浸渍毛白杨锯材的干燥工艺

彭 冲，张振伟，夏朝彦，涂登云，郑 敏，范文俊（华南农业大学林学院，广东广州 510642）

浸渍毛白杨锯材的干燥工艺

彭 冲，张振伟，夏朝彦，涂登云，郑 敏，范文俊（华南农业大学林学院，广东广州 510642）

以25 mm厚浸渍毛白杨木材为研究对象，基于百度实验法，根据浸渍木干燥特性，得到浸渍毛白杨木材的干燥工艺.结果表明:浸渍后杨木干燥特性的初期开裂等级降低，但内裂、截面变形、干燥速度的等级提高.采用此干燥工艺，干燥周期为12.74 d，各项可见缺陷指标均达到国家标准，能满足实木地板的加工要求.

毛白杨;浸渍锯材;干燥工艺

我国木材资源日益匮乏、供求不平衡的矛盾日益凸显［1］.实木地板的生产原料多为大径级阔叶材，而国内杨木又过了砍伐利用的最佳时期，进口木材价格高，因此利用速生林木材来满足我国实木地板的需求成为研究的热点和趋势.毛白杨作为最主要的速生材，具有轮伐期短、供应量大等优点，但毛白杨木材存在密度低、材质较软、干燥质量差等缺点，致使其实木化利用受到极大的限制.而浸渍木干燥技术是浸渍木商业化的关键技术，因此有必要对浸渍木地板料干燥进行研究.

周永东等［2］通过对比浸渍毛白杨木材3种不同的干燥工艺，认为常规干燥适合浸渍木的干燥，且干燥质量较佳.对浸渍木干燥特性的研究［3－5］表明，浸渍材的干燥需要较长周期.董丰等［6］采用2种干燥工艺，探究杨木实木地板坯料较佳的干燥工艺.通过浸渍压缩和热压机的组合干燥来改善力学性能［7－10］.浸渍改性是改善木材性能的重要方法，但由于木材经树脂浸渍处理后，木材的密度、力学性能、干缩性能均发生改变.而传统的百度实验法是针对未处理材，因此，研究浸渍木干燥工艺对浸渍木干燥生产具有重要的指导意义.

本文研究了25 mm厚浸渍毛白杨木材的干燥工艺，通过对浸渍处理后的毛白杨木材的干燥曲线、残余应力、干燥质量等方面的分析，根据百度实验法对浸渍木干燥特性进行研究，探索浸渍木的干燥基准，以期提高干燥质量，实现杨木在实木地板中高附加值利用.

1 材料与方法

1.1 供试材料

毛白杨（Aspen）原木采集于河北邯郸地区，树龄为10 a，胸径26 cm.200mm（L）×100 mm（T）×20 mm（R）规格的弦切板，共16块，平均分成A、B 2组，A组气干至含水率为15% －25%，用于浸渍处理;浸渍处理后与B组未处理材用于百度试验.厚度为25 mm，350 mm（L）×120 mm（T）×25 mm（R）规格的弦切板，共80块，其中弦切板和径切板各40块，气干至含水率为15% －25%，用于浸渍处理;浸渍后平均分成C、D 2组，分别用于百度试验、优化工艺干燥试验.所有试件两端均用硅胶封端头.隔条规格为400 mm×20 mm×20 mm，隔条间距为10 cm.脲醛树脂为实验室自制，体积分数为20%，黏度120 mPa·s－1.

1.2 仪器

BPS-100 CL恒温恒湿箱由广州市深华生物技术有限公司生产;101－1型电热鼓风机干燥箱由上海一恒科学仪器有限公司生产;浸渍处理罐的容积为0.5 m3，压力为－0.15－2.5 MPa.

1.3 方法

1.3.1 浸渍工艺 试材经UF树脂浸渍处理的制备工艺［11］如下:将试样和树脂液放入浸渍罐中;调节浸渍罐至真空状态下0.08 MPa，保持1 h;达到真空后，将浸渍罐的压力缓慢升至常压状态，保持0.5 h，上升速度为0.01 MPa·min－1;继续将浸渍罐升压至 1.2 MPa，保持 2 h，压力上升速度为 0.05 MPa·min－1;逐渐泄压至常压状态，出料，使处理材的增重率为35.3% －45.6%，平均增重率为41.2%.

1.3.2 干燥基准 参照百度试验法［12］中的干燥特性等级以及变形和开裂等级对照表，得出初步干燥基准;并根据本试验浸渍处理试件的变形和皱缩程度（表1），得到25 mm厚浸渍毛白杨木材的干燥基准（表2）.

表1 毛白杨木材干燥缺陷与等级Table 1 The drying defects and grades of Aspen wood

表2 25 mm厚浸渍毛白杨木材干燥基准Table 2 Drying schedule of25 mm-thick urea-formaldehyde resin impregnated Aspen wood

1.3.3 干燥试验 干燥前分别从C、D 2组板材中选取2块作为检测板，2端锯掉10 mm;再从2端截取10 mm作为含水率试片来检测其初含水率;依据式（1）、（2）计算出各试样的绝干质量以及试材干燥过程中的含水率.

式中:G初为试件初重/g;G绝干为试件绝干重/g;M初为试件初含水率/%;Gi为检测板取出重量/g;G初为检测板初重/g;Mi为试件的含水率/%.

按照干燥基准（表2）进行干燥工艺试验，干燥过程中每隔24 h对检测板进行称量，及时检测其含水率变化情况，根据含水率实时检测结果和干燥基准（表1）设定每个含水率阶段的t干和t湿.干燥基准各阶段温度变化的速度不超过1℃·h－1.干燥过程分为以下3个阶段.

（1）升温和预热阶段:将干、湿球温差维持在1℃左右，以1℃·h－1的速度使恒温恒湿箱内温度提高至55℃，在此条件下保温8 h对试材进行充分的预热.

（2）干燥阶段:以0.5℃·h－1的速度，将恒温恒湿箱内温度降至50℃，干湿球温差升至4℃，然后进入干燥基准第1阶段.为避免木材发生开裂，尽量在保持干湿球温差不变的情况下，将干湿球同步降至50℃，再以0.5℃·h－1速度将湿球温度降至46℃，之后以同样方式过渡至干燥阶段.

（3）终了处理:分2个阶段.第1阶段为终了平衡处理，采用70℃干球温度、60℃湿球温度处理24 h，以消除木材含水率差异;第2阶段为终了调湿处理，采用70℃干球温度、66℃湿球温度处理5 h，以消除残余应力.

1.3.4 干燥质量的检验 干燥结束后根据文献［13］检测干燥后试材的横弯度、扭曲度、顺弯度、厚度方向上含水率偏差、残余应力等指标，并进行对比分析.

2 结果与分析

2.1 干燥曲线

从图1可以看出:采用上述干燥工艺，试材含水率从82.13%降至10.78%，干燥周期12.74 d;干燥前期，试件含水率从82.13%降到30%，干燥时间162 h，含水率每小时下降0.32%;干燥中期，木材含水率下降相对缓慢，降到20%耗时49 h，含水率每小时下降0.21%;干燥后期试件含水率最终降至10.78%，干燥时间99 h，含水率每小时下降0.093%.由此可见，前期处理材的干燥速度比中期、后期大，主要是因为处理材经过浸渍，含水率较高，表面自由水在毛细管张力的作用下迅速蒸发;到干燥中、后期，一方面蒸发需要更大动力，另一方面由于树脂固化，影响干燥速度，因此在保证干燥质量的基础上逐步提高干、湿球温差，提高排出吸着水的能量.

图1 25 mm厚浸渍毛白杨木材干燥工艺的干燥曲线Fig.1 Drying curve of25 mm-thick urea-formaldehyde resin impregnated Aspen wood

此工艺下，终了平衡处理耗时24 h，终了调湿处理用时5 h.前期预热温度为55℃，以保证木材干燥质量，避免过高的温度使木材中自由水排除过快而产生表裂、皱缩、变形缺陷.

2.2 干燥质量

由表3可见，测定的所有试样的干燥可见缺陷（试样顺弯度、翘曲度、扭曲度的干燥缺陷）均达到国家标准［13］，完全能满足实木地板加工质量要求.

表3 脲醛树脂浸渍毛白杨木材干燥质量Table 3 The drying quality of aspen wood by impregnating urea-formaldehyde resin

3 小结

采用本试验方法对浸渍毛白杨木材与对比材的干燥特性进行分析，结果表明:（1）处理材的前期开裂、皱缩等干燥缺陷较对比材少，但内裂和截面变形等干燥缺陷增加，而且干燥时间增长;（2）将25 mm厚UF树脂浸渍的毛白杨木材从初含水率82.13%干燥至中含水率10.78%，共耗时12.74 d，所有干燥可见缺陷达到国家标准要求［13］，完全满足实木地板的加工要求.该工艺应用于实际生产，有助于提升木材利用率和干燥木材的附加值，保证干燥质量.

［1］何洪城，胡伟，陈泽君.我国人工林木材深加工利用技术现状及发展趋势［J］.林业经济问题，2006，25（6）:364－367.

［2］周永东，李晓玲.人工林杨木和杉木的干燥特性与干燥工艺［J］.木材工业，2004，18（3）:4－6.

［3］王舒.浸渍处理人工林杉木干燥特性的研究［D］.北京:北京林业大学，2009.

［4］张振伟，涂登云，关丽涛，等.树脂浸渍处理毛白杨木材的干燥工艺［J］.木材工业，2014，28（1）:42－44.

［5］柴宇博.人工林木材密实化处理技术及性能评价［D］.北京:中国林业科学研究院，2007.

［6］董丰，王军，潘成锋，等.杨木实木地板坯料两种干燥工艺比较［J］.林业科技开发，2011，25（4）:116－118.

［7］陈金明.覆塑厚帘竹胶合板一次成型技术［J］.福建农林大学学报:自然科学版，2006，35（6）:610－614.

［8］武国峰.速生杨木原位聚合改性技术及机理的研究［D］.北京:北京林业大学，2012.

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［11］王传耀，陈刚.速生意大利杨木防腐与强化复合改性［J］.福建农林大学学报:自然科学版，2007，35（6）:598－603.

［12］顾炼百.木材加工工艺学［M］.北京:中国林业出版社，2003:247.

［13］王喜明，薛振华，于建芳.GB/T 6491-2012锯材干燥质量［S］.北京:中国标准出版社，2012.

（责任编辑:叶济蓉）

Optim ized drying process for resin impregnated Aspen wood

PENG Chong，ZHANG Zhen-wei，XIA Chao-yan，TU Deng-yun，ZHENG Ming，FANWen-jun
（College of Forestry，South China Agricultural University，Guangzhou，Guangdong 510642，China）

Themodified drying process of25mm thick urea-formaldehyde resin impregnatedAspenwood was analyzed on the basis of BIDU-US test.The resultswere as follows:the initial cracking grade of aspen wood drying characteristics decreased after impregnation，but internal crack，cross section deformation，drying speed grade improved.By themodified drying process the drying cycle was 12.74 d.All the visible defects reached the lumber drying quality standard，it could satisfy the requirements of the processing of solid wood floor.

Aspen;impregnated sawn timber;drying process

TS652

A

1671-5470（2015）03-0329-04

10.13323/j.cnki.j.fafu（nat.sci.）.2015.03.019

2014－07－16

2014－11－15

国家农业科技成果转化资金资助项目（2012GB2C200180）.

彭冲（1989－），男.研究方向:木材干燥与改性.通讯作者涂登云（1976－），男，副教授，博士，硕士生导师.研究方向:木材干燥与改性.Email:tudengyun@163.com.