东南亚橄榄木干燥性质研究及干燥基准初步拟定

魏　路，孙照斌，徐　伟*，陈凤义，申立乾，马淑玲

(1.南京林业大学 家具与工业设计学院，南京 210037；2.河北农业大学 林学院，河北 保定 071000；

3.廊坊华日家具股份有限公司，河北 廊坊 065001)



东南亚橄榄木干燥性质研究及干燥基准初步拟定

魏路1，孙照斌2，徐伟1*，陈凤义3，申立乾1，马淑玲3

(1.南京林业大学 家具与工业设计学院，南京 210037；2.河北农业大学 林学院，河北 保定 071000；

3.廊坊华日家具股份有限公司，河北 廊坊 065001)

摘要：利用百度试验法对橄榄木的干燥特性进行分析。结果表明：热水处理的试件较未处理的试件干燥特性差异性大。热水处理橄榄木初期开裂等级最大为3级，内裂等级为1级，截面变形等级最大为2级，扭曲最大等级为4级；而未处理橄榄木初期开裂等级最大为4级，内裂等级为1级，截面变形等级最大为3级，扭曲最大等级为5级。热水预处理可以降低干燥缺陷等级，加快干燥速度。

关键词：东南亚橄榄木；百度试验法；干燥特性

0引言

木材干燥是木材加工生产中的关键工序，是决定家具生产中木材质量及能源消耗最重要的工序。提升木材干燥质量、缩短干燥时间、高效利用能耗和避免木制品在使用中开裂及变形，以及保证木结构的强度和安全是木制品加工行业的重要研究领域，掌握基本的木材干燥特性是合理安排木材干燥的重要因素[1-3]。橄榄木(PhoebeolivewoodGamble)，木犀属亚热带常绿乔木，广泛分布于热带及亚热带地区，其中心在东南亚及巴西。生长轮不明显，生材有树脂香味，纹理交错；结构略细，均匀；重量、硬度、强度中等[4]。目前主要是用作实木家具、箱柜、木质地板和细木工制品等，该木材深受国内很多人的喜爱。但部分企业生产实践表明这种木材在进行加工利用中出现一系列问题，而通过对木材进行热水处理是规避木材遇到问题的非常普遍的措施，因此有必要对干燥特性进行深入对比研究。本文通过对东南亚进口橄榄木进行百度干燥法，旨在考察其干燥特性，为工业化干燥生产提供参考。

1材料及方法

1.1实验材料

橄榄木：来源于廊坊华日家具股份有限公司，为东南亚进口木材，未处理湿材，长×宽×厚为20 cm×1.5 cm×2.5 cm，弦向刨光材，表面纹理通直、无缺陷，测得试件初含水率大于45%。所取橄榄木气干密度是0.58 g/cm3，绝干密度是0.53 g/cm3。

1.2试验设备

高精度木工圆锯机(德国FESTOOL)；电热鼓风式干燥箱(天津泰斯特仪器有限公司)；电子天平(精度0.01 g)；电子游标卡尺(精度0.01 mm)；不锈钢钢尺(精度0.5 mm)；塞尺(精度0.01 mm)；木材含水率检测仪(KT-50)。

1.3试验方法

将准备的16块实验试件分为两组。一组用热水处理，另一组用冷水处理(等同于未处理试件)，热水处理的实验试件需水煮4 h，未处理的试件需浸泡24 h以上时间处理。两种试件处理好后皆擦干表面水分备用。并用木材含水率检测仪测得两种处理的试件初含水率均需大于45%，之后对两组试件通过百度干燥法进行试验。

百度试验法是通过对研究木材初期开裂、内裂、截面变形、扭曲变形、干缩特性和干燥速度等干燥性质进行观察和测试分析。上述干燥特性分析主要是通过“百度试验干燥特性分级标准表”[5]来先确定这几种特性的等级。然后参照确定的等级，通过“缺陷干燥程度与干燥条件的关系表”[5]确定橄榄木干燥的初期温度、干湿球温度差及后期温度。参照国家林业局颁布的LY/ T1068-2012《锯材窑干工艺规程》，采用较软的参数基准作为橄榄木干燥基准的基本条件，初步拟定干燥基准[6-9]。

2结果与讨论

2.1干燥缺陷等级确定

根据实验中测得的数据，通过“百度试验干燥特性分级标准表”[5]确定橄榄木试件各种干燥性质的缺陷等级。确定干燥缺陷的等级指标有初期开裂、内裂、截面变形和扭曲变形。热水处理试件对应的初期开裂、内裂、截面变形和扭曲变形缺陷等级分别为3级、1级、2级和3级；未处理试件对应的初期开裂、内裂、截面变形和扭曲变形缺陷等级分别为3级、1级、2级和4级，见表1。

表1　东南亚橄榄木干燥缺陷等级

2.2干燥特性分析

2.2.1初期开裂

热水处理的橄榄木初期在实验中只是显示出短端裂及端表裂(包括长端表裂)，其平均为5.8条，最多的达到了9条。通过木材干燥基准简易确定法-百度试验法[5]可得其开裂平均为3级，实验数据变化波动范围较小，而未处理的橄榄木初期除出现过端裂和端表裂外还出现了长细表裂，其平均为8.2条，最多达到了12条。即其初期开裂平均为3级，最高为4级。总体看，经热水处理的试件的初期开裂等级都要低于未处理试件的初期开裂等级。

根据试验观察，橄榄木试件初期开裂是主要干燥缺陷，因此在干燥初期时要注意干燥条件的控制，在干燥初期采用偏软的干燥基准，同时注意含水率在纤维饱和点左右时使用中期处理。

2.2.2内部开裂

由于两种橄榄木试件均没发生内裂，因此他们的缺陷等级为最高级1级。内裂主要起因于干燥引起的表面硬化及木材内部干燥应力过大，木材的内裂一般主要发生在干燥后期。但是表裂程度比较大也会导致内裂。

2.2.3截面变形

热水处理的橄榄木截面变形与未处理的橄榄木截面变形最大分别为0.86、1.34 mm。平均值分别为0.58、0.68 mm。根据参照表可知两者的平均等级均为2级，其最高等级分别为2级、3级。说明经热水处理的试件截面变形等级低于未处理试件的截面变形等级。截面变形反映木材的塑性特征，主要是外层的伸张残余变形，这种残余变形既是内裂的主要根源，也是干燥终了时材料中残余应力的原因。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。

2.2.4扭曲变形

热水处理的橄榄木最大扭曲值为7.4 mm，平均为4.7 mm，平均等级为4级，而未处理的橄榄木最大扭曲值为14.0 mm，平均为7.5 mm，平均等级为5级，未处理橄榄木的扭曲值相对于热水处理橄榄木扭曲值等级高，故扭曲较严重。

木材构造是具有各向异性的，其在干燥过程中不同方向上的干缩程度是不一致的，这是造成扭曲变形及瓦弯的一个重要因素。

2.2.5瓦弯

热水处理与未处理的橄榄木最大瓦弯值分别为

1.2、1.4 mm。平均值分别为0.63、0.73 mm。一般来说其内含物较多的其瓦弯程度也较高[10]，热水处理相对于未处理其抽提效果较好，故其瓦弯程度也较未处理的低。

2.2.6干缩特性

木材的干缩湿胀性质是决定木材干燥特性的一个主要影响因素，准确的了解木材的干缩湿胀特性便于更加准确的制定木材的干燥基准。因此对制定木材干燥工艺以及合理利用有重要的意义[10-12]。橄榄木的干缩特性见表2。

表2　橄榄木试件的干缩性质

注：差异干缩比值为弦向干缩率与径向干缩率的比值。

根据试件干燥前后的尺寸变化，未处理橄榄木与热水处理橄榄木的全干弦向干缩率分别为6.077%、5.413%，全干径向干缩率分别为2.973%、3.333%，对应的体积干缩率分别为12.997%、9.227%，体积干缩系数分别为0.433、0.202。弦向与径向的干缩比值即差异干缩为2.04>1.63，未处理等级较热水处理高，说明未处理橄榄木在干燥过程中较热水处理的橄榄木产生翘曲和变形的趋势相对较大；未处理橄榄木的全干体积干缩率为12.997%，干缩系数为0.433<0.450，根据材性分级标准属于小的等级[11]。热水处理橄榄木的全干体积干缩率为9.227%，且其对应的干缩系数为0.202，小于0.450，根据材性分级标准属中等[13]。

实验中未处理橄榄木试件的差异干缩比值为2.04，热水处理试件的差异干缩比值1.63，两者均大于1.5[14]，根据材性分级标准表明两者在干燥过程中产生翘曲和开裂的趋势较大。但热水处理橄榄木的线性与体积干缩率在总体上均小于未处理橄榄木。

2.2.7干燥速度

实验显示，热水处理橄榄木试件含水率从30%到5%所用时间平均为28.75h，含水率从30%到5%平均干燥速度1.15%/h，干燥速度等级平均为4级。未处理橄榄木试件含水率从30%到5%所用时间平均为33h，含水率从30%到5%平均干燥速度1.32%/h，干燥速度等级平均为5级。可以得出热水处理橄榄木试件较未处理的橄榄木试件干燥速度快，热水处理橄榄木试件高于未处理橄榄木试件的原因是其对于木材构造的影响不尽相同。可能反应在两种不同处理方式对其内含物的抽提不同所造成的[15-16]。有待进一步探究。

2.3拟定干燥基准

由上文已得初期开裂、截面变形和内部开裂的干燥缺陷程度等级，在对照“缺陷干燥程度与干燥条件的关系表”确定橄榄木干燥初、末期温度及干湿球温度差，可得表3。选取这两种干燥缺陷各种等级对应的最低温度、温度差。

从表3可知，热水处理橄榄木初期温度为60℃，干燥初期干湿球温差为 3～4 ℃，终期温度为 90 ℃。未处理橄榄木初期温度为 60℃，干燥初期干湿球温差为3～4℃，终期温度为90℃。两种橄榄木干湿球温度差的最低条件近似相同，但在表1中未处理的差异干缩比值较热水大，因此未处理橄榄木宜采用较热水偏软的干燥工艺基准。

一般来说初期开裂、截面变形和内部开裂是木材基准确定的主要考虑因素，再结合其他干燥缺陷等级基础上制定3种木材干燥基准，安排各阶段的温湿度。

根据试验树种的初期含水率，结合百度干燥工艺确定的基准，参照国家林业局颁布的LY/ T1068-2012《锯材窑干工艺规程》，得出橄榄木20～25 mm厚板材干燥基准见表4。

表3　橄榄木试材百度干燥等级对应的干燥条件

表4　百度实验法确定的橄榄木20～25 mm厚板材干燥基准

对拟定的干燥基准尚需要根据企业干燥设备和技术条件进行调整和修订，并经多次实验验证后才可用于生产实践。

3结论

(1)三种不同试件的干燥特性存在差异性。

热水处理试件对应的初期开裂、内裂、截面变形和扭曲变形缺陷等级分别为3级、1级、2级和3级；未处理试件对应的初期开裂、内裂、截面变形和扭曲变形缺陷等级分别为3级、1级、2级和4级。

(2)根据材性分级标准表明热水处理橄榄木较未处理橄榄木在干燥过程中产生翘曲和开裂的趋势较小。

(3)热水处理橄榄木可以提高橄榄木的干燥特性。

(4)拟定两种试件20～25 mm东南亚橄榄木二次干燥基准。

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Study on Drying Characteristics and Drying Scheduleof Southeast Asia Olive Wood

Wei Lu1，Sun Zhaobin2，Xu Wei1*，Chen Fengyi3，Shen Liqian1，Ma Shuling3

(1. College of Furniture and Industrial Design ，Nanjing Forestry University ，Nanjing 210037；2.College of Forestry，Agricultural University of Hebei，Baoding 071000，Hebei Province；3. Langfang Huari Furniture Co.，LTD，Langfang 065001，Hebei Province)

Abstract：The drying characteristics of Southeast Asia olive wood were determined with the 100℃ test method.The results showed that the drying characteristics of the specimens treated with hot water were significantly different from the untreated specimens.For the hot water treated specimens，the max degree of initial cracking was Grade 3，the inner cracking degree was Grade 1，the max cross-sectional deformation was Grade 2，and the max twist deformation was Grade 4；for the untreated specimens，the max degree of initial cracking was Grade 4，the inner cracking degree was Grade 1，the max cross-sectional deformation was Grade 3，and the max twist deformation was Grade 5. Therefore，hot water pretreatment can reduce the grade of drying defects and accelerate the drying speed.

Keywords：Southeast Asia olive wood；the 100℃ test method；drying characteristics

中图分类号：S 791.247；S 782.31

文献标识码：A

文章编号：1001-005X(2016)02-0032-04

作者简介：第一魏路，硕士研究生。研究方向：家具与木制品工程。*通信作者：徐伟，博士，副教授。研究方向：木制品工程。Email：xuwei@njuf.edu.cn

基金项目：河北省科技支撑计划项目(14274001D)

收稿日期：2015-11-17

引文格式：魏路，孙照斌，徐伟，等.东南亚橄榄木干燥性质研究及干燥基准初步拟定[J].森林工程，2016，32(2)：32-35.