云南杉木鋸材高溫過熱蒸汽干燥工藝研究

摘要： ?對杉木鋸材高溫過熱蒸汽干燥工藝進行試驗研究的結果表明：杉木鋸材高溫過熱蒸汽干燥工藝能夠使杉木鋸材達到預定的溫度和濕度，通過干燥末期高溫過熱噴蒸處理工藝，消除了木材干燥應力，提高了杉木鋸材的干燥質量和出材率，是一種可行的干燥方法。

關鍵詞： ?杉木鋸材; ?干燥方法; ?高溫過熱蒸汽干燥

中圖分類號： ? S 791. 27 ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： ? A ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1001 - 9499（2021）05 - 0032 - 03

杉木（Cunninghamia lanceolata）屬杉科、杉木屬，俗稱沙木、沙樹、刺杉、香杉等，作為一種亞熱帶樹種，是我國南方種植面積最大的樹種之一，也是我國特有的速生材樹種。杉木為云南省部分地區(qū)的主要針葉速生用材樹種，主要分布在文山、紅河、保山、普洱、曲靖、昭通等州市。目前，杉木人工速生林主要分布在廣西、云南、貴州、湖南和四川等省份，占我國商品材的20%～25%。作為建筑、家具、橋梁、造紙及木纖維等工業(yè)的優(yōu)良原材料，杉木種植加工產業(yè)已成為南方林農增收途徑之一。通過研究云南杉木鋸材高溫過熱蒸汽干燥工藝，減少杉木鋸材干燥缺陷，提高杉木鋸材的干燥質量和出材率，旨在提高杉木的經濟效益。

1 云南杉木速生材材質特征

作為速生材種，杉木具有生長速度快、木紋通直、結構均勻、密度較小、重量較輕、外觀美觀的特點。通過對10年樹齡杉木材性進行測定，杉木密度為0.39 g/cm3，杉木年輪數平均為3.0個/cm，杉木木材晚材率為22.0%，杉木干縮系數為0.386，木材順紋抗壓極限強度358 kg/cm2 ，靜曲極限強度661 kg/cm2，端面強度285 kg/cm2。杉木木材本身具特殊香味，含有“杉腦”，具有抗蟲耐腐的功效。據報道，杉木中的香杉木醇能殺死空氣中的細菌、抑制人體病原菌，并對各種皮膚炎癥具有一定的抑制作用，能夠緩解人體疲勞，舒緩人體壓力。

由于杉木材質輕軟、含水量大、易開裂等，造成杉木的木材綜合利用率較低。調查發(fā)現，杉木木材和杉木家具制品都普遍存在材質差、強度和硬度低、易變形、易開裂、易吸濕、結構疏松、尺寸穩(wěn)定性差、不耐磨等缺陷， 嚴重限制了杉木的應用范圍和杉木經濟價值提升。

2 杉木的常規(guī)干燥方法

杉木鋸材干燥是杉木制品加工過程中的重要環(huán)節(jié)，如果控制不當，杉木鋸材會出現開裂、變色等一系列質量問題，并直接影響后續(xù)環(huán)節(jié)的加工和利用。目前國內對杉木干燥所使用的干燥基準主要分為時間干燥基準和含水率干燥基準兩種。時間干燥基準是把杉木鋸材整個干燥所需的時間分為若干個時間段，并按每個時間段來控制介質溫度和濕度;含水率干燥基準是依據杉木鋸材含水率的變化，控制介質的溫度和濕度參數，最終達到木材的平衡含水率。

杉木鋸材干燥方法生產中主要有常規(guī)蒸汽干燥、高溫干燥、過熱蒸汽干燥、除濕干燥、真空干燥、高頻干燥等。此外，部分木材加工企業(yè)結合自身企業(yè)設備狀況和生產要求將不同干燥方法進行結合，稱為聯合干燥，常見的有常規(guī)干燥窯-高溫干燥、常規(guī)干燥窯-除濕干燥和真空干燥-高頻干燥等方法。常規(guī)干燥方法相對比較成熟，具有操作簡便和干燥成本較低等優(yōu)點，是目前較常用的干燥方法。將杉木鋸材按照一定的順序堆放在木材干燥窯內，通過加熱管道交替加熱窯內空氣，定時向干燥窯內噴蒸汽，并通過控制干燥窯頂部風機來實現控制干燥窯內氣流循環(huán)，最終完成對杉木鋸材的干燥。調查顯示，對于大多數木材生產企業(yè)而言，目前國內制材與干燥生產大多數為獨立外包制，操作工人基本不具備木材加工技術專業(yè)知識，對干燥窯的操作和控制全靠經驗來實現，難以控制杉木鋸材的最佳干燥基準。在干燥進行中，由于各種干燥控制數據設定不合理，造成鋸材在升溫階段就已經開始干燥，鋸材干燥質量難以保證，杉木鋸材干燥周期變長，最終造成干燥成本增加，干燥質量降低，出現杉木鋸材扭曲、端裂和表裂等變形問題。

3 試驗材料與方法

3. 1 材料與設備

試驗所選用的材料來自云南省普洱市景東人工速生杉木木材，樹齡為10年以上。鋸材尺寸規(guī)格為：800 mm×100 mm×30 m;初始含水率45%～50%;鋸解時盡量選用少節(jié)或無死節(jié)徑切板作為試驗材料。

干燥試驗采用蒸汽加熱常規(guī)木材干燥窯，風機為軸流式葉片風機，安裝在干燥窯頂部風機間，散熱裝置采用方形葉片式散熱管。

3. 2 試驗方法

將杉木鋸材放入木材干燥窯，按照順序堆垛，鋸材層與層之間使用隔條隔開。在鋸材干燥初期，對鋸材進行預熱，溫度在60℃時，保溫3～4 h，然后緩慢升溫，升溫梯度以5℃左右遞增，最終將干燥窯升溫到120 ℃，杉木鋸材干燥達到含水率5%～10%，最后用過熱蒸汽進行杉木鋸材平衡處理，通過采用噴蒸法對杉木鋸材進行過熱蒸汽處理，處理時間為2～4 h，使杉木鋸材含水率達到8%，達到平衡含水率。最后，關閉干燥窯加熱裝置，逐步使干燥窯溫度降低至室溫，杉木鋸材平衡養(yǎng)生結束，打開干燥窯大門，鋸材按順序出窯，干燥結束。

3. 3 干燥基準制訂

杉木鋸材干燥采用蒸汽加熱常規(guī)木材干燥窯，通過試驗制訂杉木鋸材的含水率干燥基準。在木材干燥過程中，木材中的水分含量多少通常用含水率或含水量（Moisture content，簡稱MC）來表示，即用木材中水分的質量與木材質量之比的百分數的方式表示。杉木干燥基準制訂中采用含水率作為杉木鋸材的干燥基準（表1）。

4 結論與討論

4. 1 通過對杉木鋸材高溫過熱蒸汽干燥工藝的試驗研究，根據杉木鋸材的尺寸規(guī)格、干燥介質的流速和鋸材的含水率制訂杉木含水率干燥基準，通過干燥試驗，干燥過程進行順利，最終杉木鋸材達到平衡含水率8%左右。杉木鋸材干燥試驗，高溫過熱蒸汽干燥工藝能夠使杉木鋸材達到預定的溫度和濕度，通過干燥末期高溫過熱噴蒸工藝，消除了木材干燥應力，提高了杉木鋸材的干燥質量。

4. 2 在杉木干燥過程中，通過對杉木鋸材進行必要的熱濕處理（噴蒸處理），可以有效預防杉木鋸材在干燥過程中產生缺陷。既能提高鋸材干燥質量，又能減少能耗，降低干燥成本。

4. 3 干燥結果表明，杉木鋸材高溫過熱蒸汽干燥工藝是一種可行有效的木材干燥方法。與杉木鋸材常規(guī)干燥工藝相比，高溫過熱蒸汽干燥杉木鋸材的干燥質量和出材率更高，且縮短了鋸材的干燥周期，進一步擴大了杉木鋸材的使用范圍，提高了杉木的經濟益。

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第1作者簡介： ?李軍偉（1974-）， ?男， ?碩士， ?教授， ?主要從事木材加工技術相關教學與研究工作。

收稿日期： 2021 - 03 - ?20

（責任編輯： ? 張亞楠）