全 文 ：福建林学院学报 1 9 9 1 , x主( 2 ) : 1 5 3一 1 5台
丁o u r n a l o f F u j i a o C o ll e g e o f F o r e s t r y
阔 叶 材 新 干 燥 法 研 究 `
— 拷树 ( C a s t a n o p s i s f a r g e s i i )干燥范毡仔 余德新
(福建林学院 ) (中南林学院 )
摘要 本文从原料的制备 、 工 艺试验以及质量分析 , 研 究拷树的热板 干澡。 研
究结果表明 , 尽管木材的含水率和 千燥工艺参数不 同 , 板材都能在 1 ~ 4 h 内千燥
到终含水率为 6 %左右 。 年轮角度影响干燥期间的蜂窝裂 , 热板压力与厚度收缩变
化关系显著 , 板 材初含水率高也会增加干操时的厚度收缩 , 温度和压力对干澡速度
有较大的影响 , 干燥终了存在微小的皱缩 , 但不会导致板材的降级 。 综合考虑 , 适
宜的拷树热板 千燥工艺为 : 温度1 60 ℃ , 压力 7M P a 。
关键词 热板 千燥 , 拷树 , 千燥缺陷
阔叶材 ( 拷树是阔叶材难干树种之一 ) 成材传统的干燥方法是气千或窑干法 。 这些千燥
方法周期长 ( 通常数 日至若干星期 , 长者数个月 ) 、 干燥质量不易控制。 因而 阔叶材干燥是
国内外许多学者普遍关注的问题 。 多年来 , 国内外有关专家正极力探索新的干燥方法以求得
缩短干燥周期 , 或减少干燥缺陷。 热板干燥法在一定条件下 , 被认为是板材干燥行之有效的
一种方法 , 尤其对于难干的阔叶材树种 , 不仅能防止或大大减轻板材干燥时的变形 , 而且能
快速干燥板材 。 25 m m左右厚的板材 , 采用热板加压法 ( p r e s卜d r对n g ) 干燥 , 只需 1~ h2 。
热板干燥是利用压板直接对板材加热加压 , 热量的传递主要是通过接触传导 , 从压板传
到板材表面 , 热板不仅起到热源的作用 , 而且可 使板材在干燥期间处于平直状态和降低板材
的宽度收缩 。 由于热板和板材直接接触 , 热板和板材之间放有带孔垫板或垫网 , 以助蒸汽从
板材表面蒸发 , 所 以热量传递效率高 , 干燥速度快 。 但压板施予板材的压力以及较高的接触
温度会使板材的厚度收缩比常规干燥法大 〔1) 。 s c h im i dt 采用热压法干燥欧洲山毛棒 , 干燥
温度 1 70 ℃ , 山毛样从 80 %含水率干燥至终含水率 7 % , 于燥时间仅需 1 ~ Z h , 且无 干燥
缺陷〔2〕。 同样地 , H it m e ie r等在热板温度为 17 。℃下干燥 9 种不同树种的阔叶材至终含水率
6 %
, 于燥时间 2 5一 Z o o m i二不等 ( 因厚度而异 , z Zm m厚板材 , 时间为 2 5~ 7 5m i n , 2 5m m
厚板材 , 干燥时间为 1 0 ~ 2 0 m in ) 。 所有树种的边材及密度小的心材 , 没 有产生严 重缺陷 ,
而密度大的树种的心材 , 部分产生开裂和蜂窝裂 〔3〕。
有关利用热压干燥法干燥单板 , 国内已有报道 , 〔们但用热压干燥法对厚板进行干燥的报
. 本研究得 到福 建省教 委资助 。
收稿 日期 1 9 9 0一 1 1一 1 4
DOI : 10. 13324 /j . cnki . jfcf . 1991. 02. 005
1 1卷
道为数不多 。
性进行讨论 。
福 建 林 学 院 学 报
本文就利用热板干燥法干燥拷树 (Ca s ta no p“ i“ fa rg e s i i )阔叶材厚板的可行
原料和设备
1
·
1 原扦 的选取和试件制备
在西芹贮木场任取直径为 3c 0m 、 长度 约
为 Zm 的拷树木段 , 按照 如图 1 的锯部图 , 在跑
平带锯上 锯解成板材 。 锯解的板材经截断并按
照 如图虚线方案进行锯取 , 使板 材成 为 图 l
的年轮角度 。 然后将这些板在刨床上加工成厚
度为 2 5 c m 左右的试件 , 卜将试件按年轮角度不
同进行编号 、 端部涂上漆 , 并装入 塑 料 袋 备
用 。
1
.
2 设备
卿 - 日凰i歇趾
图 1 径切原木锯剖图
F i g
。
1 S e h e
·
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m a t i e o f P r o e e s s t o
u c e q u a r t e s a w
n l u m b e r
f r o m 1 0 9 5 o r b o l t s
。
压机 实验室 30 0 X 3 0 m m 的单层电加热压机 , 辅助有上 、 下不锈钢板和垫网 ,
温度测定仪 68 一 A型半导体点温度计测定仪 。
2 实验方法
高含水量的试件在干燥前进行称重 , 钻一孔洞 , 并将点温度计的探针插到其几何中心 。
当压板的温度达到要求时 , 将试件放入单层压机 , 并在试件上 、下两面覆以 6 目的金属垫网 ,
施加规定的压力 。 每隔 l o m i n测定板芯的温度 , 木板的厚度 , 并称量板的重量 。 所有试件 干
燥至终含水率约为 6 % , 最后评定开裂 、 皱缩等外观缺陷。
3 结果和讨论
.4 士 不 同的干燥温度与板芯温度 变化的关系
温度的高低对热压干燥时的热传递效率及木板水分的变化影响特别显著 , 如图 2 一 1和
.2一界 实验结果表明 , 随着热板温度的增加 , 板芯达到水的沸点 温度所需的时间以及蒸发水
分所需的时间减少 。 热板温度为 2 0 ℃与 1 20 ℃相比 , 前者所需的蒸发 自由水的时间约为后者
的务至于, 也就是前者的于燥速度远快于后者 。 图 2 一 2 不仅说明垫板的温度对干燥速度的r一 ’ 3 一 4“ 一 ~ `一一 ~ ’ 一 , ’ ` ’一~ ~ 一一 ’ 一 ~ “ ~ ’ 一 一 ’ 一 , “ ~ ~ 一 ’ “ 一~ ’ J ’ 一 ~ ~ ” ,
影响 , 而 几证实热板干燥也遵循干燥的三个阶段 。 图中的顶端平缓曲线可认为是恒速干 燥 阶
段 。
2期 范毯仔等 :阔叶树新千燥法研究 1 55
2一 1
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干燥时间加 j。
图 2
F19
。
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不同热板温度下芯层温度及干燥速度随时间的变化
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pe rs s d ryi ng a t va ri o u s p la te n te m pe ra tu e s r
.
4
.
2压力时干殊速度的影响
芯层温度上升和干燥速率随着热板干燥时压力的提高而加快 。 如图 3 一 1 和 3一 2。 其
变化趋势稍缓于温度的影响 。 这个结果也充分肯定了热板加压干燥的效率。 当干燥时 , 随着
阳力的提高 , 一方面热板与试件紧密接触 , 热量传递效率高 , 另一方面给试件一定的压力 ,
这两方面都有利于水分的排除 。
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F 19
。
3 R e l a t i o n
P r e s ` i n g
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不同单位压力下芯层温度和干燥速率 与时间的关系
o f c e n t e r t e m p e r乡t u r e ( 3一 1 ) a n d d r y i牡g 一 ` a t e ( 3一 2 ) t o h o t
a t 丫 a r i o u s p r 已 ` s u r e 名 。
1 5 6福 建 林 学 院 学 报 1 1卷
4
.
3 板材的厚度收缩和 干 嫌
时间的 关系
板材在热量和压力作用下的干
缩情况和干燥时间的长短是选择热
板干燥工艺参数的主要参量 。 试验
方法采用正交试验法 。 工艺因子和
水平数见表 1 。
表 1 工艺因子和水平
Ta be l1 Ex Pe ri tne n ta l fa e to s r
a n d le 甲 e ls 。
中二 温 度 压 力 年轮与板面小 ’ A (℃ )B ( MPa )夹角 C (℃ )
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2
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3
。
5
7
。
0
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。
0
0
22
。
5
45
选用 Lg 正交表 , 表头设计略 。
试验结果如图 4 所示 , 方差分析如
表 2 和表 3 所示 。
…!丫~ , .、 、 、 .
图 4 干澡工艺对千缩率和干燥时间的影响
F 19
。 ` T h e e f f e e t o f d r y i n g 一 P a r a扭 e t e r s o n
t h i e k n e s s s h r i n k a g e a n d o n d r y i n g
一
t i m e
.
表 2 厚度收缩方整分析表
T a b l e 2 T h e v a r i a n e e a n a l y s i s o f t h e t h i e k n e s s s h r i n k a g e
。
方差名称
温度 A
压力 B
角度 C
e :
离差平方和 自 由 度 均 方 均 方 比 显 著 性
4
。
0 9 5 6
3 5
。
3 0 8 9
0
。
40 2 2
0
。
48 2 2
2
。
0 4 7 8
1 7
。
6 5 4 5
0
。
2 0 1 1
0
。
2 4 1 1
1 0
。
1 8
8 7
。
7 9
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20
F o
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9
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表 3 千澡时间方差分析裹
T a b l e 3 T h e v a r i a n e e
方差名称
温度 A
压力 B
角度 C
e 1
离差平方和
6 6 7 3 6
。
2 2 2 6
1 0 5
。
2 2 56
3 0
。
9 3 3 3
2 9 4
。
9 3 3 3
自 由 度
a n a l y s i s o f d r y i n g
一
t i m e
.
均 方 均 方 比 F 。 显 著 性
3 3 36 8
。
11 1 3
52
。
6 1 2 8
1 5
。
466 7
1 4 7
。
46 6 7
2 1 5 7
。
4 2
3
。
4 0
1
9
。
5 3
F 二 : o 二 9 . 0
F… 。 二 1 9 . 0
2
F 0
. 0 1 = 9 9
.
0
2
2期 范毯仔等 : 阔叶树新干燥法研究 1 5寸
结果表明 , 厚度收缩随着干燥温度提高而减少 , 随着压力的增加而增加 , 而 且 当 温 度
小于 1 60 ℃和压力大于 7M P a 时 , 影响比较显 著 , 尤其是当压力大于 7M P a , 厚度收缩率特别
大 。 干燥时间随着温度的提高而显著减少 。 压力对时间也起着一定的影响 , 但并不 明显 。 年
轮角度对厚度的收缩和干燥时间并没有什么影响 。
研究还表明 , 不管任何工艺 , 干燥后的板材宽度收缩都不大 , 一般分布在 1 . 2~ 4 . 8% 。
4
。
4
· 不 同的板材初含水率对干澡过程 的影响
图 5表明在不同的初含水率下 , 干燥板材芯层的温度 、 板的干燥速率以及板材的厚度收
缩的变化 。 当板材的含水率较高时 , 热量从热板至芯层的传递速度快 , 且木材中的水分受到
的束缚力小 , 所 以干燥速度大大增加 , 如图 5 一 2 。 然而在干燥后期 , 温度上升 、 干燥速度
减少有着更为 明显的趋势 。 另一方面 , 干燥时板材的厚度收缩随着初含水率的增加而增大 。
这一结果也同先前有关国外专家的研究结论相同 。
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图 5
F 19
。
5 T h e e f f e e t s o f
板材初含水率对千燥过程的影响
i n i t i a l m o i s t u r
e e o n t e 几 t o n d r y i n g
一 e h a r a e t e r i t i e s
。
4
.
5 干裸质量评 定
拷树干燥时容易产生开裂和变形 。 这主要是由于千燥期间板材内外层干缩不均匀而导致
的 。 热板干燥时板材受到外加 的压力限制了板材宽度上的干缩 , 从而大大减少干燥缺陷。
拷树在热板于燥过程中 , 刚开始并不出现开裂等缺陷 。 但当板材干燥到快速蒸发自由水
时产生一些微小的裂隙 , 而且蜂窝裂数量随着压力的增加而减少 , 当进入减速干燥后 , 小裂
隙大大减少 , 且至干燥到最后 , 蜂窝裂也基本闭合 。 只要板材本身没有缺陷 , 干燥终了大多
数板材并不 出现蜂窝裂 。 年轮角度对干燥中期的蜂窝裂的数 目影 响较大 , 随着角度的增加 ,
开裂数量增多 , 这主要是由手木材径弦向干缩差异较大所致。
初含水率的不同 , 蜂窝裂的数 目也不 同。 从实验结果表明 , 蜂窝裂的数目随着初含水率
的增加而增多 , 且含水率为 90 %的板材微裂数量接近于含水率为 50 %的板材的 2 倍。 但不管
是何种板材 , 干燥终了开裂都闭合 。 千燥始终很少出现环裂 。
热板干燥拷树最终主要产生的缺陷是皱缩 。 随着压力的增加 , 皱缩程度减轻 。
8 1 5福 建 林 学 院 学 报 1 1卷
5结论
热板干燥拷树有如下特点 : 干燥速度快 、 效率高 , 干燥时间可缩短到 1 ~ 4 h ; 干燥质
量可以满足要求 。 热板干燥拷树保持了木材的平整度 , 增加尺寸稳定性 。 它的主要缺陷是皱
缩 。 干 燥终了基本不存在蜂窝裂 。
板材的厚度收缩随着初含水率的增加而增大 , 随着干燥时热板压力的提高而增大 , 干燥
速度随着温度 、 压力的提高而加快 。 年轮角度基本上不影响厚度收缩和干燥速度 。
从质量 、 厚度收缩和干燥效率出发 , 热板干燥拷树宜选用温度 1 60 ℃ 、 压力 7 M P a 。
热板干燥法尤其适合于小规模手工艺术制品厂和木制品雕刻业干燥半干材 。
参 考 文 献
5 1m P s o n W T
.
P r e d r y i n g b e f o r e P r e s s
一
d r y i n g t o r e d u e e d r y i n g
一
d e f e e t s i n h a
r d w
-
o o d
.
F o r e s t P r o d J
,
1 9 5 2 , 5 2 ( 1 1 / 1 2 )
: 了7~ 5 0
C h e n P Y 5
.
C o n t i n u o u s d r y i n g v s
。 s t e P
一
d r y i n g
.
F o r e s t P r o J , 1 9 7 8 , Z a ( 1 ) : 2 3一 2 5
5 1m P s o n W T
.
M a x i m u m s a f e i n i t i a l M e f o r P r
e s s d r y i n g o a k l u m b e r w i t h o u t
h o n e y e o m b
.
F o r e s t P r o J
,
1 9 8峨一 5 4 ( 5 ) : 4 7~ 5 0
雍朝柱等 . 单板热板干燥技术初探 . 南京林学院学报 , 19 8 6 , (2 ) : 123 ~ 13 0
Y o s h i h i r o M e t a l
.
P r e s s
一
d r y i o g o f s h o r t b o a r d s a w n f r o m y o u n g
一
g r o w t h s u g i J
F a o A g r , 19 8 6 , 3 0 ( 4 ) : 2 7 5~ 28 8
,目口
月,一勺
A n E x Pe r im e n t a l S t u dy o n t he N e w D r y in g M e t ho d f o r t h e H a r d w o o d
C a s t a n o P s i s F a r g e s ii P r e s s
一
d r y i n g
F a n g M i z i Y
u D e x i n
( F u j i
a n C o l l e g e o f F o r e s t r y ) ( C
e n t r a l S o u t h F o r e s t r y C o l l e g e )
A b: t r a e t T h i
s p a p e r d e s e r i d e s a p p l i e a t i o n o f a P r o m i s i n g p r o e e s s— a P r e s , `d r y i n g p r o e e s s , t o C a s t a n o p s i s f a r g e s i i h a r d w o o d 。 T h e e x P e r im e n t a l r e s u l t s s h o -
w e d t h
a t m a t e r i a l 2 5 m m t h i e k e a n b e d
r i e d t o 6 p e r e e n t m o i s t u r e e o n t e n t i n l ,
吐 h o u r s . D u r i n g p r e s s一 d r y i n g , t h e r e 15 a s i g n i f i e a n t e f f e e t o f t h e s a w i n g p a t t e r n
o n h o n e y e o m b e r a e k s
, o f p l a t e n 一 p r e s s u r e a n d m a t e r i a l i n i t i a l m o i s t u r e e o n t e n t
o n t h e t h i e k n e s s 10 5 5
, a n d o f p l a t e n 一 p r e s s u r e a n d p l a t e n 一 t e m p e r a t u r e o n t h e l a -
s t i n g t i m e
.
In s h o r t
, t h e p r e s s一 d r y i n g m e t h o d 15 s u i t a b l e f o r a n y h a r d w o o d s p e -
e i e s
, e s p e e i a l lv f o r s o m e v a l u a b l e s p e e i e s w h i e h w i l l b
e u s e d f
o r e a r v i n g a n d
f o r t h e s m a l l
一 s e a l e e r a f t f a e t o r y
。
K e y w o r d , P r e s s一 d r y i n g , e a s t a n o p s i s f a r g e s i i , d r 了i n g d e f e e t s