百度试验法制定异叶南洋杉木材干燥基准

许勇业，何乐祖，陆 敏，黄宝榴，韦鹏练，符韵林*

(1.广西壮族自治区南宁树木园，南宁 530031；2.广西大学林学院，南宁 530004)

异叶南洋杉(Araucariaheteroophlla)也称美丽南洋杉、诺福克南洋杉, 属南洋杉科南洋杉属常绿乔木，原产澳洲，既是主要用材树种, 也是世界5大观赏性树种之一, 在我国广东、福建等地均有引种栽培, 适应性强，树姿优美, 是南方园林绿化的优良树种[1-3]。前人对异叶南洋杉研究主要集中在营养繁殖技术、盆景培育与制作、植物叶挥发油化学成分、外植体预处理技术、物理力学性质等方面[1-10]，木材干燥特性尚未见相关研究报道，而木材干燥是木材实木化加工利用的最重要前期工序之一，影响木材的加工利用与价值，因此我们采用百度试验法研究异叶南洋杉木材干燥特性，制定其预干燥基准，以期为木材实木化加工利用提供参考，推动异叶南洋杉木材生产高质量木制品。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试材采集于广西南宁市树木园异叶南洋杉种植示范基地。参照国家标准[11]采集百度试验异叶南洋杉样木共3株。采用常规方法解取试验测定所需的弦切板、径切板、中心板并整理和截取无缺陷的标准试件[12]，用于评定木材的干燥特性等级。弦切板试件含水率满足百度试验法要求[13]。

1.2 试验方法

本实验采用百度试验法，并按常规方法进行干燥试验，确定异叶南洋杉木材的初期开裂、内裂、截面变形及干燥速度缺陷等级，绘制异叶南洋杉木材干燥过程的含水率变化曲线，处理数据和统计各干燥速度特性，编制异叶南洋杉木材干燥基准[12-13]。

2 结果与分析

2.1 干燥特性分析

2.1.1 初期开裂 木材初期开裂产生的主要原因是木材内层与表层收缩不均匀而产生较大的拉应力[14]。百度试验表明，异叶南洋杉木材的初期开裂程度达到3级，主要表现为端裂、端表裂和表裂。试件放入烘箱干燥0.5 h后取出进行第1次观测的全部试件均未出现开裂；干燥1 h后进行第2次观测的6块弦切板试件均出现短细端裂和端表裂，其中1块试件出现短细表裂；干燥至3 h，大部分试件的端裂和端表裂均达到最大值，2个试件出现表裂；3 h后，所有试件都出现了端裂和端表裂，且试件的裂纹数量快速发展。初期开裂在干燥到3～4 h时达到最严重；当干燥进行到10 h后，全部试件的裂纹已全部愈合，裂纹不再发生变化。根据各干燥缺陷和其干燥速度分级标准[13]，异叶南洋杉木材的初期开裂等级为3级。

2.1.2 内部开裂 干燥过程中，由于试件表层至内层的温度及含水率差异很大，产生的表面硬化和干燥应力是引起内部开裂的主要原因[15]。干燥结束后，所有异叶南洋杉木材试件都没有内裂，根据干燥缺陷和干燥速度的分级标准[13]，评定异叶南洋杉木材的内部开裂等级为1级。

2.1.3 截面变形 木材表层与内层的水分在干燥过程中蒸发速率不同，容易引起试件的截面收缩差异而发生变形[16]。实验结果发现，异叶南洋杉木材截面变形情况较轻，变形范围为0.35～2.68 mm，平均值为1.05 mm；截面变形等级为2级。

2.1.4 扭曲变形 由于木材各向异性，及干燥时不同方向的干缩差异性，在干燥过程中，木材容易产生扭曲变形，即顺弯、瓦弯、横弯等[17-18]。试验结果表明，异叶南洋杉木材的扭曲程度较为严重，范围为0.6～8.0 mm，平均值为4.19 mm，评定为3级；瓦弯值介于0.4～6.0 mm之间，平均值为2.25 mm；顺弯介于0～3.0 mm之间，平均值为0.85 mm；横弯值介于0～2.15 mm之间，平均值为0.75 mm。

2.1.5 干燥速度 异叶南洋杉木材在百度试验干燥过程中含水率的变化曲线如图1。经计算，10块弦切板从含水率30%干燥至5%所需时间平均为12.3 h，平均干燥速度为2.0%·h-1，等级为2级(表2)，干燥速率较快。

图1 含水率变化曲线

表1 百度试验干燥速度

2.1.6 异叶南洋杉木材的干燥缺陷等级 根据以上数据分析，异叶南洋杉干燥各缺陷等级如表2，综合缺陷等级为3。

表2 异叶南洋杉木材试件缺陷等级

2.2 异叶南洋杉木材干燥基准

通过试验确定异叶南洋杉木材的初期开裂、截面变形和内裂缺陷等级，结合干燥缺陷等级对应的干燥条件[14]，获得异叶南洋杉木材各缺陷等级对应的干燥条件(表3)，从表3中选出各条件的最低值作为该木材预干燥基准的基本条件。

表3 试件初步干燥条件

根据表3确定异叶南洋杉木材25～30 mm厚锯材的干燥条件为：初期温度60 ℃，初期干湿球温差3～4 ℃，末期温度90 ℃。

由试验结果可知，异叶南洋杉木材的初期开裂和扭曲变形较为严重。因此，异叶南洋杉木材干燥时，降低初期干湿球温度差，缓慢升温，能有效减轻初期开裂缺陷，提高干燥质量。初期开裂大部分出现在试验进行到第3～4 h，当干燥至含水率约为31%时开裂情况趋于稳定；试件含水率在60%以上时，分别设置干球温度和干湿球温度差应为60、3 ℃；试件干燥至含水率60%～40%时，干球温度和干湿球温度差分别设置应为65、3 ℃。经计算，所有试件平均初含水率为58.0%，查含水率与干湿球温度差关系表[15]，编制得异叶南洋杉25～30 mm厚锯材的预干燥基准；一般家具用材多为锯材，因此制定异叶南洋杉25～30 mm厚锯材的预干燥基准，再结合本干燥试验共用时52 h、初期干湿球温度差为3～4 ℃，查干燥时间估算图，可估算异叶南洋杉25～30 mm厚锯材的实际干燥时间为7 d(表4)。这一干燥基准只是根据百度试验法得出的理论基准，需经过小试或中试对此基准进行优化后才能应用于实际生产中。

表4 异叶南洋杉木材(25～30 mm)干燥基准

3 结论与讨论

百度试验结果表明，异叶南洋杉木材的初期开裂比较严重，主要表现为端裂、端表裂及表裂。

根据木材干燥缺陷及干燥速度分级标准[13]评定，异叶南洋杉木材的初期开裂为3级；在干燥试验结束后，所有木材试件均没有产生内裂，异叶南洋杉木材的内裂等级为1级；截面变形较轻，综合评定其等级为2级；异叶南洋杉木材的扭曲程度较为严重，等级为3级。根据各干燥缺陷等级评定，制定25～30 mm厚异叶南洋杉木材的预干燥基准。综合异叶南洋杉木材的干燥缺陷，其木材初期开裂和扭曲等级均较高，因此，进行25～30 mm厚异叶南洋杉锯材干燥时，应降低干湿球温度差和初期干燥温度，能有效减少初期开裂等缺陷，可通过压重法减少其木材扭曲变形的缺陷，提高干燥质量。