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油松木材干燥特性的研究

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摘要:采用百度试验法研究了油松木材干燥特性。结果表明:初期开裂等级为1级;截面变形等级为2级;瓦弯变形为1.4mm;平均体积干缩率为11.49%,差异干缩为1.14;干燥速度等级为1级。根据干燥特性相关数据,初步拟定了25~30mm厚油松木材干燥基准。

关键词:油松木材;干燥特性;百度试验法;干燥基准

油松为松科针叶常绿乔木,大枝平展或斜向上,老树平顶;小枝粗壮,雄球花柱形。油松为喜光、深根性树种,喜干冷气候,在土层深厚、排水良好的酸性、中性或钙质黄土上均能生长良好。油松结构较细密,材质较硬,耐久用。可作为建筑、电杆、矿柱、造船、器具、家具及木纤维工业等用材,为中国特有树种,产于东北、中原、西北和西南等省区[1-2]。百度干燥试验是把标准尺寸的干燥试件放置在干燥箱内,在温度为100℃的恒温条件下进行干燥并观察试件初期开裂的情况,干燥结束后,锯开试件观察其内部的开裂和截面变形情况,用来确定木材干燥过程中所需的温度和相对湿度[3]。根据试件在干燥过程中含水率的变化情况及所消耗的时间,预测在干燥室干燥情况下所需要的干燥时间。用标准试件所确定出的干燥基准就是被测树种厚度为2.5cm板材的干燥基准。木材干燥特性是其被加工利用的基础,国内对各种木材干燥特性研究较多[4-7]。但对于冀北油松木材干燥特性的研究则很少,为提高油松木材的使用价值,解决木材加工利用的瓶颈问题,本文采用百度干燥试验法研究油松木材的干燥特性,并初步拟定干燥基准,旨在为油松木材加工利用提供参考。

1试验材料与方法

1.1试验材料油松:原木采集自河北承德隆化县茅荆坝林场,试材运至实验场所后锯解为板材。油松湿材长120cm、宽18cm、厚25mm,弦向刨光材,纹理通直,表面无缺陷。加工成规格为200mm×100mm×20mm的弦切板。试件放入烘箱前需要测量其尺寸,精确到0.01mm。测得试件初含水率为110%左右,备用。

1.2试验设备电热恒温鼓风干燥箱(型号DHG—9240A);电子天平(精度0.01g);电子游标卡尺(精度0.01mm);不锈钢钢尺(精度0.5mm);格力博无刷链锯。

1.3试验方案试验采用100℃干燥试验法,详见文献“木材干燥基准简易确定法一百度试验法”[8]。试验结束时处理试验数据并分析原因。参照文献“百度干燥试验中干燥缺陷及干燥速度分级标准”[9-10]对油松木材的缺陷分别定级,根据缺陷等级确定油松木材干燥的初期温度、干湿球温度差及后期温度,综合选出最低条件作为油松木材干燥基准的基本条件,进而拟定初步干燥基准。

2试验结果与分析

2.1木材干燥缺陷油松木材的干燥缺陷见表1。由表1可知,油松木材干燥时发生了初期开裂,但仅出现少量端裂和短端表裂,未出现内部开裂,开裂等级为1级。木材干燥后截面变形的均值为0.88mm,等级为2级;油松木材扭曲变形的均值为1.0mm,等级为2级;油松木材瓦弯变形均值为1.4mm。在干燥后期,木材表层含水率变得很低,收缩值远小于木材内部的收缩值,木材内外的干缩差异会使木材内部产生拉应力,当木材内部的拉应力超过木材的横纹抗拉极限强度时,产生内部开裂。

2.2干缩特性了解木材的干缩性质和规律,可以掌握其干燥特性的动态变化,提高其制定干燥基准的有效性,对制定木材干燥工艺及合理加工利用均有重要的意义。100℃干燥条件下油松木材的干缩情况见2。由表2可知,油松木材平均径向干缩率为5.45%;平均弦向干缩率为6.20%;平均体积干缩率为11.49%。木材差异干缩为1.14,小于1.5[11],说明油松木材在干燥过程中产生翘曲和开裂的趋势相对较小。

2.3干燥速度干燥速度是反映木材内部水分向外移动快慢的重要指标,也是反映木材干燥难易程度的一个重要指标,其与木材的构造密切相关。油松木材百度干燥试验的干燥速度见表3,油松木材平均含水率变化曲线如图1所示。2.4干燥基准的初步拟定初期开裂程度一般与干燥初期湿度关系最大,与初期温度关系次之,与末期温度和末期湿度关系较小。截面变形程度与干燥初期温度和初期湿度关系较大,与末期湿度关系较小。内裂程度与干燥初期温、湿度、末期温度关系均较大,与末期湿度关系较小。

3结论

油松木材的初期开裂等级为1级,未发生内部开裂;截面变形等级为2级;扭曲变形等级为2级;瓦弯变形值为1.4mm。油松木材干燥速度等级为1级。油松木材的平均径向干缩率为5.45%;平均弦向干缩率为6.20%;平均体积干缩率为11.49%,差异干缩为1.14,小于1.5,干燥过程中产生翘曲和开裂的趋势相对较小。在油松木材干燥特性测定的基础上,确定了油松木材干燥基准的基本条件,初步拟定了25~30mm厚油松木材干燥基准,百度干燥试验法所得结果与一般实际生产中的干燥结果有一定差别,因而本试验所得结果仅供参考使用。

作者:李春贵1,李达2,魏立婷2 单位:1.河北隆化国有林场管理处茅荆坝林场,2.河北农业大学林学院

木材工业杂志责任编辑:张雨    阅读:人次