全 文 ：第２７卷 第６期
Ｖｏｌ．２７ Ｎｏ．６
木材工业
ＣＨＩＮＡ ＷＯＯＤ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
２０１３年１１月
Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２０１３
收稿日期：２０１３－０３－２６；修改日期：２０１３－１０－１０
基金项目：引进国际先进林业科学技术计划“木材柔性真空管道干燥
技术引进”（２００９－４－５４）。
作者简介：王宵（１９８９—），女，中国林科院木材工业研究所硕士研
究生。
通讯作者：高瑞清，男，中国林科院木材工业研究所副研究员。
应用技术
马占相思木材的柔性真空干燥工艺
王 宵，高瑞清，李晓玲，高利祥
（中国林科院木材工业研究所；国家林业局木材科学与技术重点实验室，北京 １０００９１）
摘要： 人工林马占相思木材干燥时易产生皱缩及内裂，为改进干燥质量，对５０ｍｍ厚的马占相思木材采用柔性真空
干燥工艺。结果表明，试材的干燥速率接近于恒速，长度方向和厚度方向上的含水率分布均较均匀；应用本试验中较
优干燥工艺，试样的干燥速率比常规干燥大幅提高，干燥质量达到ＧＢ／Ｔ ６４９１－１９９９《锯材干燥质量》规定的一级要求。
关键词： 马占相思；柔性真空；干燥工艺；干燥质量
中图分类号：ＴＳ６５２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－８６５４（２０１３）０６－００４５－０５
Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｖａｃｕｕｍ Ｄｒｙｉｎｇ Ｓｃｈｅｄｕｌｅ ｆｏｒ ＡｃａｃｉａｍａｎｇｉｕｍＬｕｍｂｅｒ
ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ，ＧＡＯ Ｒｕｉ－ｑｉｎｇ，ＬＩ Ｘｉａｏ－ｌｉｎｇ，ＧＡＯ Ｌｉ－ｘｉａｎｇ
（Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗｏｏｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ；
Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｗｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｓｔａｔｅ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００９１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｃａｃｉａ ｍａｎｇｉｕｍｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒｏｐｉｃａｌ ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｅｓ．Ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｓｍａｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ
ｔｒｅｅ－ｔｒｕｎｋ，ａｎｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｊｕｖｅｎｉｌｅ ｗｏｏｄ，ｉｔ＇ｓ ｅａｓｙ ｔｏ ｃａｕｓｅ ｃｏｌａｐｓｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｌ－
ｃｈｅｃｋ ｄｕｒｉｎｇ ｄｒｙｉｎｇ．Ａ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｖａｃｕｕｍ ｄｒｙｉｎｇ ｓｃｈｅｄｕｌｅ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｄｒｙｉｎｇ
ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ａｃａｃｉａ ｍａｎｇｉｕｍｌｕｍｂｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｄｒｙｉｎｇ，
ｔｈｅ ｄｒｙｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｖａｃｕｕｍ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙ，ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｄｒｙｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔｅｄ ｓａｍｐｌｅｓ
ｆｒｏｍ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ６４．７５％ｔｏ １０．０１％ ｗａｓ ４２ｈｏｕｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｙｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｕｌｄ ｍｅｅｔ ｆｉｒｓｔ
ｇｒａｄｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ＧＢ／Ｔ ６４９１－１９９９．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ａｃａｃｉａ ｍａｎｇｉｕｍ；ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｖａｃｕｕｍ；ｄｒｙｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｄｒｙｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ
马占相思原产澳大利亚，树形直，尖削度小，出材
率高，密度与硬度适中，心材宽，呈浅褐色或褐色，适
合制作家具、细木工板、装饰人造板等。我国于１９７９
年从澳大利亚引种，先后在广东、广西、海南、福建等
省区栽培，目前种植面积已超过８万ｈｍ２ 以上，而且
呈持续扩大趋势［１］，在马来西亚等东南亚国家亦有大
量种植。马占相思木材大多以实木的形式使用，在干
燥中，易出现皱缩及内裂等缺陷，降低了其利用率［２］。
柔性真空干燥是一种快速、高质量的干燥方法，
设备简单，尤其适用于干燥难干材和异型材［３］，在低
温条件下进行干燥，有助于减少木材皱缩和内裂等缺
陷，并提高干燥速率。鉴于此，笔者针对马占相思木
材的特性，制定了柔性真空干燥工艺，旨在为提高其
干燥质量和利用率，提供技术支持。
１ 材料与方法
１．１ 试验材料
马占相思（Ａｃａｃｉａ ｍａｎｇｉｕｍ），马来西亚进口材，
某木材进口公司提供，树龄２０年，初含水率５５％～
１２２％，规格（长 × 宽× 厚）９００ ｍｍ×７００ ｍｍ×
５０ｍｍ。
·５４·
表２ 马占相思木的干燥质量检测结果
Ｔａｂ．２ Ｄｒｙｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ａｃａｃｉａ ｍａｎｇｉｕｍ ｓａｍｐｌｅｓ
检测项目
试验编号
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９
温度／℃ ５０ ５０ ５０ ５５ ５５ ５５ ６０ ６０ ６０
真空绝对压力／ｋＰａ ６．６７ １０．００ １３．３３ ６．６７ １０．００ １３．３３ ６．６７ １０．００ １３．３３
平均初含水率／％ ７５．１１ ９６．２２ ８３．４５ ８８．７４ ７１．４３ ８２．４６ １００ ６４．７５ ７０．６６
平均终含水率／％ １０．５１ １０．１２ １９．１７ ９．７２ ９．７９ １０．９７ ９．４２ １０．０１ ９．１４
干燥时间／ｈ １１８ ２３０ ６１４ ９８ １１０ ２２８ ５８ ４２ １０２
平均干燥速率／（％·ｈ－１） ０．５８ ０．３８ ０．０９ ０．８５ ０．６１ ０．３５ １．６ １．４１ ０．７１
厚度方向含水率偏差／％ ２．６２ ３．３５ １１．１２ １．１８ １．４８ ２．４５ ０．４４ ０．７８ １．０７
顺弯／％ — — — — — — — — —
横弯／％ ０．２ ０．２ ０．１ ０．４ ０．３ ０．２ ０．８ ０．５ ０．４
翘曲／％ — — — — — — — — —
扭曲／％ — — — — — — — — —
内裂／％ — — — — — — — — —
纵裂／％ — — — — — — ６．１ ２．２ —
皱缩／ｍｍ ０．１ ０．１ ０．１ ０．３ ０．３ ０．２ ０．６ ０．４ ０．４
横向残余应力／％ ０．８ ０．７ ０．６ １．２ １．０ ０．９ １．５ １．３ １．３
注：—为没有出现相应缺陷。
１．２ 试验装置
木材柔性真空干燥试验设备，
主要包括：ＨＥＤ－０６０３型真空泵、水
浴箱、柔性装载装置、真空分配
罐等［３］。
１．３ 干燥工艺
在生产常用的压力范围内，尽
可能选取较低的真空绝对压力值。
柔性真空干燥在较低的温度下进
行，使装载装置中的水蒸气处于过
热状态。试验各变量因子及水平列
于表１。总计９组试验，每组８个试
样。在试验过程中，定期取出试样
称重，测量含水率，至含水率达到
９％左右时，停止干燥。
表１ 试验因子与水平
Ｔａｂ．１ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｌｅｖｅｌｓ
变量因子
水平
１ ２ ３
Ｔ 温度／℃ ５０ ５５ ６０
Ｐ 真空绝对压力／ｋＰａ ６．６７ １０．００ １３．３３
１．４ 检测方法
根据ＧＢ／Ｔ ６４９１－１９９９《锯材干燥质量》，检测试
样的含水率、横向残余应力、顺弯、横弯、翘曲、内裂、
纵裂等干燥质量指标。制取试片方法如图１所示。
图１ 试片制取方法
Ｆｉｇ．１ Ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓａｍｐｌｉｎｇ
其中：试片１、２、３、４，用于测量试样长度方向的
含水率分布；试片１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ，用于测量厚度方向
上的含水率分布；试片１Ｓ、２Ｓ、３Ｓ、４Ｓ，用于测量横向
残余应力。
２ 结果与分析
试材干燥质量指标的检测结果，列于表２。
２．１ 干燥速率和干燥曲线
２．１．１ 干燥速率
温度和真空绝对压力对试样干燥速率影响的方
差分析见表３。
表３ 温度和真空绝对压力对试样干燥速率影响的方差分析
Ｔａｂ．３ Ｖａｒｉａｎｃｅ ｏｆ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ
ｖａｃｕｕｍ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｄｒｙｉｎｇ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ
变量 自由度 平方和 均方 Ｆ值 ｐ值
Ｔ ２ ８．５３６ ４．２６８ １２４５．８２１ ０．００００２
Ｐ ２ ６．４４２ ３．２２１ ９４０．１７８ ０．０００１２
Ｔ－Ｐ ４ ０．９２３ ０．２３１ ６７．３６２ ０．０００４７
注：Ｔ－Ｐ 为温度和真空绝对压力的交互作用。
从表３看出，温度和真空压力显著性检验值均＜
０．０５，说明两个因素对干燥速率的影响非常显著，且
温度对干燥速度的影响大于真空绝对压力，二者之间
的交互作用明显。
温度和真空绝对压力对干燥速率的影响如图２
所示。在真空绝对压力一定时，随着温度的升高，干
燥速率增加；在温度不变时，随着真空绝对压力的降
低，干燥速率增加。这是因为随着温度升高，木材中
水分子热运动加剧，加速了水分蒸发速率；而真空绝
对压力减小，木材内水分的沸点降低，亦可促使水分
的移出速度加快。
２．１．２ 干燥曲线
绘制各组试样的干燥曲线后发现，其变化规律类
似，选择两组典型的干燥曲线见图３。
·６４·
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图２ 温度和真空绝对压力对试样干燥速率的影响
Ｆｉｇ．２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｖａｃｕｕｍ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｄｒｙｉｎｇ ｒａｔｅｓ
图３ 试样的干燥曲线
Ｆｉｇ．３ Ｄｒｙｉｎｇ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｖａｃｕｕｍ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ
图３显示，在温度不变时，随着真空绝对压力的
升高，干燥曲线的斜率逐渐减小；在压力一定时，随着
温度的升高，干燥曲线的倾斜度逐渐增大。对各干燥
曲线进行线性拟合后，得出测定系数Ｒ２＞０．９７，干燥
曲线的线性特征十分明显，马占相思木材的干燥速度
接近恒速。
２．２ 含水率分布
由于各组试样分别在长度、厚度方向的含水率梯
度变化规律大致相同，因此，选择两组试样，分别分析
其长度和厚度方向上的含水率分布规律，如图４所示。
图４ 试样长度方向和厚度方向上含水率分布
Ｆｉｇ．４ Ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ
ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ
图４ａ显示，在长度方向上，靠近抽真空管木材端
头区域的含水率较低，随着距端头距离的增加，含水
率略有提高。
这是因为在干燥过程中，靠近抽真空管的一端试
材内部压力较小，压力梯度较大，试材中水分在较短
时间内达到沸点，因而蒸发加快。随着距抽真空管的
距离增加，压力值逐渐增大，压力梯度变小，水分蒸发
变缓。
从表２看出，除第３组试样外，其他各组试样厚
度方向含水率偏差，均符合标准中干燥质量等级一级
要求（＜３．５％）。由图４ｂ可知，厚度方向上，与常规
干燥的抛物线曲线相比，含水率变化曲线较平坦，试
样表面的含水率略低于中心部位。原因是在柔性真
空干燥中，受压力梯度的驱使，木材中的水分可以纵
向从细胞腔内通过纹孔移动到另一个细胞，使得木材
芯部的水分较易向表面移动，导致厚度方向上的水分梯
度较小［４］。
２．３ 干燥缺陷
各组试样均出现了不同程度的横弯、皱缩和横向
残余应力，因此，对这３个指标进行温度和真空绝对
·７４·
第２７卷 第６期 木材工业 ２０１３年１１月
压力影响的方差分析，结果列于表４。
表４ 温度和真空绝对压力对横弯、皱缩和
横向残余应力影响的方差分析
Ｔａｂ．４ Ｖａｒｉａｎｃｅ ｏｆ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｖａｃｕｕｍ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ ｃｕｐｐｉｎｇ，ｃｏｌａｐｓｅ ａｎｄ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ
干燥缺陷 变量 自由度 平方和 均方 显著性
横弯
Ｔ ２ ０．３５５ ０．１７７ ０．０００９
Ｐ ２ ０．０３６ ０．０１８ ０．００１６
皱缩
Ｔ ２ ０．５１０ ０．２３９ ０．０００４
Ｐ ２ ０．０６１ ０．０３５ ０．００３１
横向残余应力
Ｔ ２ ０．４７７ ０．３７７ ０．０００７
Ｐ ２ ０．０７１ ０．１５５ ０．００２５
从表４可知，温度和真空绝对压力对干燥试样的
横弯、皱缩和横向残余应力，均有非常显著的影响，且
温度的影响大于真空绝对压力。
在不同干燥条件下，试样的横弯、皱缩和横向残
余应力的变化情况，如图５所示。
图５ 温度和真空绝对压力对试样横弯、
皱缩和横向残余应力的影响
Ｆｉｇ．５ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｖａｃｕｕｍ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ
ｃｕｐｐｉｎｇ，ｃｏｌａｐｓｅ ａｎｄ ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ
１）横弯 从表２看出，除第７组试样的横弯为
标准规定的二级外，其他组试样均达到一级。从图
５ａ看出，当真空绝对压力一定时，随着温度的升高，
或当温度不变时，随着真空绝对压力的降低，试样横
弯变形均增加。这是由马占相思木材自身的特性决
定的，如试材的纹理不通直，或有应力木和幼龄材的
存在等。
２）皱缩 表２显示，各组试样均出现了轻微的
皱缩，但不影响使用。图５ｂ显示，温度对皱缩的影响
较大，随着温度的升高皱缩程度明显加大。
这是因为温度对木材内水分的移动速度影响大，
干燥温度越高，水分通过穿孔和纹孔所产生的毛细管
张力作用于细胞上的时间变短，当张力超过木材细胞
的横纹抗压极限强度时，木材细胞发生溃陷，造成木
材皱缩［５］。
３）横向残余应力 从表２可看出，各组试样的
横向干燥残余应力，均达到ＧＢ／Ｔ ６４９１－１９９９规定的
一级要求（＜２．５％）。从图５ｃ看出，温度对干燥应力
的影响更显著，干燥温度越高，干燥应力越大。原因
是温度越高，木材内部的水分子热运动越剧烈，水分
蒸发的速度和强度越大，表层含水率与芯层含水率梯
度越大，致使自由干缩应变和机械吸湿应变越剧烈，
因而干燥应力变大。
４）开裂及材色 表２显示，所有试件均未产生
内裂；除第７、８组试样外，其他组试样均未产生纵裂。
主要原因是真空干燥时，木材厚度上含水率偏差较
小，内外层木材干缩差异不明显。
经柔性真空干燥后，试样的材色与处理前相比，
未产生明显的变化。
２．４ 综合干燥质量评价
根据各组试样的干燥缺陷检测结果（表２），对照
国标ＧＢ／Ｔ ６４９１－１９９９，各组试样的干燥质量等级及
干燥速率，见图６。
由图６和表２可知，综合考虑干燥速度和干燥质
量，以第８组试样的工艺较佳，即干燥温度６０℃，真
空绝对压力１０．００ｋＰａ。
采用此工艺，将５０ｍｍ厚的马占相思锯材从初
含水率６４．７５％干燥至终含水率１０．０１％，仅需要４２
ｈ，干燥速率１．４１％／ｈ，干燥质量一级，比常规干燥速
度，提高５倍以上。
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图６ 各组试样的平均干燥速度和干燥质量等级
Ｆｉｇ．６ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｄｒｙｉｎｇ ｒａｔｅ ａｎｄ ｄｒｙｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ
３ 结论
１）在马占相思木材的柔性真空干燥中，干燥速
度随温度的升高而增加，随真空压力的降低而增大；
柔性真空干燥速度接近恒速。
２）在长度方向上，各组试样越靠近木材端头，含
水率越低，但整体差异较小；在厚度方向上，含水率分
布曲线较均匀。除第３、７组试样，其他试样的干燥质
量均达到一级。
３）５０ｍｍ厚马占相思锯材较优的干燥工艺条件
为：干燥温度６０℃，真空绝对压力１０．００ｋＰａ。在此
条件下，干燥质量可达到一级，干燥速率比常规工艺
提高５倍以上。
４）其他厚度规格的马占相思试材，及其在波动
干燥温度和压力条件下的干燥工艺有待进一步试验
研究。
参考文献：
［１］ 刁海林，罗建举．马占相思木材蠕变特性的研究［Ｊ］．中南林业
科技大学学报，２０１２，３２（６）：１４６－１５１．
［２］ 薛振华，王喜明．马占相思木材超微构造及其皱缩［Ｊ］．内蒙古
农业大学学报 ，２００２，２３（４）：１２－１７．
［３］ 王宵，高瑞清，李晓玲．木材柔性真空干燥技术的发展与应用
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［４］ Ｚｈａｎｇ ｊｉｎｇ Ｃｈｅｎ，Ｆｒｅｄ Ｍ Ｌａｍｂ．Ａ ｖａｃｕｕｍ ｄｒｙｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ
ｇｒｅｅｎ ｈａｒｄｗｏｏｄ ｐａｒｔｓ［Ｊ］．Ｄｒｙｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，２２（３）：
５７７－５９５．
［５］ 王喜明．木材皱缩［Ｍ］．北京：中国林业出版社，２００３：２６－２７．
（责任编辑 张一萍、姜 征
欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍
）
行业简讯
木工分会东北区组及制材研究会
举办研讨会
中国林学会木材工业分会东北地区委员会与木
材工业分会制材研究会学术研讨会，于２０１３年９月
在山东泰安召开。
本次会议由东北林业大学材料科学与工程学院、
黑龙江省木材科学研究所承办，北华大学、辽宁林业
职业技术学院、山东农业大学林学院协办。来自东三
省及山东、北京、江苏、安徽、广西等地的高校、科研院
所、企业代表近５０人参会。
此次会议以“提高木材综合利用率、发展木材节
约代用、木材加工技术的发展与环境相协调、木材产
品的深加工技术”为主题，分析东北地区及制材领域
的地域和行业特点，探讨相应的可持续发展战略，交
流研究开发成果、生产经验和管理技术，旨在为东北
地区木材加工及全国制材行业的技术进步与转型升
级，搭建产学研合作平台，提供技术支持。
木工分会
第１４次全国木材干燥学术
研讨会在京召开
２０１３年１０月，由中国林学会木材工业分会木材
干燥研究会与中国林产工业协会干燥专业委员会联
合主办、北京林业大学承办的“第十四次全国木材干
燥学术研讨会”在京举行，来自科研、高校、木材干燥
企业及专业媒体的代表１００余人到会。
围绕“开展速生材、珍贵木材、进口材、浸渍改性
木材及其他相关材料的干燥技术研究，推进节能、环
保、高效干燥及热处理技术进步”的会议主题，专家们
分别就热带硬阔叶材石蜡油干燥技术、微波作用下木
材干燥应力释放机理、传统木材干燥实现节能减排的
途径、木材热诱发变色研究等议题进行了交流。
随后，针对干燥技术基础理论、木材改性技术、木
材干燥特性、干燥工艺技术等专题，分别设置了分会
场，与会者就上述领域中的新技术、新工艺、新装备的
研究开发与应用成果，进行了交流。
张一萍
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第２７卷 第６期 木材工业 ２０１３年１１月