青岡棟板材干燥特性研究

青岡棟板材干燥特性研究

鸛林在中國廣泛分布，資源豐富。這是中國最重要的闊葉樹之一。森林面積約占全國森林總面積的12%，成品材約占木材體積的10%。在我國云南省櫟屬木材蓄積量約為2.1753億m,占云南省木材總蓄積量的35.2%。櫟類木材材質(zhì)堅(jiān)硬,紋理直,彈性好,抗磨耐腐,花紋美麗,油漆和膠合性能好,握釘力強(qiáng),可廣泛用于生產(chǎn)高檔家具、木質(zhì)地板、裝飾材料、文體用品、車箱板等。青岡櫟(Quercusspp.)為櫟屬木材之一,其在干燥過程中易產(chǎn)生表裂、內(nèi)裂、翹曲、變形等干燥缺陷,給加工利用帶來一定困難,在許多地方被用作薪炭材或棄之山林中,造成資源的浪費(fèi)。為開發(fā)利用豐富的青岡櫟等櫟類木材資源,解決其開裂、變形等問題,筆者就云南產(chǎn)青岡櫟木材干燥特性進(jìn)行研究,以探索出合理的干燥工藝,供生產(chǎn)參考使用。1百度測(cè)試1.1坯料初含水率青岡櫟(Quuercusspp.)采自云南省騰沖地區(qū),板材厚25mm,為地板坯料,初含水率45%～55%。試件取弦切板4塊,按百度試驗(yàn)法制成標(biāo)準(zhǔn)試件,尺寸為20cm×10cm×2cm,四面刨光。1.2測(cè)試設(shè)備烘箱、302A型調(diào)溫調(diào)濕箱、直尺、游標(biāo)卡尺、臺(tái)秤,精度為0.01g的電子天平。1.3種干燥缺陷的觀察將電熱鼓風(fēng)式恒溫箱調(diào)至(103±2)℃。為使試件受熱均勻,將試件豎直放置。干燥過程中定時(shí)取出試件進(jìn)行觀察、稱重,記錄其干燥過程。主要觀察記錄三種干燥缺陷:初期開裂、內(nèi)裂和截面變形。初期開裂包括端裂、端表裂、表裂和貫通裂。內(nèi)裂和截面變形在干燥過程結(jié)束后,將試樣從中間鋸開觀測(cè)獲得。觀測(cè)時(shí)間間隔取決于木材樹種和含水率的變化。本次試驗(yàn)確定每0.5h觀察1次,持續(xù)6～8h。當(dāng)表面裂紋開始閉合時(shí),將觀察時(shí)間間隔延長至5h。每次觀察時(shí)記錄缺陷發(fā)生的時(shí)間及相應(yīng)的缺陷發(fā)展情況,同時(shí)稱重,至試件最后兩次稱重不變時(shí)結(jié)束干燥。將干燥后的試件從中間鋸開,觀察其內(nèi)裂及截面變形情況。1.4青佐縣青佐縣開裂試驗(yàn)結(jié)果青岡櫟百度干燥試驗(yàn)所測(cè)干燥缺陷列于表1中。對(duì)照“100℃干燥試驗(yàn)中干燥缺陷”,從表1中可以看出青岡櫟初期開裂嚴(yán)重,內(nèi)部開裂也較嚴(yán)重,分別達(dá)5級(jí),截面變形為4級(jí),扭曲為3級(jí)。1.5預(yù)干燥基準(zhǔn)參照“與干燥缺陷等級(jí)對(duì)應(yīng)的干燥條件”以及國家林業(yè)局頒發(fā)的LY/T1068—92鋸材窯干工藝規(guī)程,提出青岡櫟的預(yù)報(bào)干燥基準(zhǔn)如表2。2工藝試驗(yàn)2.1含水率的測(cè)定選取10塊板材作為試驗(yàn)板,規(guī)格為90mm(寬)×25mm(厚),分別編號(hào)并稱重,并利用初含水率計(jì)算絕干重。另取其中2塊作為含水率檢驗(yàn)板,并打孔以電測(cè)法測(cè)其分層含水率。按表2的基準(zhǔn)進(jìn)行干燥試驗(yàn),擬將地板毛料干燥到終含水率為9%。工藝試驗(yàn)在小型電加熱調(diào)溫調(diào)濕箱中進(jìn)行,該調(diào)溫調(diào)濕箱可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)控制,靈敏度高,從而保證了試驗(yàn)結(jié)果的正確性。2.2試驗(yàn)過程和結(jié)果2.2.1木材在厚度方向上的含水率預(yù)熱處理的目的是使木材熱透。本試驗(yàn)用青岡櫟板材的平均初含水率為50%,木材沿厚度方向上各層含水率均在纖維飽和點(diǎn)以上,木材內(nèi)無應(yīng)力。因此,采用相對(duì)濕度接近100%的介質(zhì)對(duì)木材進(jìn)行處理。預(yù)熱處理的介質(zhì)狀態(tài)為t干=50℃,t濕=50℃,處理時(shí)間為16h。2.2.2第一階段干燥溫度與濕度預(yù)熱處理結(jié)束后,即進(jìn)入干燥基準(zhǔn)第一階段,此時(shí),將介質(zhì)溫度調(diào)至t干=45℃,t濕=43℃,由于被干的青岡櫟地板料密度大、材質(zhì)硬,水分?jǐn)U散速度低,木射線粗,易開裂,故第一階段控制的干燥溫度低,濕度大,否則,將會(huì)導(dǎo)致地板料表面開裂缺陷。當(dāng)干燥過程由一個(gè)階段向另一個(gè)階段過渡時(shí),要特別注意升溫和排濕的速度,升溫速度小于2℃/h,排濕時(shí)排汽孔不能全部打開,緩慢排汽,以防冷空氣進(jìn)入。每個(gè)干燥階段的控制按制定的干燥基準(zhǔn)(表2)要求進(jìn)行。2.2.3中間調(diào)濕處理根據(jù)青岡櫟的干燥特性可知,青岡櫟易開裂、變形。干燥過程中當(dāng)木材的含水率降至30%和20%時(shí),分別進(jìn)行一次調(diào)濕處理,即中間處理,第一次進(jìn)行調(diào)濕的主要目的是防止地板料表面開裂,第二次調(diào)濕的目的是削弱地板料表層和內(nèi)層含水率梯度,使已出現(xiàn)的應(yīng)力趨于緩和,防止地板料開裂和變形。本次試驗(yàn)進(jìn)行了兩次中間處理,處理時(shí)介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)如表3。2.2.4復(fù)合水率對(duì)測(cè)水率的影響終了處理可以分為兩個(gè)階段,首先進(jìn)行終了平衡處理,再進(jìn)行終了調(diào)濕處理。試驗(yàn)板材目標(biāo)含水率為9%,當(dāng)其中含水率最低的一塊試驗(yàn)板的含水率達(dá)7%時(shí),即進(jìn)行終了平衡處理。終了平衡處理時(shí)的介質(zhì)參數(shù)為t干=70℃,t濕=54℃,當(dāng)所有地板料的含水率達(dá)到9%時(shí)為止。調(diào)濕處理在平衡處理后進(jìn)行,調(diào)濕處理的介質(zhì)參數(shù)為t干=70℃,濕球溫度t濕=64℃,處理時(shí)間為8h。調(diào)濕處理的目的是減小地板料的分層含水率梯度,以防地板料出窯后變形。2.3質(zhì)量指標(biāo)檢驗(yàn)干燥工藝試驗(yàn)從開始到結(jié)束,干燥時(shí)間為440h。對(duì)青岡櫟地板材的終含水率、干燥均勻度、含水率偏差、應(yīng)力指標(biāo)及可見干燥缺陷進(jìn)行檢驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4可以看出:①對(duì)照干燥質(zhì)量指標(biāo)可知,測(cè)量板材的終含水率、平均均勻度、厚度上含水率偏差、應(yīng)力偏差等質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)一等材質(zhì)量要求。③根據(jù)表4中提供的質(zhì)量指標(biāo),干燥試驗(yàn)的工藝基準(zhǔn)是合理的。3干燥工藝基準(zhǔn)采用百度試驗(yàn)法得出的青岡櫟地板料干燥基準(zhǔn)進(jìn)行工藝試驗(yàn),干燥后木材質(zhì)量符合國家干燥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一等材要求,這說明干燥工藝基準(zhǔn)合