大花序桉木材干燥特性研究

刘 媛，卢翠香，苏 勇，王建忠，兰 俊＊，陈健波

(1. 广西林业科学研究院 广西优良用材林资源培育重点实验室 国家林业局中南速生材繁育实验室，广西 南宁 530002；2. 广西国有东门林场，广西 扶绥 532108)

大花序桉木材干燥特性研究

刘 媛1，卢翠香1，苏 勇2，王建忠2，兰 俊2＊，陈健波1

(1. 广西林业科学研究院 广西优良用材林资源培育重点实验室 国家林业局中南速生材繁育实验室，广西 南宁 530002；2. 广西国有东门林场，广西 扶绥 532108)

采用百度试验法研究26年生大花序桉木材的干燥特性。结果表明：大花序桉木材初期开裂严重，缺陷等级达4级；截面变形程度2级；内部开裂程度中等，为2级；干燥速度较慢，为5级。根据木材干燥特性结果，参照百度试验缺陷等级以及干燥缺陷对应的干燥条件，制定了26年生大花序桉木材干燥基准。

百度试验法；大花序桉；干燥特性；干燥基准

大花序桉(Eucalyptus cloeziana)，即昆士兰桉，为桃金娘科伞房属树种，自然分布于澳大利亚[1]；其木材呈黄褐色、结构均匀、纹理通直、硬度高、耐久沉重、锯板性能优良，是重要的红木硬材树种，广泛用于家具和建筑等[2]。我国1972年引种大花序桉，其中广东、广西、四川、福建、海南等省区做了引种试验[3]。中澳技术合作东门桉树示范林项目(1982—1989)，进行了树种/种源与施肥等试验，在大花序桉的种源试验和种源、家系试验方面做了探索性工作。广西林业科学研究院于2003年从澳大利亚引进大花序桉种子，在钦州和玉林两地建立了100多个家系的试验林[4-5]。大花序桉是广西引种栽培的重要树种，被作为中大径材培育研究的对象。目前国内对大花序桉木材加工利用方面的研究非常有限，因此开展大花序桉干燥技术研究，已成为广西发展桉树中大径材用材树种的当务之急。本文以大花序桉木材为研究对象，对其干燥特性进行研究和分析，初步预测了大花序桉木材的干燥基准，为桉树中大径材的实木利用干燥工艺方面提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料采自广西东门林场1989年建立的大花序桉种源试验林，该试验地位于东门林场雷卡分场9林班，共有11个种源参试，其中10个澳大利亚种源，1个东门林场种源(卡特威尔B47种批的驯化种)。采集方法参照国家标准GB /T 1927―2009《木材物理力学试材采集方法》[6]，挑选5株样木，样木基本情况见表1。

表1 样木基本情况

参照百度试验法[7]加工试件，试验试材中选择标准的弦切板，锯取长宽厚规格为200mm×100mm×20mm标准试件，以试材中间部位截取试件，四面刨光，取无可见缺陷、材色正常的中心板共计10块。

1.2 方法

参照文献[7-8]的百度试验法进行。紧靠试件两端截取两片顺纹厚度10 ~ 12mm的初含水率试片，烘干法测定试件初含水率。标准试件测量和称重，沿木材纹理方向，横立于100℃恒温干燥箱内烘干。初期每隔1 h称量试件的变化，当标准试件表面的裂纹不再增加并开始愈合，每隔2 h观察；当裂纹不再愈合，时隔6 h观察；待前后两次称重的质量差不超过0.02 g，即试件达到绝干状态，停止干燥，试验结束。根据百度试验法干燥特性分级标准(表2)，对干燥缺陷进行评定等。

表2 百度试验干燥特性分级标准

2 结果与分析

2.1 木材干燥特性分析

2.1.1 初期开裂

木材干燥初期，由于木材表面水分蒸发速度远大于木材内部的水分移动速度，因此木材表面先于木材内部发生干缩，使木材表面承受应拉力，当应拉力大于木材横纹抗拉强度时，木材表面发生开裂。若裂纹不太严重，在干燥中后期可以闭合[9]。试验结果表明，大花序桉木材初期开裂严重，表现为端表裂、表裂和贯通裂。干燥初期0.5 h时，试件均出现端表裂和表裂，随着干燥时间的增加，含水率逐渐降低，裂纹长度及宽度逐渐增大，裂纹数量逐渐增多。6 h左右，初期开裂达到最大值，紧随其后，初期开裂程度趋于稳定，部分裂纹开始愈合。根据干燥缺陷及干燥速度分级标准判定，其初期开裂等级为4级。

2.1.2 内部开裂

干燥过程中，木材表面硬化严重，木材内部所受的拉应力大于木材的横纹抗拉强度，容易发生内裂[9]。内裂是开裂缺陷中较为严重的一种，主要起因于干燥引起的表明硬化和干燥应力，一般发生在干燥后期[10]。内裂程度与末期湿度关系较小，与干燥初期温、湿度及末期温度关系较大[7]。本试验干燥时间为81 h，弦切板内部开裂发生在干燥末期，将试样从中间锯开观测，一半以上弦切板产生了内裂，最严重的细裂达5条，根据百度试验法干燥缺陷及干燥速度分级标准判定，综合其等级为2级。为了减少内裂的产生，要控制好干燥末期的干燥温度和后期的干燥条件，避免由严重的表裂向内部延伸而引起的内裂。

2.1.3 截面变形

在干燥过程中由于木材水分移动太快所产生的毛细管张力和干燥应力使细胞溃陷而引起木材收缩，产生截面变形[10]。干燥结束后，从试样长度方向的中央部位锯开后观测，标准试件的截面变形严重，均出现皱缩现象，试样弦切板截面变形值为0.02 ~ 2.10mm，平均值为0.57mm，综合评价其截面变形等级为2级。截面变形与末期湿度关系较小，与干燥初期温、湿度关系较大[7]，因此在干燥过程中，调整干燥初温、湿度，可以减少截面变形。

2.1.4 翘曲变形

在干燥过程中，由于皱缩的不均匀性，试件产生翘曲变形，包括顺弯、瓦弯和扭曲等[11]。百度试验结果表明(表3)，大花序桉木材弯曲变形中无顺弯、瓦弯变形，横弯、扭曲值均值分别为2.07mm、1.02mm，上述4种变形等级分别为1级、1级、2级、2级，其中横弯变形最严重。

2.1.5 等级评定

根据试验数据对试样干燥缺陷进行统计(表3)，参照百度试验干燥特性分级标准，评定大花序桉木材的初期开裂、截面变形、内部开裂的缺陷等级分别为4级、2级、2级(表4)。

对试验数据进行整理和计算，大花序桉木材干燥特性结果见表4。

表3 大花序桉木材干燥特性

表4 大花序桉木材干燥特性等级

图1 大花序桉木材干燥过程中含水率曲线

2.1.6 干燥速度

图1为26年生大花序桉木材干燥过程中含水率变化曲线。弦切板初始含水率平均值为56.32%，干燥结束时含水率平均值为1.09%，全程干燥用时81 h，平均干燥速度0.68%·h-1。试材含水率从初始值干燥至约30%时用时5 h，其平均干燥速度为5.26%·h-1；含水率由30%降至5%时用时46 h，平均干燥速度为0.55%·h-1，随着含水率降低，干燥速度减慢。干燥速度评定根据百度试验中试材含水率由30%降至5%时所需要的时间。依据百度试验法干燥缺陷及干燥速度分级标准，大花序桉木材干燥速度评定为5级，干燥速度较慢，属难干类木材。

2.1.7 干缩特性

大花序桉木材的干燥特性统计见表5。从表中数据看出，大花序桉的体积、弦向和径向干缩率较大，纵向干缩较小。大花序桉木材差异干缩值为0.576，属于差异干缩小。统计结果显示大花序桉的平均径向干缩率大于其弦向干缩率，这主要是由于试件尺寸影响造成的[12]。

表5 大花序桉木材干缩特性

2.2 木材干燥时间估算

木材干燥时间根据文献[8]估算，即根据初期干湿球温度差和试件干燥过程中由初含水率降至1%所需的时间两个条件查询干燥时间，取两者平均值所得。本试验初期干湿球温度差2℃，含水率降至1%用时81 h，查得相对应的干燥时间分别为20.5和21 d。两者平均值为20.75 d，即得厚度为25 ~ 30mm的大花序桉板材窑干至含水率10%所需时间，即20.75 d。

2.3 干燥基准的编制

通过100℃试验获得了大花序桉木材3种缺陷的等级程度(表4)，对照百度实验法所列预制对应的干燥条件[7]，获得26年生大花序桉木材干燥基准的基本条件(表6)，即：干燥初期温度为50℃，干燥初期干湿球温差为2 ~ 3℃，干燥末期温度为80℃。经计算，试件初含水率为56.32%，参照国家林业行业标准LY/T1068-92《锯材窑干工艺规程》[13]含水率与干湿球温度差关系表，制定了26年生大花序桉木材的干燥基准(表7)。

表6 大花序桉木材干燥基本条件 ℃

表7 大花序桉木材干燥基准

3 结论与讨论

大花序桉木材干燥初期开裂严重，缺陷等级达4级，为防止初期开裂严重，干燥初期初始温度不能高，为50℃，干湿球温度差不能太大，温差2 ~ 3℃；截面变形程度为2级；内部开裂缺陷等级为2级，为避免扭曲变形，终期温度亦不能太高，为80℃。

大花序桉木材干燥速度评定为5级，干燥速度较慢，属难干类木材。木材体积、弦向和径向干缩率较大，纵向干缩较小，但弦向干缩与径向干缩的比值差异干缩值为0.576，属差异干缩小。卢翠香等[14]认为22年生邓恩桉木材属难干类木材，刘元等[15]和王喜明等[16]研究表明桉树木材属难干燥类木材，与本研究结论一致；但是刁海林等[17]认为9年生巨尾桉木材属易干燥木材，刘媛等[18]认为5年生尾巨桉幼龄材容易干燥，说明桉树木材的干燥特性在不同树种和不同林龄间存在着较大的差异。

根据试验结果，初步预测了25 ~ 30mm厚26年生大花序桉木材的干燥基准。桉树在干燥过程中容易发生皱缩和开裂，在生产过程中需根据实际情况调整和优化干燥工艺。

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Drying Characteristics ofEucalyptus cloezianaWood

LIU Yuan1, LU Cui-xiang1, SU Yong2, WANG Jian-zhong2, LAN Jun2*, CHEN Jian-bo1
(1.Guangxi Forestry Research Institute Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees Resource Cultivation Key Laboratory of Central South Fast-growing Timber Cultivation of Forestry Ministry of China, Nanning530002,Guangxi, China; 2.Guangxi Dongmen Forest Farm,Fusui532108,Guangxi, China)

Drying characteristics of 26-year-oldEucalyptus cloezianawood were examined using the 100oC testmethod. Results showed that in wood ofE. cloeziana: initial checks were serious and categorized as Grade 4; the degree of cross-section deformation wasmoderate and categorized as Grade 2; internal checks were alsomoderate and categorized as Grade 2; drying was slow and categorized as Grade 1. Based on the results obtained on the wood drying characteristics, a drying schedule forE. cloezianajuvenile wood was proposed based drying conditions necessary tominimize drying defects.

100oC testmethod;Eucalyptus cloeziana; drying characteristics; drying schedule

S781.71

A

广西林业科技项目(桂林科字[2013]第1号)；广西优良用材林资源培育重点实验室自主课题(14-A-02-03)；广西林业科技项目(桂林科字[2015]第44号)；基本科研业务费专项(林科201414号) ;广西林业科技项目(桂林科字［2014］第20号)

刘媛(1981— )，女，硕士，工程师，从事木材科学与技术研究.E-mail:33168764@qq. com

＊通讯作者：兰俊(1981— )，男，高级工程师，从事林木育种与栽培工作.E-mail:lanjun107@aliyun.com