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材性法制定木材干燥基准的探索
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摘 要:本文提出了一种新的木材干燥基准制定法——材性法。与常用的百度法相比,材性法更省时、简易、准确。采集简单易测的待干木材材性数据,如基本密度、厚度、初含水率等,材性法可以快速的制定出木材干燥基准。本文介绍了材性法的理论基础、制定方法及试验验证。

关键词:木材干燥 干燥基准 材性法 百度法

1材性法的简单介绍

  木材干燥的质量和速度主要取决于干燥基准[1]。制定干燥基准,也就是规定某一种木材在每一个干燥阶段,干燥介质的温度和相对湿度(或干、湿球温差)。现今常用的木材干燥基准制定法为百度法,属于在实验基础上的经验总结。百度法的优点是简单、可行;缺点是费时、费力,精度差。因此本研究提出了根据材性的不同,如基本密度、含水率、锯材厚度等易测数据,来为每一种材度身定做干燥基准的新方法——材性法。表1所示为百度法和材性法特点的比较,从中可以看出,材性法所需时间远少于百度法,而且操作简便。

  另外材性法对于进口难干材、枝桠材的干燥有特殊的意义和广阔的前景。同时,材性法的出现,为干燥基准制定的自动化奠定了基础。

表1百度法和材性法特点的比较

2材性法的理论基础

  本研究采集了大量与木材干燥相关的材性参数,如基本密度、弦径向干缩系数、体积干缩系数、晚材率等(源自成俊卿《木材学》,1992[2]),以及相对应的木材干燥基准(锯材窑干工艺规程LY/T1068-2002[3]),探索材性和干燥基准参数之间存在的关系。

  回归数据表明,基本密度与干燥基准参数(初期干球温度、末期干球温度、初期干湿球温度差)之间相关性很高。基本上,基本密度与干燥基准参数之间遵从这样的规律:随着基本密度的增加,干燥参数(初期干球温度,末期干球温度,初期干湿球温度差)降低。N.V.Skuratov[1]的研究中也提到过相同的趋势。因为密度越高的木材,质感越坚硬,越难干燥,所以干燥参数不能过高,以免木材出现如:开裂、变形、内裂、扭曲等的干燥缺陷。研究过程中,发现木材干缩率与干燥基准参数之间也存在较高的回归关系,熊如珍[4]等人也对此有相同的结论。其它如板材形状(即长、宽、厚)等的材性参数与干燥基准参数之间的关系没有进行进一步研究。但如RomasBaronas[5]等人的研究表明,木材的几何形状对干燥过程中水分的移动存在影响。

  表2为部分回归数据。本研究中把木材分为松、杉、散孔材、环孔材四种类型,按类型分析材性数据与干燥基准参数之间关系。从表2中可以看到,各类木材基本密度和干燥参数之间的相关性均比较高。
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