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竹材干燥技術研究現(xiàn)狀

    竹材干燥是竹材工業(yè)化利用不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。由于竹材本身各向異性的特點及其固有的節(jié)間組織,如干燥不好勢必造成開裂等各種缺陷現(xiàn)象發(fā)生。因此,為使竹材資源得以合理高效利用,積極開展竹材的基礎理論研究和應用研究十分必要和重要。

     1 竹材干燥特性和吸濕膨脹特性

     竹材干燥特性主要是指竹材干燥過程中的水分移動特性、干縮變形情況、干燥缺陷及其形成原因、竹材構造特性對干燥的影響、竹材內(nèi)含物對干燥的影響等。Walter Liese[3~6]研究了竹材的生物學特性和利用特性(化學、物理和力學)。研究結果表明:竹材干燥不同于木材干燥,竹材一開始干燥即發(fā)生收縮,含水率達40%時停止收縮,40%,以下時也可能繼續(xù)收縮,但主要在徑向。王建和[7]測定了竹材膠合板用竹片(毛竹)脹縮的變化規(guī)律:徑向大于弦向大于縱向;有竹節(jié)處大于無竹節(jié)處;竹片含水率和密度相關,且隨竹齡和立地條件不同呈較大差異;竹片宜采用熱風氣流循環(huán)干燥,以保持其平整。由于溫度和濕度隨自然環(huán)境而變化,所以一般情況下很難保持竹稈的含水率穩(wěn)定。

     K T wu[8]對孟宗竹圓竹高溫干燥下的抗裂特性的影響因素進行了研究,結果顯示:溫度對圓竹的抗裂性能影響顯著。許斌[]采用端部加壓壓注法,使毛竹在高含水率狀態(tài)下,壓注進水溶性無機鹽、高分子化合物以及防蟲劑等,對竹材進行了防裂和防蟲處理,結果表明:該種處理對圓竹防裂有一定效果。

     孫照斌等[10]對云南典型的材用叢生竹——龍竹(Dendrocalamus giganteus)的干燥特性進行了研究,比較了100℃和60℃2種溫度下竹材干燥速度、干縮率、變形情況以及竹材在縱向、徑向、弦向3個方向上干燥速度的大小。結果表明:高溫干燥較低溫干燥速度快,但竹材干縮率較大,變形較大;竹材無節(jié)部位徑向干縮率大于弦向干縮率;竹材節(jié)子部位徑向干縮率小于弦向干縮率;相同方向上,節(jié)子部位干縮率小于無節(jié)部位干縮率;無節(jié)試件在單位時間內(nèi)縱向干燥速度較弦向和徑向快,而有節(jié)試件在單位時間內(nèi)徑向干燥速度較縱向和弦向快。

     竹材吸濕膨脹特性主要是指竹材從周圍濕空氣中吸著水分并產(chǎn)生膨脹的特性。竹材吸濕性會導致竹材尺寸不穩(wěn)定,還可能伴隨著變形,影響竹材的利用。周芳純[11]在其論著中對36種竹材的吸水膨脹特性進行了闡述。竹材的吸水速度與公定容積重成正比,與浸水時間成反比。竹材吸水后,長度、寬度、厚度和體積都會產(chǎn)生膨脹,其膨脹率與吸水量有密切關系。烘干后再浸水的竹材的膨脹率比氣干的竹材低,膨脹速度也較慢。有關竹材吸濕膨脹特性的研究目前報道較少。

     2 竹材干燥方法和干燥T藝

     竹材干燥通常采用自然干燥法和窯干法。

     王連鈞[12]經(jīng)試驗認為,竹黃干燥溫度在105℃以內(nèi)為宜。杜復元等[13]報道了機制竹涼席生產(chǎn)中竹篾條的干燥工藝,并對幾種專用干燥室進行了比較,結論是:竹篾條可以實現(xiàn)高溫(80℃)快速干燥,采用連續(xù)升溫、分段加大熱風風量的干燥基準,終含水率達到8.0%時,干燥周期為14 h。

     張齊生[14]在對竹集成材和竹地板生產(chǎn)工藝的論述中,闡述了竹片干燥的工藝:竹片經(jīng)過蒸煮或炭化后,其含水率一般較為接近,可達35%~50%,,由于竹片纖維排列整齊,厚度較小,在對流干燥過程中不會產(chǎn)生像木材那樣的扭曲變形和開裂現(xiàn)象。因此竹材干燥工藝比木材干燥要簡單得多,既不需要噴蒸加濕,也不需要用復雜的溫度曲線來控制。一般采用60~70℃左右的溫度連續(xù)干燥72~84 h,含水率即可以達到10%以內(nèi)。但不宜采用超過70℃的溫度,否則竹片會因干燥速度過快而產(chǎn)生翹曲變形。定型干燥采用熱壓法,竹片在適當?shù)膲毫l件下進行加溫和排濕,并間歇地使壓力解除,讓竹片排濕和自由收縮,以加快竹片的水分蒸發(fā)和防止由于干縮應力而產(chǎn)生的橫向開裂。

     伊松林等[15]對竹材地板干燥工藝做了初步研究,結論為:在保證竹片干燥質(zhì)量的前提下,漂煮片(白片)不出現(xiàn)不均勻的淺褐色斑點的I臨界溫度為60℃,炭化片不出現(xiàn)嚴重干縮的臨界溫度為55℃,并提出了竹片時間干燥基準。

     張勤麗[16]提出竹片在粗刨后需進行蒸煮處理,以除去部分抽提物,蒸煮時間為3~4 h,竹片干燥溫度不宜超過75℃,且不能升溫太快。熱壓后的竹材地板在冷卻過程中易產(chǎn)生翹曲變形,需放入冷壓機中,使其在受約束的情況下冷卻定型,以保證地板平整。

     臺灣吳學旦[17]對臺灣產(chǎn)經(jīng)濟竹種人工干燥進行了研究,結論為:圓竹竹壁厚度不同,其干燥速度不同,應按竹壁厚度分組干燥。打通圓竹竹節(jié)節(jié)隔可加快干燥速度,且能減少表面開裂。

     山之內(nèi)清等[18]研究了毛
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