20101121-187 彭鹏祥 63 mm厚马尾松板材干燥工艺的研究 0926 Zm

应用技术 63 mm厚马尾松板材的干燥工艺

彭鹏祥1，涂登云1，陈金棒2，徐开蒙1，路家明2，李凯夫1

（1.华南农业大学林学院，广东广州 510642；2.贵州金鸟木业有限公司，贵州三都 558109）

摘要：对63 mm厚马尾松板材传统干燥基准进行了改进试验。结果表明：改进后的马尾松干燥工艺周期仅为11 d，干燥速度明显提高，降低了干燥成本，提高了生产效率，锯材质量由三级上升到国家二级标准。 关键词：马尾松；降温；干燥工艺

中图分类号：S782.31；S791.248 文献标识码：B 文章编号：1001-8654（2011）06-0000-00

Drying Technology of 63 mm Thick Pinus massoniana Lamb Board

PENG Peng-xiang1，TU Deng-yun1，CHEN Jin-bang2，XU Kai-meng1，LU Jia-ming2，LI Kai-fu1

(1. College of Forestry, South China Agricultural University, Guangzhou 510642，Guangdong, China;

2. Guizhou Golden Bird Wood Co., Ltd, Sandu 558109, Guizhou, China)

Abstract: Compared with the current drying technology, the authors conducted an improving drying test on 63 mm thick Pinus massoniana Lamb broad. The result showed that the drying time for whole cycle of technology was shorted 21%, the drying efficiency was increased and the cost was reduced, the drying quality of the board could meet the 2nd level of national standard GB/T 6491-1999. Key words: Pinus massoniana Lamb；lowering temperature；drying technology

马尾松(Pinus massoniana Lamb）是我国南方主要用材树种，在南方各省区，马尾松林面积一般都占用材林面积的40%以上，蓄积量一般占30%以上[1]。以贵州为例马尾松分布面积、蓄积量分别占全省乔木林面积和蓄积量的26.95%和33.1%，速生材马尾松已成为加工利用的重要资源，广泛应用于建筑、家具、指接板等生产中[2]。

为提高马尾松木材的利用率，企业多采用63 mm的厚板指接板生产。马尾松木材纹理直，结构粗，属于易干燥材[3]，可采用100 ℃以上的高温进行干燥。由于高温干燥对干燥窑的性能要求较高，且不适合蒸汽干燥窑，因此实际生产中并不常用。有学者对马尾松的高温干燥进行了系统的研究[4-7]。笔者结合企业的实际生产，对马尾松63 mm厚板材的干燥工艺进行了改进，以期为缩短马尾松的干燥周期，提高板材的干燥质量，提供技术依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

马尾松（Pinus massoniana Lamb），产自贵州黔东南地区，加工成规格2 000 mm×63 mm×（200~350）mm的锯材，初含水率90%~130%。

为更准确的测试窑内板材的含水率，笔者设置了含水率跟踪试样，选长为1 000 mm、厚和宽同上的试

收稿日期：2010-11-21；修改日期：2011-08-20

基金项目：国家农业科技成果转化资金项目（2008GB2C200115）；国家级科技人员服务企业(2009GJC20048)；浙江省农业科技成果转化资金项目(2008D70035)；湖州市重大科技专项项目（2010ZD1004)。 作者简介：彭鹏祥（1988—），男，华南农业大学林学院硕士研究生。 通信作者：涂登云，男，华南农业大学林学院副教授，博士。

板6块，其中3块为弦切板，3块为径切板，无节疤和腐蚀，试件两端封硅胶。 1.2 试验设备

试验在贵州某工厂进行，采用周期式顶部风机蒸汽干燥窑，最高温度100 ℃。窑内规格（长×宽×高），8.5 m×8 m×4 m，容积60 m3。顶部装有3台8号对称型扭转叶片轴流风机，窑中气流循环速度为1.5~2 m/s。材堆和隔条规格（长×宽×高）分别为2 m×1.2 m×1.2 m、1 200 mm×20 mm×20 mm，隔条间距为200 mm。 1.3 试验方法

改进前后，63 mm厚马尾松板材的干燥基准，如表1所示。

表1 63 mm马尾松锯材干燥基准

Tab.1 Drying schedule of 63mm thick Pinus massoniana Lamb board 干燥工艺

阶段 升温 预热 干燥1 干燥2

改进前

干燥3 干燥4 干燥5 干燥6 终了调湿处理

升温1 预热 降温 保温 升温2

改进后

干燥1 干燥2 干燥3 干燥4 干燥5 终了调湿处理

干球温度/℃ 30↗60 60 60 64 67 70 73 75 75 30↗85 85 50 50 ↗65 65 67 70 73 75 75

湿球温度/℃ 26↗60 60 50 50 50 50 50 50 72 26↗85 85 48 44 ↗55 50 50 50 50 50 72

时间/h 10 10 48 48 24 24 24 120 10 14 10 6 10 12 48 24 24 24 80 10

注：↗代表升温。

为减少高温对常规干燥窑设备寿命的影响，干燥工艺改进主要是先利用85 ℃的饱和湿空气，对试材进行10 h预热处理，使试材热透。然后降温干燥，降温过程中排气窗保持开启，将干球温度降至50 ℃以提高试材内外层温差，之后保持10 h，充分利用木材中内高外低的温度梯度，加速水分的移动。降温干燥结束后，后续干燥基准与常规干燥基准一致。 1.4 性能检测

1）含水率

干燥前，分别在6块含水率试板两端，锯取10 mm长的试片，测其含水率，取2块试片的平均值，作试材的初含水率。按照公式1）计算试板的绝干质量。干燥开始后，每隔24 h称量一次，依据公式2），计算各时间段板材的含水率[8]。

G干?（100?G初）/（100?M初) 1)

M?G初－G干?100% G干 2)

式中：G干—试材的绝干质量，g；G初—试材的初始质量，g；M初—试材的初含水率，%；M—试材的含水率，%。

2）干燥质量检测

参考GB/T 6491-1999《锯材干燥质量》标准，检测马尾松板材的终含水率、残余应力、顺弯弯曲强度、横弯弯曲强度、扭曲度、纵裂度和质量等级。

残余应力检测试件数为30个，其余检测项目均为50个。

2 结果与分析 2.1 干燥曲线

改进前后63 mm厚马尾松锯材的干燥曲线见图1。

1200?`60P40 %00弦切板80含水率/1200?`@ %00弦切板6090径切板12015018021024090807060504030干球温度704030100径切板150200干球温度250300湿球温度350时间/h

270时间/h湿球温度温度/℃含水率/%温度/℃ 改进前 改进后

图 1 马尾松锯材的干燥曲线

Fig. 1 Drying curve of Pinus massoniana Lamb board

图1显示，传统工艺同期干湿球温差为10 ℃，径切板和弦切板的含水率每小时降低0.38%和0.58%；采用改进后的工艺，马尾松的干燥周期约11 d，干燥速度较改进前提高了21%。在改进工艺中，前期的降温及保温过程，干湿球温差仅为6 ℃，径切板的含水率由84%降至70%，每小时降低0.7%；弦切板含水率从112%降至95%，每小时减少0.85%。

这是由于降温过程中，板材内部的温度梯度和含水率梯度均为外高内低，促进了木材内部水分向外扩散，从而提高木材的干燥速度[9]。 2.2 干燥质量

检测经2种工艺干燥后，板材的干燥质量及合格率，结果见表2。

表2 马尾松锯材的干燥质量及合格率

Tab.2 Drying quality and qualified rate of Pinus massoniana Lamb board

终含

合格率

水率

改进前/% 改进后/%

98 96 终含水

检测值

率/%

改进前

12.31

指标/% 1.41

顺弯/% 0.09

横弯/% 0.78

度/% 0.21

度/% 5.03

等级 三级

力指标 100 100 残余应力

顺弯 100 100

弯曲度

横弯 100 100

度 100 100 扭曲

度 88 94 纵裂

等级 - - 质量

残余应

弯曲度

扭曲

纵裂

质量

改进后

12.67

1.28

0.16

0.93

0.19

3.53

二级

由表2可知，经2种干燥工艺的马尾松板材，合格率差异不大。除纵裂度外，其余指标的合格率均在96%以上。但改进工艺处理试材的纵裂度合格率明显提高，这是由于新工艺在干燥前期采用了较小的干湿球温差，从而降低了内应力，减少了木材的开裂。但预热温度的提高，亦造成了木材顺弯和横弯弯曲度增加，不过影响程度有限，仍控制在国标一级要求以内。

2种干燥基准的处理材终含水率、残余应力、顺弯度、横弯度、扭曲度和质量等级，均达到了国标一级要求。由于前期降低了干湿球温差，纵裂度由原来的三级提高到二级，改进工艺处理材的总体干燥质量达到二级。 3 结论

1）采用改进后的干燥工艺，63 mm厚马尾松锯材的干燥周期由改进前的14 d减少到11 d。在前期排湿降温以及保温过程中，径切板和弦切板的干燥速度，快于传统工艺的同期速度。

2）采用改进的工艺马尾松锯材的干燥等级从传统工艺的三级提高为二级。但纵裂度仍是影响干燥质量最主要的因素，有待于深入研究。

参考文献：

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[2] 夏忠胜,朱松,张江平,等.贵州省人工马尾松二元立木材积模型研究[J].林业资源管理, 2009,38(4): 30-34. [3] 成俊卿.中国木材志[M].北京:中国林业出版社,1992.

[4] 许美琪.论马尾松板材的高温干燥[J].南京林产工业学院学报, 1982, 12(4): 73-79.

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[6] 许美琪. 论预热对马尾松板材干燥的效用[J]. 南京林产工业学院学报,1982,12(2): 108-114. [7] 蔡家斌,庄寿增,吉林莹.马尾松速生材热压干燥的初步研究[J].林业科技研究,1997, 11(5): 38-39. [8] 顾炼百. 木材加工工艺学[M]. 北京: 中国林业出版社，2007.

[9] 涂登云, 刘彬, 顾练百. 辐射松板材降温干燥工艺的研究[J]. 华南农业大学学报, 2009, 3(4): 102-104.

（责任编辑 张一萍、姜 征）