全 文 ：第 24卷　第 6期
Vol.24　No.6 木材工业CHINA WOOD INDUSTRY 2010年 11月November 2010
收稿日期:2009-11-20;　修改日期:2010-09-09
作者简介:陈太安(1977—),男 ,西南林业大学木质科学与装饰工程
学院副教授 ,博士。
应用技术
人工林花旗松建筑材的干燥变形分析
陈太安1, 3 , 王昀昕1 , 庞树声1 , Andrew Karalus2
(1.新西兰坎特伯雷大学木材技术研究中心 , 基督城 , 新西兰;2.新西兰花旗松协会 , Richm ond , 新西兰;
3.西南林业大学木质科学与装饰工程学院 , 云南昆明 650224)
摘要:　根据新西兰的木材干燥变形分等标准 , 研究了花旗松建筑规格材的干燥变形 , 并分析了幼龄材含量和板材类
型对干燥变形的影响。结果表明:干燥前的板院堆放 , 有利于平衡心边材含水率差异 , 干燥后的含水率可以满足建筑
规格材的需求;径切板的侧弯是花旗松木材干燥变形降等的首要原因;幼龄材含量越高 , 干燥变形降等越严重。
关键词:　花旗松人工林;干燥变形;降等幼龄材
中图分类号:S791.24;TS652　　　文献标识码:B　　　文章编号:1001-8654(2010)06-0033-03
Analysis of Drying Distortion of Plantation Douglas-fir Structural Lumber
CHEN Tai-an1 , 3 , WANG Yun-xin1 , PANG Shu-sheng 1 , A ndrew Karalus 2
(1.Wood Techn ology Research Cen t re , University of Canterbury , C hristch urch , New Zealand; 2.New Zealand Douglas-fi r
Association , Richmond , New Zealand; 3.Departmen t of Wood Science and T echnology , S outhw es t Fores t ry Universi ty ,
Kunming 650224 , Yunnan , C hina)
Abstract:　Doug las-fir lumber in size o f 5 000 mm ×100 mm ×50 mm were used to invest igate the
ef fect o f corew ood propo rtion (CP)and board type classif ied by the grow th ring curvature on
disto rtion deg rade w ith drying.Disto rtion tolerances and g rading w as conducted based on NZS 3631:
1988.Results show that lumber w ith high CP show s high disto rtion deg rade which w as mainly
caused by spring , especially for quar ter saw n board.Results also show that ai r-dry ing of log in yard
can f ill the gap of moisture betw een sapw ood and heartw ood , moisture content a ter dry ing can meet
the requirement fo r st ructural use.
Key words:　plantation douglas-fi r lumber;distortion deg rade wi th dry ing ; juvenile w ood
propo rtion
　　为提高花旗松木材在建筑市场中的竞争力 ,由新
西兰花旗松协会发起并资助 、新西兰 Canterbury 大
学主持 、新西兰 Sutherland 公司参与的新西兰花旗
松材与辐射松材加工性质的比较研究 ,于 2007年 3
月正式启动 ,内容涵盖木材干缩 、强度 、刚度 、干燥 、尺
寸稳定性等性质的比较。
笔者从事的研究内容 ,主要探讨花旗松的幼龄材
含量 、年轮与宽材面夹角 ,对建筑用花旗松材干燥变
形的影响 。
1　材料与方法
1.1　试验材料
花旗松(P seudotsuga menziesi i),采自新西兰南
岛人工林基地 ,9株 60年生。截成长 5.0 m 木段 ,共
计 31根。板院堆放 2个月后 ,按图 1的下锯法 ,锯解
成断面尺寸 100 mm×50 mm 试材 ,共计 202根 。
为分析幼龄材对干燥变形的影响 ,根据试材中幼
龄材的含量不同 ,将试材分为 CP90 、CP70 、CP30 和
CP10四类(表 1)。
为分析加工因子对干燥变形的影响 ,根据端面纹
理与宽板面夹角 ,又将试材分为径切板 、弦切板和半
弦(径)切板 3种类型 。
·33·
图 1　花旗松原木下锯法
Fig.1　Saw pattern for Douglas fir long
　
表 1　基于幼龄材含量的试材分类
Tab.1　Classification and summary of timber by
corewood proportion(CP)
试件类型 幼龄材含量/ % 数量/根 占试件总数比例/ %
CP90(A) >90 21 11.0
CP70(B) 60～ 90 56 26.2
CP30(C) 30～ 60 85 37.1
CP10(D) <30 40 25.7
1.2　试验方法
试材称量后置于干燥窑中 ,在干球温度 75 ℃、湿
球温度 60 ℃的条件下干燥 20 h 。出窑后置于仓库
内 ,一周后再次称量 ,并采用介电式含水率仪逐块测
定试材的含水率 ,依此推算出初含水率。同时 ,测量
干燥材的侧弯 、顺弯和翘曲 , 参照新西兰标准 NZS
3631:1988[ 1](表 2),进行试材变形分等 。
表 2　基于变形的锯材分等标准
Tab.2　Distortion tolerances and grading
干燥
变形
锯材等级
优等 #1 #2 #3
侧弯/mm ≤5 5～ 15 15～ 30 >30
顺弯/mm ≤10 10～ 30 30～ 60 >60
翘曲/mm ≤0 0～ 5 5～ 10 >10
　注:变形等级是针对长 5 m , 横断面尺寸为 100 mm ×50 mm 的
锯材。 　　　
2　结果与讨论
2.1　花旗松木材含水率对干燥变形的影响
试材心边材的初含水率平均值为 33.5%,变异
范围为 25.3%～ 55.3%,其中 ,占试件总量 51.4%的
板材 ,含水率在 30%～ 35%之间 。原木在锯解之前
已在板院堆置约 2月余 ,平衡了心边材含水率的差
异 ,因此 ,试材的初含水率较低 ,且板间差异较小。
图 2为板材干燥后的终含水率及侧弯 、顺弯和翘
曲的变形量 ,由此可见 ,板材干燥后的平均终含水率
为 15.4%,分布范围为 12.6%～ 18.6%,基本能够满
图 2　花旗松木材干燥后的变形量及其终含水率
Fig.2　Distortion of Douglas-fir timber with drying
as a function of final MC
　
足建筑材的使用要求 ,但未见终含水率与各类变形量
之间的明显相关性。
2.2　幼龄材含量对干燥变形的影响
表 3　不同幼龄材含量的板材变形等级测定
Tab.3　Effect of juvenile proportion on each type of distortion
试材
类型
数量/
根
干燥
变形
不同变形等级试材量/(根/ %)
优等 #1 #2 #3
CP90 21
侧弯 10/ 47.6 7/ 33.3 3/ 14.3 1/ 4.8
顺弯 14/ 66.7 7/ 33.3 0/ 0.0 0/ 0.0
翘曲 18/ 85.7 1/ 4.8 2/ 9.5 0/ 0.0
总评 7/ 33.3 7/ 33.3 5/ 23.8 2/ 9.5
CP70 56
侧弯 24/ 42.9 23/ 41.1 7/ 12.5 2/ 3.6
顺弯 40/ 80.0 15/ 26.8 1/ 1.8 0/ 0.0
翘曲 46/ 82.1 7/ 12.5 3/ 5.4 0/ 0.0
总评 21/ 37.5 17/ 30.4 13/ 23.3 5/ 8.9
CP30 85
侧弯 56/ 65.9 27/ 31.8 2/ 2.4 0/ 0.0
顺弯 67/ 78.8 18/ 21.2 0/ 0.0 0/ 0.0
翘曲 74/ 87.1 1/ 1.2 10/ 11.8 0/ 0.0
总评 37/ 43.5 37/ 43.5 11/ 12.9 0/ 0.0
CP10 40
侧弯 24/ 60.0 15/ 37.5 1/ 2.5 0/ 0.0
顺弯 37/ 92.5 3/ 7.5 0/ 0.0 0/ 0.0
翘曲 34/ 85.0 4/ 10.0 2/ 5.5 0/ 0.0
总评 20/ 50.0 15/ 37.5 3/ 7.5 2/ 5.0
由表 3总评栏可见 , CP90 类板材的优等材占
CP90类板材总量的 33.3%, CP70类的占 37.5%,
CP30类的占 43.5%, CP10 类的占 50.0%,说明随
着幼龄材含量的降低 ,优等板材的比例显著提高。其
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Vol.24　No.6 　CHINAWOOD INDUSTRY November 2010
中 CP10 类和 CP30 类的 #3 类试材比例不超过
5.0%。另外 ,由表 3变形类型可见 ,无论幼龄材含量
的高低 ,侧弯和翘曲均是板材干燥变形降等的主要原
因 ,但顺弯降等不明显。
以往的研究表明 ,采用顶部压重物 、控制终含水
率 、汽蒸处理 、联合干燥等措施 ,均可有效减少木材在
干燥中出现顺弯 、翘曲以及瓦弯等干燥缺陷 ,其中 ,又
以顶部压重物较为普遍 ,但该方法对控制侧弯变形的
效果则不明显[ 2] 。本试验中 ,侧弯和翘曲是花旗松材
干燥中变形降等的主要原因。因此在制材时应优化
下锯 ,减少幼龄材含量高的板材数量 ,如将髓心周围
的木材制成带有部分髓心的方材 。此下锯方法在新
西兰的制材工业中已被广泛应用 ,效果较好。
2.3　试材类型对干燥变形的影响
在制材加工过程中 ,如果下锯不够合理 ,易导致
幼龄材在板内分布不对称 ,对锯材变形的影响突出 ,
具体表现形式有侧弯 、顺弯和翘曲。对径切板 、弦切
板或半弦(径)切板 ,通常认为半弦(径)切板易发生翘
曲 ,弦切板易发生瓦弯 ,而径切板由于具有良好的对
称性 ,最不易产生干燥变形[ 2] 。
表 4是根据单一侧弯 、顺弯或翘曲进行分类的结
果。无论是径切板 、弦切板或半弦(径)切板 ,侧弯均
是降等的主要因素 ,尤其是径切板 ,其优等材只占总
数的 45.5%,而#2和#3类劣等板材的总比例却高
达 20%。
表 4的总评栏表明 ,综合 3种变形类型板材总的
等级分布 ,可知半弦(径)切板所产生的优等级板材比
例高达 47.8%,而径切板产生的#2和#3 类劣等板
材的总比例高达 34.6%。究其原因 ,可能是本研究
采用的下锯法 ,致使径切板中含有相当高比例的幼龄
材 ,其干缩性质与成熟材的差异显著[ 3] ,导致板内干
缩不均匀 ,变形降等严重 。
表 4　不同类型试材的变形等级汇总
Tab.4　Effect of board type on each type of distortion
试材
类型
数量/
根
干燥
变形
不同变形等级试材量/(根/ %)
优等 #1 #2 #3
径切板 55
侧弯 25/ 45.5 19/ 34.5 8/ 14.5 3/ 5.5
顺弯 38/ 69.1 17/ 30.9 0/ 0.0 0/ 0.0
翘曲 47/ 81.8 6/ 10.9 2/ 3.6 0/ 0.0
总评 19/ 34.5 17/ 30.9 14/ 25.5 5/ 9.1
弦切板 57
侧弯 32/ 56.1 23/ 40.4 1/ 1.8 1/ 1.8
顺弯 45/ 78.9 11/ 19.3 1/ 1.8 0/ 0.0
翘曲 50/ 87.7 6/ 10.5 1/ 1.8 0/ 0.0
总评 23/ 40.4 29/ 52.7 3/ 5.3 2/ 3.5
半弦(径)
切板 90
侧弯 57/ 63.3 30/ 33.3 3/ 3.3 0/ 0.0
顺弯 75/ 83.3 15/ 16.7 0/ 0.0 0/ 0.0
翘曲 77/ 85.6 11/ 12.2 2/ 3.5 0/ 0.0
总评 43/ 47.8 30/ 33.3 15/ 16.7 2/ 2.2
3　结论
1)原木在锯解前的板院堆置 ,有助于平衡板材
之间因心边材而带来的初含水率差异 ,干燥 20 h后 ,
不同幼龄材含量的板材之间含水率差异减小 ,板材含
水率可以达到建筑材的要求。
2)幼龄材含量对花旗松干燥变形降等有明显的
影响 ,含量越高 ,变形降等越严重。
3)在侧弯 、顺弯和翘曲 3种干燥变形类型中 ,侧
弯和翘曲是变形降等的主要原因 。在本试验中的径
切板 ,侧弯是其降等的主要因素 ,而顺弯引起的降等
比例较小。
参考文献:
[ 1] 　NZS 3631:1988.New Zealand t imber grading ru les s tandards
As sociation of New Zealand[ S] .Wellington , New Zealand.
[ 2] 　顾炼百.木材加工工艺学[ M] .北京:中国林业出版社 , 2003.
[ 3] 　Wang E , Chen T A , S S Pang , et al.Variat ion in anisot ropic
shrinkage of plantation P inus rad iata w ood[ J] .Maderas Cienciay
tecnologí a , 2008 , 10(3):243-249. (责任编辑　鲍加芬)
行业简讯
意大利木工机械行业经济向好
　　据意大利木工机械与工具制造商协会(Acimall)
统计数据 , 2010年第 2季度 ,意大利木工机械行业经
济显著好转。
2010年第 2 季度的订单比 2009 年同期增长
69.8%,主要贡献来自意大利国内市场 , 同比增幅达
83.3%;另外海外市场订单增长 63.6%。产品的价
格同比仅上涨 0.4%, 而销售额超过 2010 年第 1 季
度 70.5%。
产品质量调查结果表明:44%的受访企业有所提
高 , 52%保持稳定 , 30%下降;企业雇员状态为 , 83%
保持稳定 , 8%缩减 ,仅 9%有所扩张。
对未来市场预测调查显示:对国外市场 , 30%的
企业仍持乐观态度 , 认为订单将有增长;48%的企业
保守认为将维持现状;余 22%的企业认为将有下降。
对意大利国内市场 , 61%的企业认为将维持现状 ,
22%认为将萎缩 , 17%则认为有增长。 本刊讯
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第 24卷　第 6期 　木材工业 2010年 11月