杨木干燥技术研究现状
摘要:木材被广泛使用于各个行业,随着社会的不断发展,对木材资源的需求也不断上升,良好的木材资源也越发匮乏,人工速生林木材被越来越多的使用。但速生林木材往往存在多种天然缺陷,如杨木的生长速度快,但存在着材质差,密度小,材质松软、多幼龄林和应力木,含水率高且不均,多有节子、湿心材、不耐腐、不耐燃等不足,并且杨木在干燥过程中易产生皱缩[1]。如果经过科学的改性处理,可使杨木强度增大、尺寸稳定性提高,防腐性能和阻燃性能提高,从而扩大杨木的使用范围,增加杨木产品附加值。使用各种树脂浸渍改性是提升速生林木材的物理力学性能的有效方法[2]。但树脂进入木材内部后,对木材内部结构造成了影响,使得以往的适用于木材的干燥基准不再合适。在大量阅读文献的基础上,介绍了浸渍处理木材的背景和各种干燥方法及各自的优缺点、影响木材干燥的因素、木材干燥中水分移动的研究。探讨了浸渍木材干燥的发展方向,为浸渍木材干燥的进一步研究起到参考作用。
关键词:木材;浸渍处理;浸渍处理木材干燥方法
1 木材浸渍处理背景
近年来,随着我国优质木材资源的匮乏及天然林全面保护政策的实施,人工速生林作为天然林的重要补充资源得到快速发展。杨树属杨柳科杨属,落叶乔木,生长快,生长7-8年即成熟,其因生长快、适应性强、繁殖容易、木材用途广泛而引起世界各国的关注。是世界中纬度平原地区栽培面积最大、木材产量最高的速生用材树种之一,同时也是林木中最早开展杂交育种研究的树种之一,杨树纹理较直,结构细,材质轻,材表面平滑,有一定的实用价值,因此世界各地都在广泛培育和种植[3]。速生杨树木材生长速度快、蓄积量大,是我国重要的人工林用材树种,但存在密度小、强度低、力学性能差、抗腐性能差、干燥易变形和皱缩等缺点,使其利用受到限制。
为改善速生杨树木材性能、拓宽其适用范围,大都对其进行改性处理。其中,树脂浸渍是常见的木材改性方法,通过浸渍处理增加其密度,提高其力学性能,改善其材色与质感,对于扩大杨木的使用范围、提高其附加值,起到了积极的推动作用。当前国内外就木材树脂浸渍改性方面开展了许多研究工作,但多集中于树脂浸渍这一部分,涉及不同树脂的选择、不同渗透性木材的浸渍工艺优化、浸渍材各项物理力学性能评价和改性机理探索等方面,关于浸渍材干燥方面的研究则相对较少[1]。常用的酚醛树脂、脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂均可明显地提高软质木材的尺寸稳定性和力学强度。酚醛树脂固化温度较高,干燥工艺控制难度较大;脲醛树脂价格低廉,但脲醛改性液在储存时易发生聚合,贮存期较短,不易保存;三聚氰胺甲醛树脂虽然浸渍效果好,但价格昂贵,会大幅度提高产品的生产成本,不适合工业化使用。
2 浸渍处理杨木干燥方法
2.1微波干燥
微波干燥中,能量以电磁波形式直接渗透木材,木材中的激化水分子在微波电磁场作用下,旋转、摩擦产生热量,从而加热及干燥木材。刘志军【1】通过测量木材微波干燥条件下,木材内部压力、温度和分层含水率。研究了微波干燥过程中木材内部温度、水蒸气压力和水分分布状态与变化情况。得出微波干燥过程中木材内部温度分布较均匀,但在干燥后期,温度分布的不均匀性存在增大的趋势。在干燥过程中,木材内部含水率梯度逐渐减小,分布更加均匀。采用微波干燥木材,可增加木材细胞壁的通透性,从而提高木材的渗透性和扩散性,同时,微波具有较强的穿透力,加热均匀,在温度梯度和含水率梯度下,可有效的提高木材干燥速率,减少木材开裂现象,保证木材质量。
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