日本柳杉髓心方材高频真空干燥试验

《木材干燥技术》（第2版）任务4.1 木材真空干燥基本原理任务4.2木材真空干燥工艺项目4 木材真空干燥知识目：1、了解真空真空干燥的目的及工作原理；2、掌握真空干燥的设备、结构性能、特点；3、间隙真空干燥的干燥燥基准的选用及干燥运行操作与控制；5、连续干燥燥基准的选用及干燥运行操作与控制4、真空干燥的特点及适用性；技能目标：具有一定木材特种干燥的能力。

能够正确编制和使用木材真空干燥基准，具有从事木材大气干燥和真空干燥操作能力，能分析常见木材干燥缺陷出现的原因，并采取有效防治措施。

任务4.1 木材真空干燥基本原理任务提出首先分析常规干燥的原理和真空干燥干燥的原理有什么不同，常见难干阔叶材常规干燥干燥的缺陷，常温下水的沸点和真空条件下水的沸点有什么不同。

在真空条件下水的沸点降低，木材表面水分的水分蒸发速度加快，干燥质量如何。

工作情景采用学生动手操作，教师引导的学生主体、项目化教学方法，以分组形式完成课堂教学，首先教师常规蒸汽干燥窑为例，把常规干燥结构和设备进行逐步分析，学生根据教师分析和完成，老师进行总结和讲评。

材料及工具教材、笔记本、笔、多媒体设备等1. 木材真空干燥概述（1）木材真空干燥木材真空干燥（wood vacuum drying）是把木材堆放在密闭的容器中，在低于大气压的条件下实施干燥，其干燥介质是湿空气。

真空干燥时，木材内外的水蒸气压差增大，加快了木材内部水分迁移速度；同时由于真空状态下水的沸点低，可在较低的温度下达到较高的干燥速率，干燥质量好，特别适用于透气性好或易皱缩以及厚度较大的硬阔叶材。

（2）真空干燥的原理一个大气压下水的沸点为100℃，当压力小于一个大气压时，水的沸点则小于100℃；另外，木材表面水分的蒸发速度比木材内部水分的移动速度快100～1000倍。

要加快木材干燥速度，必须想办法加快木材内部水分的移动速度。

研究表明：当温度为40℃，在压力为60mmHg时，木材内的水分移动速度大约是压力为760mmHg时的5倍。

应用高频压机胶贴薄木的试验张杰;刘洋【摘要】选定高频电场频率、胶贴时间和输出功率作为监测因素,利用正交试验考察了各因素对高频热压刨切薄木饰面产品浸渍剥离强度、表面胶合强度、外观质量的影响,提出了较佳的热压工艺参数.【期刊名称】《北华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(011)006【总页数】4页(P577-580)【关键词】高频介质加热;热压;刨切薄木;表面装饰【作者】张杰;刘洋【作者单位】蛟河市太平山林场,吉林,蛟河,132501;中国石油,吉林石化公司动力二厂,吉林,吉林,132021【正文语种】中文【中图分类】TS653.92薄木状态直接影响家具产品的外观，薄木胶贴质量对家具质量有着相当大的影响，而胶贴工序是影响家具产品质量的关键工序.根据基材表面情况，生产中通常用平板压机得到平表面的装饰板，对于表面凸凹不平的工件常采用真空覆膜压机.使用平板压机除利用热压板传导加热工件外，还广泛利用压板作为极板形成电容高频电场加热工件.目前，已有许多学者和工程技术人员对高频电场加热木材和胶粘剂的原理进行了很多、较为充分的研究和探索，并成功地将理论应用到实践中[1-10]，而国内外对高频介质加热技术在薄木胶贴中的应用研究甚少，众多的研究文献多侧重于高频技术在木材胶合过程中的应用.陈勇平等[2]和黄荣凤等[10]均对国内外高频介质加热胶合技术的研究现状、高频胶合中存在的问题做了比较全面的阐述和探讨，但涉及胶贴薄木的并不多，生产中也多采用适合木材胶合的一些理论指导薄木的胶贴.本试验力求在薄木胶贴方面做一定的尝试，为制定薄木胶贴工艺提供更为科学合理的理论依据.1 薄木高频胶贴的特性木材、胶粘剂等介质处于高频电场中，介质内的偶极分子随着电场变化迅速取向运动而产生热量.电场中被加热介质单位体积内的功耗：P=0.556fE2εtanδ×10-12，(1.1)式中：P为功率密度(W/cm2)； f为高频电场频率(Hz)；E为电场强度(V/cm)；ε为介质的介电系数；tanδ为损耗角正切值.衡量电力系统电工效率的量为功率因数(cosφ)，介质的损耗角正切值在一定程度上间接地反映了电功效率，它为通过木材介质的有功电流IR与无功电流IC之比.当木材含水率很小时，损耗角δ值很小，tanδ≈cosφ；含水率较高时，损耗角在定义域之内变化时tanδ仍为cosφ的递增函数，因此可以说损耗角正切tanδ是衡量高频介质加热中耗电效率高低的一个标志.在式(1.1)中，ε·tanδ是与介质特性直接相关联的参数，因此可将ε·tanδ看成是一个独立参数，称为损耗因数(ε″)，则上式也可以表示为P=0.556fE2ε″×10-12.(1.2)在一定条件下，介质损耗因数的大小反映了介质在高频电场中的功耗属性，可以利用这个参数衡量能量的转换效率.根据胶拼工件在平板极板电场中的位置状态可以分成垂直配置和平行配置，垂直配置是胶层的方向与极板垂直，与电场的电力线方向相同，此种方式适于方材长宽方向的胶拼.由于垂直配置胶粘剂的损耗因数远远大于木材的损耗因数，所以胶缝处能获得的能量密度最大，温度最高，而木材获得的能量密度很小，能量自动而且是合理有效地进行了分配，常称此种情况为有选择性的加热.薄木作为一种高档的表面装饰材料，厚度通常在0.3～0.5 mm，用作装饰，只能胶贴于工件的表面，并在整个装饰表面均匀施加一定的压力，受工件形状尺寸和工艺上的限制，胶贴薄木很难实现垂直配置形式，而选择平行配置又不能实现选择性加热，按照方材胶合的情况加以分析，此时能量会有较大的浪费.但胶贴薄木与胶合方材两者有很大的不同，胶合方材时工件断面尺寸较大，即使胶合时产生较多的热量，由于胶合操作时间比较短，方材的含水率不会出现大幅度的变化；对于厚度一般不超过0.5 mm的刨切薄木而言，尽管热压时间也很短暂，但含水率却有相当大的变化.有关试验证明：木材的介质损耗因数在射频范围内与含水率有很大的相关性，在纤维饱和点以下，木材介质损耗因数随含水率升高而增大.采用平行配置胶贴刨切薄木时，虽然高频电场能不能自动选择分配，但生产中薄木的含水率通常在12%以下，胶贴过程含水率的进一步下降，会有较多的能量作用于胶层，仍然有较高的能量转换效率，刨切薄木消耗的能量占总消耗能量的比例不会太高，相对而言，高频电场能的利用依然处于较好的状态.2 试验材料与仪器设备2.1 材料刨切薄木：柞木，径切，厚度0.38 mm，平均含水率8.9%；基材：MDF，厚度18 mm；胶粘剂：m(PVAc)m(UF)=91.2.2 仪器设备高频发生器：EH30-P型高频发生器，最大功率30 kW；压机：MYDC-8型单层压机；涂胶机：1100-3型单面涂胶机；木材万能力学试验机：DWT2000型电子万能材料试验机，最大负荷2 000 N；恒温水浴锅：DH-2S型电热恒温双孔水浴锅；干燥箱：20-T(AS)型电热恒温干燥箱，控温范围20～300 ℃.3 试验方法与结果3.1 试验方法本试验欲研究高频电场的频率、胶贴时间、输出功率3个因素对浸渍剥离强度、表面胶合强度、外观质量的影响，胶贴质量参照国家标准《装饰单板贴面人造板》(GB/T 15104—2006)进行检测，试验选择正交试验，依照L9(34)正交试验表实施，考虑可能存在的交互作用，正交试验表中的第3列为空列.表1 因素位级Tab.1 The level of factors因素Af/MHz因素Bt(胶贴)/min因素C(空列)因素DP(输出)/kW位级16．780．55．2位级213．561．07．4位级327．121．59．6表2 正交试验Tab.2 Orthogonal experiment试验号因素考核指标ABC浸渍剥离/mm表面胶合强度/MPa外观质量111114．70．613212220．20．753313318．60．424421311．70．453522 114．50．654623221．10．533731223．90．392832313．40．463933116．30．723K1153．550．345．5K121．781．451．98K1310810K2147．348．165．2K221．631．861．67K2310108K3153．643．743．7K321．571．6 71．33K3381010r16．36．621．5r20．210．410．65r32．002．002．00 3.2 试验结果根据试验结果绘制的趋势图见图1～图6，各因素对外观质量的影响很小，在此略去其影响趋势图.图1 电场频率对浸渍剥离的影响Fig.1 Influence of electric frequency onmaceration divesting图2 胶粘时间对浸渍剥离的影响Fig.2 Influence of sticking time on maceration divesting图3 输出功率对浸渍剥离的影响Fig.3 Influence of power output on Maceration divesting图4 电场频率对表面胶合强度的影响Fig.4 Effect of electric frequency on surface glued strength图5 胶贴时间对表面胶合强度的影响Fig.5 Influence of sticking time on surface glued strength图6 输出功率对表面胶合强度的影响Fig.6 Influence of power output on surface glued strength4 分析与讨论根据极差可以看出：3个影响因素对浸渍剥离和表面胶合强度的影响程度从大到小排序均为输出功率>胶贴时间>电场频率.电场频率各位级对浸渍剥离和表面胶合强度影响的最大相对差异分别为11.2%和13.4%，均未超过15%，所以在生产中可以认为电场频率在试验范围内对考核指标没有显著的影响，其原因可能是刨切薄木和胶层厚度较薄，不同频率产生的影响差异不显著所致.胶贴时间各位级对浸渍剥离影响的相对最大差异为15.1%，也可视为影响不显著.本次试验所用胶粘剂是聚醋酸乙烯酯乳液和脲醛树脂的混合胶，混合胶中聚醋酸乙烯酯乳液占90%，在脲醛树脂胶和高频电场能的作用下，固化速度明显提高，在试验范围内均能较充分地固化，得到较高的胶合强度.聚醋酸乙烯酯的耐水性能不及脲醛树脂胶，浸渍剥离的结果受聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂的影响较大，因此胶贴时间对浸渍剥离的影响不显著.胶贴时间各位级对表面胶合强度影响的相对最大差异为28.2%，影响显著，其原因为胶合初期，胶合强度主要来自于脲醛树脂胶的贡献.从趋势图可以看出：胶贴时间为1.0 min时为最佳，胶贴时间不足1.0 min，脲醛树脂胶固化不充分，而延长胶贴时间脲醛树脂胶将出现部分老化，也将导致表面胶合强度有所下降.输出功率是输出能量的一个标志，对试验的考核指标有较大的影响.从趋势图可以看出：输出功率为7.4 kW时对浸渍剥离的试验结果最好.如前所述，输出功率小，聚醋酸乙烯酯乳液胶吸收能量不充分，固化不均匀，致使浸渍剥离试验结果有一定的波动.从趋势图可以看出：输出功率低些有利于胶液的固化，与前述类似，脲醛树脂胶在高频电场能的作用下固化速度比较快，过高的输出功率会导致胶部分老化，从而降低了表面胶合强度.从趋势图、极差和节约能源、提高效率等生产实际各个方面考虑，建议生产中的工艺参数组合为A1B1C1(6.78 MHz，0.5 min，5.2 kW)较为合理和可行.从实验结果还可以看出：各因素对考核指标的影响还是有差异的，而且对浸渍剥离和表面胶合强度的影响不尽相同，说明对此有进一步研究的必要.【相关文献】[1] 高瑞清，李晓玲.杉木人工林木材的高频真空干燥工艺[J].木材工业，2005，19(6)：8-11.[2] 陈勇平，王金林，李春生，等.高频介质加热在木材胶合中的应用[J].木材加工机械，2007，18(5)：37-41.[3] 李先泽.射频下木材的介电性质[J].林业科学，1964，1(3)：21-23.[4] 吴智慧.高频加热弯曲胶合新工艺[J].林业科技开发，1989，3(3)：21-24.[5] 赵选民.试验设计方法[M].北京：科学出版社，2006：145-221.[6] 戴澄月，刘一星，刘自强，等.木材介质损耗参数与木材加工技术[J].木材应用技术通讯，1987(2)：41-45.[7] 贾翀.稻草板表面特性与密度梯度对薄木饰面性能的影响[D].南京：南京林业大学，2005.[8] 傅深渊，张新庆，于红卫，等.水曲柳薄木贴面装饰板的表面化学处理[J].浙江林学院学报，1999，16(3)：287-292.[9] 杜春贵，林秀珍，施友云，等.杉木积成材薄木贴面工艺初探[J].林业科技，2004，29(1)：43-44，62.[10] 黄荣凤，吕建雄，赵有科.高频、微波加热技术在日本木材工业的应用[J].木材工业，2006，21(5)：21-24.。

高频加热对落叶松含髓心方材水分迁移的影响随着木结构建筑的兴起以及使用框锯加工实木复合地板表板工序的增加，大断面板方材的需求量逐年增加，其高品质干燥是满足用户需求、保证建筑结构安全和延长使用寿命的关键。

然而，由于该种木材热质迁移路径长，尤其是含髓心材异向性干缩严重，导致干燥品质低、周期长。

另外，木材干燥作为木制品加工过程中耗能最大的一道工序，其干燥周期、能耗直接关系到企业的生产加工成本和间接影响环保负担。

因此关于大断面板方材高品质、快速、节能干燥技术的研究具有重要意义，深受国内外相关行业学者及工程技术人员的关注。

Yayoi等对日本大断面含髓心柳杉进行高频-对流干燥与常规对流干燥的对比试验，结果表明前者的干燥速度是后者的4倍，且干燥质量也有所提升；Norihiko等研究了高频和微波预处理对中空材干燥效果的影响，结果表明预处理使木材厚度方向上加热均匀，含水率梯度和应力梯度较小，能有效减少干燥缺陷。

Jinji等探讨了含髓心柳杉方材高频-对流联合干燥工艺，结果表明高频加热的投入能够有效减少柳杉方材表裂的产生，在含水率降至20%后采取高频-对流加热干燥，能明显缩短干燥时间、降低能耗；Poulin 探讨了高频-对流联合干燥过程中木材热质传递和水分迁移的规律。

结果显示：①高频加热的投入引发蒸发速率的提高，促使木材的传热传质系数增大。

②干燥过程中木材含水率的分布取决于初始含水率的分布和热量迁移的相对强度，总干燥时间也因初始含水率的非均匀分布而有所增加。

国内尚未见相关研究报道。

落叶松木材强度高，适于木结构建筑用材，但其较上述用材更难干燥。

该研究以横截面120 mm落叶松含髓心方材为对象，检测分析高频-对流联合干燥及常规对流干燥过程中，其内部含水率及其分布随时间的变化，探讨双热源干燥过程中高频加热对木材内部水分迁移的作用，以期为开发大断面落叶松含髓心方材的适宜干燥技术提供理论支持。

1 材料与方法1.1 试验材料1.1.1试材。

真空冷冻干燥柳蒿芽加工技术及品质分析作者：刘媛媛张亚林姚丹丹魏登吕闻明来源：《食品安全导刊》2022年第08期摘要：本文采用真空冷冻干燥法加工复水即食柳蒿芽，通过单因素和响应面试验优化柳蒿芽加工工艺。

结果表明，真空冷冻干燥柳蒿芽最佳加工工艺为护色时间18 min，漂烫温度70 ℃，真空冷冻干燥时间44 h。

关键词：柳蒿芽;真空冷冻干燥;加工工艺;品质分析Processing Technology and Quality Analysis of Vacuum Freeze-Dried Artichoke BudsLIU Yuanyuan， ZHANG Yalin， YAO Dandan， WEI Deng， LV Wenming*（College of Food Engineering， Jilin Institute of Agricultural Science and Technology， Jilin 132101， China）Abstract： In this paper， the vacuum freeze-drying method was used to process the ready-to-eat artichoke sprouts， and the processing technology of artichoke artemisia sprouts was optimized through single factor and response surface tests. The results showed that the optimal processing technology of vacuum freeze-dried artichoke buds was 18 min for color preservation， 70 ℃ for blanching temperature， and 44 h for vacuum freeze-drying.Keywords： artemisia annua sprouts; vacuum freeze-drying; processing technology; quality analysis柳蒿芽别名柳蒿菜，广泛分布于我国东北及内蒙地区[1]，具有很高的可食用和药用价值[2]，是民间最常见和喜食用的山野菜之一[3]。