全 文 ：一九九二年十一月 木 材 工 业 第六卷 第四期
黄毛青冈等四种硬木干燥特性的研究
肖绍肺 施桂置 吴立忠
( 西南林学院 ) ( 云南省林产工业公司 ) ( 西南林学院 )
摘要 对黄毛青冈 、 高山拷 、 滇石栋和栓皮栋等四种硬阔叶树材的构造 、 密度 、 全干缩率 、 弦 、
径向千缩变化 、 用百度法和气干等进行了观察和试验。 结果表明四种木材导管内含有丰富或较多
的侵填体 , 密度甚大 , 全干缩率大 , 弦 、 径向干缩比差异也大 , 水分传导性差 , 千燥速度缓慢 ,
干燥时易发生表裂 、 内裂 、 翘弯和扭曲等现象 , 属难干材。 通过试验 , 提出了克服干燥缺陷的一
些措施 , 为制定四种木材干燥工艺提供了依据。
关键词 硬阔叶树材 , 干燥特性 ; 干缩性 , 百度法 ; 气干
云南省阔叶树资源丰富 , 占全省森林蓄
积量的 4 6 . 6% , 其中壳斗科林木的蓄积量又
占阔叶林资源的 4 1 . 8% , 但是长期以来利用
不多 , 特别是硬阔叶树材未能合禅利用 , 主
要原因是木材难干燥 , 在干燥过程中易发生
变形和开裂等不 良现象。 随着森林资源结构
的变化 , 阔叶树材的利用 日益受到重视 。 为
此作者从 1 9 8 9年开始约 2 年的时间对黄毛青
冈等四种硬木的干燥特性进行 了研究 , 为制
定硬阔叶树材干燥工艺提供科学依据 。
向全干缩
气干密度的测定 , 试样制作及试验方法
按国家标准 G B 1 9 2 7~ 1 9凌3一 8 0 《木材 物 理
力学 试 验 方 法 》 的规定进行 。 弦 、 径 向全
干缩率 (试样尺寸为 3 0 (长 ) X 3 0 (宽 ) X
1 0 (厚 ) m m ) 。 试验方法亦均按国家 标一准
的有关规定进行 。 试验结果如表 1 。
表 1
树
四种木材的气干密度和弦 、 径向全干缩率
黄毛青冈}高山拷
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滇石栋
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9 5 0
栓皮栋
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一 、 试验材料
根据中华人民共和 国国家标准 《木材物
理力学试材采集方法》 的规定 , 作者于 19 89
年 n 月底至 12 月初在云南省双柏县独田林场
采集 T 黄毛青冈 ( C夕 e l o b a z a n o 夕: ; : d e z a -
v a 夕` ) 高山拷 ( C a时 a 称 o P s f s d e l a o a 夕 f ) 、
滇石栋 ( L f户h o c a r p u : d e a l b a坛 s ) 和栓 皮
栋 ( Q u e r C u s v a r i a b i l s s ) 等四种试材 。 每
种试材采集 3 一 5株 , 每株取 2一 3段 , 每
段端头涂 以涂料 , 防止水分蒸发而开裂 。
气千密度
g /
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弦向全干缩率 (肠 )
径向全干缩率 (呱 )
15
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3 0
6
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8 0
二 、 黄毛青冈等四种木材的密度和干缩
1
. 黄毛青冈等四种木材的密度和弦 、 径
收稿日期 : 1 9 92 . 1 . 6 .
李华 、 木乔英 、 高泉等同志参加了本项研究 .
「 由表 1可知 , 四种木材的气干密度属甚
重 , 弦 、 径向全干缩率均高。
2
.黄毛青 冈等四种木材含水 率 每 降 低
5 写时 , 弦向 、 径向干缩变化
根据国家标准 , 测定干缩系数的试样取
自气干材 , 干缩系数只能用于不同种木材之
间尺寸变异性的比较 , 不能用来分析干燥特
性和指导干燥工艺 。为此作者从生材取试样 ,
试样大小为 3 0 (长 ) X 5 0 (宽 ) x 1 0 (厚 )
m m
。 试验方法是将试样从室温到 1 0 ℃的高
温下烘至全干 , 在烘干过程中 , 按时称量重
量与尺寸 , 算出含水率每降低 5 %时干缩率
的变化 ; 以每含水阶段开始时的尺寸为准 ,
求出干缩系数 。 黄毛青冈等四种木 材 干 缩
率 、 干缩系数与含水率的变{化 如 表2 和 图
i所示 。 ” -
实验表明黄毛青冈等四种木材 , 不论其
初含水率有多高 , 尸 一旦开始失水 , ` 便立即开
始收缩 , 随着木材含水率的降低 , 木材的收
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图 1 黄毛青冈等四种木材千缩率、 千缩系数与含水率的变化
一一弦向 ” 一径向
缩由小逐步增大 。 弦 向干缩曲线的转折点不
明显 , 径向干缩曲线的转折点略明显 , 纤维
饱和点不 明确 , 黄毛青冈约在 25 %一 30 %之
间 , 高山拷约 20 % ~ 25 % , 滇石栋约 20 % ~
2 5 %
, 栓皮栋 约 2 5% ~ 3 0% 。
黄毛青冈等四种木材在干燥 的 全 过 程
中 , 干缩的绝对数值和弦 、 径 向干缩比值差
异大。 随着木材含水率降低 , 弦 、 径向干缩
比值逐渐增加 , 当达到最大值后又逐渐减小 。
黄毛青 冈弦 、径向干缩比的最大差异 ( 3 . 9)
在含水率为 25 %~ 30 % 阶段 , 弦 、 径向干缩系
数比最大差异 (4 . 5) 在含水率为 3。%~ 35 %
阶段 。 高山拷弦 、 径向干缩率比和干缩系数
比的最大差异 (3 . 9 , 4 . 7) 均在 含 水 率 为
5端~ 5 %阶段 。 滇石栋弦 、 径向干缩率和干
缩系数比最大差异 (3 . 9 , 5 . 6) 均在含水率
为 2 5%一 30 % 阶段 。 栓皮栋弦 、 径 向干缩率比
最大差异 ( 2 . 2 ) 在含水率 为 25 % 一 30 % 阶
段 , 弦 、 径 向干缩系数比最大差异 (2 . 5) 在
含水率为 35 %一 40 % 阶段 (结果如表 2 ) 。
三 、 黄毛青冈等四种木材 10 ℃千燥试验
黄毛青冈等四种木材 1 0 ℃下燥 试 验 ,
基本上采用 日本寺沉真的百度法进行 。 试验
方法首先将生材原木锯解为板材 , 然后从中
选取标准弦 锯 板 制 成 20 0 (长 ) . x 1 o 0( 宽 )
x 20 (厚 ) m m的试验片 , 称初重后横立 放
在 1 0 ℃恒温干燥箱内干燥 , 定期;称 重 、 观
察 , 直至含水率小于 1 % , 并记录试验片干
燥初期开裂情况 。 干燥结束后 , 将试验片于
长度方向对半横向锯开 , 观察 、 记录试验片
横断面内部开裂情况 , 测定截面变形 。
根据测定 , 各树种试验片的初含水率 、
初期开裂 、 截面变形 、 内部开裂和干燥速度
如表 3 。
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表 3 试验片的初含水率及初期开裂 、 截面变形 、
内部开裂和干燥速度等级 穿O
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黄毛青冈
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.
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.
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3 7 4 3
5 8
.
3 7 6 5
高山拷
祀幻知4 0为 2
浪石株
7 06叻4扣 2切
黄毛青冈等四种木材 , 木纤 维 胞 壁 很
厚 , 具 缘 纹 孔 形小 , 数甚少 , 导管内侵填
体较多或丰富 , 其水分传导性差 , 干燥速度
属慢或甚慢 。 而且在干燥的全过程 中 , 干缩
的绝对值和弦 、 径向干缩比值均大 , 因此容
易产生大的内应力而发生严重或甚严重的开
裂。 黄毛青 冈 、 滇石栋和栓皮栋的木材具有
宽木射线 , 它的存在加剧了木材 的 开 裂 现
象 。 滇石栋木材的初含水率低 , 表面硬化没
有其它三种严重 , 内部开裂属中等 , 由此可
见内部开裂与初含水率关系较大。
四 、 气干试验
气干试验试样分别从试材上 选 取 制 成
6 0 0 (长 ) x 1 0 0 ( 宽 ) x 5 0 ( 厚 ) m m ,
6 0 0 x 1 0 0 x 2 5m m 和 6 0 0 又 1 0 0 X 1 5m m 等 三
种规格的弦锯板和径锯板各 2 块。 四种木材
共制试验板 48 块。 试验时间 17 个月 , 定时称
重和检测干燥缺陷。 试验结果如表 4 、 表 5
和图 2 。
四种木材在干燥季节开始进 行 室 内 气
千 , 弦锯板的干燥速度不同程度地慢于径锯
板 。 各种厚度试验板的气干速度均随含水率
降低而不断地减小 , 含水率降到一定值所需
的时间随材厚增加而显著增加 。
四种木材气干到平衡含水率所需时间 ,
注 : 初期开裂等级划分为无 、 轻微 、 甚少 、 少 、 中、
较严重 、 严 重 、 甚严重 8 级 . 内部开裂等级分为无 、 少 `
中 、 较严重 、严重 、 甚严重 6级 . 截面变形等级划分为 微 、
甚小 、 略小 、 小 、 中 、 较大 、 大、 甚大 8 级 . 干燥速度 等
级按含水率 30 呱降至 5肠所需时间划分为 快 、 较 快 、 中 、
镬、 甚慢。级 、 其时间分别是 , o小时 以 下 , , 1、 、 5 , x。、
2 0
, 2 1” 3 0和 3 0小时 以上 .
图2 黄毛青冈等四种木材的气干过程
1一厚 50 m川 , 2一厚 25 m m . 3一厚 1 . 5 m皿
黄毛青冈和滇石栋弦锯试验板约 需 1 38 天 ,
高山拷和栓皮栋弦锯试验板 , 厚 50 m m 者 约
需 4 1 5天 , 2 5m m和 i s m m者约需 1 3 8天 , 前两
种木材的气干速度快于后两种 。
黄毛青冈和滇石栋木材气干缺陷严重乡
弦锯板更为严重 。 表裂程度受厚度的影响较
大 , 随着试验板厚度的增加 , 表裂程度也会
逐渐增加 。 翘弯和扭曲程度 与锯板的厚度关
表4 黄毛青冈等四种木材气午含水率变化
锯板 厚度
(
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1
.
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.
0 2 7
.
0 19
.
7
注 : 试验开始日期均为 1 9 8 9年 12月 28 日 .
系不大。
高山拷和栓皮栋因气干速度较缓慢 , 表
裂较轻微 , 干燥质量较好 。
黄毛青冈因初含水率高 , 蒸发速度快 ,
有明显的.皱缩现象 。
五 、 结 论
一 `
1
.黄毛青冈等四种木材的导管内含有丰
富或较多的侵填体 , 木纤维胞壁甚厚 、 纹孔
很小 , 密度较大 , 全干缩率 高 , 水 分 传 导
性差 , 干燥速度慢 。 而且在干燥的全过程中
弦 、 径向干缩数值与差异大 , 因而在干燥过
程的各个阶段发生了产重和较严重的干裂 ,
初期为表裂 , 中后期为内裂 , 属难干材。 因
·
3 2 “
此 四种木材干燥应采用软基准 , 在干燥的全
过程中 , 即干燥的前期 、 中期和后期均需进
行处理 , 尽量减慢干燥速度 , 减小木材内 、
外的干燥速度差异 , 降低木材的内应力 。
2
. 不进行预干的木材 , 建议在人工干燥
之前用水泡和蒸汽处理 。 水泡可使细胞腔中
的内含物扩散溶解到水中 , 有利于疏通木材
细胞间的汽水通道 , 改善木材的干燥性能 。
难干材易发生开裂的内在原因是弦 、 径向干
缩的差异大 , 故可通过汽蒸处理 , 减低弦 、
径向干缩比值以减少开裂 。
3
. 高山拷和栓皮栋气干速度较缓慢 , 干
燥质量好 ,应先进行气干 , 待含水率降至 3。%
左右 , 再进行人工干燥 , 可 以减少内裂和变
表5 气干缺陷
厚 度树 种 ! 锯 板
缺 陷 种 类 一和 程 · 度
(
e m ) 裂 皱
较严重至严重
l 块轻微
无
翘 弯 ( m m )
显著至甚严重
显著
显著至甚严重
略明显
1块略明显
1块略明显
略明显
1块不明显
略明显
扭 曲 ( n l rn )
略明显
略明显至显著
l 块略明显
略明显
l 块略明显
l 块略明显
略明显
l 块不明显
不明显至略明显
l块略明显
略明显
1块略明显
甚严重
显著
显著
犯各明显至严重
显著
显著
严巫
略明显至显著
略明显至显著
显著
显著
显著
明显
明显
略明显
弦锯板
明显
明显
略明显
微轻无径锯板
黄毛青冈
略明显
无一
1块轻微
轻 微
无
锯弦板高
无1块轻微
无
无
径锯板
微皱缩
无
甚严重
轻微至较严重
1块轻微
严重
显著
显著
弦锯板滨
无轻微至较严重
轻微至较严重
L块轻微
显著至严重
1块显著
显著
径锯板
栋
轻微至较严重
轻微
无
微皱缩
无
1块略明显
1块显著
1块显著
1块略明显
显著
l快显著
弦锯板栓
皮
1块轻微
轻 微
无
微皱缩
微皱缩
无
径据板
栋
注 : ①气干表裂等级划分为无 ( 无裂纹 ) 、 轻微 ( 5条以下 ) 、 较严重 ( 6一10 条 ) 、 严重 ( 1 一 15 条 ) 、甚严皿 ( 16 条 以
上 ) 。
②翘弯等级划分不明显 ( 。 . sm m 以下 ) 、 略明 显 ( 0 . 6一 1 . 0 ) 、 显 著 ( 1 . 1一 2. 0 ) 、 严重 ( 2. 1一 3. 5 ) 、 甚 严
重 ( 3. 6 以上 ) 。
⑧扭曲等级划分为不明显 ( 。 . sm m 以下 ) 、 略 明显 ( 。 . 6一戈。 ) 、 显著 ( 3. 1一 6 . 。 ) 、 严重 ( 6 . 1一9 . 。 ) 、 甚
严重 ( 9 . 1 ) 以上 .
④各规格试验板均为二块 , 缺陷栏中未标明块数者 即指二块 _
形等缺陷。
4
. 根据气干试验结果 , 说 明 厚 25 m m的
试验板表裂轻微 , 干燥质量比 50 m m 的好 ,
对 准 干材 的干燥 , 以采用厚 25 m m 为 宜 。
5
. 黄毛青冈等难干材易发生翘曲和扭曲
等缺陷 , 干燥时应在垛的上方施加压力 。
(责任编辑 袁东岩 )
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3 3
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m et h o d,
, t h e d r y i n g e h a r a e t e r i s t i e s o f f o u r s P e e i e s o f h a r d 一、 v o o d i n e l u d i n g
C夕 e IO b a l a n l o P s ` 5 d e l a v a夕 f , C a t a n o P s ` 5 d e l a v a夕` , L i r h o e a r P u s d e a l b a才u : a n d
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.
T h e r e s u l t s i n d i e a t e d t h a t b e e a u s e o f t h e l o w
r a t e s o f d r y i n g a n d e a s y o c c u r e d d r y i n g d e f e c t s
, s u c h a s t h e s u r f a c e c h e c k
,
t h e h o n e y c o m b c h e c k
一 t h e w a r P i n g a n d t w i s t i n g 一 t h e w o o d o f t h e s e f o u r s P e e i -
e s a r e h a r d t o d r y
.
T h e r e a s o n s i n e l u d e h i g h t y l o s e s e o n t e n , 5 i n v e s s e l s
,飞h i g h
w o o d d e n s i t y
, u n e v e n w o o d s t r u c t u r e s
, h i g h v o l u m e t r i C S h r i n k a g e v a l u e s
,
h i g h
r a t i o o f t a n g e n t i a l t o r a d i a l s h r i n k a g e a n d P o o r w a t e r P e r m e a b i l i t i e s f o r t h e s e
f o u r k i n d s o f w o o d
.
S u g g e s t i o n s w e r e m a d e t o o v e r e o m e t h e s e d r y i n g d e f e e t s
a b o v e m e n t i o n e d a n d t h e d r y i n g s c h e d u l e s o f t h e s e f o u r s P e e i e s w e r e b u i l t
.
K e y w o r d s H a r d一 w o o d ; D r y i n g e h a r a e t e r i s t i e s ; S h r i n k a g e P r o P e r t i e s ; J a P a n e s e
m e t h o d ; A i r d r y i n g
(上接第 47 页 )
d u e t i o n
, 3 5 ( 3 )
: 1 5一2 2 .
〔一5〕 K o t a s , T . , 1 0 57 , T h e t h e o r e t i e a l a n d
e x P e r i m e n t a l a n a l y s i s o f e a b i n e t s t r u e -
t u r e s , R
e s
.
R
e
P
o r t ( 6 )
.
F u r n i t u r e D e -
v e
l
o
P m
e n t C
o u n c i l
,
L o n d o n
.
〔一6 〕 K o t a s , T . , 10 55 , S t i f f n e s s o f e a s e f u r -
n i t u r e
, `
P
r e z e m
,
D r z w e n e v
,
( 一。 , l 一 ) ,
R
e P o r t x o一 1 4 , 1 5一 s , W a r s z a w a .
( 17 〕 E e k e l m a n , C . A 二 1 0 67 , F u r n i t u r e m e -
e h a n i
e s : t h e a n a l y s i s o f P
a n e l e d e a s e
a n d e a r e a s s f
u r n i t u r e
,
P u r d
u e U n i v
.
A g r i
.
E e P t
.
s t a
.
R
e s
.
P r o g
.
R e P t
.
2 7 4
,
W
.
L
a
f
a
y
e t t e , I n d
.
( 15 〕 G a n o w i e z , R . T . , J . R o g o z i n s k i , 一。7 2 ,
A n a l y s i
s o
f c
a s e f u r n i t u r e
,
P l e z e m
D r : e w n y
.
2 3 ( 7 )
:
W
a r s z a w a
.
〔一9 〕 G a n o w i e z R . T . , K . K w i a t k o w s k i一 。7 5 .
E x P e , i m e n t a l t e s t i n g
o f t b e t石e o r y o f
d e f o r nz a t i o n s o f e a b i n e t d e s i g n s
,
H
o l z t e e h n o l o g i e
, 19 ( 2 )
: 10 0一 10 6 .
( 2。 〕 秦正德著 , 张淑慧译 , 1 9 84 , 背板对家具强度的 作
用 , 北京木材工业 , ( 4 ) : 3 4一 3 8 .
〔2 一〕 S h i h一 C h a o L i n , C . A . E e k e l m a n , 19 8 7 ,
R i g i d i t y
o f f u r n i t u r e e a s e S w i t h v a r i o u s
j
o i n t e o n s t r u e t i o n s
,
F
.
p
.
J
.
3 7 ( 1 )
:
2 3一 2 7 .
〔2 2 〕 E e k e l m a m , C . A . , R . R a b i e j , x g s s , A
e o m P
r e h e n s i v e m e t b o d o f a n a l y s i
s o f
e a s e f u r n i t u r e
,
F
.
P
.
J
.
35 ( 4 )
: 6 2一 6 5 .
〔2 3 〕 E c k e l m a n C . A . , S . M u n z , 1 0 5 7 , R a t i o n -
a l d e s i g n o f e a s e s w i t h f r o n t f
r a m e s
a n d s e m i一 : i g i d i o i n t s
,
F
.
P
.
J 3 7 ( 6 )
:
2 5一 30 .
·
3 4
.