２厚度對單板干縮影響
除干燥速度外 ,單板厚度對弦向干縮和厚度收縮也產生影響。
干燥開始階段單板弦向尺寸沒有變化 ,收縮率為０ ,而且隨單板厚度增加保持不變的時間延長。因為 ,單板越厚 ,平均干燥速度越小 ,達到收縮點所需的時間越長。這種現象符合木材的物理性質 :單板含水率在纖維飽和點之上時主要蒸發自由水 ,木材體積不發生變化 ;達到纖維飽和點以后 ,開始蒸發吸附水 ,微纖絲之間距離減小 ,木材發生干縮。但由于接觸式干燥條件劇烈 ,蒸發自由水的同時也伴有吸附水的蒸發 ,因此含水率還遠在纖維飽和點之上時（３２ %～４５ %）單板就已經出現弦向收縮。單板越厚表芯層含水率梯度越大 ,當表層達到纖維飽和點開始收縮時 ,芯層含水率還很高 ,單板平均含水率也高。因此 ,隨單板厚度增加開始發生弦向干縮時的含水率提高。由于表層干縮受到濕心層限制 ,單板厚度增加 ,含水率梯度引起的心層阻力也加大 ,所
以 ,厚單板比薄單板弦向收縮小。與常規干燥不同的是 ,厚度收縮并沒有在接近纖維飽和點時開始出現 ,而是在熱板閉合后很快就可以測量出來 ,因為 ,熱板閉合后單板立即就承受了壓力 ,隨即發生壓縮變形。已有研究成果證明 ,在纖維飽和點以上 ,木材含水率的變化對木材力學強度的影響微乎其微 ,而濕材隨溫度升高強度下降 ,在２０℃～１６０℃范圍內 ,木材強度隨溫度升高而下降的程度較為均勻。在干燥初期 ,雖然單板含水率下降很快 ,但仍然在纖維飽和點以上 ,不影響抗壓強度。與厚單板相比薄單板的溫度上升較快 ,隨溫度升高
抗壓強度下降 ,產生較大壓縮變形。厚單板的表芯層含水率梯度和溫度梯度大 ,濕冷芯層對壓力的抵抗力也大 ,表現出較小的壓縮變形 ,達到纖維飽和點以后又產生干縮變形。接觸式干燥中單板厚度方向的收縮是壓縮和干縮的綜合結果 ,其中壓縮變形是主要的。在含水率、溫度和壓力的共同作用下 ,部分初期壓縮變形成為塑性變形 ,卸壓后也不再恢復所以 ,隨單板厚度增加厚度方向的收縮基本呈遞減趨勢。另外 ,我們也做了０ １ＭＰａ壓力下的試驗 ,與０ ３ＭＰａ壓力相比單板的厚度收縮率則要小得多。
３與常規干燥的對比
王金林先生曾用自制的噴汽式單板干燥裝置對７種楊木單板進行干燥 ,結果翹曲變形嚴重。我們用接觸式干燥與之進行對比 ,干燥時間和收縮率見表２。
與常規干燥相比 ,采用柔性墊網接觸式方法干燥厚單板可以節省時間５０ %左右 ,弦向收縮減小７０ %左右 ,厚度收縮增大５０ %左右。由于壓力的作用方向垂直于單板表面 ,使弦向收縮遇到的摩擦阻力大于無壓狀態 ;在厚度方向除含水率降低引起的干縮外還存在壓力作用下的壓縮變形 ,并且占主要部分。因此 ,壓力抑制了弦向收縮而又加大了厚度收縮 ,厚度收縮是弦向收縮的２～３倍。常規干燥的單板弦向收縮大于厚度收縮 ,而接觸式干燥的單板弦向收縮小于厚度收縮。
由于壓力的抑制作用 ,經過接觸干燥的單板消除了波浪紋 ,基本無翹曲。與噴汽式干燥相比弦向收縮減小 ,說明單板背面裂隙在接觸式干燥中擴展加深的程度很小 ,柔性墊網接觸式干燥方法不但能節省干燥時間而且可以顯著提高單板表面質量。
４試驗總結
試驗中使用的近４００張不同厚度單板 ,干燥后非常平整 ,放置３個月形狀仍沒有改變。在壓力作用下單板表面應力分散 ,背面裂隙均勻分布 ,變形受到抑制 ,單板平整無翹曲。而且干燥速度快 ,干燥周期縮短 ,可以提高生產率５０ %左右。單板厚度對干燥速度和干縮都有顯著影響 ,與常規干燥相比 ,單板厚度收縮增大 ,弦向收縮減小。隨厚度增加干燥速度放慢 ,干燥時間延長 ,弦向收縮和厚度收縮都呈減小趨勢。厚度收縮是弦向收縮的２ -３倍 ,與常規干燥恰好相反。采用柔性墊網接觸式干燥方法 ,即可以消除翹曲變形提高單板合格率 ,又可以節省干燥時間和能源 ,解決了單板得率與生產率之間的矛盾。其迅捷的干燥速度和良好的表面質量是常規干燥所無法比擬的
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