全 文 ：文章编号:1001-9499 (2006)04-0037-04
龙竹竹材热压干燥工艺影响因素的研究
孙照斌
(河北农业大学林学院 , 保定　071000)
摘要:对龙竹竹材热压干燥影响因素的研究结果显示 , 预处理方式 、 热压干燥温度对热压干燥工艺和干燥质量
有显著影响;而竹节的有无对竹材热压干燥工艺和干燥质量的影响较小。
关键词:龙竹竹材;热压干燥工艺;干燥质量
中图分类号:S 781.9　　　　文献标识码:A
　　为了初步了解竹材热压干燥的规律 , 本文对
龙竹 (Dendrocalamus gigangteus)竹材热压干燥
工艺的影响因素进行了初步探讨 , 考察竹材预处
理方式 、热压干燥温度 、 竹节的有无等对竹材热
压干燥工艺和干燥质量的影响。前人对木材热压
干燥工艺的研究结果表明[ 2-3] , 热压压力和热压
呼吸间隔对热压干燥工艺影响不大 , 故本研究进
行竹材热压干燥试验时 , 取热压压力和热压呼吸
间隔为定值 , 对其它影响热压干燥工艺和干燥质
量的因素进行考察和分析[ 2 , 3] , 掌握竹材热压干
燥的规律和部分工艺参数 , 以便为下一步试验工
作奠定基础。
1　材料与方法
1.1　材料与设备
龙竹采自云南新平县 , 为新采伐鲜竹 , 高度
20 m以上 , 胸径约 15 cm , 带竹青竹黄的竹壁厚
15 ～ 40 mm , 选取从根部以上 0.5 ～ 3.0 m 段竹材
为试验用材 。手工将竹筒劈为长 0.8 m 、 宽 30 ～
40 mm 的竹片 , 浸泡于实验室水池中贮存备用 。
试验时将竹片从水池取出稍晾干 , 用刨床除
去竹青竹黄 , 用锯机把竹片加工成规格为 300 mm
×30 mm×16 mm (长×宽×厚)的片材试件。
试验设备主要有:恒温水浴锅 、 400 mm ×
400 mm 的小型框架式热压机 、 日本岛津万能力学
试验机 、 烘箱 、 电子天平 (0.01 g)、 电子卡尺
(0.01mm)、螺旋测微计 (0.01 mm)等。
1.2　试验方法
1.2.1　预处理方式 (水煮 、 汽蒸)影响试验
将试件分为 3组 , 每组 12个试件。A组为水
煮组 , 热压前在 100℃水中煮 3 h;B组为汽蒸组 ,
热压前在 100℃水蒸汽中汽蒸 3 h;C组为对照组 ,
试件未经处理。
3组试件分别予以编号并划线 , 试验前后分
别定点测其厚度和宽度 , 以考察竹材厚度和宽度
方向的干缩情况;3组试件都在 140℃下进行热压
干燥试验:把试件放入热压机里 , 每隔一段时间
称一次试件的重量并记录数据 , 直至达到目标重
(含水率 10%左右时的重量)为止。试验结束后 ,
分别测试件的厚度和宽度以及静曲强度 (MOR)
和静曲弹性模量 (MOE)。
1.2.2　热压温度的影响试验
取加工好的规格竹片试件 , 分为 3组 , 每组
9个试件 , 共 27个试件 , 分别予以编号并划线定
点测其厚度和宽度;同样于试验前在每一个试件
上截取一个试片用烘干法测定其实际初含水率 ,
并推算每个试件的绝干重和目标重量。
把试件放入已设定好温度的热压机进行热压
干燥 , 3 组试件分别在 3 个温度 (140 、 160 、
180℃)下进行 , 压缩率 10%。每隔一段时间 ,
称一次试件的重量并记录数据 , 直至达到目标重
为止。试验结束后 , 分别测试件的厚度和宽度以
及静曲强度和静曲弹性模量。
1.2.3　竹节有无对干燥工艺影响的试验
取无节试材 、 竹节在长度 1/3 处和竹节在长
第31卷　第 4期 林　业　科　技 Vol.31　No.4
2 0 0 6 年 7 月 FORESTRY SCIENCE &TECHNOLOGY July 　 2 00 6
度1/2处试材各 6个 , 尺寸规格同前 。3组试件
在相同温度 (140℃)下进行热压干燥并进行比
较。
1.3　评价指标
以试件的厚度干缩率 、宽度干缩率 、 压缩变
形回弹率 、 干燥速度 、 静曲强度和静曲弹性模量
为评价指标 , 比较各种干燥条件对竹材干燥工艺
和干燥质量的影响。以上各指标计算公式
宽度干缩率=热压前宽度-热压后宽度热压前宽度 ×100%
厚度干缩率=热压前厚度-热压后厚度热压前厚度 ×100%
干燥速度=干燥前含水率-干燥后含水率干燥时间 (%/min)
压缩变形回弹率=平衡后厚度-热压后厚度热压前厚度-热压后厚度×100%
其中 , 径向抗弯强度是将片状竹材的竹黄面
朝上 , 竹青面朝下 , 以均匀速度在竹材中央点部
位向下施力 , 记录最后被折断时的压力 , 并据此
计算 MOR和 MOE。 (国家标准 GB/ T 15780-
1995 《竹材物理力学性质试验方法》 主要是针对毛
竹等竹壁厚度较薄且含竹青和竹黄的竹片进行物
理力学性质测定 , 而本研究所用竹片厚度较厚且
不含竹青和竹黄 , 故本研究中竹片力学性质测定
是在参考木材物理力学性质试验方法和竹材物理
力学性质试验方法的基础上 , 自行确定了支座跨
距 (170 mm), 因而本试验研究中所得试验结果
仅限于本试验研究中不同批次试验时测定结果间
的相互比较)。
2　结果与分析
2.1　预处理方式对热压干燥工艺的影响
2.1.1　水煮和汽蒸对竹材含水率的影响
对新伐竹材水煮和汽蒸前后含水率的比较发
现 , 竹材经过处理后 , 含水率下降;相同处理时
间内 , 水煮处理降幅较汽蒸处理的大。
2.1.2　水煮和汽蒸对热压干燥速度的影响
热压温度 140℃时 , 水煮试件和汽蒸试件含
水率下降较快 , 而未处理试件含水率下降相对较
慢;水煮 试件 从 初含 水率 51.34%干 燥 到
15.01%, 需 30 min , 汽蒸试 件从 初含水 率
54.07%干燥到 14.22%, 需 40 min , 而未处理试
件从 61.23%干燥到 15.32%, 需 65 min 。
2.1.3　水煮和汽蒸处理对竹材强度的影响
水煮 、 汽蒸处理和未处理竹材热压干燥后强
度测试结果比较见表 1。
表1　水煮、汽蒸处理和未处理竹材热压干燥后强度测试结果
编　　号
破断时
含水率
(%)
厚度
干缩率
(%)
12%MOR
(MPa)
12%MOE
(MPa)
A 组水煮试件平均 12.70 14.26 126.74 13097.88
B组汽蒸试件平均 12.71 13.04 123.57 11615.8
C组未处理竹材平均 10.27 — 124.63 10925.93
　注:12%MOR、 12%MOE指含水率为 12%时的强度值
表1显示 , 含水率 12%时 , 水煮组试件MOR
与汽蒸组试件和未处理组试件的 MOR基本接近 ,
说明预处理对竹材试件的 MOR没有影响;而水
煮组试件的 MOE略大于汽蒸组试件和未处理组
试件的MOE , 说明预处理对竹材 MOE略有影响。
竹材进行热压干燥时 , 表面密度增大 , 整体
密度提高 , 而水煮和汽蒸竹材由于内含物溶出较
多 , 比未处理竹材更易压缩 , 表面密度增加较未
处理竹材略大 , 所以水煮竹材试件和汽蒸竹材试
件热压干燥后强度比未处理竹材试件强度大 。
2.2　热压温度对热压干燥工艺和干燥质量的影响
2.2.1　热压温度对热压干燥工艺的影响
用180℃进行热压干燥时 , 试件从初含水率
120%降到 10%以下仅需 30 min左右 , 而用 140℃
进行热压干燥时 , 试件从初含水率 120%降到
10%以下需 60 min左右 , 这说明高温干燥较低温
干燥 , 竹材试件含水率下降较快 (图 1)。
图 1　不同干燥温度下的干燥曲线
干燥速度曲线显示 (图 2), 竹材高温干燥与
低温干燥相比 , 速度快;且干燥前期 , 干燥速度
快于干燥中后期 。从干燥后竹片的形态看 , 高温
干燥后 , 竹材试件变形大 , 且易发生皱缩现象。
高温干燥时竹材内部水分移动过快 , 引起竹材发
3 8 林　业　科　技 第 31 卷
生不正常和不规则的收缩即皱缩 , 皱缩的原因通
常认为是干燥初期由于干燥温度高 , 自由水移动
速度快而产生的;而低温干燥时 , 竹材内部水分
缓慢排出 , 干缩速度相对较慢 , 故不会发生皱缩
现象 , 且变形较小。
图 2　不同干燥温度下的干燥速度曲线
2.2.2　热压温度对干燥质量的影响
在试件含水率和压缩率相近时 , 不同热压温
度对竹材的压缩变形回弹率和宽度干缩率等的影
响相差不大 , 而厚度干缩率有一定差异。180℃
时 , 厚度干缩率比 140℃时高 25.6%, 高温干燥
竹材的厚度干缩率较大。竹材的 MOE 和 MOR随
热压温度的升高而降低 , 140℃干燥后竹材的
MOE 和 MOR分别比 180℃时的 MOE 和 MOR高
28.87%和 24.07%。可见 140℃干燥后 , 竹材的
强度较高 (表 2)。
表2　不同温度热压干燥后竹材各项指标测试结果
编　号
破断时
含水率
(%)
厚度干
缩率
(%)
压缩变
形回弹
率 (%)
宽度干
缩率
(%)
12%
MOR
(MPa)
12%
MOE
(MPa)
140℃平均 8.73 14.02 1.47% 9.73 160.21 14142.99
160℃平均 9.92 15.35 0.85% 9.94 131.35 12166.45
180℃平均 9.42 17.61 1.14 9.94 129.13 10973.89
　　在干燥过程中发现 , 随着温度的升高 , 竹材
很容易被压缩 , 变形大。原因是竹材中存在很多
孔隙 , 热压干燥过程中 , 在压力的作用下 , 使其
表面变得比较致密 , 干燥后竹材的 MOE 和 MOR
值较气干竹材得到了提高 。另一方面 , 干燥竹材
的力学性能受温度的影响比较大 , 当温度较高时 ,
会使竹材变脆 , 相应地 MOE和 MOR值降低 , 所
以高温干燥竹材的力学强度低于低温干燥竹材的
力学强度 。
2.3　竹节对竹材干燥工艺的影响
2.3.1　竹节对干燥速度的影响
图3 和图 4 显示 , 竹节在试材长度 1/3 处的
试件 , 从初含水率 150%左右经历 18 min干燥降
图 3　竹材含水率随干燥时间变化
图 4　竹材干燥速度随干燥时间变化
到 75%, 此阶段含水率下降较快 , 此后含水率变
化趋于平缓。从干燥速度曲线看 , 在全干燥过程
中 , 有节与无节试件干燥速度无明显差异 , 无节
试件略快于有节试件;竹节在试材长度 1/2 处的
试件 , 干燥初期干燥速度亦较快 , 而后期干燥速
度大于竹节在 1/3 处的试件 。所有试件 , 前期干
燥速度较快 , 后期干燥速度趋于平缓;竹材初含
水率高者 , 初期干燥速度较快 。
试验用竹片较短 , 水分主要沿纵向移动 , 竹
节由于厚度方向受压 , 水分从径向的逸出受到影
响;而在长度方向 , 由于竹节部分维管束发生弯
曲 、 交叉 、相互连接等 , 使竹节在纵向对水分移
动产生一定阻碍作用 , 影响水分纵向移动或扩散。
竹节在 1/2处试件 , 竹材内部水分以竹节为中心
沿纵向移动距离相同 , 而竹节在 1/3 处试件 , 竹
材内部水分以竹节为中心沿纵向移动距离不同 ,
竹节离端头近的一端纵向水分移动快 , 另一端移
动慢 , 因而竹节在 1/3处试件总体水分移动较竹
节在 1/2处试件稍慢。无节试材由于没有竹节在
纵向的阻碍作用 , 水分移动较快 , 因而干燥速度
较快 。
2.3.2　有无节部位的厚度干缩率和宽度干缩率
干燥结束时 , 无节部位厚度干缩率平均为
23%, 竹节部位厚度干缩率平均为 13%, 无节部
位厚度干缩率约是竹节部位厚度干缩率的近 2倍 ,
差异显著;而无节部位宽度干缩率和竹节部位宽
度干缩率平均值分别为 16.5%和 14.5%, 两者基
3 9第 4 期 孙照斌:龙竹竹材热压干燥工艺影响因素的研究
本接近 , 差异不显著。从竹材构造看 , 竹材节部
的组织与竹间不同 , 由于纤维分叉 、 维管束弯曲 、
相互缠结以及基本组织的细胞形态不规则而相互
镶嵌 , 加之基本组织的大部分细胞壁都增厚变硬 ,
使得竹材节部的力学强度很高 , 因而竹材节部厚
度干缩率较节间小。在竹节弦向 (宽度方向), 尽
管有部分维管束方向发生改变 , 但大部分维管束
排列方向与节间的相同 , 所以 , 两者在宽度方向
的干缩率相差不大。
3　结　论
3.1　预处理方式对竹材干燥工艺和干燥质量影响
较大 , 竹材经水煮处理后 , 可降低竹材含水率 ,
加快竹材干燥速度 , 水煮和汽蒸对热压干燥竹材
的 MOR和 MOE影响不大。
3.2　竹材热压干燥温度对竹材干燥工艺和干燥质
量影响较大 , 较低温度干燥其干燥速度稍慢 , 但
干燥质量较好。
3.3　竹材干燥全过程中 , 有节与无节试件干燥速
度无明显差异 , 无节试件略快于有节试件;所有
试件 , 干燥前期 , 干燥速度较快 , 后期干燥速度
趋于平缓;竹材初含水率高者 , 初期干燥速度较
快。
3.4　干燥初期 , 竹材宽度干缩率较小 , 随着热压
干燥时间的延长 , 宽度干缩率逐步增大;干燥后
期 , 宽度干缩率逐步平缓 , 并基本达到干缩率最
大值;无节部位宽度干缩率和竹节部位宽度干缩
率基本接近 , 无明显差异。无节部位厚度干缩率
约是竹节部位厚度干缩率的 2倍 , 差异显著 。
参　考　文　献
[ 1] 　辉朝茂 , 杨宇明.用材竹资源工业化利用 [ M ] .昆明:云
南科技出版社 , 1998
[ 2] 　蔡家斌.速生杉木薄板热压干燥的试验研究 [ J] .南京林
业大学学报 , 1997 , 21 (3):34～ 38
[ 3] 　汪佑宏.马尾松速生材热压干燥及表面强化 [ D] .南京林
业大学博士学位论文 , 2003
[ 4] 　国家标准 GB/ T 15780-1995 竹材物理力学性质试验方法
[ S] .北京:中国标准出版社 , 1995
[ 5] 　张齐生著.中国竹材工业化利用 [M ] .北京:中国林业出
版社 , 1995
第1 作者简介:孙照斌 (1967-), 男 , 副教授 , 博
士 , 主要从事木材干燥和木质复合材料的研究。
收稿日期:2006-01-05
Study on the Factors of Press Drying Technology for
Bamboo Timber of Dendrocalamus giganteus
SUN Zhaobin
(Agricultural University of Hebei , Baoding 　071000)
Abstract　In this paper , the facto rs of press drying technology fo r bamboo timber of Dendrocalamus
giganteus were discussed.The result showed that the pret reatment method and the temperature of
press drying had prominent ef fect on drying technology and the drying quality;but the kno t and the
leng th of sample had a lit tle effect on them.
Key words　Bamboo timber of Dendrocalamus giganteus;Press drying technology;Drying quality
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