全 文 ：第 14卷 第 1期
Vol. 14 No. 1
木材工业
CHINA WOOD INDUSTRY
2000年 1月
January 2000
收稿日期: 1999-04-16作者简介:朴成汉 ( 1949-) ,男 ,朝鲜族 ,中国林科院木材工业研究所高级工程师。
马占相思木干燥工艺的研究
朴成汉 , 滕通濂
(中国林科院木材工业研究所 , 北京 100091)
摘要: 马占相思属速生树种 ,其人工林木材径级小 ,幼龄材含量高 ,易干燥 ,但容易产生皱缩及内裂。 宜采用低温软
基准 ,且干燥过程中要增加调湿处理次数 ,减少表层的干燥应力及塑性变形。 采用气干和窑干联合干燥方式时 ,不仅
有效避免皱缩及内裂等干燥缺陷 ,而且可缩短干燥时间 ,减少能源消耗 ,降低干燥成本。
关键词: 马占相思木材 ;干燥特性 ;气干 ;窑干
中图分类号: S792. 27, S782. 31 文献标识码: A 文章编号: 10001-8654-( 2000) 01-0016-03
Research on the Drying of Acacia mangium Lumber
PIAO Cheng-han, TENG Tong-lian
( Research Inst itute of Wood Indus t ry, Chines e Academy of Fo res try, Beijing 100091)
Abstract: Acacia mangium belongs to the fast-g row ing plantation species in the t ropical area , the
diameter of the t ree-trunk is small, and the propor tion o f the juvenile wood is larg e. The w ood is
easy to dry , but the collapse and inner-crack occurs easily , so a low tempera ture schedule is
recommended, and mo re condi tioning should be done, so tha t drying st ress and plastic disto rtion
can be reduced, and the co llapse and inner-crack can be avoided. The integ ra ted method of ai r dry-
ing and ki ln drying is recommended to reduce drying time, energ y consumption, and drying cost.
Key words: Acacia mangium ; Drying cha racteristic; Air drying; Kiln drying
马占相思 ( Acacia mangium )原产于澳大利亚昆
士兰沿海及印度尼西亚东部 ,我国 1979年从澳大利
亚引种 , 80年代初广东、广西和海南的热带及亚热带
地区大面积种植。据统计种植面积已达到 1 300 hm2 ,
是我国热带地区短周期人工林的主要树种之一。
马占相思木材平均气干密度 0. 54 g /cm3 ,边材
密度比心材密度大 ;心边材界面明显 ,心材为褐色 ,边
材为白色 ,髓心直径约为 2～ 3 mm;易气干 ,材质软 ,
易加工 ,适于作家具、细木工板、胶合板、木浆 ,也可作
建筑材料及薪炭材。
本试验为受海南省中平木业有限公司委托 ,制定
5 cm厚马占相思木材窑干工艺基准。
1 干燥特性试验
1. 1 试验材料及试验方法
试材尺寸 1 200 mm× 100～ 150 mm× 50 mm
(长×宽×厚 ) ,共 20块 ,其中弦板 8块 ,髓心板 12
块。从试材中选取 3块弦板 ,锯制百度试验板 ,其尺寸
为 200 mm× 100 mm× 20 mm(长×宽×厚 )。将试验
板竖直放在鼓风干燥箱内 ,在 100℃温度下烘干 ,在
烘干过程中定期测试及记录板材表面出现的干燥缺
陷和重量变化。试件达到绝干时 ,从中部锯开 ,检查内
裂及截面变形情况。
1. 2 结果与分析
马占相思木干燥特性百度试验结果列于表 1。
1. 2. 1 初期开裂 干燥初期仅有 2块轻微的表裂 ,
所有试件的端头均出现细端裂 ,但干燥后期端裂全部
愈合。参照 100℃干燥试验中干燥缺陷及干燥速度分
级标准 ,初期开裂为 1级。
1. 2. 2 内部开裂 试材放入干燥箱内 ,约 4～ 5 h,
部分板材表面开始出现皱缩 ,板面纵向形成一条条明
显的抽沟 ,随着干燥的继续 ,抽沟深度加深 ,到干燥后
期部分皱缩处的内层内裂延伸到板材表面 ,形成长表
裂。 在试材横断面上可以看到 ,皱缩出现在整个心材
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环形年轮带上。按木射线方向分布有枣核状的内裂孔
(图 1)。靠近内层中心心材带上的内裂孔眼比外层孔
眼大 ,内部开裂为 4级。
表 1 马占相思木材干燥特性试验结果
Tab. 1 Experiment results of drying characterist ic
for Acacia mangium
试件
编号
基本密度
g /cm3
初含水率
%
前期开
裂等级
截面变
形等级
内裂
等级
干燥速
度等级
1- 1 0. 39 155. 6 1 5 4 1
1- 2 0. 43 133. 9 1 5 4 1
1- 3 0. 43 131. 7 1 5 4 1
2- 1 0. 49 116. 2 1 5 4 2
2- 2 0. 48 118. 6 2 5 5 1
2- 3 0. 49 116. 0 1 4 4 2
总评 0. 45 128. 6 1 5 4 1
注:编号 2- 1为弦径板 ,其余均为弦板。
图 1 百度试验中马占相思木材内裂
Fig. 1 The inner-crack of Acacia mangium in the
100-degree drying experiments
1. 2. 3 截面变形 从图 1还可以明显看出 ,干燥后
边材的收缩变形明显小于心材 ,心材部位产生的皱缩
带来较大的截面变形 ,每块板材平均截面变形值 3～
4 mm,截面变形为 5级
1. 2. 4 干燥速度 试验开始后每隔一定时间试件称
重一次 ,直至试件重量接近绝干时结束试验。统计结
果表明 ,从初含水率 W初降至含水率 30%、从 30%降
到 1%所需的平均干燥速度分别为 7. 1% /h, 1. 1% /
h,干燥速度为一级。
2 小型窑干试验
根据百度试验结果 ,参照干燥特性分级标准 [ 1] ,
拟定干燥试验基准 (略 ) ,并对该基准进行优化试验 ,
进一步修定干燥工艺参数。
2. 1 试验设备及试验方法
选用弦板试材 4块 ,髓心板 2块 ,尺寸为 600 mm
× 100～ 150 mm× 50 mm(长×宽×厚 ) ,两端涂沥
青 ,待凉干后使用。将规格材放入小型电热干燥试验
窑内进行干燥试验 ,温度及湿度均由控温仪控制 ,窑
内设备有小型风机 ,平均风速为 2 m /s,基本满足干
燥工艺的要求。根据百度干燥特性 ,试验采用较软干
燥基准 ,初期阶段采用低温 ,防止出现皱缩 ;干燥中期
进行了多次中间处理 ,防止出现表面硬化及内裂。经
过 20天的干燥试验 ,板材最终含水率达到 10%～
12% ,干燥前期 (W初 ～ 30% )和后期 ( 30%～ 1% )的
平均干燥速度分别达到 5. 3% /d、 3. 2% /d。 干燥初
期 ,弦板端面出现细小的端裂 ,但干燥后期基本达到
愈合 ;小径级弦板容易出现明显的横弯 ;髓心材易顺
着髓心出现端表裂 ,有的出现较长的端表劈裂 ;有一
块板材干燥初期出现轻微的表面皱缩。
2. 2 结果与分析
将干燥后的试件从中间锯开 ,检查内裂及截面变
形 ,统计干燥缺陷 (表 2)。
表 2 窑干干燥缺陷统计
Tab. 2 The statist ic of drying defects in k iln drying
编号 端表裂 /条 横弯 /% 内裂 /条 备注
1 - 0. 9 - 弦板
2 - - 1 弦板
3 - - 2 弦板
4 2 - - 髓心板
5 - 5. 9 - 弦板
6 1 1 2 髓心板
试验结果表明 ,马占相思木材尽管在低温软基准
干燥条件下烘干 ,干燥前期仍有一块板材出现皱缩 ,
干燥结束后有 3块板出现轻微内裂。 因而 ,对马占相
思生材进行窑干时 ,需要再降低原有的初期温度 ,或
提高窑内的相对湿度。 直接窑干时需要较长时间 ,增
加能源消耗 ,提高干燥成本。
马占相思木材主要干燥缺陷是皱缩及内裂。在试
材的正常干缩和皱缩部位上分别取横切薄片 ,在 10
× 40倍的显微镜下观察细胞形态如图 2、图 3。可以
看出。正常干缩的细胞壁四周收缩均匀 ,细胞腔形状
未变 ;皱缩木材的细胞壁在木材的弦、径向均有挤压 ,
主要按木射线垂直方向被挤压变形 ,即弦向细胞壁相
互挤在一起 ,几乎看不到细胞腔 [2 ]。 这是由于在干燥
前期 ,即在高含水率阶段干燥时 ,细胞腔中自由水剧
烈蒸发而空气来不及补充 ,细胞腔中出现局部真空 ,
细胞被挤压成扁形的结果 [ 3]。经过试验表明 ,皱缩材
变形的细胞腔。经过一段时间的喷蒸加湿处理 ,可基
本恢复原状。
3 联合干燥试验
3. 1 气干
部分板材在气干棚内自然条件下气干。北京地区
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第 14卷 第 1期 木材工业 2000年 1月
图 2 人工干燥中马占相思木材正常干缩细胞
Fig. 2 The normal cell of Acacia mangium in kiln drying
图 3 人工干燥中马占相思木材皱缩细胞
Fig. 3 The collapse cell of Acacia mangium in kiln drying
9月至次年 1月份木材平衡含水率为 11. 6% ,板材干
燥速度可达 0. 51% /d。 5 cm厚马占相思生材 ,经过 4
个月的气干 ,板材含水率可下降到 25%以下 , 5个月
气干后可降至 15%左右。 此时 ,板材表层 (深度 10
mm)含水率分别达 16. 5%和 13. 2% ,心层含水率分
别达 26. 2%和 15. 4% ,气干曲线如图 4。气干初期弦
板端面出现细小端裂 ;小径级心边材弦板出现细小端
裂及端表裂 ;髓心材顺着髓心均有不同程度的端表
裂 ,有的出现劈裂 ,使端表裂长达 25～ 30 cm。 因此 ,
气干前应采取端涂等措施以防出现过度的端表
裂。
图 4 马占相思木材气干曲线
Fig. 4 The drying curve of Acacia mangium in kiln drying
3. 2 窑干
经过气干的板材放进小型干燥窑内窑干至最终
含水率 10% ～ 12% ,需要 10～ 12天。 经过气干的板
材再窑干时 ,端裂及端表裂不再延伸 ;小径级弦板经
过窑干 ,横向弯曲度稍有加大 ;髓心板的髓心处的端
表裂基本保持原状 ;木材表面颜色比直接窑干浅 ,接
近于当时的干材颜色。 板材中间锯切后未发现内裂 ,
锯口端面整齐。
3. 3 结果与分析
( 1)马占相思木材质较软 ,水分蒸发快 ,容易气
干 ,经过 4个月的气干 ,板材含水率可达到 25%以
下。气干过程中板材内部的含水率梯度小 ,因而 ,气干
过程中干燥缺陷较少。
( 2)经过气干的板材 [4 ] ,其表层含水率接近于气
候平衡含水率 ,此时的板材再进行窑干时 ,板材表层
的干缩量小 ,因而表层的干缩应力小 ;另外 ,经过气干
—窑干联合干燥的板材比直接窑干材塑性变形小 ,后
期干燥阶段表层对内层的拉伸应力小 ,因而窑干过程
中未出现表层皱缩及内裂。
4 结论
1)马占相思木材属热带速生树种材 ,人工林木材
径级小 ,幼龄材含量高 ,窑干时容易出现皱缩及内裂 ,
因而要采用低温软基准 ,干燥过程中适当增加调湿处
理。 采用气干和窑干联合的干燥方式 [5 ] ,不仅可有效
地防止皱缩及内裂 ,而且缩短了干燥时间 ,降低了干
燥成本。经过气干的 5 cm厚板材 ,窑干仅需 10天左
右即可达到最终含水率 10%。
2)马占相思木材髓心板的髓心处容易开裂。 因
而 ,对大径级材锯制时可剔除髓心部位。
参考文献:
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[4 ] 李晓玲 ,滕通濂 .短周期工业材干燥气干特点的研究 [ J ] .木材
工业 , 1997, 11( 6): 16～ 18.
[5 ] 何定华 .锯材气干 -窑干联合干燥试验 [C ]. 木材干燥学术讨论
会论文集 , 1991, 6.
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