2009-11-20|

来源：中国林业网
近年来 ,厚芯薄表胶合板成为一种发展趋势。这种胶合板是以材质较差、纹理不具装饰价值的速生材做厚芯板 ,以纹理优美的珍贵材种做表板。另外单板层积材、航空胶合板等特种胶合板生产中都使用比较厚的单板。这些单板的厚度有的已经接近于薄板材。如果仍采用常规对流式干燥 ,在温度高 ,风速快 ,湿度低的剧烈条件下 ,单板表心层形成含水率梯度、温度梯度 ,再加上速生材本身材质不均 ,非常容易产生开裂、翘曲等干燥缺陷。单板越厚背面裂隙越深 ,并在常规对流式干燥中使裂隙加大。正反面材质结构不对称 ,也是造成变形和开裂的主要原因之一。单板干燥质量下降 ,合格率低 ,浪费宝贵的木材资源。如果采用相对温和的介质条件 ,又会延长干燥时间降低生产率。因此 ,研究不同厚度单板在柔性垫网接触式干燥中的干燥特性 ,是希望以此解决常规干燥中单板得率与生产率之间的矛盾。

　　试验材料:杨木单板３５０ｍｍ×３５０ｍｍ ,厚度分别为１５ｍｍ、２１ｍｍ、２７ｍｍ、３２５ｍｍ、３８ｍｍ、４５ｍｍ ,初含水率为１０５%～１５５%。０.５ｍｍ ,透气度７００／,开孔率≤１０%。干燥条件 :１６０℃ ,０３ＭＰａ

　　１单板厚度对干燥速度的影响

　　不同厚度单板在相同热压条件下 ,含水率随干燥时间变化的规律同样呈指数回归。试验过程中发现 ,单板厚度不同开始排出蒸气的时间也不一样 ,随着单板厚度的增加呈明显推迟趋势。对应１５ｍｍ、２１ｍｍ、２７ｍｍ、３２５ｍｍ、３８ｍｍ、４５ｍｍ厚度的单板蒸汽开始排出时间分别为６５ｓ、８～９ｓ、１３、１５～１６ｓ、２０ｓ、２２～２３ｓ。单板厚度增加内部水分增多 ,自然需较长时间进行预热和干燥 ,但其干燥速度是否变化呢？对此 ,做了单因子试验。不同厚度的单板从相同的初含水率干燥到８ %的终含水率 ,干燥速度变化见图１和表１。

　　平均干燥速度＝（Ｗｉ-Ｗｆ）／Ｔ（ %／ｓ）
　　Ｗｉ—初含水率（ %）　Ｗｆ—终含水率（ %）
　　Ｔ—干燥时间（ｓ）

　　从曲线图和表中数据可以看出单板厚度对接触干燥的速度有显著影响 ,在初含水率相同的条件下 ,单板越厚干燥速度越小 ,呈乘幂规律递减。单板厚度小于３ｍｍ时干燥速度变化较大 ,随厚度增加迅速减小 ;单板厚度超过３ｍｍ则干燥速度变化较小 ,随厚度增加呈缓慢下降趋势。这是由于厚单板传热路径长 ,需较长时间才能使内部水分达到汽化温度 ;同时 ,水分传导和水蒸汽扩散的路程也越长 ,排出阻力随之增大。所以蒸汽排出时间延迟 ,干燥速度减慢 ,干燥时间延长。根据回归方程可以计算出不同厚度单板的干燥速度 ,再计算干燥时间。

　　２厚度对单板干缩影响

　　除干燥速度外 ,单板厚度对弦向干缩和厚度收缩也产生影响。干燥开始阶段单板弦向尺寸没有变化 ,收缩率为０ ,而且随单板厚度增加保持不变的时间延长。因为 ,单板越厚 ,平均干燥速度越小 ,达到收缩点所需的时间越长。这种现象符合木材的物理性质 :单板含水率在纤维饱和点之上时主要蒸发自由水 ,木材体积不发生变化 ;达到纤维饱和点以后 ,开始蒸发吸附水 ,微纤丝之间距离减小 ,木材发生干缩。但由于接触式干燥条件剧烈 ,蒸发自由水的同时也伴有吸附水的蒸发 ,因此含水率还远在纤维饱和点之上时（３２ %～４５ %）单板就已经出现弦向收缩。单板越厚表芯层含水率梯度越大 ,当表层达到纤维饱和点开始收缩时 ,芯层含水率还很高 ,单板平均含水率也高。因此 ,随单板厚度增加开始发生弦向干缩时的含水率提高。由于表层干缩受到湿心层限制 ,单板厚度增加 ,含水率梯度引起的心层阻力也加大 ,所以 ,厚单板比薄单板弦向收缩小。与常规干燥不同的是 ,厚度收缩并没有在接近纤维饱和点时开始出现 ,而是在热板闭合后很快就可以测量出来 ,因为 ,热板闭合后单板立即就承受了压力 ,随即发生压缩变形。已有研究成果证明 ,在纤维饱和点以上 ,木材含水率的变化对木材力学强度的影响微乎其微 ,而湿材随温度升高强度下降 ,在２０℃～１６０℃范围内 ,木材强度随温度升高而下降的程度较为均匀。在干燥初期 ,虽然单板含水率下降很快 ,但仍然在纤维饱和点以上 ,不影响抗压强度。与厚单板相比薄单板的温度上升较快 ,随温度升高抗压强度下降 ,产生较大压缩变形。厚单板的表芯层含水率梯度和温度梯度大 ,湿冷芯层对压力的抵抗力也大 ,表现出较小的压缩变形 ,达到纤维饱和点以后又产生干缩变形。接触式干燥中单板厚度方向的收缩是压缩和干缩的综合结果 ,其中压缩变形是主要的。在含水率、温度和压力的共同作用下 ,部分初期压缩变形成为塑性变形 ,卸压后也不再恢复所以 ,随单板厚度增加厚度方向的收缩基本呈递减趋势。另外 ,我们也做了０.１ＭＰａ压力下的试验 ,与０.３ＭＰａ压力相比单板的厚度收缩率则要小得多。

　　３与常规干燥的对比

　　王金林先生曾用自制的喷汽式单板干燥装置对７种杨木单板进行干燥 ,结果翘曲变形严重。我们用接触式干燥与之进行对比 ,干燥时间和收缩率见表２。

　　与常规干燥相比 ,采用柔性垫网接触式方法干燥厚单板可以节省时间５０ %左右 ,弦向收缩减小７０ %左右 ,厚度收缩增大５０ %左右。由于压力的作用方向垂直于单板表面 ,使弦向收缩遇到的摩擦阻力大于无压状态 ;在厚度方向除含水率降低引起的干缩外还存在压力作用下的压缩变形 ,并且占主要部分。因此 ,压力抑制了弦向收缩而又加大了厚度收缩 ,厚度收缩是弦向收缩的２～３倍。常规干燥的单板弦向收缩大于厚度收缩 ,而接触式干燥的单板弦向收缩小于厚度收缩。

　　由于压力的抑制作用 ,经过接触干燥的单板消除了波浪纹 ,基本无翘曲。与喷汽式干燥相比弦向收缩减小 ,说明单板背面裂隙在接触式干燥中扩展加深的程度很小 ,柔性垫网接触式干燥方法不但能节省干燥时间而且可以显著提高单板表面质量。

　　４试验总结试验中使用的近４００张不同厚度单板 ,干燥后非常平整 ,放置３个月形状仍没有改变。在压力作用下单板表面应力分散 ,背面裂隙均匀分布 ,变形受到抑制 ,单板平整无翘曲。而且干燥速度快 ,干燥周期缩短 ,可以提高生产率５０ %左右。单板厚度对干燥速度和干缩都有显著影响 ,与常规干燥相比 ,单板厚度收缩增大 ,弦向收缩减小。随厚度增加干燥速度放慢 ,干燥时间延长 ,弦向收缩和厚度收缩都呈减小趋势。厚度收缩是弦向收缩的２ -３倍 ,与常规干燥恰好相反。采用柔性垫网接触式干燥方法 ,即可以消除翘曲变形提高单板合格率 ,又可以节省干燥时间和能源 ,解决了单板得率与生产率之间的矛盾。其迅捷的干燥速度和良好的表面质量是常规干燥所无法比拟的。 

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