马尾松木材微压自排式过热蒸汽干燥脱脂特性研究

摘要

马尾松作为我国分布最广、数量最多的松属树种，因其树脂含量丰富，不仅难以进行有效的干燥，在使用过程中还易发生溢脂现象，严重制约了其产品附加值的提高。本研究以人工林速生材马尾松木材为研究对象，采用过热蒸汽为处理介质，系统研究了110～160℃温度范围内两种不同厚度马尾松锯材干燥脱脂过程中木材内部温度及含水率的变化规律，揭示了过热蒸汽干燥条件对马尾松木材干燥速率、干燥质量、木材颜色、力学强度、脱脂效果和微观构造的影响规律，获得了优化的马尾松木材微压自排式过热蒸汽干燥脱脂处理工艺。研究结果表明:
　　1)马尾松木材干燥脱脂过程中木材内部温度和含水率的变化分为前期快速升温加速干燥段、中期恒温恒速干燥段和后期升温减速干燥段三个阶段;过热蒸汽温度对干燥速率的影响非常显著。
　　2)与常规干燥材相比，过热蒸汽干燥材的终含水率低、厚度上的含水率偏差小、干燥缺陷少，可达锯材干燥质量指标二级标准;随着过热蒸汽处理温度的升高，木材可见干燥缺陷增多，优化的马尾松木材过热蒸汽干燥脱脂处理温度为140℃。
　　3)在110～160℃的温度范围内，马尾松过热蒸汽干燥材基本保持原色。随着过热蒸汽温度的升高，木材总色差的上升趋势越明显，与常规干燥材相比，△E*的总变化幅度为0.87～6.85;过热蒸汽温度对马尾松锯材的尺寸稳定性的影响显著，通过调节过热蒸汽温度，不仅能提高木材的渗透性，也能有效降低木材的吸湿性，提高木材的尺寸稳定性;在110～130℃的温度范围内，过热蒸汽干燥处理对马尾松锯材MOE、MOR的影响不明显，当过热蒸汽温度超过140℃后，过热蒸汽处理会严重降低木材的MOR和MOE，其降低幅度可达42.78％。
　　4)过热蒸汽干燥处理能有效脱除马尾松木材内的松脂，后期使用过程中均无溢脂现象;此外，过热蒸汽干燥能有效破坏薄壁树脂道伴生组织和细胞壁上的纹孔膜，增加了木材内有效纹孔数量，提高木材渗透性。
　　5)20m3过热蒸汽干燥工厂化中试结果表明，采用140℃的过热蒸汽作为干燥介质，可以实现马尾松木材快速高效干燥与脱脂一体化处理，材堆干燥时间可缩短至20h内，干燥质量良好，脱脂效果明显;干燥过程中与外界无空气交换，依靠窑内部压力实现水蒸汽自排放，基本无废气排放，实现了干燥过程的环保化作业;因过热蒸汽干燥与脱脂处理在改装的炭化窑中进行，其空气循环动力特性较差，导致锯材的干燥均匀度偏差较大，后期需要开发空气循环动力特性较好、专用的速生材过热蒸汽干燥设备。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究进展

1．2．1 木材干燥技术研究进展

1．2．2 过热蒸汽干燥技术研究进展

1．2．3 松木脱脂技术研究进展

1．3 研究目的与意义

1．4 主要研究内容

1．5 研究技术路线

2 过热蒸汽干燥过程中木材内温湿度变化特性

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 试验材料

2．2．2 仪器与设备

2．2．3 方法与步骤

2．3 结果与讨论

2．3．1 过热蒸汽处理温度对木材温湿度变化的影响

2．3．2 锯材厚度对木材温湿度变化的影响

2．4 本章小结

3 过热蒸汽干燥对木材干燥质量的影响

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 试验材料

3．2．2 仪器与设备

3．2．3 方法与步骤

3．3 结果与讨论

3．3．1 含水率及厚度上的含水率偏差

3．3．2 可见缺陷

3．4 本章小结

4 过热蒸汽干燥对木材物理力学性能的影响

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 试验材料

4．2．2 仪器与设备

4．2．3 方法与步骤

4．3 结果与讨论

4．3．1 颜色

4．3．2 湿胀性

4．3．3 抗弯强度与弹性模量

4．4 本章小结

5 过热蒸汽干燥对松木脱脂效果及微观构造的影响

5．1 引言

5．2 材料与方法

5．2．1 试验材料

5．2．2 仪器与设备

5．2．3 方法与步骤

5．3 结果与讨论

5．3．1 表面溢脂率

5．3．2 微观构造

5．4 本章小结

6 马尾松木材微压过热蒸汽干燥脱脂中试研究

6．1 引言

6．2．2 试验设备

6．2．3 方法与步骤

6．3 中试结果与分析

6．4 中试小结

7 结论

参考文献

附录

致谢