阴香木材干燥特性研究

曾 辉，李秀荣，蒋小华，陈 健，王 芳，廖章兵

(1.广西壮族自治区国有维都林场，广西 来宾 546100；2.广西大学 林学院，南宁 530004)

阴香(Cinnamomumburmannii)别称野玉桂、假玉桂、阿尼茶(云南)、小桂皮、山肉桂、香胶叶等，是樟科的一种常绿乔木。阴香分布于广西、广东、福建、海南、浙江、湖南、江西等省[1]，适应范围广，中亚热带以南地区均能生长良好。阴香的主干较通直，材质性能优良，适应范围广，而且生长速度较快；同时，阴香也是杀菌能力强的树种之一，对氯气和二氧化硫均有较强的抗性，为理想的防污绿化树种，还能够根据特定工艺提取芳香油；又是庭园观赏绿化、行道树和四旁植树以及重要的经济植物肉桂的砧木[2-5]。

为提高商品经济林产品的附加值，必须要大力培育优质的速生用材林。过去对阴香的研究主要集中在生物学特性、育苗试验、培育繁殖、离体培养和成分研究等[6-13]，但是还没有学者对阴香的加工利用进行相关的研究。尤其是针对阴香干燥方面的研究还没见相关报道，为了明确影响阴香利用和经济效益密切相关的干燥特性，本文进行了详细的测试分析，并且在此基础之上预测其干燥基准，为充分开发利用阴香提供理论依据。

1 试件采集与测试方法

1.1 试件采集

试件由课题组从广西来宾市维都林场采集，根据实验要求选择3株合适的阴香，并符合国家标准《木材物理力学试材采集方法》(GB/T1927-2009)[14]。在确定伐材的林场内，根据树高、胸径、长势以及树冠的生长情况等综合因素，从中挑选3株长势优、树干通直、无结疤虫眼和胸径符合标准要求的树木，在选定的样树上标示出北向。每株伐倒后的样木在树高方向分别截取3段：1.3～3.3 m、5.3～7.3 m和9.3～11.3 m，这3段会作为标准木段，并且要在其上面根据要求做好标记，然后采用四面下锯法将已经标记好的木段加工成大方木。根据百度试验法的要求，在大方木上确定髓心点，以通过髓心的南北直径线为中心线沿平行方向锯取25 mm厚的板材，并刨削加工成(20±0.5 mm)光面板，然后依次截取200 mm×100 mm×20 mm(长×宽×厚)的试件。试件分别选取弦向、径向和中心板，数量分别为8块、2块和2块，要求试件的平均初始含水率均达45%以上，本次采集试件的含水率为88.16%[15]，符合相关国家标准规定。

1.2 测试方法

根据百度试验法确定相关试验[16-17]。第一步，在采集制作的全部试件上画出中线并作标记，使用游标卡尺和螺旋测微器测出包括长、宽、厚在内的所需尺寸数据；第二步，使用电子天平秤称量选取试件的初重；第三步，将以上试件放入到100±2℃恒温干燥箱内。要求在放置试件时必须要沿纹理方向竖立于干燥箱内，保证所有试件在干燥箱内能够通风，并且做到受热均匀。

将试件放入干燥箱后，实验人员要随时认真观测端裂、端表裂、表裂、贯通裂等干燥缺陷情况，并做好记录。试件达到全干共计需要67h，观测19次。每个阶段的观测情况如下：初期的观测间隔时间为0.5 h，接下来间隔时间为1 h，当观测到试件表面的裂纹不再增加并开始愈合时需要间隔2 h，如果出现裂纹不再愈合的情况就采取间隔6 h，每次观测都要求记录端裂、端表裂、表裂、贯通裂等类型及其数量和尺寸规格，并同时用电子天平秤称重。

经过67 h的干燥，将已经全干的试件取出，放入干燥器内冷却至室温，测量其重量、尺寸(长、宽和厚)、扭曲度和顺弯度，在试件的顺纹方向长约20 mm处横截取进行含水率测试的试验片，并在试件的截断面上测定试件的相关内裂数据及截面收缩率数据。将含水率试验片置于103℃的恒温干燥箱中进行6 h干燥，从干燥箱中取出后用电子天平秤称称重，要求重量测试的间隔时间为2 h，直到两次称重结果几乎不变时测试结束。

2 结果与分析

2.1 阴香木材的干燥特性分析

阴香试件的干燥缺陷等级见表1。

表1 阴香干燥缺陷等级

(1)初期开裂。百度试验测试结果表明：阴香木材的初期开裂程度属于中等，主要出现端裂和端表裂情况，初期1 h时只有1块中心板出现了表裂，数量为1～2条。整个试验过程没有出现贯通裂。在第1次观察中(进烘箱0.5 h)全部试件均产生了端裂，裂纹细小且数量较多，小部分出现端表裂，细小并且很少；1 h后，绝大部分试件产生了端表裂，其中1块中心板表裂继续发展；2 h时，全部弦切板和中心板均出现了端表裂，1块径切板接着出现表裂；3 h时，又有1块弦切板出现了表裂；端裂以及端表裂继续发展且数量不断增多；初期开裂在3～4 h内发展到最大值。表裂最多6条，最长只有59 mm，最大宽度有0.7 mm。紧随其后，裂纹开始愈合，直到结束干燥试验时，除2块中心板外尚有较为明显的裂纹外，其余试件基本都愈合完全。根据干燥缺陷及干燥速度分级标准判定，其初期开裂等级为3级。根据试验结果分析，初期开裂是阴香的主要干燥缺陷。所以要求在干燥初期合理控制干湿球温度差，不能差别太大，以减少初期开裂情况的出现，保证阴香板材的干燥质量。

(2)内部开裂。干燥试验结束后观察试件，全部弦切板均无内裂，2块中心板产生了内裂，但是内裂程度较轻，根据干燥缺陷及干燥速度分级标准判定，综合其等级为1级。内裂产生的原因可能是由于干燥引起的表面硬化和干燥应力，所以为了减少内裂，需要控制好干燥后期的干燥条件和末期的干燥温度，避免出现由严重的表裂向内部延伸从而引起的内裂。

(3)截面变形。检测表明，阴香的截面变形程度比较轻，旋切板相比径切板和中心板的截面变形更小，旋切板的截面变形平均值为0.31 mm，截面变形值介于0.2～0.45 mm之间；径切板和中心板的截面变形平均值要高于旋切板的截面变形平均值，分别为0.35 mm和0.41 mm，综合评定其截面变形等级为1级。

(4)扭曲，弯曲变形。根据检测，阴香木材由于干缩的不均匀性引起的弯曲变形程度比较严重，可能出现的变形包括顺弯、瓦弯、横弯等。相比较而言，弦切板试件的扭曲水平要高于径切板和中心板，径切板和中心板的扭曲平均值分别为1.75 mm和3.88 mm，而弦切板的扭曲值介于0～5.75 mm之间，平均值为3.38 mm，弦切板的弯曲变形评定等级为3级。弦切板的瓦弯程度较轻，介于1.2～2.8 mm，平均值为1.82 mm，说明阴香旋切板靠近树皮一边的板面比靠近树心一边的板面收缩率大；径切板和中心板的平均值分别为1.2 mm和2.1 mm。

(5)干燥速度。图1所示为阴香木材干燥过程中含水率变化曲线。对阴香的干燥特性进行计算[17-20]，径切板和中心板比旋切板的干燥速度要慢，用时更长，径切板的含水率从30%降至5%，平均用时19 h，平均干燥速度为1.32%/h，中心板平均用时20.39 h，平均干燥速度为1.23%/h；各弦切板试材从含水率30%降至5%所需时间是6.94～19.56 h，平均用时为13.25 h，平均干燥速度为1.89%/h，等级评定为2级，干燥速度属于中等。根据对阴香干燥速度的测试，在实际生产过程中必须将旋切板和径切板和中心板进行分类，分别进行干燥，这样有利于保证干燥质量。表2为百度试验干燥速度测试结果。

图1 含水率变化曲线

2.2 阴香木材干燥基准的编制

根据试验结果分析得到阴香的干燥缺陷等级，参照与之相对应的干燥条件，确定其干燥的初期温度，初期干湿球温度差以及干燥末期温度见表3，选出各温度和干湿球温差最低条件作为确定阴香木材干燥基准的基本条件[17]。

表2 百度试验干燥速度

表3 试件干燥初步条件

根据表3的试件干燥初步条件制定干燥工艺标准，其基本原则是要针对出现的各种缺陷情况合理确定各阶段温湿度的变化幅度，避免干燥缺陷，确保干燥质量，为企业最大程度的降低生产成本。

根据检测结果，阴香的初期开裂等级为3级，截面变形及内裂等级较小，均为1级，所以要求在干燥初期合理控制干湿球温度差，不能差别太大，以减少初期开裂情况的出现，保证阴香板材的干燥质量。在干燥初期，含水率为70%时容易出现开裂情况，当含水率降至50%时趋于稳定。根据表4，在第1至第6阶段时，各阶段之间升温缓慢；而在第7至第9阶段，为了提高干燥效率，可将升温幅度适当加大。制定锯材的干燥基准，首先要根据阴香试件初含水率为88.16%，查含水率与干湿球温度差关系表；然后根据原来确定的本试验共用时67 h，初期干湿球温度差为3℃，查干燥时间估算图，可得到需要的实际干燥时间数据。阴香纹理较通直，材色鲜艳而有光泽，结构均匀细致，硬重中等，可供上等家具及其他细木工用材，因而制定25～30 mm厚阴香木材干燥基准。

表4 百度试验法确定的阴香木材(25～30 mm)干燥基准

3 结 论

(1)阴香木材的干燥速度较快，平均用时13.25 h，平均干燥速度为1.89%/h，其对应的干燥特性等级为2级。弦切板和径切板及中心板的干燥速度差异比较明显，为确保干燥质量，最好把弦切板分开进行干燥，径切板和中心板可一起进行干燥。

(2)初期开裂和扭曲为阴香木材的主要干燥缺陷，干燥缺陷均达到3级。在干燥过程中要求前期升温速度放慢，干湿球温度差适宜。

(3)根据试验测试，干燥后期的扭曲变形最为明显，平均为3.38 mm；瓦弯变形程度轻，截面变形小，无内裂，对应的干燥特性等级分别为3、1和1。

(4)制定25～30 mm厚阴香木材的预测干燥基准。

【参 考 文 献】

[1]郊国俊.观赏与经济兼优树种一阴香[J].广东园林，1989(1)：40.

[2]陈 斌.庭园观赏树种-阴香[N]，中国花卉报，2009(008)版.

[3]赵 兰，杨金珠，李桂盛，等.阴香不同种源及家系间苗期生长研究[J]，北方园艺，2012(10)：84-88.

[4]林盛秋.木本油料树-阴香[J].广西植物，1982，1(2)：18-31.

[5]冯林卞.阴香，云南林业调查规划[J]，1987(1)：53.

[6]张忠华，梁士楚，胡 刚.桂林喀斯特石山阴香群落主要种群的种间关系[J]，山地学报，2007，25(4)：475-482.

[7]张忠华，胡 刚，梁士楚，等.桂林岩溶石山阴香种群的年龄结构[J]，生态学杂志，2007，26(2)：159-164.

[8]李 峰，梁士楚，覃盈盈.桂林岩溶石山阴香幼苗生长动态的初步研究[J]，福建林业科技2007，34(2)：151-154.

[9]庄 姗，胡松竹，王光云，等.阴香扦插繁殖试验[J]，安徽农业科学，2009，37(18)：8639-8640.

[10]张 晨，刘志伟，曾庆坚.阴香愈伤组织的诱导及继代培养[J]，中药材，2007，30(11)：1363-1365.

[11]张 镜，刘小玉，廖富林，等.阴香果实主要成分分析[J]，食品科学，2009，30(18)：240-244.

[12]唐为萍，陈树思，翁金辉.阴香叶解剖结构研究[J]，广东农业科学，2012(14)：43-44.

[13]骆炎平，郑服丛，谢 江.阴香叶提取物的抑菌活性初步研究[J].现代农药，2005，4(2)：31-43.

[14]中国木材标准化技术委员会.GB/T1927-2009木材物理力学试材采集方法[S].北京：中国标准出版社，2009.

[15]何清慧.木材干燥基准简易确定法：百度试验法[J].木材工业，1998，12(6)：38-40.

[16]顾炼百.锯材干燥基准的分析和选用[J].林产工业，2002，29(3)：48-50.

[17]杜洪双，唐朝发，李 杉，等.百度试验确定干燥基准在铁木上的应用[J].木材加工机械，2003(4)：19-23.

[18]邱炳发，符韵林，蒙好生，等.擎天树木材干燥特性研究[J].江西农业大学学报，2011，33(3)：0738-0742.

[19]符韵林，邱炳发，韦鹏练，等.观光木木材干燥特性研究[J].浙江农林大学学报，2011，28(5)：767-770.

[20]刘 元，吴义强，乔建政，等.桉树人工林木材的干燥特性及干燥基准研究[J].中南林学院学报，2002(4)：44-49.

[21]顾炼百.木材干燥第五讲：锯材干燥缺陷及预防[J].林产工业，2002，29(6)：47-50.