成熟材 ,
水分蒸发引起的张力超过木材细胞
的横向抗压强度时 , 木材细胞发生
不正常收缩 ,锯材就会产生皱缩 ,而
且较成熟材严重 。小径木心材比例
占 80%以上 ,这也是小径木大青杨
锯材容易产生皱缩的一个重要原
因。
干燥工艺条件中的温度因子对
大青杨的皱缩影响显著 ,温度越高
木材皱缩越严重[ 7-8] 。加热阶段 ,木
材内外出现含水率梯度 ,并逐渐增
大 ,内部水分的压力差也逐渐增大 ,
水分向外排出的速率也就越快 ,锯
材容易发生皱缩 ,而且随着锯材的
温度逐渐升高 ,皱缩程度有增大的
趋势 。但是在间歇加热方式的间歇
阶段 ,锯材的温度下降弱化了木材
皱缩的程度。间歇 6 h 加热干燥的
锯材 ,间歇时间比较长 ,温度逐渐降
低 ,使已经发生皱缩的细胞发生部
分的弹性恢复 ,因此相对于间歇2 h
加热干燥的锯材 ,皱缩程度要小的
多。连续加热干燥过程中 ,干燥介
质的温度持续上升 ,锯材内部存在
较大的含水率梯度 ,这为产生皱缩
提供了充分的外部条件 ,因此锯材
的皱缩比较严重。木材的皱缩机理
相当复杂 , 涉及到木材结构组织的
物理 、化学变化以及木材内水分的
迁移等多方面的因素 ,欲全面了解
间歇加热方式改善小径木大青杨皱
缩状况的原因和机理 ,还需要做更
深入的研究。
4　结论
小径木大青杨锯材的干燥速度
比成熟材快 ,而且锯材的含水率较
高时干燥速率就不再是一个常数。
连续加热和间歇 2 h加热干燥试验
中 ,锯材的干燥速率在含水率 55%
以上时就迅速增加 ,而间歇 6 h 加热
干燥试验中 , 锯材的干燥速率在
40%左右才开始增加 ,3次干燥试验
锯材的干燥速率都在含水率 15%左
右才减少 。间歇加热方式有利于提
高小径木大青杨锯材的干燥质量 ,
显著减少了锯材的弯曲 、变形 ,间歇
时间越长 ,效果越明显。3次干燥试
验的锯材质量都达到了国家标准的
2级以上 ,间歇 6 h 的锯材质量达到
国家标准的 1 级。间歇加热方式可
以减少小径木大青杨锯材的皱缩程
度 ,但是必须保证间歇时间。
参考文献:
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(7 ～ 8 本刊略)★
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