汽蒸处理回复赤桉干燥皱缩的研究

南京林业大学学报（自然科学版）汽蒸处理回复赤桉干燥皱缩的研究陈太安，顾炼百（南京林业大学干燥技术研究所，江苏南京210037）蒸处理过程中的皱缩程度。结果表明：在含水率为3.9时对赤按皱缩材进行2.5h的汽蒸处理，可以使赤按干燥过程中产生的皱缩有效地回复，20mm厚试材的截面高度皱缩系数从25. 5下降到6.36，截面积皱缩系数从25.1下降到5.87，25mm厚试材的截面高度皱缩系数从23. 2下降到5.28，截面积皱缩系数从22.85下降到5.34；皱缩的回复主要发生于处理前期，且与木材的吸湿具有较强的相关性。
桉树是中国南部地区蓄积量较大的速生树种，其中绝大部分被作为优良的纸浆造纸或纤维板、刨花板的原料。赤桉（Eucalyptuscamaldulensis）在云南省分布较为广泛，但由于其色泽较深，很少用于刨花板或纤维板的生产。从力学性能、颜色、光泽看，赤桉是一种优良的家具用材和地板用材，但赤桉易皱缩、易开裂、易变形、难干燥的特性极大地限制了其高附加值的实木化形式的利用。
国内外学者对桉木干燥中的皱缩进行了大量的研究，普遍认为干燥温度对皱缩的产生与发展影响为明显110.Vermass的研究指出南非产巨桉（E.grandis）木材的厚度超过25mm时，前期干燥温度不宜超过45*C，而且需较高湿度；Rozas对智利丰产的亮果桉和蓝桉进行了工业化干燥试验，还指出当含水率（MC）降低到17以下时的汽蒸处理可以有效地回复皱缩；Chafe则认为短期汽蒸处理对提高澳洲塔斯马尼亚（Tasmanian）王桉的可回复皱缩效果显著，可回复皱缩在心边材交界处高，而心材的残余皱缩大。但调节措施只对表层皱缩进行部分的恢复，而且对开裂和内层的皱缩没有影基金项目：云南省青年自然科学基金（2003C0019Q）和云南省教育厅基金（02ZY057）联合资助项目*通讯作者（CorrespondingAuthor）：顾炼百，男，教授，博士生导师。
响4；Santos发现蓝桉在180 *C热处理后虽然木材的耐磨度有所下降，颜色也变暗，但抗膨胀系数（ASE）为24，弹性模量（MOE）也有所加，目前法国一家公司己将此种处理过的桉木投放市场。
但皱缩以及汽蒸处理对桉木力学强度影响未见报道。桉木的种类较多，不同种类、不同产地桉木的材性以及干燥特性差别较大，目前赤桉干燥技术未能得到很好的解决，云南省生产桉木制品的企业较少。笔者针对赤桉干燥易皱缩的特点，利用汽蒸处理来回复赤桉材的皱缩，为桉木干燥技术的研制提供。
1基本定义汽蒸处理过程中截面高度变化的过程见。中Mad，Mac，Marj分别为初始、初始干燥后（即汽蒸处理前）、汽蒸处理后和再干燥后的含水率，Hi，Had，Hac，Hard分别为试材横截面的初始、初始干燥后、汽蒸处理后以及再干燥后的截面高度，Sad，Sac，Sard分别表示初始、初始干燥后、汽蒸处理后和再干燥后的截面积。处理过程中瞬时的截面高度、截面积与含水率以H，S与M来表示。为量化汽蒸处理对皱缩的回复效果，定义皱缩系数Ch与Cs分别表示在处理过程以及再干燥过程中截面高度与面积的回复程度。
其中，ASh，Ss分别为试材含水率从Mad变化到M时的截面高度、截面积的理论干缩量（即自由干缩）。
以截面高度皱缩系数变化率Ch和含水率变化率Cmc来比较不同处理阶段的回复速率和吸湿速率。ACh其中，i与1表示前后两个连续测量时间。
门刀初始十燥后蒸汽处理后再千燥后汽蒸处理回复皱缩材的过程2材料与方法5cm，选取无节、无腐朽健康材，制成200mm100mm20mm和200mm100mm25mm（长宽厚）标准径切板，每种6块，共12块，其初含水率范围在72.480.6，平均含水率为75. 51，径向干缩系数为0.209，弦向干缩系数为0.537，全干密度、基本密度分别为0.为产生皱缩，试验采用的干燥条件为70 *C，干燥前划线定点，定时测量截面高度在干燥、汽蒸过程中的变化，并称重。常压饱和蒸汽处理条件为干球温度100 *C，湿球温度98~ 100*C，处理时间2.5h.并测量处理前、后以及再干燥后的试材截面积。
所用试验设备有调温调湿箱，电热鼓风干燥箱，电炉，蒸锅，精度为0. 02mm的游标卡尺，精度为0.001mm的螺旋测微仪，精度为0.01g的电子天平，以及Festool小型木材加工中心等辅助设备。
3结果与分析3.1汽蒸处理对皱缩回复的影响5h的汽蒸处理，20mm厚试材的截面高度和截面积分别从处理前的14.恢复到再干燥后的18.43mm，1862.4mm2，厚度为25mm试材的截面高度和截面积则分别从恢复到再干燥后的22.59mm，2280.8mm2.汽蒸处理对皱缩回复的影响见表1.由表1可见，经过2. 5h的汽蒸处理，20mm厚板材截面积高度的皱缩系数由处理前的25.50减小到处理后的3.68，而25mm厚板材截面高度的皱缩系数从23. 20减小到2.67.20mm厚板材截面积的皱缩系数由处理前的25. 11减小到处理后的0.45，而25mm厚的则从22.85减小到0.34.再干表1汽蒸处理对皱缩回复的影响燥过程中，皱缩系数有所上升，但量相对较小，具体原因目前还不太清楚，有待进一步的研究。
3.2汽蒸时间对皱缩回复的影响试材含水率、皱缩系数与汽蒸时间关系见。
表明皱缩回复的速度与试材含水率的变化速度在处理前期较快，而在30min以后较慢。皱缩系数在150min以后基本不变。可见皱缩的回复与木材汽蒸处理含水率皱缩系数截面高度截面积处理前mm厚处理后干燥后处理前mm厚处理后干燥后的吸湿主要发生在处理前期，两者的相关性较强。
皱缩是因干燥前期自由水排除过于迅速，产生的毛细压力超过木材细胞壁的抗压强度，压溃细胞腔，并在干燥后期因干燥应力而加剧11，6，10.在汽蒸处理中木材细胞壁吸湿，并受高温的作用而软化，木材细胞壁的刚度有所下降，而此时细胞腔内的气体受热膨胀使细胞壁恢复原有形状。处理初期木材表面大量吸湿，因此皱缩回复速度也较快，而在处理后期（30min以后）木材表面不再吸湿，内层由于不与处理介质直接接触，所以吸湿量较小。因此内层的皱缩难以回复，总体回复速度变缓。再干燥时（150min以后）排除的为吸着水，因此不会产生太大的毛细压力，避免了再次产生皱缩，所以此时皱缩系数基本不变。
4结语试材含水率变化率、皱缩系数变化率与汽蒸时间的关系2.5h的汽蒸处理对回复赤桉材的干燥皱缩效果较好，20mm厚试材与25mm厚试材的回复规律相似。皱缩回复与木材的吸湿相关性较强，而且回复主要发生于处理前期，后期回复效果不明显。研究还表明，2.5h的汽蒸处理会引起木材表面过度吸湿，使得在后续干燥中产生新的表裂，木材的颜色也会加深发暗。但作为一种可回复干燥皱缩的处理方法，汽蒸处理的研究尚需在回复皱缩的机理、处理条件、处理时机等方面进行深入的研究。