常见烘干质量缺陷的产生原因及预防措施

常见烘干质量缺陷的产生原因及预防措施一. 端裂：材质，髓芯材的端裂是由材质原因造成的，此种端裂在烘干过程中难以避免，主要是由于髓芯材与半髓芯材材质结构造成的。在烘干过程中，木材的水分是沿木射线方向散失，而不是厚度方向。当外层生长轮开始干缩，而内部水分散失较少，在生长轮方向形成拉应力，内部则形成压应力。当拉应力超过木材横纹抗拉强度时，产生开裂；半髓芯材则出现向弦切面弧形变形，髓芯面沿树芯纵向开裂。由于在板材端部，减少了板材结构的影响，这种开裂和变形就非常明显。烘干工艺，板材的端裂是由于板材端部水分散失过快、干燥不均匀，沿木射线方向形成的开裂。端裂预防措施：在烘干前堆垛时，在板材端部涂刷耐高温石蜡；堆垛时，隔条与板材两端齐平，装窑时可在材堆两端设置挡风板。二. 表裂：烘干时，在板材较宽的一表面的开裂叫表裂，这是由于在干燥初期烘干过快造成的。在初期板材表面水分散失过快形成拉应力，内部水分无法及时向外扩散，造成外部收缩而内部无法同步收缩，产生压应力。当外部拉应力超过木材横纹抗拉强度时，形成表面开裂。表裂预防措施：注意多观察窑内木材，适时调整烘干工艺，适当减缓烘干速度。内裂：烘干后，在板材断面沿木射线，呈蜂窝状开裂叫内裂，这是由于后期干燥过快造成的，常伴随板材表面出现不规则凹陷。在烘干后期，剧烈的烘干工艺，会使板材内部水分过快地从板材内部向外扩散并收缩。而外部含水率偏低，并且高温塑化（高速）形成应力层，无法同步收缩形成内裂。内裂预防措施：在烘干后期，注意不要烘干过快，同时分期做试板观察。干燥工艺>樟子松方材干燥技术的研究Image贺勤王喜明摘要：以100x100mm樟子松方材为研究对象，研究高温干燥基准下，不同打孔布置形式以及两面或四面打孔对方材的干燥预热升温速度、干燥速度以及干燥质量的影响。结果表明，60°C前打孔材的预热升温速度较快，无论平均干燥速度还是阶段干燥速度素材的较打孔材的都低；不同孔的布置形式干燥速度由大到小为三线不均匀分布大于三线均匀分布，两线均匀分布次之，素材最小；四面打孔和两面打孔的干燥速度区别不大；打孔材的干燥质量较素材的干燥质量有较大的提高。关键词：樟子松方材干燥速度干燥质量StudyonTheDryingTechnologyofPinussylvestrisLinnSquareTimberWangXimingHeQinAbstract:thePinussylvestrisLinnsquaretimberby100x100mmwerestudied,withhightemperaturedryingschedule,thespeedoftemperaturerose,thedryingspeedandthedryingqualityofthesquarewoodinflueneebyvariousdistributingofapertureandtwosurfaceorfoursurfaceaperturewereinvestigated.Theresultsshow,below60Ctheraisevalueoftemperatureofper-heatiscompositorslowlythanaperturetimber;ethertheaveragedryingspeedorstagedryingspeedofaperturetimberismorequicklythanthecompositor;thecompositorbetweendryingspeedofdifferentdistributingofapertureisasymmetrydistributingofthreeline>equalitydistributingofthreeline>twoline>comparisonsample;thespeedoffoursurfacedrillingapertureandtwosurfacemorelikely;thedryingqualityisthedrillingaperturesamplemorebetter.Keywords:PinussylvestrisLinnsquaretimber,dryingspeed,dryingquality樟子松（PinussylvestrisLinn.var.mongolicaLitv.）是欧洲赤松的一个地理变种，属常绿乔木，结构中而略均匀，有浓的树脂气味，材质轻且密度小（0.457〜0.477g/cm3），木材干缩性中接近小（0.491%），是一种易干材。主要分布在大兴安岭海拔400〜900m山地，北达黑龙江岸，南至阿尔山，西接额尔古纳河，东抵黑河附近E。目前有绝大部分的樟子松从俄罗斯进口，据2004年的统计数据为800万立方米［2］。20世纪后期,能源与环境问题已成人类关注的重要课题。传统的干燥技术，耗能巨大，污染严重，干燥费用大。如何提高干燥速度，减少干燥成本，降低能耗，减缓环境污染有着重要的作用。在生产中在提高干燥温度、降低相对湿度和增大气流速度，但是对于特定的树种和特定规格的木材，这样的处理是受到限制的，处理不当会增加木材发生开裂的可能性，造成木材的降等［3,4］。另外目前已有很多新的干燥技术，例如真空干燥，微波干燥，这些干燥技术不仅干燥质量好，而且干燥时间短，但是，目前这些干燥技术还未大量的投入使用，传统的干燥方式仍占主导地位。建筑用材的干燥技术的研究具有及重要现实意义。各国研究人员对方材的干燥技术进行了大量的研究［5-8］，国内李晓玲涂登云等对方材进行了研究I9,10】。日本目前用一种在方材上开槽的方法来提高方材的干燥速度，但是这种干燥方法影响了木材的美观，开槽部分需要剔除造成了木材的浪费。所以本文首次提出一种新型的方材干燥方法来提高干燥速度，研究打孔布置方式和打孔面数对干燥速度及干燥质量的影响。Q- Q P Q Q P P 口 Q P Q □ D P Q □O Cl |J O Cl Ij Ij O Cl Ij O 0 D D 0 0O Cl Q O 0 Q Q G Cl Q c- 0 □ 0 0 0Q- Q P Q Q P P 口 Q P Q □ D P Q □O Cl |J O Cl Ij Ij O Cl Ij O 0 D D 0 0O Cl Q O 0 Q Q G Cl Q c- 0 □ 0 0 0两性均勻①■布型3A）：三线均匀分布型式图1孔的布置图屮三线不均匀分布型g41材料和方法1.1试验材料及设备1.1.1试验材料樟子松，采自俄罗斯，胸径为42cm,在呼和浩特市加工成方材,规格长x宽x厚为500mmx100mmx100mm。1.1.2试验设备干燥室（WT、DT的范围：0〜400D、干燥箱、电子秤（0〜60kg）、热电偶、电钻、电子天平（0〜5g）。1.2试验方法及步骤干燥前先将方材的端头用强力地板胶和塑料布密封，钻孔，孔径为1.5mm,孔深为35mm，每种孔的布置形式孔的总数均为192个，做两个重复。孔的布置形式如图1。口000口口口口。口 CiGCiOQdD0CD匚口口□口。口0 0D0C-Da0C-0aD埋入热电偶，称量方材的初重，装窑，同一孔布置形式保持在同一行上，两面打孔、四面打孔分别放在同一列上。中间采用1.5cm的隔条，上边加压重物，装窑布置如图2。素村C4C2C2A4A4B4B2B2图Z装窑布置图a•表示热电偶2•表示热电偶2表示两面打孔4表示四面打孔卜室干，采用高温干燥基准，如表1,干燥在预热时，即时测量木材的心层温度，当心层温度达到85°C左右，进入第一干燥阶段。在干燥过程中每隔一段时间测量一次方材的质量，当终含水率达到6%左右停止干燥。然后利用终含水率倒推出方材在干燥过程中的含水率。表］高温干燥基准DT/'CWT/'C时间/h相对湿度朋占总时间的百分比俠预热100'C90'C326819第一阶段90'C65'C963657第二阶段85'C65'C404024测量方材的终含水率、含水率梯度和残余应力值。检测试件的锯切如图3所示。§13蛊量检测试螫板的锯切图*终含水率和分层含水率的测定依照GB/T6491-1999进行，残余应力的测试采用切片法，每块切片的厚度为7mm。2结果和分析2.1预热阶段升温速度

90o- 400 saa i2oo时fSj/min——■—R4T—r.d―共一丟材图4升温速度对比图a从图4可以看出，总体的变化趋势大致相同，在22〜60V先升温速度上升较快，随后上升速度减缓直到最终的85V左右。预热木材的介质是饱和湿空气或接近饱和的湿空气，空气中的水蒸气将有一部分穿过界面层到达湿木材的表面，并在表面上凝结成水，此时水蒸气所含的汽化潜热变为显热，传给木材表面，并由表面传入内部，木材温度逐渐升高，当木材表面温度等于介质温度时，木材表面的水蒸气分压力等于循环蒸汽流的分压力，互相传递的水蒸气数量处于平横状态，同时，由于木材内部的温度低于表面温度，干燥介质中的热将通过表面向内部传递，心层升温速度减缓。60V之前素材的升温速度不如打孔材的升温快，打孔材的速度基本相同，主要是由于孔充当了温度传递的通道，所以打孔材的升温速度快，而孔的数量相同，所以他们之间没有明显的差异；60V之后素材的升温速度逐渐加快，这主要是由于孔在这一阶段的作用减弱。2.2干燥时间和速度表2干燥时间和速度表试验号初含水率终含水率/%干燥时间/'h平均干燥速度轴/h阶段干燥速度脱％>303530-2035<203520%-635A244.086.54191813122.3511.57A434.744.58111714023.9012.37B248.525.88212312525.3812.25C442.304.96151513822.2312.32C245.714.95212012724.2612.52C441.114.89161413821.6612.17素材43.997.95181613421.459.41

由表2,素材的平均干燥速度较打孔材的要低，主要是由于孔充当的干燥时水分蒸发的通道。当方材含水率从20%下降到6%的过程中打孔材的干燥速度明显比素材材的快。这主要是因为在这一阶段木材的中的自由水蒸发完毕，孔的存在相当于破坏的无数的纹孔膜，大幅度加速了水分的蒸发。但不同的打孔形式对于提高木材干燥速度的影响不同。2・3干燥速度25'25-2520)01-O15O)01-O15O205O5O1-一―I

史富、越無50一―I圏5 42圏5 42干燥遼護障牯间的变化曲线时忙rkh♦C4■秦材+J®6C4干燥速度随时间的变化曲銭通过试验，初始时素材的干燥速度较打孔材快，但是到了含水率低于20%左右素材的干燥速度明显下降，低于打孔材。图5和图6绘出两线均匀分布两面打孔A2和三线不均匀分布四面打孔C4的干燥速度随时间的变化曲线,从图中更直观的看出，初始素材的干燥速度与打孔材的基本相当，因为此时为预热阶段，但到了后来，素材的干燥速度明显不如打孔材的，主要因为孔成为传热传质有效通道的重要作用。2.4含水率为6〜20%干燥速度

25OEA4B4?425OEA4B4?4图7含水率为6-20%的干燥速度*从图7可以看出，两线均匀分布两面打孔与素材的干燥速度基本相同，但是其他打孔材的干燥速度较素材的有明显的提高。说明当含水率6%〜20%时，两线均匀分布两面打孔对于干燥速度的影响并不显著。55452.5554555-45-352515515550 100 150200352515515550 100 15020050 100150时间/h时间/h时间/h1A41A4—B4—A—C44—A2—■—曲 —@8四面打孔孔布置形式干燥速度对比團@8四面打孔孔布置形式干燥速度对比團图9两面打孔孔布置形式干燥速度对比图从图8看出，对于四面打孔布置形式在含水率小于20%以后，干燥速度由大到小为：三线不均匀分布〉三线均匀分布＞两线均匀分布〉素材。从图9看出，对于两面打孔布置形式也和四面有同样的趋势。这主要是由于，三线不均匀分布中间一条线的孔分布较多，有利于方材中央部分水分的蒸发，加快了干燥速度，而两均匀分布的中间部

分没有打孔，中央部分的水分只能传导到方材表层或孔表面来蒸发，干燥速度显然要慢。552.6两面打孔与四面打孔干燥速度的对比555545■NJm45■NJm^^3525*~^^如0 50 100 150 200时间/h0 50 100 150 200时间/h0 50 100 150 200时间/h+—A2 +—A2 —■—删+—B2 —■—附图10图10两蛭均匀分布型干燥速度对比图图11三线型均匀分布型干燥速度对比图554550 100 150 200时间/h图12三线不均匀分布型干燥速度对比图由图10一12，两面打孔和四面打孔的干燥速度没有很大的区别。主要是因为在装窑时，垂直通道过窄，使四面打孔中两侧的孔起不到作用。2.7干燥质量表孑干燥磺量试验号终含水率/玮干燥均匀度厚度上的含水率偏差/玮残余应为A26.540.641.831.27A44.580.311.630.72B25.880.091.^30.60C44.960.360.560.67C24.950.141.471.35C44.890.550.850.52素材7.950.792.011.S6参照GB/T6491-1999，以上指标均达到了国标规定的一级水平。从表3看出，打孔材的干燥质量较素材的有明显的提高。可以看出四面打孔的干燥质量最好，因为四面打孔水分从四个方向蒸发，有利于干燥的均匀性和应力的释放。3结论1） 60°C之前素材的升温速度明显不如打孔材的升温快，打孔材的速度基本相同；60°C之后素材的升温速度逐渐加快。2） 打孔材较素材的平均干燥速度都有了较大的提高。3） 含水率为6%〜20%时，两线均匀分布两面打孔与素材的干燥速度基本相同，但是其他打孔材的干燥速度较素材有明显的提高。4） 无论两面打孔还是四面打孔，不同线型的干燥速度的排序为：三线不均匀分布〉三线均匀分布＞两线均匀分布〉素材。5） 两面打孔和四面打孔的干燥速度没有明显的差异。6） 打孔材的干燥质量较素材的干燥质量有较大的提高。四面打孔的干燥质量最好。参考文献成俊卿，杨家驹，刘鹏.中国木材志.北京：中国林业出版社,19922004年中国红松和樟子松进口年度分析报告.2004顾炼百.木材干燥学[M].南京:南京林业出版社.2001朱政贤.木材干燥[M].北京：中国林业出版社.1992KobayashiY,KawaiY,MiuraaL.Hybrid.DryingwithHigh-FrequencyandHotAirunderAtmosphericPressureI:ConditionofPressureandMoistureinCryptomeriajaponicasquarelumber.TheJapanwoodresearchsociety.2000,46（4）:282-290TUehara,MWatahiki,YNishino,TSakuno.ControlofInternalCracksinSugiSquareLumberDuringHighTemperatureDrying.Relationshipsbetweeninnerstrainsandinternalcracks.JournalofJapanWoodResearchSociety.2004,50(5):310-315Avramidis,S.,Oliveira,L.,Aune,J.E.Exploringpre-sortingandre-dryingstrategiesforPacificCoastHemlocksquaretimbers.JournaloftheInstituteofWoodScienee,2003,16(4):189-198H.S.Jung,W.Kang,C.D.Eom,B.J.So.ComparisonofVacuumDryingCharacteristicsofRedPineSquareTimberUsingDifferentHeatingMethods.8thInternationalIUFROWoodDryingConference.2003李晓玲，小林功，黑田尚宏，高瑞清.日本柳杉髓心方材高频真空干燥试验.第十次全国木材干燥学术讨论会论文集.272-277涂登云，顾炼百，杜国兴.高温水供热干燥速生杉木方材.木材工业.2001,15(5):32-34木材干燥OODDrying首页专家讲坛干燥理论干燥设备干燥工艺控制与检测干燥方法行业专家会议报告专家讲座 综合研究企业推广大气干燥除湿干燥太阳能干燥真空干燥微波干燥联合干燥©词：全部或关键词落叶松发布新帖干燥工艺＞185°C热处理对柞木物理力学性能影响的研究Postedby--on07/11/0805:23PM涂登云顾炼百王明俊摘要：本文研究了185°C热处理对柞木的物理力学性能的影响。研究表明：热处理使柞木在30C、相对湿度90%条件下平衡含水率为12.56%，比未处理木材降低5.16%。热处理使柞木吸湿性降低29.12%，弦向湿胀性降低28.51%，径向湿胀性降低20.86%，弦切面水接触角减小12.80%，径切面减小18.80%；热处理使抗弯弹性模量提高12.29%，表面硬度提高12.4%，抗弯强度降低10.90%。关键词：柞木热化处理平衡含水率吸湿性力学性能TheStudyonThePhysicial&MechanicialPropertiesofOAKWoodUnderHeatTreatmentof185CTuDengyunGuLianbaiWangMingjunAbstract:Thisarticlestudiedthephysicial&mechanicialpropertiesofoakwoodthatbeheattreatedunderhightemperatureof185C.Thestudyindicate,whentherelativehumidityis90%andtempretureis30C,theequilibriummoisturecontentofheattreatment-edoakwoodis12.56%,whichislower5.16%thanuntreatedwood.Heattreatmentmakethewoodmoistureabsorptionreduce29.12%,tangentialswellingreduce29.12%andradialswellingreduce28.51%,thewatercontactangleontangentialsurfacereduce12.80%andonradialsurfacereduce18.80%.Afterheattreatment,itsmodulusofelasticity(MOE)improve12.29%,anditshardnessimprove12.4%,butitsMORreduce10.90%.Keywords:Oak,heattreatment,equilibriummoisturecontent(EMC),moistureabsorption,mechanicialproperties木材热处理的研究在欧洲进行的较早，多集中于针叶材及软阔叶材的研究。欧洲也是最早进行热处理木商业化推广的地区，热处理木被广泛应用于室外建筑材料，如花园家具，门及墙壁；室内家具，厨房家具，浴室装饰，木地板等。Edvardsen［1］研究了温度升高对木材尺寸稳定性的影响。Santos［2］研究了温度对桉木(Eucalyptuswood)加工性能的影响。Kamdem⑶研究了热处理木材的耐久性(Durability)。Petrissans［4］研究了热处理木的环境适应性。Vincent【5］研究了热处理木材的湿胀性。Yildiz⑹研究了温度对榉木(beech)加工性能(Mechanical)和化学性能(chemical)的影响。目前，对热处理木材的研究多集中在针叶材与软阔叶材，对硬阔叶材的研究鲜有报道。因此，本文旨在通过研究185C热处理对柞木木材物理力学性能的影响，为更好的认识与使用热处理硬阔材提供理论依据。1实验设备广州ESPEC公司EL-10PA型高低温交变调温调湿实验箱；电热恒温干燥箱；日本岛津AG-?型木材万能力学实验机；济南材料试验机厂MWE-40A型液压式木材万能试验机；OCA20接触角测定仪；电子天平(精确到0.001g)，螺旋测微计。2实验材料取8块尺寸为长(顺纹)x宽(弦向)x厚(径向)=910x124x23m的实验材料，把每块实验材料一剖为二，一块用于185°C热化处理，一块不处理，把实验材料按表1所示的尺寸和数量加工成试件。3实验方法木材吸湿性与湿胀性试验方法：试件在60C条件的烘箱里保持4h，再用103C烘至绝干，冷却后测量试件的重量和弦、径向尺寸。将试件在温度30C、相对湿度90%的条件下吸湿至衡重，此时试件的含水率为30C、相对湿度90%的平衡含水率。试件的重量增大率即为吸湿性，试件的尺寸增大率即为湿胀性。表面水接触角的测量方法采用投影法测定木材试件弦切面、径切面对蒸馏水的静态接触角，每次测量取水滴刚接触到木材表面时的读数，每个切面测两次，取其平均值。测定环境温度为20C、相对湿度为65%。木材力学性能测量方法木材抗弯弹性模量、抗弯强度、表面硬度测量按照GB1936.2—91进行。4结果与分析注:“+”表示增大，“-”表示减小如表2所示，热处理后木材的吸湿性降低29.12%，由于吸湿性降低，使木材湿胀性降低，热处理使柞木的弦向和径向湿胀性分别降低28.51%和20.86%。在温度30C、相对湿度90%条件下，热处理对柞木平衡含水率的影响如表2所示。热处理前后柞木的EMC分别为17.72%、12.56%,热处理是使柞木的EMC降低5.16%。热处理对弦切面的水接触角影响大于径切面，热处理使柞木的弦切面水接触角减小12.80%，使径切面减小18.80%。说明热处理木材的水亲合力小，热处理会减小木材的吸湿性和平衡含水率。也说明热处理木材的涂饰性能差于未处理木材。因为热处理使木材平衡含水率降低，因此柞