CN105773759B - 一种圆材的干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆材的干燥方法，其中，包括如下步骤：选取合适的原木尺寸和树种并做打圆处理，得到圆材；根据圆材的尺寸在两端分别开制应力释放槽；对圆材进行自然干燥；将自然干燥后的圆材放置于干燥窑内进行干燥；根据圆材的用途进行调湿处理，控制圆材最终的含水率。本发明所提供的圆材干燥方法通过制应力释放槽释放圆材生长应力和干燥应力，从而减少木材干燥开裂；通过对圆材干燥，避免了木材干燥时产生变形缺陷。从而有效提高干燥质量和木材的出材率。很好地解决了现有木材干燥技术中存在的干燥缺陷明显、出材率低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及木材的干燥工艺领域，尤其涉及一种应用于圆形木材加工工艺中的干燥方法。
背景技术
近年来，随着我国经济的迅速发展，人们亲近自然、回归自然、崇尚自然的心情日益迫切，使实木类产品在市场上倍受消费者喜爱。对于家具行业，传统家具基材用材不再仅限于刨花板、纤维板等板材。实木生态板、实木指接板等家具基材也逐渐受到市场及消费者的认可。
但由于我国属于森林资源相对匮乏的国家，人均森林资源少。为解决现阶段森林资源稀缺的问题，人工速生林得到推广，人工林木材主要包括杨木、桉木、杉木、马尾松等树种，在今后很长一段时间内，我国林产工业产品的原料将以4年至8年的短周期速生小径材为主。对于家具行业，解决小径材的推广、应用、深加工等问题，是提高速生小径材附加值的有效途径，也是解决我国实木家具材料供应不足的有效径。
人工速生材有着生长迅速、轮伐期短、产量大等特点，由于其生长速度快、材质较差使得速生材径级小，木材中幼龄材比例大，生长应力大。直接导致小径材在干燥过程中极易产生变形、开裂、内裂、等干燥缺陷，从而降低了木材出材率，推高速生材实木用材成本，严重影响了小径材的加工利用。
木材干燥作为木制品生产加工的关键工序，是木制品深加工利用和使用的质量保证；同时也是耗能最大的工序，约占整个木制品加工生产总能耗50％至70％。木材的干燥质量会影响到木材的利用率，也影响到木制品产品的最终质量。传统干燥方法是对锯材进行干燥，当木材稳定性好，木材干燥变形小时，锯材干燥对木材出材率影响不大。对于速生的小径木材，由于木材生长快，木材中含幼龄材多和干缩各向异性大，对这类速生小径材进行锯材干燥时，很容产生扭曲、弯曲等变形，从而造成木材大量浪费；对这类速生小径材进行原木干燥时，又很容易开裂、而且干燥时间长，能耗大。
为解决现有干燥技术的不足，中国专利文献CN103009447A公开了“一种原木防裂的方法”技术。该方法的目的是通过钻孔，去除原木髓心及髓心周围的木材，但由于原木通常为不规则的圆柱体，所以该方法在加工过程中无法准确沿轴心钻孔，加工难度大、精度低。如果减压通孔钻偏，在原木锯成木材时，会降低出材率。另一份中国专利文献CN103406959A公开了“一种小径级圆柱材的干燥方法”技术专利，其方法包括(1)沿髓心至边皮开一槽口；(2)圆木两端头用玻璃胶或其他封闭材料封住；(3)放入干燥窑中进行干燥处理，最终含水率定为10％至15％。由于原木为不规则圆柱体，上述方案在沿髓心开槽过程中槽口易产生偏离，很难保证槽口都沿髓心方向。由于槽口偏离且槽口较深，原木在干燥过程中很容易产生干燥缺陷，发生不规则的扭曲，出材率低。
因此，现有的圆材干燥技术需要进一步改进和完善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种圆材的干燥方法，旨在解决现有木材干燥技术中存在的干燥缺陷明显、出材率低的技术问题。
本发明所设计的技术方案如下：
一种圆材的干燥方法，其中，包括如下步骤：
步骤S1:选取合适的原木尺寸和树种并做打圆处理，得到圆材；
步骤S2:根据圆材的尺寸在两端分别开制应力释放槽；
步骤S3:对圆材进行自然干燥；
步骤S4:将自然干燥后的圆材放置于干燥窑内进行干燥；
步骤S5:根据圆材的用途进行调湿处理，控制圆材最终的含水率。
所述的圆材的干燥方法，其中，步骤S1中选用的树种为速生桉木、杨木或杉木中的一种或多种组合；打圆处理的加工深度为2毫米至5毫米。
所述的圆材的干燥方法，其中，所述应力释放槽所在的平面穿过圆材的髓心。
所述的圆材的干燥方法，其中，所述应力释放槽的长度L占原木长度的6％至15％，且应力释放槽的长度L≤15厘米；所述应力释放槽的深度S占圆材半径的1/2至2/3之间；圆材直径为3.5厘米至8厘米时，应力释放槽开制的宽度W为1.5毫米至2.5毫米，圆材直径为8厘米至12厘米时，应力释放槽开制的宽度W为2.5毫米至4毫米。
所述的圆材的干燥方法，其中，圆材的含水率在30％至55％范围时，自然干燥阶段结束。
所述的圆材的干燥方法，其中，所述窑内干燥阶段还包括如下步骤：
步骤S40:圆材含水率＞40％时，保持窑内干球温度在40℃至45℃之间，保持湿球温度在38℃至43℃之间；
步骤S41:圆材含水率在35％至40％之间时，保持窑内干球温度在43℃至48℃之间，保持湿球温度在40℃至45℃之间；
步骤S42:圆材含水率在35％至30％之间时，保持窑内干球温度在45℃至50℃之间，保持湿球温度在41℃至46℃之间；
步骤S43:圆材含水率在30％至25％之间时，保持窑内干球温度在47℃至52℃之间，保持湿球温度在42℃至47℃之间；
步骤S44:中间处理，保持窑内干球温度在48℃至53℃之间，保持湿球温度在47℃至52℃之间，并维持4小时至20小时；
步骤S45:圆材含水率在25％至20％之间时，保持窑内干球温度在50℃至54℃之间，保持湿球温度在43℃至47℃之间；
步骤S46:圆材含水率在20％至15％之间时，保持窑内干球温度在53℃至57℃之间，保持湿球温度在45℃至49℃之间；
步骤S47:圆材含水率在15％至10％之间时，保持窑内干球温度在56℃至60℃之间，保持湿球温度在46℃至50℃之间。
所述的圆材的干燥方法，其中，所述步骤S5还包括保持窑内干球温度在57℃至61℃之间，保持湿球温度在55℃至59℃之间，并维持4小时至20小时的步骤。
综上所述，本发明所提供的圆材干燥方法通过制应力释放槽释放圆材生长应力和干燥应力，从而减少木材干燥开裂；通过对圆材干燥，避免了木材干燥时产生变形缺陷。从而有效提高干燥质量和木材的出材率。与现有技术相比，本发明还具有以下优点：一是对圆材直接进行干燥，既可以省去干燥前锯解的步骤，又可以克服因锯材干燥变形造成的木材浪费；二是由于速生小径材生长速度快，生长应力主要集中在原木表层约2厘米至4厘米范围内。通过打圆处理，可以避免圆材干燥时产生表面开裂。由于圆材在干燥过程中，木材内水分主要从两端头蒸发，易在圆材两端头处产生较大的应力集中，使圆材产生端裂。本方法通过在圆材端头开应力释放槽，释放干燥应力，从而避免圆材干燥时产生端裂。通过打圆处理和开应力释放槽消除了圆材干燥易产生表裂和端裂的技术问题，从而显著提高了木材利用率。所以，本发明提供的干燥方法很好地解决了现有木材干燥技术中存在的干燥缺陷明显、出材率低的技术问题。
附图说明
图1是本发明所提供的圆材开制应力释放槽的示意图。
图2是本发明所提供的圆材开制应力释放槽的截面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明公开了一种圆材的干燥方法，该方法适用于小径原木干燥，主要基于在原木两端开制应力释放槽100，使原木在干燥过程中释放生长时的应力和干燥应力，从而避免产生变形、开裂等缺陷。其中，该干燥方法包括如下步骤：
步骤S1:选取合适的原木尺寸和树种并做打圆处理，得到圆材。在选择树种时，应选取速生的桉木、杨木或杉木等树种的原木，可以选择一种或多种组合；原木的直径大小为4厘米至12.5厘米之间，长度为60厘米至200厘米之间为宜。打圆处理时，可采用旋切机对原木进行打圆处理，加工深度控制在2毫米至5毫米之间，打圆后的圆材直径大约在3.5厘米至12厘米之间。
步骤S2:根据圆材的尺寸在两端分别开制应力释放槽100。
根据需干燥圆材的长度、直径，开制不同长度、宽度、深度的应力释放槽100。具体是，在圆材两端分别开制应力释放槽100，该应力释放槽100所在的平面穿过髓心(即应力释放槽100设置在圆材任意一个轴截面上)。应力释放槽100的长度L≤15厘米并且长度L占圆材长度的6％至15％。应力释放槽100的深度S设为圆材半径长度的1/2至2/3。当圆材直径为3.5厘米至8厘米时，应力释放槽100开制的宽度W为1.5毫米至2.5毫米；圆材直径为8厘米至12厘米时，应力释放槽100开制的宽度W为2.5毫米至4毫米。
步骤S3:对圆材进行自然干燥。
在自然干燥阶段，应选取通风良好、无阳光暴晒的场地进行干燥。当圆材的含水率下降至35％至55％范围时，自然干燥阶段结束。作为本实施例的优选方案，建议将圆材的含水率降至35％至45％最为合适。
步骤S4:将自然干燥后的圆材放置于干燥窑内进行干燥。
经自然干燥后圆材的含水率会比较高，所以要将圆材放入窑内进行干燥，进一步降低圆材的含水率，其中需要控制好窑内的干球温度、湿球温度、以及持续时间等参数，具体操作步骤如下：
步骤S40:当自然干燥后的圆材含水率＞40％时，保持窑内干球温度在40℃至45℃之间，保持湿球温度在38℃至43℃之间。
步骤S41:当圆材含水率在35％至40％之间时，保持窑内干球温度在43℃至48℃之间，保持湿球温度在40℃至45℃之间。
步骤S42:当圆材含水率在30％至35％之间时，保持窑内干球温度在45℃至50℃之间，保持湿球温度在41℃至46℃之间。
步骤S43:当圆材含水率在25％至30％之间时，保持窑内干球温度在47℃至52℃之间，保持湿球温度在42℃至47℃之间。
步骤S44:中间处理，保持窑内干球温度在48℃至53℃之间，保持湿球温度在47℃至52℃之间，并维持4小时至20小时。
步骤S45:当圆材含水率在20％至25％之间时，保持窑内干球温度在50℃至54℃之间，保持湿球温度在43℃至47℃之间。
步骤S46:当圆材含水率在15％至20％之间时，保持窑内干球温度在53℃至57℃之间，保持湿球温度在45℃至49℃之间。
步骤S47:当圆材含水率在10％至15％之间时，保持窑内干球温度在56℃至60℃之间，保持湿球温度在46℃至50℃之间。
经过上述窑内干燥步骤后，圆材的含水率得到很好控制，内部的应力也得到释放，出材率进一步得到提高。
步骤S5:根据圆材的用途进行调湿处理，控制圆材最终的含水率。
圆材在出窑前，会根据木材的不同用途进行调湿处理，该调湿处理需要保持窑内干球温度在57℃至61℃之间，保持湿球温度在55℃至59℃之间，并维持4小时至20小时。
利用本发明所提供的干燥方法直接对圆材进行干燥，可以有效提高木材的出材率；另外，采用打圆工艺去除速生小径材外围生长应力集中处，从而避免表面开裂；在干燥易产生开裂的圆材两端开应力释放槽100来避免端头开裂；从而克服现有锯材和原木干燥技术的不足。
为了更清楚地说明本发明的原理和操作方法，以下结合图1、图2和具体实施例对圆材的干燥方法做进一步说明：
实施例1：
本发明所提供的干燥方法主要包括选材、打圆、开制应力释放槽100、堆垛自然干燥、窑内干燥处理以及调湿处理等步骤，具体操作如下：
(1)选材、打圆。本实施例所选取的圆材树种为速生杨木。圆材直径为7厘米(误差为±1厘米)，长度为100厘米(误差为±5厘米)。使用旋切机对原木进行打圆处理，打圆厚度为3毫米，以去除原木表面的树枝、结子、树皮。
(2)在圆材两端头过髓心(轴心)方向各开制长度为圆材长度8％(即8厘米)，宽度2厘米，深度2厘米的应力释放槽100。
(3)自然干燥，选取通风良好、无阳光暴晒的场地进行自然干燥。当圆材的含水率干燥至35％时，自然干燥阶段结束。
(4)自然干燥后的圆材装入干燥窑内，在进行干燥前对窑内设备进行检查(风机等)，确认完好后装窑。干燥过程中窑内实际温度不应与规定温度有较大偏差，干湿球温度偏差不应超过相关干燥阶段±1℃。
窑内干燥过程包括：
a)圆材30％至35％含水率阶段，保持窑内干球温度45℃，湿球温度41℃；
b)圆材25％至30％含水率阶段，保持窑内干球温度47℃，湿球温度42℃；
c)圆材20％至25％含水率阶段，保持窑内干球温度50℃，湿球温度43℃；
d)中间处理，保持窑内干球温度51℃，湿球温度50℃，并维持10小时；
e)圆材15％至20％含水率阶段，保持窑内干球温度53℃，湿球温度45℃；
f)圆材10％至15％含水率阶段，保持窑内干球温度56℃，湿球温度46℃；
(5)调湿处理，干燥结束后，为保证木材内各部分的含水率均匀，采用干球温度57℃，湿球温度50℃进行调湿处理12小时。处理后的圆材含水率为11％至16％。
实施例1的技术效果：
圆材出窑后，将本发明干燥的圆材开料成12毫米厚规格，采用GB-T6491-2012锯材干燥质量标准试验方法进行干燥质量检测。
检测参考如表1和表2所示：
表1含水率和应力值
表2可见干燥缺陷质量指标
检测结果如表3所示：
表3检测结果
| 检测值 | 等级 | |
| 干燥均匀度％ | 2.3 | 一 |
| 含水率偏差％ | 1.5 | 一 |
| 残余应力％ | 1.56 | 一 |
| 顺弯/％ | 0.35 | 一 |
| 横弯/％ | 0.4 | 一 |
| 翘弯/％ | 1.0 | 一 |
| 扭曲/％ | 0.7 | 一 |
| 开裂/％ | 2.4 | 一 |
实施例2：
本发明所提供的干燥方法主要包括选材、打圆、开制应力释放槽100、堆垛自然干燥、窑内干燥处理以及调湿处理等步骤，具体操作如下：
(1)选材、打圆。采用直径为10厘米(误差±1厘米)，长度为150厘米(误差±5厘米)的小径桉木圆材，使用旋切机对原木进行打圆处理，打圆厚度为4厘米，以去除原木表面的树枝、结子、树皮。
(2)在圆材两端头过髓心方向各开制长度为圆材长度10％(即15厘米)，宽度3毫米，深度3厘米的应力释放槽100。
(3)自然干燥。在大气条件下，当圆材的含水率在40％时，完成自然干燥。
(4)窑内干燥阶段。采用如下步骤对圆材进行干燥处理：
b)圆材35％至40％含水率阶段，保持窑内干球温度45℃，湿球温度42℃；
c)圆材30％至35％含水率阶段，保持窑内干球温度47℃，湿球温度43℃；
d)圆材25％至30％含水率阶段，保持窑内干球温度50℃，湿球温度45℃；
e)中间处理，保持窑内干球温度51℃，湿球温度50℃，并维持14小时；
f)圆材20％至25％含水率阶段，保持窑内干球温度52℃，湿球温度45℃；
g)圆材15％至20％含水率阶段，保持窑内干球温度55℃，湿球温度47℃；
h)圆材10％至15％含水率阶段，保持窑内干球温度58℃，湿球温度48℃；
(5)调湿处理.干燥结束后，为保证木材内各部分的含水率均匀，采用干球温度59℃，湿球温度52℃进行调湿处理16小时。处理后的圆材含水率为10％至15％。
实施例2的技术效果：
圆材出窑后，将本发明干燥的圆材开料成16毫米厚规格，采用GB-T6491-2012锯材干燥质量标准试验方法进行干燥质量检测。
检测结果如表4所示：
表4检测结果
| 检测值 | 等级 | 相应等级指标 | |
| 干燥均匀度％ | 2.1 | 一 | ±3 |
| 含水率偏差％ | 1.7 | 一 | <2.0 |
| 残余应力％ | 2.0 | 一 | <2.5 |
| 顺弯/％ | 0.6 | 一 | <1 |
| 横弯/％ | 0.3 | 一 | <0.5 |
| 翘弯/％ | 1.4 | 一 | <2 |
| 扭曲/％ | 0.6 | 一 | <1 |
| 开裂/％ | 1.8 | 一 | <4 |
实施例3：
本发明所提供的干燥方法主要包括选材、打圆、开制应力释放槽100、堆垛自然干燥、窑内干燥处理以及调湿处理等步骤，具体操作如下：
(1)选材、打圆。采用直径为12厘米(误差±1厘米)，长度为200厘米(误差±5厘米)的小径杉木圆材，使用旋切机对原木进行打圆处理，打圆厚度为5厘米，以去除原木表面的树枝、结子、树皮。
(2)开制应力释放槽100。在圆材两端头过髓心方向各开制长度为圆材长度7.5％(即15厘米)，宽度4毫米，深度4厘米的应力释放槽100。
(3)自然干燥。在大气条件下，当圆材的含水率在45％时，完成自然干燥。
(4)窑内干燥阶段。采用如下步骤对圆材进行干燥处理：
a)圆材>40％含水率阶段，保持窑内干球温度45℃，湿球温度43℃；
b)圆材35％至40％含水率阶段，保持窑内干球温度48℃，湿球温度44℃；
c)圆材30％至35％含水率阶段，保持窑内干球温度50℃，湿球温度45℃；
d)圆材25％至30％含水率阶段，保持窑内干球温度52℃，湿球温度46℃；
e)中间处理，保持窑内干球温度53℃，湿球温度52℃，并维持20小时；
f)圆材20％至25％含水率阶段，保持窑内干球温度54℃，湿球温度47℃；
g)圆材15％至20％含水率阶段，保持窑内干球温度57℃，湿球温度48℃；
h)圆材10％至15％含水率阶段，保持窑内干球温度60℃，湿球温度50℃；
(5)调湿处理，干燥结束后，为保证木材内各部分的含水率均匀，采用干球温度61℃，湿球温度52℃进行调湿处理20小时。处理后的圆材含水率为9％至14％。
实施效果：
圆材出窑后，将本发明干燥的圆材开料成20毫米厚规格，采用GB-T6491-2012锯材干燥质量标准试验方法进行干燥质量检测。
检测结果如下：
表5检测结果
| 检测值 | 等级 | 相应等级指标 | |
| 干燥均匀度％ | 2.4 | 一 | ±3 |
| 含水率偏差％ | 1.9 | 一 | <2.0 |
| 残余应力％ | 2.3 | 一 | <2.5 |
| 顺弯/％ | 0.8 | 一 | <1 |
| 横弯/％ | 0.4 | 一 | <0.5 |
| 翘弯/％ | 1.1 | 一 | <2 |
| 扭曲/％ | 0.2 | 一 | <1 |
| 开裂/％ | 2.0 | 一 | <4 |
综上所述，本发明所提供的圆材干燥方法通过制应力释放槽100释放圆材生长应力和干燥应力，从而减少木材干燥开裂；通过对圆材干燥，避免了木材干燥时产生变形缺陷。从而有效提高干燥质量和木材的出材率。与现有技术相比，本发明还具有以下优点：一是对圆材直接进行干燥，既可以省去干燥前锯解的步骤，又可以克服因锯材干燥变形造成的木材浪费；二是由于速生小径材生长速度快，生长应力主要集中在原木表层约2厘米至4厘米范围内。通过打圆处理，可以避免圆材干燥时产生表面开裂。由于圆材在干燥过程中，木材内水分主要从两端头蒸发，易在圆材两端头处产生较大的应力集中，使圆材产生端裂。本方法通过在圆材端头开应力释放槽100，释放干燥应力，从而避免圆材干燥时产生端裂。通过打圆处理和开应力释放槽100消除了圆材干燥易产生表裂和端裂的技术问题，从而显著提高了木材利用率。所以，本发明提供的干燥方法很好地解决了现有木材干燥技术中存在的干燥缺陷明显、出材率低的技术问题。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如，对本发明中的各组分的常见/惯用的替换等，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种圆材的干燥方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1:选取合适的原木尺寸和树种并做打圆处理，得到圆材；
步骤S2:根据圆材的尺寸在两端分别开制应力释放槽；所述应力释放槽的长度L占原木长度的6%至15%，且应力释放槽的长度L≤15厘米；所述应力释放槽的深度S占圆材半径的1/2至2/3之间；圆材直径为3.5厘米至8厘米时，应力释放槽开制的宽度W为1.5毫米至2.5毫米，圆材直径为8厘米至12厘米时，应力释放槽开制的宽度W为2.5毫米至4毫米；
步骤S3:对圆材进行自然干燥；
步骤S4:将自然干燥后的圆材放置于干燥窑内进行干燥；
步骤S40:圆材含水率＞40%时，保持窑内干球温度在40℃至45℃之间，保持湿球温度在38℃至43℃之间；
步骤S41:圆材含水率在35%至40%之间时，保持窑内干球温度在43℃至48℃之间，保持湿球温度在40℃至45℃之间；
步骤S42:圆材含水率在30%以上并小于35%时，保持窑内干球温度在45℃至50℃之间，保持湿球温度在41℃至46℃之间；
步骤S43:圆材含水率在25%以上并小于30%时，保持窑内干球温度在47℃至52℃之间，保持湿球温度在42℃至47℃之间；
步骤S44:中间处理，保持窑内干球温度在48℃至53℃之间，保持湿球温度在47℃至52℃之间，并维持4小时至20小时；
步骤S45:圆材含水率在20%以上并小于25%时，保持窑内干球温度在50℃至54℃之间，保持湿球温度在43℃至47℃之间；
步骤S46:圆材含水率在15%以上并小于20%时，保持窑内干球温度在53℃至57℃之间，保持湿球温度在45℃至49℃之间；
步骤S47:圆材含水率在10%以上并小于15%时，保持窑内干球温度在56℃至60℃之间，保持湿球温度在46℃至50℃之间；
步骤S5:根据圆材的用途进行调湿处理，控制圆材最终的含水率。
2.根据权利要求1所述的圆材的干燥方法，其特征在于，步骤S1中选用的树种为速生桉木、杨木或杉木中的一种或多种组合；打圆处理的加工深度为2毫米至5毫米。
3.根据权利要求1所述的圆材的干燥方法，其特征在于，所述应力释放槽所在的平面穿过圆材的髓心。
4.根据权利要求1所述的圆材的干燥方法，其特征在于，圆材的含水率在30%至55%范围时，自然干燥阶段结束。
5.根据权利要求1所述的圆材的干燥方法，其特征在于，所述步骤S5还包括保持窑内干球温度在57℃至61℃之间，保持湿球温度在55℃至59℃之间，并维持4小时至20小时的步骤。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201610128125.1A CN105773759B (zh) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | 一种圆材的干燥方法 |
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