全 文 ：第 32卷 第6 期 东　北　林　业　大　学　学　报 Vol.32 No.6
2004年 11 月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Nov.2004
小径木核桃楸锯材干燥工艺的选择1)
郭明辉　勾　锐　赵西平　房　敏　艾沐野
(东北林业大学 ,哈尔滨 , 150040)
　　摘　要　对小径木核桃楸锯材进行三周期的间歇式干燥 ,小径木核桃楸年轮宽度较宽 、胞腔直径较大 、胞壁率
及胞壁厚度较小 ,在干燥过程中细胞腔中的自由水比较容易排出 , 干燥速度较快;小径材的弦 、径向干缩系数均比
成熟材大 ,小径木核桃楸的干缩系数约为成熟材的 3 倍 ,在干燥过程中极易产生干缩变形;小径木核桃楸径切材的
抗剪切力均大于弦切材。根据木材特性分析 ,采用间歇式干燥方式可提高锯材的干燥质量。
关键词　小径木;核桃楸;木材特性;干燥工艺
分类号　TS652
Selection of Drying Technology on Small-diameter Manchurian Walnut Timber/Guo Minghui , Gou Rui , Zhao Xiping ,
Fang Min , Ai Muye(Northeast Forestry University , Harbin 150040 , P.R.China)// Journal of Northeast Forestry University.-
2004 , 32(6).-117～ 118
Small-diameter Manchurian walnut timbers were dried with intermittent heating method for three cycles.The results show that the
free water in cell cavity drains more easily and drying speed is more quickly in the course of drying for those timber with wider ring
width , larger cell diameter , less cell space ratio and cell wall thickness.The coefficients of tangential shrinkage and radial shrinkage of
small-diameter timber a larger than those of adult timber, and the coefficient of shrinkage of the former is three times as much as the
latter.Therefore deformation by shrinkage for small-diameter timber occurs easier during drying.For small-diameter timber , the
shearing strengths of radial timber are larger than that of tangential timber.According to wood characteristics , drying with intermittent
heating method can improve the qualities of timber.
Key words　Small-diameter wood;Manchurian walnut;Wood characteristics;Drying thchnology
　　由于小径材的胞壁薄 、木纤维短 、浸填体及内含物均少 ,
所以在其干燥过程中 ,木材中的水分移动很快 , 因此小径木核
桃楸锯材的干燥特性与成熟材不同。本实验根据小径木锯材
特性探索其干燥工艺。
1　材料与方法
实验用材取自东北林业大学帽儿山实验林场的小径木核桃
楸,直径140～ 160 mm。试材尺寸:长×宽×厚=300 mm×40 mm
×25 mm ,初含水率平均值大于 60%,心材比例约占 80%。
采用东北林业大学材料科学与工程学院涂饰实验室的
DL302型调温调湿箱(其最高温度为 70 ℃,相对湿度为 95%,
工作室尺寸为 500 mm×500 mm×500 mm)进行三周期的间歇
式干燥。从材堆中挑取试材共 60根 , 其中垫条 18 根 , 质量检
验板9 根 , 含水率检验板 6 根 , 应力检验板 2 根 , 试材按图 1
方式装堆。第一周期的干燥基准如表 1所示。
图 1　装堆方式
物理力学性能与解剖构造的测定按照从树皮至髓心的年
轮的顺序 , 采用计算机视觉系统测定了核桃楸小径材的胞壁
1)霍英东基金和哈尔滨市重点攻关项目的部分研究内容。
第一作者简介:郭明辉 ,女 , 1964年 10月生 ,东北林业大学材料科
学与环境学院 ,教授。
收稿日期:2004年 9月 20日。
责任编辑:张　玉。
率 , 且采用年轮宽度测试仪测定其年轮宽度。按照 GB1937-
91、GB1942-91分别进行抗剪强度 、抗劈强度的测定。
表 1　第一周期干燥基准
工艺条件 干球温度/ ℃
湿球温
度/℃
处理时
间/h 处理时机
低温预热 47 2.5 干燥前
初期预热 57 3 干燥前
含水率>40% 52 50
含水率 40%～ 30% 54 49
中间处理 59 57～ 59 6 含水率 30%时
含水率 30%～ 20% 60 49
含水率 20%～ 10% 63 51
含水率<10% 67 48
最终处理 72 70～ 72 4 含水率达到要求时
表面干燥 72 53 10或达到要求时结束
冷　　却 <35 开门卸堆
2　结果与分析
小径材的干燥基准与成熟材的干燥基准相比较软 ,即小径
木的干燥温度低 、升温速度慢 、干燥周期比成熟材长。这主要
是因为小径木的原木径级比成熟材要小 ,弦 、径向的干缩量差
异大 ,材性也没有成熟材稳定 ,不能承受较高的介质温度[ 1] 。
2.1　微观结构分析
经测得 ,小径木核桃楸细胞壁的平均壁厚为 7.7 μm , 细
胞的平均直径为12.7μm。小径木核桃楸年轮宽度为 3 mm 左
右 , 而胞壁率较小 ,平均为 0.7 左右 , 这说明小径级木材的细
胞腔较大 , 密度较低 , 材质较差 , 细胞腔中的自由水在干燥过
程中比较容易排出。这是小径木锯材干燥速度较快的主要原
因。
2.2　干缩率分析
从表 2 中可以看出 , 小径木核桃楸弦向干缩系数大于径
向干缩系数 , 且弦 、径向干缩比在 1.3 ～ 1.7 之间。 具有关文
献报道[ 2] , 成熟材弦向干缩率为径向干缩率的 1.2～ 3.0 倍或
DOI :10.13759/j.cnki.dlxb.2004.06.040
者更多 ,可见核桃楸小径木弦 、径向干缩比这一干燥特性与成
熟材基本相符。核桃楸小径材的弦 、径向干缩系数均比成熟
材大 ,约为成熟材的 3 倍。这主要是因为小径材属于未成熟
材 ,胞壁薄 , 胞壁率低 ,纤维长度较短 , 木射线比量小 ,材质不
稳定 ,水分传输的较快 , 干燥变形较早 ,且由于其生长应力大 ,
所以极易产生干缩变形。
表 2　核桃楸小径材与成熟材干缩对比表
项　目 弦向干缩系数% 径向干缩系数% 弦 、径向干缩比
第一周期试材 1.07 0.65 1.67
第二周期试材 0.68 0.49 1.38
第三周期试材 0.81 0.54 1.49
三周期平均值 0.85 0.56 1.52
成熟材 0.30 0.19 1.58
小径材/成熟材 2.85 2.95 —
表 3　干燥后锯材的剪切力和抗劈力
过程
编号
剪切时的
含水率%
剪切力
/MPa
抗劈时的
含水率%
抗劈力
/N·mm-1
Ⅰ J 7.28 7.15 8.09 23.95
Ⅰ X 7.96 6.45 7.82 23.67
Ⅱ J 8.34 7.82 8.66 21.40
ⅡX 8.11 6.78 8.66 21.04
Ⅲ J 8.95 7.20 9.06 18.54
ⅢX 8.26 6.61 9.59 23.15
气J 11.27 10.36 10.26 20.46
气X 11.90 6.90 10.11 20.16
　　注:Ⅰ J.第一次实验的径切材;ⅠX.第一次实验的弦切材;Ⅱ J.第二次实验的径切材;ⅡX.第二次实验的弦切材;Ⅲ J.第三次实验的径
切材;Ⅲ J.第三次实验的弦切材;气J.气干实验的径切材;气X.气干实
验的弦切材。
2.3　力学性质分析
由表 3可以看出 , 各次实验径切材的抗剪切力均大于弦切材 ,
这是因为径切材破坏的弦切面比弦切材破坏的径切面木材结
合紧密 ,故产生了此种现象。
本文三周期干燥是对干燥基准的优化过程 , 第一周期的
干燥基准较软(表 1);第二周期干 、湿球温度提高 3 ℃,中期
处理时间缩短 1 h;第三周期干 、湿球温度再次提高 3 ℃,中期
处理时间缩短 1 h。
干燥过程中的径 、弦向抗劈力除了第三次实验外 , 均较相
近。其大小规律与剪切力相同 , 且前两次实验均比气干实验
好 , 各干燥过程抗劈力规律如下:Ⅰ >Ⅱ>气>Ⅲ 。本文干燥
周期长短顺序为Ⅰ >Ⅱ >Ⅲ , 可以看出周期越长木材干燥的
质量越好 , 但实际中 ,第一周期干燥基准非常软 ,以至于木材
中的水分排出的过程中 , 不会形成较大的含水率梯度 , 产生的
干燥应力较小 , 故其干燥质量较好;而第二周期中 , 干燥基准
较为适中 , 故其质量也较好;但第三次周期中 , 采用的干燥基
准最硬 , 以至于木材中的水分排出的很不均匀 , 终含水率很
高 ,从而导致了其力学性能最差。 根据查得的已有文献可
知[ 3] , 核桃楸成熟材的顺纹抗剪强度弦切面为 10.69 MPa , 径
切面为 9.41MPa;而其弦切面抗劈力为 16.7 N/mm ,径切面为
13.6 N/ mm。由表 3 中可以看出 , 小径材弦切面 、径切面的顺
纹抗剪强度都比成熟材小 , 抗劈力与成熟材基本相同。小径
木材质不均 , 而且幼龄材占相当大的比例 , 锯材中心材比例较
大 ,力学性能试件按成熟材的标准来做 , 测定值必然存在误
差。笔者建议关于小径木力学性能的测定方法及试件的规格
要另作标准 , 方能正确反映小径木的木材特性。
3　结论
①小径木锯材干燥实验中 , 采用间歇式干燥工艺能提高
木材的干燥质量 , 本文采用这种干燥工艺 , 木材的质量均得到
了较好的保证。 ②通过木材干缩性能的测试 , 发现小径木核
桃楸的弦径向干缩比在 1.3～ 1.7之间 , 且干缩系数明显地高
于成熟材 , 为 3倍左右。 ③通过木材力学性能的测试 ,小径木
核桃楸径切材(弦切面)的抗剪力和抗劈力均大于弦切材(径
切面),弦切面及径切面的顺纹抗剪强度都比成熟材小。
参　考　文　献
1　艾沐野,王缘棣 ,于晶 ,等.木材干燥研究中值得重视的理论问题.
四川农业大学学报 , 1998 ,16(1):115～ 117
2　成俊卿.木材学.北京:中国林业出版社 , 1987
3　中国林业科学研究院木材工业研究所主编.中国主要树种木材物
理力学性质.北京:中国林业出版社 , 1982
(上接 116 页)掌叶防己碱和药根碱峰面积的相对标准偏差分
别为 1.39%, 1.18%和 1.36%。
图 1　标准品(A)和样品(B)的 HPLC图
a.小檗碱;b.掌叶防己碱;c.药根碱
加样回收率的测定:取已知含量的黄檗样品溶液 500 μL ,
加入标准品溶液500 μL。用上述 HPLC 条件进行测定 ,计算加
样回收率 , 平均回收率和相对标准偏差(n =5)分别为:小檗
碱99.45%, 1.36 , 掌叶防己碱 98.37%, 1.37%, 药根碱 101.
24%, 0.99%。
4　结果与讨论
在相同的高效液相色谱条件下同时进行了 3种生物碱的
含量测定 , 从而大大减少了黄檗中主要药用成分测定的工作
量 , 提高了工作效率。目前 ,已经从黄檗中分离鉴定出的生物
碱有小檗碱 、掌叶防己碱 、药根碱 、木兰花碱 、黄柏碱等。用高
效液相色谱法测定这几种生物碱含量的报道中 , 主要以测定
小檗碱含量为主[ 4 , 5] , 并且是以川黄柏为材料 ,而对黄檗的研
究较少。本文作者摸索出从黄檗中用高效液相色谱法同时测
定小檗碱 、掌叶防己碱 、药根碱的条件 , 为黄檗的广度和深度
开发提供了基础数据。
参　考　文　献
1　国家药典委员会编.中华人民共和国药典.2000年版.北京:化学
工业出版社 , 2000.251～ 253
2　周海燕.关黄柏化学成分研究:[ 学位论文] .沈阳:沈阳药科大学 ,
2001
3　邬家林.川黄柏药材资源的研究.华西药学杂志 , 1994, 9(2):132～
134
4　彭艳梅,黄松林.两种方法对黄柏各部位小檗碱含量测定.中草药 ,
1997 , 28(10):599～ 601
5　宋兵双 ,谢昭明.HPLC法对黄柏不同期采收药材不同部位的小檗
碱含量比较研究.湖南中医药导报 , 2000 , 6(1):38
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