彭 沖，張振偉，夏朝彥，涂登云，鄭 敏，范文?。ㄈA南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，廣東廣州 510642）

浸漬毛白楊鋸材的干燥工藝

彭 沖，張振偉，夏朝彥，涂登云，鄭 敏，范文?。ㄈA南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，廣東廣州 510642）

以25 mm厚浸漬毛白楊木材為研究對(duì)象，基于百度實(shí)驗(yàn)法，根據(jù)浸漬木干燥特性，得到浸漬毛白楊木材的干燥工藝.結(jié)果表明:浸漬后楊木干燥特性的初期開(kāi)裂等級(jí)降低，但內(nèi)裂、截面變形、干燥速度的等級(jí)提高.采用此干燥工藝，干燥周期為12.74 d，各項(xiàng)可見(jiàn)缺陷指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，能滿足實(shí)木地板的加工要求.

毛白楊;浸漬鋸材;干燥工藝

我國(guó)木材資源日益匱乏、供求不平衡的矛盾日益凸顯［1］.實(shí)木地板的生產(chǎn)原料多為大徑級(jí)闊葉材，而國(guó)內(nèi)楊木又過(guò)了砍伐利用的最佳時(shí)期，進(jìn)口木材價(jià)格高，因此利用速生林木材來(lái)滿足我國(guó)實(shí)木地板的需求成為研究的熱點(diǎn)和趨勢(shì).毛白楊作為最主要的速生材，具有輪伐期短、供應(yīng)量大等優(yōu)點(diǎn)，但毛白楊木材存在密度低、材質(zhì)較軟、干燥質(zhì)量差等缺點(diǎn)，致使其實(shí)木化利用受到極大的限制.而浸漬木干燥技術(shù)是浸漬木商業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)，因此有必要對(duì)浸漬木地板料干燥進(jìn)行研究.

周永東等［2］通過(guò)對(duì)比浸漬毛白楊木材3種不同的干燥工藝，認(rèn)為常規(guī)干燥適合浸漬木的干燥，且干燥質(zhì)量較佳.對(duì)浸漬木干燥特性的研究［3－5］表明，浸漬材的干燥需要較長(zhǎng)周期.董豐等［6］采用2種干燥工藝，探究楊木實(shí)木地板坯料較佳的干燥工藝.通過(guò)浸漬壓縮和熱壓機(jī)的組合干燥來(lái)改善力學(xué)性能［7－10］.浸漬改性是改善木材性能的重要方法，但由于木材經(jīng)樹(shù)脂浸漬處理后，木材的密度、力學(xué)性能、干縮性能均發(fā)生改變.而傳統(tǒng)的百度實(shí)驗(yàn)法是針對(duì)未處理材，因此，研究浸漬木干燥工藝對(duì)浸漬木干燥生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義.

本文研究了25 mm厚浸漬毛白楊木材的干燥工藝，通過(guò)對(duì)浸漬處理后的毛白楊木材的干燥曲線、殘余應(yīng)力、干燥質(zhì)量等方面的分析，根據(jù)百度實(shí)驗(yàn)法對(duì)浸漬木干燥特性進(jìn)行研究，探索浸漬木的干燥基準(zhǔn)，以期提高干燥質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)楊木在實(shí)木地板中高附加值利用.

1 材料與方法

1.1 供試材料

毛白楊（Aspen）原木采集于河北邯鄲地區(qū)，樹(shù)齡為10 a，胸徑26 cm.200mm（L）×100 mm（T）×20 mm（R）規(guī)格的弦切板，共16塊，平均分成A、B 2組，A組氣干至含水率為15% －25%，用于浸漬處理;浸漬處理后與B組未處理材用于百度試驗(yàn).厚度為25 mm，350 mm（L）×120 mm（T）×25 mm（R）規(guī)格的弦切板，共80塊，其中弦切板和徑切板各40塊，氣干至含水率為15% －25%，用于浸漬處理;浸漬后平均分成C、D 2組，分別用于百度試驗(yàn)、優(yōu)化工藝干燥試驗(yàn).所有試件兩端均用硅膠封端頭.隔條規(guī)格為400 mm×20 mm×20 mm，隔條間距為10 cm.脲醛樹(shù)脂為實(shí)驗(yàn)室自制，體積分?jǐn)?shù)為20%，黏度120 mPa·s－1.

1.2 儀器

BPS-100 CL恒溫恒濕箱由廣州市深華生物技術(shù)有限公司生產(chǎn);101－1型電熱鼓風(fēng)機(jī)干燥箱由上海一恒科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn);浸漬處理罐的容積為0.5 m3，壓力為－0.15－2.5 MPa.

1.3 方法

1.3.1 浸漬工藝 試材經(jīng)UF樹(shù)脂浸漬處理的制備工藝［11］如下:將試樣和樹(shù)脂液放入浸漬罐中;調(diào)節(jié)浸漬罐至真空狀態(tài)下0.08 MPa，保持1 h;達(dá)到真空后，將浸漬罐的壓力緩慢升至常壓狀態(tài)，保持0.5 h，上升速度為0.01 MPa·min－1;繼續(xù)將浸漬罐升壓至 1.2 MPa，保持 2 h，壓力上升速度為 0.05 MPa·min－1;逐漸泄壓至常壓狀態(tài)，出料，使處理材的增重率為35.3% －45.6%，平均增重率為41.2%.

1.3.2 干燥基準(zhǔn) 參照百度試驗(yàn)法［12］中的干燥特性等級(jí)以及變形和開(kāi)裂等級(jí)對(duì)照表，得出初步干燥基準(zhǔn);并根據(jù)本試驗(yàn)浸漬處理試件的變形和皺縮程度（表1），得到25 mm厚浸漬毛白楊木材的干燥基準(zhǔn)（表2）.

表1 毛白楊木材干燥缺陷與等級(jí)Table 1 The drying defects and grades of Aspen wood

表2 25 mm厚浸漬毛白楊木材干燥基準(zhǔn)Table 2 Drying schedule of25 mm-thick urea-formaldehyde resin impregnated Aspen wood

1.3.3 干燥試驗(yàn) 干燥前分別從C、D 2組板材中選取2塊作為檢測(cè)板，2端鋸掉10 mm;再?gòu)?端截取10 mm作為含水率試片來(lái)檢測(cè)其初含水率;依據(jù)式（1）、（2）計(jì)算出各試樣的絕干質(zhì)量以及試材干燥過(guò)程中的含水率.

式中:G初為試件初重/g;G絕干為試件絕干重/g;M初為試件初含水率/%;Gi為檢測(cè)板取出重量/g;G初為檢測(cè)板初重/g;Mi為試件的含水率/%.

按照干燥基準(zhǔn)（表2）進(jìn)行干燥工藝試驗(yàn)，干燥過(guò)程中每隔24 h對(duì)檢測(cè)板進(jìn)行稱量，及時(shí)檢測(cè)其含水率變化情況，根據(jù)含水率實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)果和干燥基準(zhǔn)（表1）設(shè)定每個(gè)含水率階段的t干和t濕.干燥基準(zhǔn)各階段溫度變化的速度不超過(guò)1℃·h－1.干燥過(guò)程分為以下3個(gè)階段.

（1）升溫和預(yù)熱階段:將干、濕球溫差維持在1℃左右，以1℃·h－1的速度使恒溫恒濕箱內(nèi)溫度提高至55℃，在此條件下保溫8 h對(duì)試材進(jìn)行充分的預(yù)熱.

（2）干燥階段:以0.5℃·h－1的速度，將恒溫恒濕箱內(nèi)溫度降至50℃，干濕球溫差升至4℃，然后進(jìn)入干燥基準(zhǔn)第1階段.為避免木材發(fā)生開(kāi)裂，盡量在保持干濕球溫差不變的情況下，將干濕球同步降至50℃，再以0.5℃·h－1速度將濕球溫度降至46℃，之后以同樣方式過(guò)渡至干燥階段.

（3）終了處理:分2個(gè)階段.第1階段為終了平衡處理，采用70℃干球溫度、60℃濕球溫度處理24 h，以消除木材含水率差異;第2階段為終了調(diào)濕處理，采用70℃干球溫度、66℃濕球溫度處理5 h，以消除殘余應(yīng)力.

1.3.4 干燥質(zhì)量的檢驗(yàn) 干燥結(jié)束后根據(jù)文獻(xiàn)［13］檢測(cè)干燥后試材的橫彎度、扭曲度、順彎度、厚度方向上含水率偏差、殘余應(yīng)力等指標(biāo)，并進(jìn)行對(duì)比分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥曲線

從圖1可以看出:采用上述干燥工藝，試材含水率從82.13%降至10.78%，干燥周期12.74 d;干燥前期，試件含水率從82.13%降到30%，干燥時(shí)間162 h，含水率每小時(shí)下降0.32%;干燥中期，木材含水率下降相對(duì)緩慢，降到20%耗時(shí)49 h，含水率每小時(shí)下降0.21%;干燥后期試件含水率最終降至10.78%，干燥時(shí)間99 h，含水率每小時(shí)下降0.093%.由此可見(jiàn)，前期處理材的干燥速度比中期、后期大，主要是因?yàn)樘幚聿慕?jīng)過(guò)浸漬，含水率較高，表面自由水在毛細(xì)管張力的作用下迅速蒸發(fā);到干燥中、后期，一方面蒸發(fā)需要更大動(dòng)力，另一方面由于樹(shù)脂固化，影響干燥速度，因此在保證干燥質(zhì)量的基礎(chǔ)上逐步提高干、濕球溫差，提高排出吸著水的能量.

圖1 25 mm厚浸漬毛白楊木材干燥工藝的干燥曲線Fig.1 Drying curve of25 mm-thick urea-formaldehyde resin impregnated Aspen wood

此工藝下，終了平衡處理耗時(shí)24 h，終了調(diào)濕處理用時(shí)5 h.前期預(yù)熱溫度為55℃，以保證木材干燥質(zhì)量，避免過(guò)高的溫度使木材中自由水排除過(guò)快而產(chǎn)生表裂、皺縮、變形缺陷.

2.2 干燥質(zhì)量

由表3可見(jiàn)，測(cè)定的所有試樣的干燥可見(jiàn)缺陷（試樣順彎度、翹曲度、扭曲度的干燥缺陷）均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［13］，完全能滿足實(shí)木地板加工質(zhì)量要求.

表3 脲醛樹(shù)脂浸漬毛白楊木材干燥質(zhì)量Table 3 The drying quality of aspen wood by impregnating urea-formaldehyde resin

3 小結(jié)

采用本試驗(yàn)方法對(duì)浸漬毛白楊木材與對(duì)比材的干燥特性進(jìn)行分析，結(jié)果表明:（1）處理材的前期開(kāi)裂、皺縮等干燥缺陷較對(duì)比材少，但內(nèi)裂和截面變形等干燥缺陷增加，而且干燥時(shí)間增長(zhǎng);（2）將25 mm厚UF樹(shù)脂浸漬的毛白楊木材從初含水率82.13%干燥至中含水率10.78%，共耗時(shí)12.74 d，所有干燥可見(jiàn)缺陷達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求［13］，完全滿足實(shí)木地板的加工要求.該工藝應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，有助于提升木材利用率和干燥木材的附加值，保證干燥質(zhì)量.

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（責(zé)任編輯:葉濟(jì)蓉）

Optim ized drying process for resin impregnated Aspen wood

PENG Chong，ZHANG Zhen-wei，XIA Chao-yan，TU Deng-yun，ZHENG Ming，F(xiàn)ANWen-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

國(guó)家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金資助項(xiàng)目（2012GB2C200180）.

彭沖（1989－），男.研究方向:木材干燥與改性.通訊作者涂登云（1976－），男，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師.研究方向:木材干燥與改性.Email:tudengyun@163.com.