馬尾松鋸材常壓過(guò)熱蒸汽干燥脫脂特性研究

程曦依，李 蕓，全 鵬，韋妍薔，李昀彥，熊幸陽(yáng)，謝 杰，李賢軍

（中南林業(yè)科技大學(xué) 材料學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

馬尾松鋸材常壓過(guò)熱蒸汽干燥脫脂特性研究

程曦依，李 蕓，全 鵬，韋妍薔，李昀彥，熊幸陽(yáng)，謝 杰，李賢軍

（中南林業(yè)科技大學(xué) 材料學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

以速生馬尾松鋸材為研究對(duì)象，采用常壓過(guò)熱蒸汽對(duì)其進(jìn)行干燥脫脂一體化處理，系統(tǒng)研究了干燥脫脂過(guò)程中馬尾松木材內(nèi)部溫度及含水率變化規(guī)律，討論了過(guò)熱蒸汽溫度對(duì)鋸材干燥速率、干燥質(zhì)量、顏色、表面溢脂及微觀構(gòu)造的影響規(guī)律。結(jié)果表明：過(guò)熱蒸汽干燥脫脂過(guò)程中，鋸材內(nèi)部溫度及含水率變化可分為快速升溫加速干燥段、恒溫恒速干燥段和升溫減速干燥段三個(gè)階段，干燥速率介于0.14～0.26 %/min，過(guò)熱蒸汽溫度對(duì)干燥速率影響非常顯著；過(guò)熱蒸汽干燥脫脂材可達(dá)到鋸材干燥質(zhì)量指標(biāo)二級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)，與常規(guī)干燥材相比，發(fā)生的表裂缺陷少，140℃時(shí)出現(xiàn)內(nèi)裂缺陷；過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理對(duì)木材顏色的影響不顯著；過(guò)熱蒸汽干燥材表面不發(fā)生溢脂，達(dá)到一級(jí)脫脂松木鋸材標(biāo)準(zhǔn)；過(guò)熱蒸汽干燥處理破壞了樹脂道內(nèi)的薄壁細(xì)胞，處理后的樹脂道內(nèi)殘存有固態(tài)松香。

馬尾松；鋸材；過(guò)熱蒸汽；干燥；脫脂

馬尾松具有較強(qiáng)的生長(zhǎng)適應(yīng)性及環(huán)境耐受性，是我國(guó)分布范圍最廣、蓄積面積最多的松木針葉材樹種之一[1]。馬尾松鋸材具有清晰美麗的花紋，天然獨(dú)特的氣味，較高的藥用及觀賞價(jià)值[2]。但與此同時(shí)，因樹脂含量豐富，采用馬尾松鋸材加工而成的木制品在長(zhǎng)期使用過(guò)程中容易發(fā)生溢脂現(xiàn)象，影響了涂飾質(zhì)量和裝飾效果[3]，從而嚴(yán)重制約了其產(chǎn)品附加值的提高。

長(zhǎng)期以來(lái)，許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者致力于松木脫脂技術(shù)的研究，探制出了多種脫脂方法，其中最常用的有堿液皂化法[4]、溶劑萃取法[5]、催化聚合法[6]、高溫干燥法[7]和真空干燥法[8]。這些脫脂方法或多或少的存在著缺陷，如堿液皂化法及溶劑萃取法可有效除去木材中的樹脂，但脫脂過(guò)程中使用的化學(xué)藥劑或有機(jī)溶劑大部分有毒或易燃易爆[9]；催化聚合法只能對(duì)木材表面進(jìn)行處理，無(wú)法達(dá)到深度脫脂的目的[10]；高溫干燥法只能有效脫除松節(jié)油，對(duì)松香的排除作用很小，而且在高溫干燥過(guò)程中，木材表面容易變暗失去木材天然材色，影響裝飾效果[11]；真空干燥脫脂法可以有效脫出松脂，并增加木材滲透性，縮短干燥時(shí)間，但因其設(shè)備復(fù)雜、容積小和處理費(fèi)用高等問題，使得其應(yīng)用和推廣受到了限制[12]。

常壓過(guò)熱蒸汽干燥因具有傳熱效率高、隔氧保護(hù)、干燥能耗省等優(yōu)點(diǎn)被譽(yù)為21世紀(jì)最具應(yīng)用潛力的干燥方法和技術(shù)[13]，在食品、化工等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但其在松屬木材的干燥和脫脂領(lǐng)域的研究和應(yīng)用還不多見。本文以常壓過(guò)熱蒸汽為干燥和脫脂改性處理介質(zhì)，系統(tǒng)研究了干燥脫脂過(guò)程中馬尾松鋸材內(nèi)部溫度及含水率的變化規(guī)律，討論了過(guò)熱蒸汽溫度對(duì)鋸材干燥速率、干燥質(zhì)量、顏色、表面溢脂和微觀構(gòu)造的影響規(guī)律，以期為馬尾松木材常壓過(guò)熱蒸汽快速干燥與高效脫脂處理技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供參考和借鑒，并最終實(shí)現(xiàn)松屬木材的高附加值利用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用材料為新鮮馬尾松鋸材Pinus massoniana Lamb.，購(gòu)自廣西柳州，試材規(guī)格為1 500 mm（長(zhǎng)）× 350 mm（寬）× 32 mm（厚），平均含水率為138～160%。試驗(yàn)前，將馬尾松鋸材加工成320 mm（長(zhǎng)）×120 mm（寬）×25 mm（厚）的四面刨光規(guī)格試件，試件無(wú)節(jié)疤、裂紋、腐朽、蟲眼等可見缺陷。

1.2 儀器與設(shè)備

試件的干燥與脫脂處理在實(shí)驗(yàn)室自制的木材常壓過(guò)熱蒸汽干燥系統(tǒng)中進(jìn)行，該系統(tǒng)由蒸汽發(fā)生器、干燥箱體、質(zhì)量在線顯示、溫度在線檢測(cè)和微壓控制系統(tǒng)等6個(gè)部分構(gòu)成，該裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。色差儀（WCS-S型，上海精密科學(xué)儀器有限公司）；體視顯微鏡（H250745T-P，桂林市邁特光學(xué)儀器有限公司）；掃描電子顯微鏡（Quanta450型，美國(guó)FEI公司）。

圖1 過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig. 1 Brief structure of superheated steam drying and degreasing treatment equipment

1.3 方法與步驟

常壓過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理過(guò)程中，溫度為唯一控制因素，試驗(yàn)選用110℃，120℃，130℃，140℃，150℃和160℃6個(gè)溫度水平對(duì)馬尾松鋸材進(jìn)行干燥脫脂試驗(yàn)，具體步驟如下：1）試件處理與安置：在試件側(cè)面距離端部50 mm的位置各釘入一個(gè)木螺釘（圖1中1，2處），并將其用細(xì)鐵絲相連；在試件端面中心處鉆直徑為1 mm的小孔（圖1 中3處），作為木材內(nèi)部的光導(dǎo)測(cè)溫纖維預(yù)埋孔；將細(xì)鐵絲（中間部位）掛在質(zhì)量傳感器的掛鉤上，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)干燥脫脂過(guò)程中木材試件的質(zhì)量，并將光導(dǎo)測(cè)溫纖維插入端面中心處小孔中，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)干燥脫脂過(guò)程中木材試件的內(nèi)部溫度變化；2）試件預(yù)熱：向蒸汽發(fā)生器注入1 L蒸餾水，啟動(dòng)箱體干燥程序進(jìn)行加熱，此過(guò)程中，程序溫度以30℃/h的速率緩慢升溫至100 ℃，并保持2 h，使木材表面溫度和內(nèi)部溫度趨于一致；3）恒溫干燥和脫脂：待木材試件熱透后，將設(shè)備內(nèi)介質(zhì)溫度調(diào)至設(shè)定溫度值（110～160℃）進(jìn)行恒溫干燥和脫脂處理，記錄試驗(yàn)過(guò)程中木材質(zhì)量和內(nèi)部溫度的變化。當(dāng)試件含水率降至10%以下時(shí)，結(jié)束恒溫干燥和脫脂處理過(guò)程；4）降溫干燥：過(guò)熱蒸汽干燥和脫脂處理完成后，為減小木材因溫度過(guò)高而產(chǎn)生的熱損傷，以30 ℃/h的速率對(duì)設(shè)備進(jìn)行緩慢降溫，當(dāng)裝置溫度低于80 ℃時(shí)，關(guān)閉熱源，停止加熱，冷卻至出箱，完成整個(gè)干燥脫脂改性處理過(guò)程。

干燥脫脂處理結(jié)束后，依據(jù)GB/T 6491-2012《鋸材干燥質(zhì)量》[14-15]對(duì)不同溫度處理后的木材試件及常規(guī)干燥試件進(jìn)行干燥質(zhì)量評(píng)價(jià)，其中常規(guī)干燥基準(zhǔn)參照LYT1068—2012《鋸材窯干工藝規(guī)程》[16]進(jìn)行，詳細(xì)參數(shù)見表1。將干燥脫脂改性處理后的馬尾松鋸材及常規(guī)干燥材置于室內(nèi)（長(zhǎng)沙：溫度25℃，濕度65～70%）平衡一周時(shí)間后分析干燥脫脂處理溫度對(duì)試件顏色的影響，使用WCS-S型色差儀測(cè)定其明度L*、紅綠指數(shù)a*及黃藍(lán)指數(shù)b*[17]。

表1 馬尾松鋸材常規(guī)干燥基準(zhǔn)?Table 1 The conditional drying schedule for masson pine lumber

為檢驗(yàn)過(guò)熱蒸汽干燥處理對(duì)松木脫脂效果的影響，本研究將干燥后的鋸材制成四面刨光試件后置入溫度60±2℃的電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中，依據(jù)《脫脂松木鋸材》（LY/T 2148—2013）標(biāo)準(zhǔn)[18]，采用體視顯微鏡測(cè)量試件表面樹脂溢出面積百分比，并采用掃描電子顯微鏡觀察樹脂道構(gòu)造及樹脂的存在狀態(tài)，在制作電鏡試片的過(guò)程中，先用配比為1∶1的甘油乙醇混合溶液對(duì)試材進(jìn)行充分軟化，后制成20 μm厚的薄片用于電鏡進(jìn)行樹脂道掃描。

2 結(jié)果與分析

過(guò)熱蒸汽干燥脫脂過(guò)程中，馬尾松鋸材內(nèi)部溫度及含水率變化如圖2和圖3所示。從圖中可以明顯看出，隨著干燥過(guò)程的進(jìn)行，木材試件內(nèi)部溫度逐漸升高，含水率逐漸降低，木材的含水率和溫度變化曲線可以大致分為三個(gè)階段。第一階段是前期快速升溫加速干燥段：在此階段，木材內(nèi)部的溫度快速上升，干燥速率逐漸增加，且木材溫升曲線基本重合，木材從外界獲得的熱能大部分用于提高本身的溫度，小部分用于蒸發(fā)水分，此階段持續(xù)的時(shí)間約為2～4 h；第二階段是中期恒溫恒速干燥段：在此階段，木材試件內(nèi)部的溫度基本維持在100℃附近，試件干燥速率維持在恒定值，且隨著過(guò)熱蒸汽溫度設(shè)定值的升高，恒溫恒速干燥段的持續(xù)時(shí)間有減小的趨勢(shì)，該階段中，木材試件從外界獲得的能量幾乎全部用于蒸發(fā)木材內(nèi)的水分，與常規(guī)干燥相比，過(guò)熱蒸汽干燥的恒速干燥段延續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)，約為3 h（從干燥開始后的第4到第7 h）直至木材試件的平均含水率下降至30%左右；第三階段為后期升溫減速干燥段：木材內(nèi)部溫度由100℃快速上升至介質(zhì)溫度設(shè)定值，干燥速率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，此過(guò)程中，木材試件獲得的熱量大部分用于蒸發(fā)木材內(nèi)殘留的吸著水，少部分熱量用于提高木材的溫度。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，過(guò)熱蒸汽溫度是影響干燥速率的重要因素，隨著過(guò)熱蒸汽溫度的升高，木材內(nèi)水分蒸發(fā)加快，干燥速率顯著增加。當(dāng)過(guò)熱蒸汽溫度為160℃、150℃、140℃、130℃、120℃和110℃時(shí)，馬尾松鋸材總的干燥用時(shí)分別為8.5 h、9 h、10.5 h、11.5 h、12.5 h和15.5 h，其對(duì)應(yīng)的干燥速率分別為0.26 %/min、0.21 %/min、0.20%/min、0.19 %/min、0.18 %/min 和 0.14 %/min。99%置信水平的方差分析證實(shí)了過(guò)熱蒸汽溫度對(duì)干燥速率的影響非常顯著。

圖2 干燥過(guò)程中木內(nèi)部溫度變化曲線Fig. 2 The change curve of internal temperature within wood in drying process

圖3 干燥過(guò)程中木材含水率變化曲線Fig. 3 The change curve of moisture content of wood in drying process

馬尾松常規(guī)干燥材及過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理材的干燥質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果如表2所示。從表中可以看出，就平均終含水率、厚度上的含水率偏差和截面變形三項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)而言，幾種過(guò)熱蒸汽處理的馬尾松板材均達(dá)到了鋸材干燥質(zhì)量指標(biāo)二級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)。隨著過(guò)熱蒸汽處理溫度的升高，干燥過(guò)程中馬尾松鋸材發(fā)生的干燥缺陷：包括端裂、表裂、內(nèi)裂及截面變形等逐漸增多。其中端裂發(fā)生最多，內(nèi)裂缺陷次之，內(nèi)裂缺陷開始出現(xiàn)于140℃及以上溫度。

表2 馬尾松常規(guī)干燥材及過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理材的干燥質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果Table 2 Results of drying qualities of conditional dried and superheated steam treated masson pine wood

綜合分析上表可知，常規(guī)干燥及過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理后的馬尾松板材最大干燥缺陷均是端裂，為減少端裂缺陷對(duì)木材干燥質(zhì)量的影響，后續(xù)研究中采用雙組份耐高溫環(huán)氧樹脂對(duì)木材端部進(jìn)行封閉后，明顯降低了端裂的發(fā)生幾率。與常規(guī)干燥材相比，過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理材表裂較少。當(dāng)過(guò)熱蒸汽溫度達(dá)到140℃以上時(shí)，木材試件內(nèi)部出現(xiàn)了內(nèi)裂干燥缺陷，且隨著過(guò)熱蒸汽溫度設(shè)定值的升高，木材發(fā)生內(nèi)裂缺陷的程度增加。因此，在制定馬尾松過(guò)熱蒸汽干燥和脫脂處理的基準(zhǔn)時(shí)，干燥脫脂處理過(guò)程中的介質(zhì)溫度最好控制在140℃以內(nèi)，用以獲得較高干燥速率，同時(shí)有效避免嚴(yán)重干燥缺陷的產(chǎn)生。

圖4-6分別表示了過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理對(duì)馬尾松木材明度、紅綠指數(shù)和黃藍(lán)指數(shù)的影響規(guī)律。從圖中可以很明顯的看出，與常規(guī)干燥材相比，過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理材的明度略呈降低趨勢(shì)，紅綠指數(shù)和黃藍(lán)指數(shù)呈增加趨勢(shì)，但其降低和增加幅度較??；過(guò)熱蒸汽處理溫度對(duì)木材明度、紅綠指數(shù)和黃藍(lán)指數(shù)的影響不顯著。與常規(guī)干燥材相比，過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理材的明度降低幅度不超過(guò)4.68%，紅綠指數(shù)和黃藍(lán)指數(shù)的增加幅度分別不超過(guò)3.08%和4.70%。當(dāng)過(guò)熱蒸汽溫度從110增加到160℃時(shí)，過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理材的明度從75.56降低到70.34，變化幅度6.91%；紅綠指數(shù)于140℃取得最大值19.6，變化幅度為16.39%；黃藍(lán)指數(shù)從35.82升高至39.92，增加幅度為11.45%。方差分析顯示過(guò)熱蒸溫度對(duì)馬尾松木材顏色無(wú)顯著影響。

圖4 不同溫度處理材與對(duì)照材的明度指數(shù)Fig. 4 The lightness index L* of air-dried and different temperature treated wood

圖5 不同溫度處理材與對(duì)照材的紅綠指數(shù)Fig. 5 The red-green index a* of air-dried and different temperature treated wood

圖6 不同溫度處理材與對(duì)照材的黃藍(lán)指數(shù)Fig. 6 The yellow-blue index b* of air-dried and different temperature treated wood

馬尾松常規(guī)干燥材及過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理材的表面溢脂情況如圖7所示。從圖中可以看出，常規(guī)干燥馬尾松刨光鋸材經(jīng)過(guò)4 h60℃的烘干處理后，其表面發(fā)生了明顯的樹脂溢出現(xiàn)象，樹脂溢出部位主要分布在早晚材交界處（圖a箭頭1）和年輪的晚材部分（圖b箭頭2），采用類圓法累積求得的溢脂面積占試材表面積的14.73～18.25%。過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理后，不同溫度條件下的馬尾松刨光鋸材表面均未出現(xiàn)溢脂現(xiàn)象（圖c）。這說(shuō)明過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理在實(shí)現(xiàn)馬尾松鋸材快速干燥的同時(shí)，可以高效脫除木材內(nèi)部的樹脂，達(dá)到了一級(jí)脫脂松木鋸材標(biāo)準(zhǔn)，完全可以用于高檔脫脂松木家具的制造。

圖7 常規(guī)干燥材（a, b）及過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理材 (c) 表面溢脂情況Fig. 7 The over fl ow of resin on surface of air-dried (a, b) and steam treated wood

為了進(jìn)一步了解樹脂道內(nèi)樹脂的存在狀態(tài)，本研究采用掃描電鏡對(duì)常規(guī)干燥材及過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理材樹脂道的微觀構(gòu)造進(jìn)行了觀察和分析，從圖8中可以看出：過(guò)熱蒸汽干燥處理可以改變樹脂道的微觀結(jié)構(gòu)和樹脂的存在狀態(tài)，常規(guī)干燥材內(nèi)的樹脂道結(jié)構(gòu)完整，內(nèi)含有液態(tài)的松節(jié)油（左圖箭頭1）；過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理材內(nèi)的樹脂道結(jié)構(gòu)受到破壞，樹脂道內(nèi)殘存有固態(tài)物質(zhì)（右圖箭頭2）。過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理后剩下的固體松香因缺少有效溶劑，在一般家具環(huán)境中使用時(shí)不會(huì)向外滲出，不影響家具脫脂材的正常使用。

圖8 常規(guī)干燥材（左）與過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理材 (右) 樹脂道微觀結(jié)構(gòu)Fig. 8 The micro-structure of resin canals of air-dried (left) and steam treated (right) wood

3 結(jié)論與討論

本文采用常壓過(guò)熱蒸汽對(duì)速生馬尾松木材進(jìn)行了干燥脫脂一體化處理，在110～160℃的過(guò)熱蒸汽干燥脫脂過(guò)程中，馬尾松內(nèi)部溫度和含水率變化分為前期快速升溫加速干燥段、中期恒溫恒速干燥段和后期升溫減速干燥段三個(gè)階段，干燥速率介于0.14～0.26 %/min，過(guò)熱蒸汽溫度對(duì)干燥速率影響非常顯著，這與高溫快速干燥大幅度縮短木材干燥周期的原理一致[19]。

過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理材可達(dá)到鋸材干燥質(zhì)量指標(biāo)二級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)，隨著過(guò)熱蒸汽溫度的升高，鋸材發(fā)生的干燥缺陷增多，其中端裂最多，這是由于木材順紋方向的水分?jǐn)U散遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于橫紋方向，使得干燥過(guò)程中水分從端面蒸發(fā)要比從側(cè)面蒸發(fā)快得多，從而導(dǎo)致了端裂的發(fā)生；溫度達(dá)到140℃時(shí)出現(xiàn)內(nèi)裂缺陷，其原因在于過(guò)高的干燥處理溫度，導(dǎo)致干燥后期木材內(nèi)部產(chǎn)生了更高的拉伸殘余應(yīng)力；與常規(guī)干燥材相比，過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理材發(fā)生的表裂缺陷少，其原因可能是，在過(guò)熱蒸汽干燥脫脂進(jìn)行的初期，高飽和度的過(guò)熱蒸汽降低了木材試件表面水分的蒸發(fā)速率或強(qiáng)度，使得木材試件表層的干燥拉應(yīng)力較小，從而降低了表裂發(fā)生的可能性。這與鮑詠澤等討論過(guò)熱蒸汽干燥使得木材表面濕潤(rùn)，干燥應(yīng)力小，開裂變形少的結(jié)論一致[20]。

過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理對(duì)木材顏色的影響不顯著，這與孫會(huì)關(guān)于高溫?zé)崽幚硎鼓静念伾由畹慕Y(jié)論不同[21]，因?yàn)檫^(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理過(guò)程中，飽和過(guò)熱蒸汽構(gòu)成的零氧環(huán)境，阻止了木材發(fā)色基團(tuán)和助色基團(tuán)在高溫環(huán)境下氧化導(dǎo)致的色變[22]，故在實(shí)際過(guò)熱蒸汽干燥脫脂作業(yè)過(guò)程中，可以不考慮溫度的變化對(duì)木材顏色和視覺效果的影響。

過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理材達(dá)到一級(jí)脫脂松木鋸材標(biāo)準(zhǔn)，松脂主要由固態(tài)的樹脂酸（松香62～70%）和液態(tài)的萜烯（松節(jié)油16～22%）組成，存在于軸、徑向樹脂道網(wǎng)絡(luò)內(nèi)[23]。過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理過(guò)程中，箱體內(nèi)的氣壓值隨著高飽和度的過(guò)熱蒸汽溫度升高而不斷提高，樹脂道內(nèi)的薄壁細(xì)胞在高氣壓作用下易受到?jīng)_擊，從而使得樹脂道結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，由此形成的新毛細(xì)管道間隙有利于水分及液態(tài)松節(jié)油的蒸發(fā)與揮發(fā)。松節(jié)油主要由易發(fā)生熱解開環(huán)反應(yīng)的四烷環(huán)蒎烯構(gòu)成[23]，過(guò)熱蒸汽干燥脫脂處理過(guò)程中，高溫高濕的過(guò)熱蒸汽有效促進(jìn)了液態(tài)松節(jié)油的揮發(fā)，其中還包括部分溶解于松節(jié)油的固態(tài)松香，剩余未溶解的固態(tài)松香殘留在結(jié)構(gòu)已發(fā)生破壞的樹脂道內(nèi)。為對(duì)過(guò)熱蒸汽干燥的脫脂效果進(jìn)行量化，下一步將對(duì)各條件過(guò)熱蒸汽干燥脫脂后的馬尾松試材進(jìn)行含脂率、脫脂率及固脂率的測(cè)定，以期優(yōu)化馬尾松木材過(guò)熱蒸汽干燥脫脂一體化處理工藝。

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Study on drying and degreasing characterisitics with atmospheric pressure steam for Masson pine wood

CHENG Xiyi, LIYun, QUAN Peng, WEI Yanqiang, LI Yunyan, XIONG Xingyang, XIE Jie, LI Xianjun
(College of Material Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

In this study, superheated steam at atmospheric pressure was used for drying and degreasingmasson pine (Pinus massoniana Lamb.) lumber.The changes of wood internal temperature and moisture content was investigated in the drying process, and the effect of the superheated steam temperature on the drying rate, drying qualities, color, over fl ow of resin on the surface and micro-structure of the treated wood was discussed. The results showed that: the changes of internal temperature and moisture content of masson pine wood could be divided into three periods in the drying process which were fast heating phase, constant temperature and rate drying phase and slow heating phase,the treatment temperature affected the drying rate signi fi cantly, which ranged from 0.14 to 0.26 %/min; the superheated steam drying and degreasing treated lumber achieved the 2 class on standard of lumber drying qualities, compared with the air-dried wood, less surface cracks appeared in the steam treated samples and internal cracks happened when temperature rised to 140 oC; there was little signi fi cant effect of superheated steam temperature on wood color, the changes of total aberration △E* was about 0.87-6.85; there was none over fl ow resin appeared on the superheated steam treated lumber, which achieved the 1 class on standard of swan lumber deresination pine;lots of parenchyma cells in resin canals were damaged after superheated steam treatment, and reminded solid rosin in the resin canal.

Masson pine (Pinus massoniana Lamb.); swan lumber; superheated steam; drying; degreasing

S791.248

A

1673-923X(2017)06-0108-06

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.06.018

2016-08-23

國(guó)家林業(yè)局948項(xiàng)目（2014-4-50）；林業(yè)科學(xué)技術(shù)國(guó)家級(jí)推廣項(xiàng)目（[2015]51號(hào)）

程曦依，碩士研究生

李賢軍，教授；E-mail：lxjmu@163.com

程曦依，李 蕓，全 鵬，等. 馬尾松鋸材常壓過(guò)熱蒸汽干燥脫脂特性研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2017, 37(6):108-113

[本文編校：吳 彬]