全 文 ：第 ws卷 第 t期
u s s w年 t 月
林 业 科 学
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荷木厚板材干燥工艺的探索
马世春
k福建农林大学材料工程学院 南平 vxvsstl
关键词 } 荷木 o常温干燥 o常压过热蒸气干燥 o干燥工艺
中图分类号 }≥z{t1zt 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kusswlst p st{| p sw
收稿日期 }ussv p st p tv ∀
基金项目 }福建省教育厅研究基金项目k„stsxsl资助 ∀
Ρεσεαρχη ον ∆ρψινγ Τεχηνολογψφορ Σχηιµα συπερβα Τηιχκ Τιµ βερ
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k Τηε Χολλεγε οφ Ματεριαλ Ενγινεερινγ οφ Φυϕιαν Αγριχυλτυρε ανδ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Νανπινγvxvsstl
Αβστραχτ } „¶©²µ§µ¼¬±ª·«¨ ·«¬¦®·¬°¥¨µ²© Σχηιµασυπερβαo·«¨ §µ¼¬±ª·¬°¨ ¬¶¯ ²±ª¨µº«¬¯¨ ∏¶¬±ª¤±²µ°¤¯ ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ §µ¼¬±ª
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Κεψ ωορδσ} Σχηιµα συπερβαo‘²µ°¤¯ ·¨°³¨µ¤·∏µ¨ §µ¼¬±ªo‘²µ°¤¯ ³µ¨¶¶∏µ¨ ¶∏³¨µ«¨¤·¨§¶·¨¤° §µ¼¬±ªo⁄µ¼¬±ª·¨¦«±²¯²ª¼
木荷kΣχηιµα συπερβαl是我国长江以南常见的硬阔叶材之一 ∀荷木纹理细腻优美 !色泽柔和 !木材纹理斜
或交错 !力学强度高 !易于机械加工 !切削面光滑 !油漆和胶接性能良好k成俊卿 ot|{xl ∀在建材 !装饰行业
中 o非常广泛使用此木材 o如 }生产实木地板 !实木家具等 ∀但荷木的初含水率极高 o生材的含水率一般均在
tss h左右 o福建众多的民营企业 o大都采用自然干燥或简易的窑干 ∀因此 o荷木厚板材干燥不均匀 o含水率
梯度很大 o制成的木制品经常发生翘曲与干裂现象 o损失严重 ∀如用常温窑干工艺 o周期较长 o如 xs °°厚的
荷木板材 o初含水率在 tss h左右 o干燥到终含水率 ts h o约需 ux §左右 ∀如何在保证干燥质量前提下 o缩短
一些干燥时间 o笔者从 t|{x年至今 o在干燥生产实践与教科研中探索了一些实践方法 ∀t|{x年 o用常压过热
蒸气干燥工艺对 vs °°厚的荷木板材进行干燥 o干燥质量好 o干燥时间亦短k马世春 ot|{xl ∀以后 o对 xs °°
厚的荷木板材采用常压过热蒸气与常温干燥的综合工艺 o亦达到了较好的效果 ∀
1 试验设备及试材规格
生产性试验在福建某工厂进行 o干燥窑为周期式侧向通风 !铝内壁砖混结构窑 ~大门采用钢框架内外铝
板结构 o并装有/ °0型耐热橡胶圈 o确保窑的气密性 ~窑内部长 y1x ° o高 v1v ° o宽 v1x ° ~内装 x台 ≥•Œ型螺旋
翅片加热器 ~窑顶部设左右二支喷蒸管 ~端墙上装一组干 !湿球温度计 ~侧向装二台 tu号轴流式风机 o流过材
堆间的气流速度约 u °#¶pt ~材堆长 y ° o宽 u ° o高 u1{ ° ~隔条规格 u sss °° ≅ ux °° ≅ ux °° ~窑内毛边板的
容量约为 ts ∗ tt °v ∀荷木试材来源于闽北林区 o板材长 u ° o厚 xs °° o自然宽 o板材两端头用石蜡封头 o生
材的初含水率均为 tss h左右 ∀
2 干燥工艺与干燥基准
常压过热蒸气干燥工艺 o要求干燥室内的湿球温度控制在 || ∗ tss ε o而干球温度则在 tss ∗ tvs ε 之间
变化 o干球温度越高 o相对湿度越低 o干燥介质中所吸收水蒸气的能力就越大 ∀由于过热蒸气是在常压下将
饱和蒸气继续加热 o因此 o干燥介质中不含有氧气 o在高温的作用下木材表面不会产生氧化k梁世镇 ot|{tl ∀
而常温干燥工艺所要求的干 !湿球温度均小于 tss ε o其干燥介质属于湿空气的性质 o湿空气的物理特
性与常压过热蒸气的物理特性不同 o其热含量低于常压过热蒸气 ∀
木材在预热阶段中 o窑内的干 !湿球温度逐步升到 tss ε o窑内的介质处于湿饱和状态k张壁光 ot|{{l o如
同将木材小试件放入铝锅内汽蒸一样 o此时 o相对温度为 tss h o木材表面既不蒸发水分 o又能在较短的时间
内充分热透 o使木材表层与中心层的温度趋于一致 ∀
在荷木厚板材的干燥初期 o由于初含水率极高 o荷木首先蒸发的是自由水 ∀在此状态下 o荷木弦向干缩
率与径向干缩率的比值约在 t1v h 以内 ∀因此 o此时采用常压过热蒸气干燥工艺k如干球温度逐渐升到
ts{ ε o湿球温度为 || ∗ tss ε o相对应的湿度为 zv h l o可使自由水蒸发阶段的速率快些 o不会影响荷木弦 !
径向的尺寸变化 ∀荷木边材 !心材的干缩率变化曲线和干缩系数变化曲线见图 t !u ∀
图 t 荷木边材干缩曲线
ƒ¬ªqt ≥«µ¬±®¤ª¨ ²± §µ¼¬±ª¦∏µ√¨ ¶²©¶¤³º²²§ Σχηιµα συπερβα
图 u 荷木心材干缩曲线
ƒ¬ªqu ≥«µ¬±®¤ª¨ ²± §µ¼¬±ª¦∏µ√¨ ¶²©«¨¤µ·º²²§ Σχηιµα συπερβα
在干燥的中 !后期 o对于荷木厚板材而言 o若继续采用常压过热蒸气干燥工艺 o在高温 !低湿的双重作用
下 o木材沿着木射线方向很容易产生表裂或内裂 ∀从图 t !u也可以看到 o荷木边心材的含水率在纤维饱和点
以下时 o弦 !径向的干缩率的比值越来越大 o其弦向与径向的干缩系数比值k干裂势l也逐渐增大 o这证明木材
的干缩可能引起很大的应力 ∀因此 o此时要从常压过热蒸气干燥工艺过渡到常温干燥工艺k马世春 ot|{yl ∀
由于常温干燥温度较低 o在此阶段 o木材内部的温度高于常温干燥介质的温度 o所以 o此时木材的温度梯度是
内高外低 ∀又因为木材表面的水蒸发较快 o而中间诸层的水分比表面高 o其木材厚度方向上的含水率梯度也
是内高外低 o温度梯度与含水率梯度的方向一致 o在这样的动力状态下 o内部水分逐步向表层传导 o表层的水
分又逐步汽化 o造成这二者的速度趋于相对平衡 o表面的水分蒸发减慢 o应力也就减弱 o可避免产生干燥缺
陷 ∀对于荷木厚板材而言 o在干燥后期 o还可采用间歇的波动基准或焖窑措施k马世春等 ousstl ∀
二次的生产性试验均是 xs °°厚的荷木板材 o第一次干燥周期为 wt{ «ktz1w §l o初含水率为 tsu h o终
含水率为 tu h ∀第二次试验是总结第一次的基准上进行的 o某个阶段作了调整 o干燥周期为 v{{ «kty1u §l ∀
初含水率为 tss h o终含水率 tt1| h o干燥质量略好于第一次 ∀表 t列出第二次的干燥基准 ∀
s|t 林 业 科 学 ws卷
表 1 干燥基准
Ταβ . 1 Τηε σχηεδυλε οφ δρψινγ
窑干过程
⁄µ¼¬±ª³µ²¦¨¶¶
干球温度
⁄µ¼ ¥¤¯¯·¨°³¨µ¤·∏µ¨Πε
湿球温度
• ·¨¥¤¯¯·¨°³¨µ¤·∏µ¨Πε
相对湿度
• ¨¯¤·¬√¨ «∏°¬§¬·¼Πh
时间
׬° Π¨«
平衡含水率
„√¨ µ¤ª¨ ΜΧΠh
升温 ∞¯ √¨¤·¬±ª·¨°³¨µ¤·∏µ¨ vs η tss uy η tss η tss x tss
预热 °µ¨«¨ ¤· tss tss tss { tss
干燥 t t·« §µ¼¬±ª¶·¤ª¨ ts{ || ∗ tss zv yy wu
中间处理 ¬§§¯¨·µ¨¤·°¨ ±· tsy tss {t u wu
干燥 u u±§§µ¼¬±ª¶·¤ª¨ tsw || ∗ tss {w vs vs
中间处理 ¬§§¯¨·µ¨¤·°¨ ±· tsu tss |v u vs
干燥 v vµ§§µ¼¬±ª¶·¤ª¨ zs yw zx tws t{
中间处理 ¬§§¯¨·µ¨¤·°¨ ±· zs y{ |t u t{
干燥 w w·« §µ¼¬±ª¶·¤ª¨ yx xz yz tus tu1x
终了处理 ƒ¬±¤¯ ·µ¨¤·° ±¨· yy yu {u t tu1x
焖窑 ∞´ ∏¬¯¬¥µ¬∏°¬±ª¤±§¦²±§¬·¬²±¬±ª wu vw x{ tu tt1|
共计 ײ·¤¯ }v{{ «
3 结果和讨论
v1t 干燥质量 第二次试验的干燥质量记录见表 u o二次试验的干燥可见质量均较好 !第二次比第一次还
略好些 ∀y块试验板在堆垛时均作上记号 o干燥后的试验板无内裂 !弯曲 !表裂等缺陷 ou块试验板上原有的
裂纹在干燥后有小范围的扩展 ~材堆中的一部分髓心材发现有凹陷现象 o这属于正常现象 ∀此外 o观察均匀
堆放在材堆中的 tus块板材 o并无明显可见干燥缺陷 ∀以上参照 Š… yw|t p {y干燥质量国家标准 o可达二级
干燥质量等级以上 ∀另外干燥质量还与板材的堆垛质量关系密切 o本试验隔条的间距较密 o两根隔条间距
wss °° o材堆顶部用钢筋混凝土方条压住 o以防止顶层板材的变形 ∀
表 2 干燥质量
Ταβ . 2 Τηε θυαλιτψ οφ δρψινγ
试验板
≥¤°³¯¨
在窑内的位置
°²¶¬·¬²±
终含水率
ƒ¬±¤¯ ΜΧΠh
厚度上含水率偏差
ΜΧ µ¨µ¬± º¬§·«Πh
应力指标
ΣτρεσσινδεξΠh
t 前 ƒµ²±· tu1| v1y u1{
u 中 ¬§§¯¨ tu1x v1x u1y
v 后 …¤¦® tt1s v1s u1z
w 上 ˜³ tt1x v1t u1y
x 下 ⁄²º± tu1{ v1x u1{
y 中 ¬§§¯¨ tu1y v1y u1z
v1u 分析与讨论 第二次的干燥周期比第一次缩短 vs «o在干燥 t阶段中温度比第一次高 w ε o第二次试验
每次中间处理的时间也比第一次多 t «o总体干燥质量第二次略好些 ∀
此试验对荷木厚板材进行了充分的汽蒸处理 o即在常压下用饱和蒸气处理 ∀据有关资料记载 }/蒸气处
理使附着在细胞壁上及覆盖在纹孔膜上的多酚类物质变得不连续了 ∀因而水分能较容易地穿过细胞壁 o汽
蒸增加了木材的水分渗透性 o其原因之一可能是纹孔膜上的结壳物质脱落了 o在汽蒸过程中 o木材内产生的
有机酸会使细胞壁 ≥v 层上的瘤层变得易于渗透 o通过汽蒸处理 o有助于木材的干燥 o并可增加木材的渗透
性 o其机理可能是由于纹孔膜发生了酸水解 o因此 o木材的渗透性得以提高0k许美琪 ot|{t¤~t|{t¥~t|{t¦l ∀
二次试验在干燥 t阶段 o由于初含水率均在 tss h左右 o板材经充分汽蒸 o含水率梯度不很陡 o第一次试
验温度最高只升到 tsw ε o而第二次温度最高升到 ts{ ε o显然 o后者的干燥速度快些 o干燥周期也相应短些 ~
第二次试验在干燥 t阶段从检验窗内取出试验板来观察 o没有表裂现象 o说明在干燥第一阶段适当提高干燥
速度是合理的 o理论分析与实践结果是一致的 o每次中间处理都进行 u «o使木材表面重新软化 o减弱或消除
了应力 o提高了干燥质量k朱政贤 ot||ul ∀当含水率在 vs h以下时 o其一是弦向干缩率与径向干缩率比值增
大了 ~其二是木材内层的水分向表层传导的速度小于表面水分蒸发的强度 o此时转入温度为 yx ∗ zs ε 的常
温干燥工艺 o荷木厚板材从干燥质量上来说 o干燥阶段中 !后期这基准也较为适当 ∀至于由常压过热蒸气干
t|t 第 t期 马世春 }荷木厚板材干燥工艺的探索
燥向常温干燥工艺的转变 o要根据不同的树种 !板材厚度和用途来决定k马世春 ot||{l ∀
4 结论
应用常压过热蒸气干燥与常温干燥有机结合的工艺 o对 xs °°厚的荷木板材进行干燥处理是可行的 o能
缩短干燥时间 o降低干燥成本 o提高干燥窑的生产效率 o而且保持较好的干燥质量 ∀
参 考 文 献
成俊卿 q木材学 q北京 }中国林业出版社 ot|{x }tsuu
梁世镇 q木材干燥 q北京 }中国林业出版社 ot|{t }xy p yw
马世春 o杨文斌 q意杨厚板的蒸气综合干燥工艺 q木材工业 ousst otxkyl }ux p u{
马世春 q阔叶树材薄板干燥工艺的研究 q木材工业 ot||{ otukwl }wu p ww
马世春 q几种阔叶材的常压过热蒸气干燥 q林产工业 ot|{x oktl }v p y
马世春 q蒸气综合干燥法 q林产工业 ot|{y okvl }wt p wu
许美琪 q汽蒸对赤栎性质的影响 q南林科技 ot|{t¤okvl }xs p xx
许美琪 q汽蒸对几种木材干燥速度的影响 q南林科技 ot|{t¥okvl }xy p x{
许美琪 q预蒸对北部赤栎在干燥中的含水率梯度的影响 q南林科技 ot|{t¦okvl }zs p zx
张壁光 q热工学 q北京 }中国林业出版社 ot|{{ }zs p zx ~ts{ p tts
朱政贤 q木材干燥 q北京 }中国林业出版社 ot||u }xs p xx
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