全 文 ：林业工程学报，2017，2(1) :15－19
Journal of Forestry Engineering
doi:10．13360 / j．issn．2096－1359．2017．01．003
收稿日期:2016－07－25 修回日期:2016－08－28
基金项目:国家自然科学基金项目(31570558，31500479) ;中国博士后基金面上项目(2015M581805) ;江苏高校优势学科建设工程资助项目
(PAPD) ;江苏省“青蓝工程”资助项目。
作者简介:刘洪海，男，副教授，研究方向为木材干燥及木材改性。E-mail:seaman-liu@ 163．com
大果紫檀等 3种红木薄板的高频真空干燥
刘洪海1，杨琳1，吴智慧1，蔡英春2，李兴畅3
(1．南京林业大学家居与工业设计学院，南京 210037;2．东北林业大学材料科学与工程学院，哈尔滨 150040;
3．广东省中山市太兴家具有限公司，广东 中山 528476)
摘 要:高频真空联合干燥具有高频快速加热及真空下水的沸点降低的双重优势，能够实现木材低温快速干燥，
在大尺寸及名贵木材的干燥领域具有明显的优势。红木家具及工艺制品具有很高的经济和文化价值，但常规干
燥由于温度高、周期长，容易导致红木变色、变脆及开裂等缺陷，严重影响了红木制品的质量。笔者在相同温度
条件下对 3种红木薄板进行高频真空干燥和常规干燥，对比分析了干燥后红木薄板的含水率分布、开裂、变色及
干燥速度。试验结果表明:经过高频真空干燥的红木质量能达到国标二级，平均含水率达到家具及木制品生产
工艺要求，颜色变化小，干燥速度快，尤其在高含水率范围内干燥速度更快。高频真空干燥能够提高红木薄板的
干燥速度、干燥质量和效率，是红木材料干燥的优良方法。
关键词:红木;高频真空干燥;干燥质量;干燥速度
中图分类号:S781．71 文献标志码:A 文章编号:2096－1359(2017)01－0015－05
Study on radio-frequency vacuum drying of three rosewood thin boards
LIU Honghai1，YANG Lin1* ，WU Zhihui1，CAI Yingchun2，LI Xingchang3
(1． College of Furnishing and Industrial Design，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China;
2． Material Science and Engineering College，Northeast Forestry University，Harbin 150040，China;
3． Taixing Furniture Co．，Ltd．，Zhongshan 528476，Guangdong China)
Abstract:Ｒosewood is widely accepted by consumers as one of the most desirable materials in high valued wooden
products due to its properties，wood culture and sense of touch． High valued rosewood furniture and crafts are wide-
spread in China． However，the defects such as discoloration，crisp and cracks occurred during conventional kiln (CK)
drying due to its high density and tight structure limit its utilization． Furthermore，the long CK drying periods also
cause problems for the rosewood furniture manufacturing． Therefore，to obtain high drying quality of rosewood in
short time，a new drying technology，radio-frequency /vacuum (ＲF /V) ，was introduced to the wood-drying industry．
The ＲF /V drying combined with fast radio-frequency heating and low boiling point of water under vacuum
conditions，which can dry wood with high rate and high quality． It has significant advantages for the drying of large
dimension or high valued wood． In this study，to solve the drying defects resulted from the conventional kiln drying，
ＲF /V and CK drying devices was used． Three rosewood species (Pterocarpus macrocarpus，Dalbergia latifolia，Dal-
bergia bariensis)were dried at the same temperature with ＲF /V and CK schedules． The wood quality such as the final
moisture contents (MC)distributions，cracks，discoloration，as well as the drying rate after drying were compared．
The results showed that there were no cracks on ends，surface and inner of boards，the MC was even for all boards
and the wood quality after the ＲF /V drying can meet the requirements of the grade 2 of GB /T 6491－2012． The aver-
age moisture content after the drying can meet the requirements of furniture factories and crafts manufacturers． The dis-
coloration of ＲF /V was less compared with that of CK drying because of rare air in the drying chamber． The drying
rate of ＲF /V was faster compared with that of CK drying due to the easy moisture moving resulted from the fast ＲF
heating and low chamber pressure． The ＲF /V drying can improve drying rate，drying quality and efficiency for the dr-
ying of rosewood thin boards，which is an effective method for the drying of high valued species of rosewood．
Keywords:rosewood;radio-frequency /vacuum drying;drying quality;drying rate
林 业 工 程 学 报 第 2卷
“红木”是当前我国国内家具用材约定俗成的
名称。国标 GB /T 18107—2000规定:“红木”是指
紫檀属、黄檀属、柿属、崖豆属及铁刀木属树种的心
材，其密度、结构和材色符合国标规定的必备条件
的木材。这类木材多产于东南亚、非洲及拉美等热
带地区，由于该类木材普遍质地细腻、坚硬、沉稳、
色深气显，所以被广泛地应用到工艺雕刻品、装饰
品及传统古典的高档家具中。明清以来利用这类
材料及传统工艺制作的高档家具在中国及世界家
具史上占有重要的地位［1］。
近几年来，利用深色名贵硬木木材的材质及纹
理特征、融入中国传统文化元素和现代审美观点而
兴起的新中式、新古典等红木家具所占的市场份额
呈逐年上升趋势。与此同时，人们对红木家具的要
求也越来越高，对其使用过程中出现的各种质量问
题愈加重视，红木原材料的干燥处理越发显示其重
要性。在传统红木的加工过程中，由于干燥比较困
难，在实际生产中红木干燥处理的比例较小，甚至
不进行干燥［2］。为了提高家具产量，保障家具质
量，大多数企业在生产中多采用常规干燥方法对红
木进行干燥处理［3］。但由于红木密度大、组织细
密，常规干燥方法存在着干燥时间长、干燥应力较
大等缺陷。高频真空干燥集高频快速加热与真空
下水的沸点降低这两方面的优势，是木材最为理想
的干燥方式之一，在国际上越来越受到重视［4－7］。
与常规干燥方法相比，经过高频真空干燥的木材变
色小、干燥应力及弯曲变形少、成品率高［8－10］。另
外，此项技术尤其适合硬阔叶树材、厚板材及名贵
木材的干燥，能够充分发挥其综合优势［11－12］。
红木家具企业中 50%以上的干燥材为红木薄
板，而大部分企业依旧沿用传统常规干燥，针对红
木家具及木制品用材进行高频真空干燥研究还鲜
有报道。因此，为了缩短干燥时间，减少木材的变
色、降等，提高干燥质量和干燥效率，笔者特针对 3
种常用红木家具薄板分别进行高频真空干燥和常
规干燥试验，通过对比研究红木高频真空干燥的质
量及干燥技术，为红木材料高频真空干燥的推广奠
定技术基础。
1 材料与方法
1．1 试验材料
试验材料为大果紫檀(Pterocarpus macro-
carpus)、阔叶黄檀(Dalbergia latifolia)和巴里黄檀
(Dalbergia bariensis)3 种薄板，规格为 1 030 mm×
110 mm×16 mm。试材由广东省中山市太兴家具
有限公司提供，为红木家具生产用木材。在批量板
材中挑选纹理较通直、含水率相对较高的板材为本
次试验用材。
1．2 试验设备
上海一恒(DHG－9123A)电热鼓风式干燥箱，
用于试材初、终含水率测量;苏州鑫达(GDS－408)
恒温恒湿试验箱，用于红木常规干燥试验;株式会
社 YASUJIMA高频真空干燥设备，有效容积为 0. 3
m3，用于红木高频真空干燥试验;X-rite SP60 积分
球式分光光度仪，用于干燥前后试材颜色的测定。
1．3 试验方法
1．3．1 含水率检测
3种红木试材各选取 4 块纹理通直板材，经四
面刨光，在每块板材距离端部 30 mm 及板材中间
位置处截取 3 块长度为 20 mm 的初含水率试片，
最终试件规格为 450 mm×100 mm×12 mm，共 8块。
用烘干法测量各初含水率试片的含水率，进而计算
出试验板材的初含水率。在每块试材一侧端头用
耐高温硅胶密封，制成相当于 900 mm 长薄板试
材，其中 4块用于高频真空干燥，另外 4 块用作常
规对比干燥。试件初含水率见表 1。
表 1 试材初含水率
Table 1 Initial moisture contents of rosewood board /%
干燥方法 大果紫檀 阔叶黄檀 巴里黄檀
常规干燥 36. 4 27. 8 17. 4
高频真空干燥 34. 9 26. 2 16. 8
1．3．2 常规干燥及高频真空干燥
根据 3种红木材料的材性、红木企业常用基准
以及过去有关的研究文献［13－15］，制定了本次常规
干燥基准(表 2)。在常规干燥过程中，干燥开始之
前对木材进行预热处理，把木材热透。其中，干球
温度为 48℃，湿球温度为 47. 5℃，预热时间为 3 h。
干燥过程中因试材厚度较薄，没有进行中间处理。
高频真空干燥过程中，通过 PT100 温度传感器检
测木材材心温度，进而实现干燥工艺的控制。为了
与常规干燥相比较，干燥基准(表 2)的温度设置与
常规干燥各个阶段相对应。由于高频加热速度较
快，在 0. 5 h 左右时间内木材从室温被加热到
50℃，然后进入干燥阶段。预热阶段高频真空干燥
设备的环境压力(Pe)维持在 14. 7 ～ 15. 3 kPa
(110～115 torr) ，高频真空干燥过程真空罐内环境
压力始终控制在 14. 7 ～ 15. 3 kPa。高频加热控制
条件为:加热 5 min，停止 3 min，到达控制温度后高
频停止加热，温度低于控制温度 1℃时，高频开始
加热。在常规干燥及高频真空干燥过程中，定期取
61
第 1期 刘洪海，等:大果紫檀等 3种红木薄板的高频真空干燥
出试件，称取质量，计算实时含水率、干燥时间及干
燥速度，干燥结束后检查所有试件的干燥质量及终
含水率。
表 2 薄板常规及高频真空干燥基准(12 mm厚)
Table 2 Drying schedules for CK and ＲF /V of
rosewood boards with 12 mm thickness
干燥时间 /h
(常规 /高频)
常规干燥 高频干燥
干球温度
Td /℃
湿球温度
Tw /℃
相对湿度
Ｒh /%
材心温度
Tc /℃
环境压力
Pe /kPa
3 /0. 5 48. 0 47. 5 99. 0 50. 0
6 /6 50. 0 47. 0 84. 0 50. 0
5 /5 54. 0 49. 5 76. 0 54. 0 14. 7～15. 3
5 /5 60. 0 51. 5 61. 0 60. 0
23 /12. 5 64. 0 52. 0 50. 0 64. 0
1．3．3 试材颜色检测
干燥前在每块试件上选取 5个检测点，分别测
量其明度 L* 、红绿色品指数 a* 和黄蓝色品指数
b* 值。按照前述干燥工艺对试件进行干燥，干燥
结束待木材冷却至室温后，再次测量标记点的颜色
值，然后通过颜色参数值的变化研究干燥方法对木
材颜色变化的影响，检测位置的平均值为其具体颜
色参数。试材总色差 ΔE* =［(ΔL* )2 +(Δa* )2 +
(Δb* )2］1 /2，数值越大，表示干燥后试材和干燥前
试材颜色差别越大，单位为 NBS。其中:ΔL* 表示
干燥试验前后试样的明度差，正值表示试样比对照
样明亮，负值表示试样比对照样暗;Δa* 表示干燥
试验前后试样的红绿色品指数差，正值越大表示颜
色越偏向红色，负值越大表示颜色越偏向绿色;
Δb* 表示干燥试验前后试样的黄蓝色品指数差，正
值越大表示颜色越偏向黄色，负值越大表示颜色越
偏向蓝色。
2 结果与分析
2．1 干燥缺陷
经常规及高频真空干燥试验后，按照 GB /T
6491—2012锯材干燥质量标准对木材干燥缺陷进
行检测，无论是常规干燥还是高频真空干燥后的板
材均未见端裂、表裂，干燥后板材表面平整，锯开后
未见內裂，可见干燥质量达到国家标准锯材干燥质
量的二级要求。试验结果表明，这两种干燥方法及
工艺均能够满足红木家具板材的干燥要求。
2．2 含水率
干燥结束后在每块试件距离端部 30 mm 及板
材中间位置处截取 3块长度为 20 mm 的终含水率
试片，通过烘干法测量每片试片的含水率，进而获
得干燥板材的终含水率。由表 3可知，经常规及高
频真空干燥后大果紫檀、阔叶黄檀和巴里黄檀板材
的平均含水率分别为 11. 7% /11. 6%，8. 7% /7. 6%
和 9. 9% /9. 4%，符合 GB/T 6491—2012 二级(8% ～
12%)要求。干燥均匀度可以用均方差(σ)来检
查，当±2σ小于国标规定等级干燥均匀度时，材料
不需要进行平衡处理或再干。本次试验检查了 3
种材料各 4块试材经常规及高频真空干燥后的干
燥均匀度。经计算，常规及高频真空干燥后含水率
均方差(σ)的 2 倍都小于国标干燥均匀度二级±
4%的要求，因此干燥均匀度达到了国标规定的二
级标准，干燥试材无需进行平衡处理或再次干燥。
此外，从表 3中可看出，经过常规干燥及高频真空
干燥后板材的含水率均方差(σ)相差不大，说明两
种干燥方法的终含水率相近。
表 3 板材最终平均含水率及其均匀度
Table 3 Final moisture contents and
evenness of the lumber
干燥方法
大果紫檀 阔叶黄檀 巴里黄檀
平均 /% 均方差 平均 /% 均方差 平均 /% 均方差
常规干燥 11. 7 1. 97 8. 7 1. 07 9. 9 0. 80
高频真空干燥 11. 6 1. 73 7. 6 1. 95 9. 4 1. 27
2．3 干燥后木材颜色变化
高频真空干燥条件下，干燥温度低、氧气含量
少，与常规干燥相比高频真空干燥的木材变色
小［7－9］。干燥结束后用肉眼进行试材颜色变化观
察，由于本次实验中阔叶黄檀和巴里黄檀颜色较
深，干燥前后颜色变化对比不明显，而颜色较浅的
大果紫檀通过目视则可以鉴别其颜色的变化，高频
真空干燥后试材的颜色变化较小。ΔE* (总色差)
为用于比较试件颜色变化大小的参数，其值越大，
表明试件处理前后的色差越大。色差为 3 NBS 是
肉眼可以分辨的极限。通过对光度仪检测数据进
行分析，常规干燥及高频真空干燥后阔叶黄檀和巴
里黄檀的 ΔE* 值均小于 3 NBS，用肉眼几乎无法区
别，而大果紫檀常规干燥后试件的 ΔE* 值较大，颜
色变化明显。从表 4 可以看出，无论对哪种试材，
高频真空干燥对颜色的影响都很小，而对于颜色较
表 4 常规干燥和高频真空干燥对木材颜色的影响
Table 4 Color deviation of wood after CK drying
and ＲF /V drying
颜色
参数
大果紫檀 阔叶黄檀 巴里黄檀
常规
干燥
高频
真空
常规
干燥
高频
真空
常规
干燥
高频
真空
ΔL* －1. 74 －0. 39 0. 93 0. 59 －1. 52 －0. 54
Δa* －2. 12 －0. 76 0. 42 0. 29 －1. 86 －0. 94
Δb* －1. 85 －0. 87 1. 75 0. 92 －1. 43 －0. 97
ΔE* /NBS 3. 31 1. 22 2. 03 1. 13 2. 80 1. 45
71
林 业 工 程 学 报 第 2卷
浅的木材，高频真空干燥能够更好的保持木材原有
的颜色及天然特性。此外，本次干燥实验木材色差
变化较小的原因可能与干燥温度及时间有关，如果
干燥时间加长的话，高频真空干燥对于保持木材本
色将有更大的优势。
2．4 干燥过程及干燥速度
3种红木的常规干燥及高频真空干燥过程曲
线见图 1 和图 2。由图 1 可知，常规干燥过程有 3
h的预热阶段，在此阶段含水率几乎没有变化，而
高频真空干燥过程几乎没有预热阶段(图 2) ，经
0. 5 h加热到基准温度后便进入干燥阶段。整个
干燥过程完全按表 2所制定的干燥基准进行，当干
燥进行到一定程度时要进行参数调整，常规干燥要
提高干湿球温度(Td、Tw) ，高频真空干燥同样要提
高木材材心温度(Tc)。由图 1及图 2可知，提高干
燥温度时，高频加热需要的时间短，升温 6℃只要
15 min 左右，而常规干燥则需要 30 min 左右的时
间。因为 3种红木的初含水率不同，干燥曲线也表
现各异，但是对于初含水率较高的大果紫檀和阔叶
黄檀，无论是常规干燥还是高频真空干燥，含水率
在 15%以前的干燥速度都比较快，相比之下高频
真空的干燥速度要快得多。
图 1 常规干燥过程曲线
Fig． 1 Process curves of CK drying
图 2 高频真空干燥过程曲线
Fig． 2 Process curves of ＲF /V drying
3 种红木的常规干燥及高频真空干燥速度比
较见图 3。由图 3可以看出，对于含水率较高的大
果紫檀和阔叶黄檀，最初的 6 h 之内，与常规干燥
相比含水率下降的速度特别快，因此对于红木薄板
干燥来说，在高含水率阶段高频真空干燥更具有优
图 3 常规及高频真空干燥速度比较
Fig． 3 Comparison of drying rate for
CK and ＲF /V drying
势。此外，对于初含水率大致相同的同一树种，干
燥到 10%左右的终含水率时，常规干燥的时间约
为 40 h，而高频真空干燥的时间为 30 h 左右，整体
而言高频真空的干燥时间更短。究其原因，可从两
个方面进行解释:①高频加热属于介电加热，木材
从内部直接被加热，加热速度快，对于同样厚度和
体积的木材，预热时间和工艺调整的升温时间大大
缩短;②本次实验试件的厚度较薄，初含水率相对
较低，干燥过程脱除的基本上都是结合水，纤维饱
和点以下常规干燥过程结合水的脱除基本上是在
含水率梯度的作用下进行水分扩散，干燥速度较
慢，而高频真空干燥则不同，结合水被加热成水蒸
气脱离结合点后，在木材内部与真空干燥窑内压力
差为驱动力［16－18］的作用下被脱除，因此干燥速度
要快的多。
3 结 论
对 3 种红木薄板在相同的温度下分别进行了
常规干燥和高频真空干燥，对比分析了干燥材的缺
陷、含水率分布、颜色变化及干燥速度，试验结果
表明:
1)经高频真空干燥的大果紫檀、阔叶黄檀及
巴里黄檀板材，无端裂、表裂及內裂等干燥缺陷;终
含水率分布均匀，无需进行后期平衡处理。高频真
空干燥后板材质量达到国标二级要求，能够满足企
业生产工艺需要。
2)与常规干燥相比，由于真空条件下含氧量
81
第 1期 刘洪海，等:大果紫檀等 3种红木薄板的高频真空干燥
少，虽然干燥温度相同，但经高频真空干燥后的木
材颜色变化要小。对于色泽较浅的木材或较长的
干燥时间，高频真空干燥更能保持红木的天然
色泽。
3)与常规干燥相比，由于高频真空加热速度
快，真空下水的沸点低，使木材中的水分更容易迁
移。高频真空干燥整体速度要快，尤其在高含水率
范围内其干燥速度更快，因此高频真空干燥更适合
高含水率的红木薄板干燥处理。
参考文献(Ｒeferences) :
［1］翟东群，姜笑梅，殷亚方． 红木资源现状及变化趋势［J］． 木
材工业，2014，28(2) :26－30.
ZHAI D Q，JIANG X M，YIN Y F． Status and trends of Hongmu
resources［J］． China Wood Industry，2014，28(2) :26－30．
［2］谢巧明，吴赤宇，李建堂，等 . 木材干燥与中国传统家具的
发展［J］． 家具与室内装饰，2005，12(2) :52－55.
XIE Q M，WU C Y，LI J T，et al． Wood seasoning and the de-
velopment of China’s traditional furniture［J］． Furniture ＆
Interior Decoration，2005，12(2) :52－55.
［3］蔡家斌，潘彪，时兴洋． 红木干燥的基本方法［J］． 林业科技
开发，2000，14(1) :56－57.
［4］LI X L，GAO Ｒ Q，GOU T，et al． Ｒadio frequency /vacuum dr-
ying for boxed-heart square timber of plantation larch［J］． Scientia
Silvae Sinicae，2012，48(9) :127－131.
［5］LEE N H，LI C Y，ZHAO X F，et al． Effect of pretreatment with
high temperature and low humidity on drying time and prevention
of checking during radio-frequency /vacuum drying of Japanese
cedar pillar［J］． Journal of Wood Science，2010，56(1) :19－24.
［6］姜滨，孙丽萍，曹军，等． 高频真空木材干燥的模糊神经网络
控制方法研究［J］． 中国工程科学，2014，16(4) :17－20.
JIANG B，SUN L P，CAO J，et al． Ｒesearch on fuzzy neural net-
work control method for high-frequency vacuum drying of wood
［J］． Engineering Sciences，2014，16(4) :17－20.
［7］HUANG Ｒ F，WU Y M，LU J X，et al． Factors affecting the tem-
perature increasing rate in wood during radio-frequency heating
［J］． Drying Technology，2013，31(3) :246－252．
［8］SASAKI K，KAWABE J，MOＲI M． Vacuum drying of wood with
high frequency heating (II) ，the pressure within lumber during
evacuation and drying［J］． Bulletin of the Kyushu University For-
ests，1987，57:245－265.
［9］LOPATIN V V，GOＲESHNEV M A，SEKISOV F G． Moisture
transport in birch lumber at low radio-frequency and contact vacu-
um drying［J］． European Journal of Wood and Wood Products，
2014，72(6) :779－784．
［10］GOＲESHNEV M A，KAZAＲIN A N，LOPATIN V V，et al．
Combined timber drying method［J］． Journal of Engineering Phys-
ics and Thermophysics，2013，86(2) :336－339．
［11］张璧光． 我国木材干燥技术现状与国内外发展趋势［J］． 北京
林业大学学报，2002，24(5 /6) :262－266．
ZHANG B G． Present status of wood drying technology in China
and development tendency at home and abroad［J］． Journal of
Beijing Forestry University，2002，24(5 /6) :262－266.
［12］庄寿增． 木材高频真空干燥及其应用前景［J］． 林业科技开
发，1992，6(1) :19－20．
［13］马掌法，李延军，张宏，等． 木荚豆木材干燥工艺的初步研究
［J］． 林业科技开发，2001，15(4) :18－20．
［14］李大纲，李钦荣． 非洲花梨木干燥工艺的研究［J］． 林产工
业，2000，27(3) :19－21.
LI D G，LI Q Ｒ． Study on drying technology of African rosewood
［J］． China Forest Products Industry，2000，27(3) :19－21．
［15］刘能文，吕泽群，唐镇忠，等． 五种珍贵热带硬阔叶树材的干
燥基准［J］． 木材工业，2015，29(3) :47－50.
LIU N W，LV Z Q，TANG Z Z，et al． Drying schedules for lum-
ber from 5 precious tropical hardwood species［J］． China Wood
Industry，2015，29(3) :47－50．
［16］KAWAI Y，KOBAYASHI Y，NOＲIMOTO M． Hybrid drying with
high-frequency heating and hot air under atmospheric pressure
IV:water movement in Cryptomeria japonica wood during high-fre-
quency heating［J］． Journal of Wood Science，2003，49(1) :18
－21．
［17］CHEN Z J，LAMB F M． A vacuum drying system for green hard-
wood parts［J］． Drying technology，2004，22(3) :577－595.
［18］CAI Y C，HAYASHI K Z． Contribution of evaporation from trans-
verse section to drying rate during radio-frequency /vacuum drying
［J］． Journal of the Japan Wood Ｒesearch Society，2002，48(2) :
73－79．
91