竹材干燥是竹材工業(yè)化利用不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。由于竹材本身各向異性的特點(diǎn)及其固有的節(jié)間組織，如干燥不好勢(shì)必造成開(kāi)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(kāi)展竹材的基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)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(guò)程中的水分移動(dòng)特性、干縮變形情況、干燥缺陷及其形成原因、竹材構(gòu)造特性對(duì)干燥的影響、竹材內(nèi)含物對(duì)干燥的影響等。Walter Liese[3~6]研究了竹材的生物學(xué)特性和利用特性(化學(xué)、物理和力學(xué))。研究結(jié)果表明：竹材干燥不同于木材干燥，竹材一開(kāi)始干燥即發(fā)生收縮，含水率達(dá)40％時(shí)停止收縮，40％，以下時(shí)也可能繼續(xù)收縮，但主要在徑向。王建和[7]測(cè)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(wú)竹節(jié)處；竹片含水率和密度相關(guān)，且隨竹齡和立地條件不同呈較大差異；竹片宜采用熱風(fēng)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(duì)孟宗竹圓竹高溫干燥下的抗裂特性的影響因素進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示：溫度對(duì)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(jìn)水溶性無(wú)機(jī)鹽、高分子化合物以及防蟲(chóng)劑等，對(duì)竹材進(jìn)行了防裂和防蟲(chóng)處理，結(jié)果表明：該種處理對(duì)圓竹防裂有一定效果。

     孫照斌等[10]對(duì)云南典型的材用叢生竹——龍竹(Dendrocalamus giganteus)的干燥特性進(jìn)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(gè)方向上干燥速度的大小。結(jié)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(wú)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(wú)節(jié)部位干縮率；無(wú)節(jié)試件在單位時(shí)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(shí)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?chē)鷿窨諝庵形植a(chǎn)生膨脹的特性。竹材吸濕性會(huì)導(dǎo)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(duì)36種竹材的吸水膨脹特性進(jìn)行了闡述。竹材的吸水速度與公定容積重成正比，與浸水時(shí)間成反比。竹材吸水后，長(zhǎng)度、寬度、厚度和體積都會(huì)產(chǎn)生膨脹，其膨脹率與吸水量有密切關(guān)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(guān)竹材吸濕膨脹特性的研究目前報(bào)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(yàn)認(rèn)為，竹黃干燥溫度在105℃以?xún)?nèi)為宜。杜復(fù)元等[13]報(bào)道了機(jī)制竹涼席生產(chǎn)中竹篾條的干燥工藝，并對(duì)幾種專(zhuān)用干燥室進(jìn)行了比較，結(jié)論是：竹篾條可以實(shí)現(xiàn)高溫(80℃)快速干燥，采用連續(xù)升溫、分段加大熱風(fēng)風(fēng)量的干燥基準(zhǔn)，終含水率達(dá)到8.0％時(shí)，干燥周期為14 h。

     張齊生[14]在對(duì)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(guò)蒸煮或炭化后，其含水率一般較為接近，可達(dá)35％～50％，，由于竹片纖維排列整齊，厚度較小，在對(duì)流干燥過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生像木材那樣的扭曲變形和開(kāi)裂現(xiàn)象。因此竹材干燥工藝比木材干燥要簡(jiǎn)單得多，既不需要噴蒸加濕，也不需要用復(fù)雜的溫度曲線(xiàn)來(lái)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(dá)到10％以?xún)?nèi)。但不宜采用超過(guò)70℃的溫度，否則竹片會(huì)因干燥速度過(guò)快而產(chǎn)生翹曲變形。定型干燥采用熱壓法，竹片在適當(dāng)?shù)膲毫l件下進(jìn)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(yīng)力而產(chǎn)生的橫向開(kāi)裂。

     伊松林等[15]對(duì)竹材地板干燥工藝做了初步研究，結(jié)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(diǎn)的I臨界溫度為60℃，炭化片不出現(xiàn)嚴(yán)重干縮的臨界溫度為55℃，并提出了竹片時(shí)間干燥基準(zhǔn)。

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

     臺(tái)灣吳學(xué)旦[17]對(duì)臺(tái)灣產(chǎn)經(jīng)濟(jì)竹種人工干燥進(jìn)行了研究，結(jié)論為：圓竹竹壁厚度不同，其干燥速度不同，應(yīng)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(kāi)裂。

     山之內(nèi)清等[18]研究了毛竹的干燥。用2種干燥基準(zhǔn)對(duì)毛竹圓竹和竹片進(jìn)行干燥試驗(yàn)，一種初期干球溫度為45℃，末期干球溫度為70℃；另一種初期干球溫度為60℃，末期干球溫度為70℃。結(jié)果表明：除去竹青和竹黃的竹片干燥速度較未除去竹青和竹黃的竹片快；圓竹除去竹節(jié)后干燥速度加快；第2種基準(zhǔn)干燥時(shí)，圓竹有節(jié)隔和無(wú)節(jié)隔開(kāi)裂時(shí)的含水率不一致，有節(jié)隔在較高含水率時(shí)(29.4％～47.5％)開(kāi)裂，無(wú)節(jié)隔則在低含水率(6.9％～23.3％)時(shí)開(kāi)裂。

     Sharama[19]對(duì)印度的9個(gè)竹種的氣干和窯干的試驗(yàn)結(jié)果顯示：就整竹干燥而言，窯干與氣干相比，竹稈表面更易開(kāi)裂、內(nèi)裂和變形，故不適于整竹干燥。黃竹極易干燥，有時(shí)干燥開(kāi)始時(shí)表面有細(xì)小裂縫，但隨后愈合；印度刺竹干燥時(shí)無(wú)大的變化，成熟竹稈干燥較慢；B.hamlitonii竹干燥快，效果好；牡竹干燥時(shí)間長(zhǎng)，成熟竹材干燥結(jié)果令人滿(mǎn)意。圓竹氣干干燥時(shí)，竹節(jié)部分易產(chǎn)生變形和皺縮(非成熟材)，厚的成熟材表面易表裂、端裂和皺縮；各種圓竹氣干約需要1.5～3.5個(gè)月，時(shí)間長(zhǎng)短取決于竹壁厚度。對(duì)圓竹窯干工藝的研究結(jié)果表明，即使在溫和干燥條件下(35℃～40℃)，圓竹也不可采用窯干工藝，主要是窯干時(shí)圓竹表裂、皺縮和變形比氣干更嚴(yán)重。

     臺(tái)灣K T Wu[8]研究了高溫干燥對(duì)竹材抗裂性能的影響。對(duì)圓竹試材采用高溫干燥，當(dāng)溫度從60℃升到120℃時(shí)，竹材(桂竹)沒(méi)有出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。原因是高溫干燥降低了竹材內(nèi)部細(xì)胞特別是軟組織細(xì)胞的強(qiáng)度，使竹材產(chǎn)生皺縮，應(yīng)力得以釋放，從而不至于產(chǎn)生表面開(kāi)裂。臺(tái)灣林弘基[20]研究了竹材干燥溫度對(duì)竹材機(jī)械性質(zhì)的影響。對(duì)圓竹試材分別采用60℃、80℃、100℃和120℃4種單一干燥基準(zhǔn)進(jìn)行干燥處理，結(jié)果表明：竹材各項(xiàng)強(qiáng)度隨干燥窯溫升高而增加，且上段>中段>下段，麻竹在80℃時(shí)強(qiáng)度最大。

     翁文增[21]經(jīng)實(shí)驗(yàn)認(rèn)為，竹材干燥(指生產(chǎn)竹膠合板的竹單板、竹篾捆、生產(chǎn)竹地板的竹片)應(yīng)采用中低溫慢速干燥，溫度不能超過(guò)70℃，否則會(huì)導(dǎo)致硬度過(guò)高而難以加工；相對(duì)濕度可以低些；不必進(jìn)行中間處理，應(yīng)進(jìn)行終了處理，竹片干燥的時(shí)間控制在2.5～3 d效果較好，而竹篾捆的干燥需3～4 d。竹材干燥與木材干燥的不同之處主要是裝堆。

     3 干燥設(shè)備

     盛炳華和張克安[22]設(shè)計(jì)了竹片干燥定型機(jī)，解決了膠合板生產(chǎn)過(guò)程中竹片的干燥和定型問(wèn)題。干燥定型機(jī)的作用是，使竹片達(dá)到規(guī)定的含水率和表面平整性標(biāo)準(zhǔn)，為再經(jīng)過(guò)組坯和熱壓而成的竹膠合板提供合格的竹片。該機(jī)除能連續(xù)生產(chǎn)以滿(mǎn)足生產(chǎn)效率外，還可適應(yīng)不同長(zhǎng)度、不同厚度竹片的需要，使不同規(guī)格的竹片都能達(dá)到干燥定型標(biāo)準(zhǔn)，在10余個(gè)竹材膠合板企業(yè)使用了多年，基本解決了膠合板生產(chǎn)過(guò)程中竹片的干燥和定型問(wèn)題。據(jù)使用效果看，其定型能力優(yōu)于干燥能力。

     張齊生[14]在《中國(guó)竹材工業(yè)化利用》一書(shū)中也闡述了竹片干燥定型方法和定型設(shè)備。對(duì)于4 mm以下的竹片，可在該機(jī)上一次完成竹片預(yù)干燥和定型干燥的操作，但對(duì)厚竹片仍需預(yù)干燥和定型干燥2道工序。

     目前在實(shí)際生產(chǎn)中，大部分企業(yè)所用竹材干燥設(shè)備與木材干燥窯相同，但容量相對(duì)較小，一般采用20～40 m3的小型干燥窯[21]。

     4 竹材干燥相關(guān)參數(shù)

     在對(duì)竹材進(jìn)行干燥處理和建立竹材干燥傳熱傳質(zhì)模型時(shí)，涉及到竹材的一些物理性質(zhì)參數(shù)，如竹材比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)、竹材的纖維飽和點(diǎn)、平衡含水率、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等。國(guó)內(nèi)一些學(xué)者對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行了測(cè)定和研究。周芳純[]在其論著中對(duì)竹材的比熱、導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)溫系數(shù)進(jìn)行了總結(jié)：絕干竹材的比熱基本上不受竹種和容重的影響，平均為0.327 kCal／(kg.℃)，氣干竹材平均為0.41 kcaL／(kg.℃)，竹材比熱隨含水率的增加而增大。竹材是由竹材物質(zhì)、水分和空氣組成的。竹材物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)為0.25～0.34 kCal／(m•h•clC)；水分的導(dǎo)熱系數(shù)為0.5 kcal／(m•h•℃)，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.02l kcal／(m•h•℃)。取竹材氣干密度639 kg／m3，竹材比熱0.4l kCal／，(kg•℃)，導(dǎo)熱系數(shù)0.154 4 kcal／(m•h•℃)，則竹材導(dǎo)溫系數(shù)為5.89×104m2／h[一般木材導(dǎo)溫系數(shù)為5×104m2／h左右(徐永吉，1994)]。

     夏經(jīng)國(guó)[]測(cè)定竹材斷面板導(dǎo)熱系數(shù)為0.180 2 w／(m•℃)。吳舒辭等[24]采用閃光法和比較法及直線(xiàn)法分別測(cè)量了毛竹竹材沿垂直竹纖維方向的幾個(gè)熱力學(xué)特性參數(shù)：熱擴(kuò)散率A、比熱cp及竹材密度Q，并根據(jù)公式K=418.68ACpQ得出導(dǎo)熱系數(shù)K。結(jié)果表明：毛竹的比熱Cp、導(dǎo)熱系數(shù)K均在70 c(=附近取得最大值，即在溫度70℃附近，毛竹竹材具有最好的傳熱性。這一結(jié)果對(duì)竹材的熱處理加工具有指導(dǎo)意義，如在70℃附近對(duì)其進(jìn)行干燥時(shí)，因其導(dǎo)熱系數(shù)較高，熱量容易滲透到材質(zhì)內(nèi)部，使內(nèi)外得到均勻干燥，能夠較好地保證干燥質(zhì)量，同時(shí)因熱量利用充分，從而節(jié)省能耗。

     1998年臺(tái)灣有用無(wú)損傷法測(cè)竹材纖維飽和點(diǎn)的研究報(bào)道，3種竹材上、中、下3段的纖維飽和點(diǎn)不同，總平均值分別為15％～28％、15％～25％、13％~23％。周芳純著[11]《竹類(lèi)培育和利用》中提及竹材的纖維飽和點(diǎn)為30％～35％，輝朝茂和楊宇明[25]在《材用竹資源工業(yè)化利用》一書(shū)中依據(jù)木材學(xué)纖維飽和點(diǎn)計(jì)算的公式，由測(cè)得的體積絕干干縮率和公定容重，按纖維飽和點(diǎn)=體積絕干干縮率／公定容積重，計(jì)算了云南7種(龍竹、野龍竹、甜龍竹、油勒竹、黃竹、巨龍和錫金)竹材的纖維飽和點(diǎn)為14％～26.81％，竹種和段位之間纖維飽和點(diǎn)的差異較大，下段高于中段、上段，油勒竹的纖維飽和點(diǎn)最高(26.81％)，黃竹的最低(15.23％)，7個(gè)竹種纖維飽和點(diǎn)的總平均值為22.33％。

     關(guān)明杰[26]用干縮法、抗彎彈性模量法和熱重分析法測(cè)定了3種叢生竹(龍竹、黃竹、甜竹)及毛竹的纖維飽和點(diǎn)。干縮法、抗彎彈性模量法測(cè)定纖維飽和點(diǎn)，應(yīng)用了竹材性質(zhì)轉(zhuǎn)化點(diǎn)的含水率作為纖維飽和點(diǎn)的定義，這一定義所測(cè)出的纖維飽和點(diǎn)隨竹材部位、竹齡、竹青和竹黃的有無(wú)而有差異。干縮法變異范圍在13.94％～50.34％，抗彎彈性模量法變異范圍在29.85％～42.55％。熱重法測(cè)得毛竹20℃時(shí)纖維飽和點(diǎn)為32.32％。前2種方法都無(wú)法明確界定細(xì)胞腔中自由水完全蒸發(fā)的狀態(tài)。通過(guò)熱重分析，可精確地確定自由水完全蒸發(fā)時(shí)竹材的含水率，即纖維飽和點(diǎn)。可見(jiàn)纖維飽和點(diǎn)的數(shù)值隨不同的測(cè)定方法有較大出入。

     姜志宏[27,28]分別對(duì)毛竹的平衡含水率和竹質(zhì)人造板的平衡含水率進(jìn)行了測(cè)試研究，結(jié)果表明：未干燥毛竹的平衡含水率與100℃±3℃干燥到絕干的毛竹的平衡含水率相差約3％。

     江敬艷[29]用動(dòng)態(tài)法和差示掃描熱量法測(cè)定了絕干毛竹竹材木素的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，2種方法所測(cè)定的數(shù)值有一定差距。竹青熱軟化溫度在208.3～2l1.3℃，竹肉在198.7℃，竹黃在217.8℃。竹材熱塑性會(huì)隨溫度升高而提高。對(duì)一定含水率竹材的熱軟化溫度尚需進(jìn)一步測(cè)定，它對(duì)確定竹材軟化彎曲工藝參數(shù)有重要意義。

     5 結(jié)語(yǔ)

     國(guó)內(nèi)外有關(guān)竹材干燥方面的研究目前報(bào)道較少，特別是對(duì)竹材干燥過(guò)程中的水分移動(dòng)特性、竹材干燥過(guò)程中的應(yīng)力應(yīng)變、竹材的滲透性、竹材干燥機(jī)理及塑性變定機(jī)理的研究基本是空白，需要深入研究以期提高竹材干燥技術(shù)水平和竹材利用率，生產(chǎn)出更多的高附加值產(chǎn)品，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。竹材干燥特性和干燥機(jī)理的研究對(duì)竹材應(yīng)用研究的發(fā)展有積極的推動(dòng)和促進(jìn)作用，可為竹材各種性能與加工利用關(guān)系的研究工作，如竹材干餾技術(shù)、防護(hù)處理、藥劑處理、染色和膠合加工工藝等提供理論依據(jù)，并對(duì)實(shí)際生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。