及微波加热的起源、发展入手，介绍微波加热干燥在木材加工中的应用。

　　微波是频率介于无线电波与远红外线之间的电磁波，它的特点是频率高、波长短。其频率与波长技术首先应用于通信、广播、电视领域中，使用中发现微波会引起热效应，进而在世界范围内开始了对微波加热的应用研究。目前微波加热常用频率为450MHz.微波干燥起源于20世纪40年代，到60年代末，微波能已应用于加热、干燥、杀虫、灭菌、医疗等工业项目上。我国微波干燥技术的应用始于20世纪70年代初期。目前，微波技术已应用于轻工业、食品工业、化学工业及农产品加工等领域得到应用。本文介绍微波加热干燥在木材加工中应用。

　　1微波干燥木材美国、日本、加拿大、德国等国的学者在20世纪60年代初开始研究利用微波干燥木材，认为微波干燥木材是一种最有效的快速干燥方法。1974年我国开始研究利用微波干燥木材的技术，1977年南京七七二厂微波所研制成功木材微波干燥机，首先在无锡家具厂使用。由于微波加热均匀、干燥速度很快，且具有干燥应力小、质量好等优点，曾一度在北京、天津、上海、南京、镇江、青岛、哈尔滨等地广泛地推广应用。后来因投资高、耗电大、干燥成本高等缺点，到20世纪80年代中期，各厂的微波干燥先后停产。进入20世纪90年代以后，由于微波干燥设备不断完善和改进，干燥工艺不断成熟，这种干燥技术在我国的应用又重新恢复。

　　1.1微波干燥木材的原理和优点微波干燥木材的原理是以湿木材作电介质，在微波电磁场的作用下，引起木材中水分子极化，同时由于电磁场的频繁交变，使水分子高速频繁的摆动，摩擦生热，从而加热干燥木材。微波干燥木材具有以下优点：1.1.1干燥速度快微波干燥木材的时候，由于热量不是从木材外部传入，而是在木材内部水分子和木材摩擦直接产生热能，又称“体积加热”。这种体积加热使被干燥的木材沿整个厚度几乎同时热透，而且热透所需时间与木材厚度无关。木材内部的水分迅速汽化，形成向外扩散的压力，同时由于木材表*收穑日期：2003 *介：雷亚方（19以，女，陕西合阳人，副教授，主要从事木材学及木材加工子研究……ightsreserved.http://www.cnki.net雷亚芳等微波加热在木材加工中的应用面有热损失以及水分的蒸发，故实际上木材内部温度高于表面温度，因此微波干燥温度梯度和含水率梯度方向一致，大大地加快了水分的移动速度。1.1.2干燥质量好由于微波干燥木材时渗透性增加，在干燥过程中，加热均匀，木材中水分由内向外同时排出，使木材的膨胀收缩系数基本一致，这样可以最大限度地避免木材在干燥过程中出现的变形、开裂等缺陷，且干燥均匀，残余应力小。另外，微波干燥木材时具有选择性，含水率高的部分吸收微波能量多，得到的热量也多，这样有利于木材含水率的一致。

　　1.1.3可保持木材原有的色泽木材颜色的改变与温度、作用时间及木材含水率有关，温度越高、作用时间越长、含水率越高则木材变色越快。木材微波干燥周期与常规干燥相比要缩短几十至上百倍，而且每次加热要经过由低温到高温的过程，因而在高温下停留的时间更短，所以用微波干燥木材几乎不改变木材的原色泽。

　　1.1.4杀虫灭菌效果好微波干燥木材过程中能彻底杀灭各种虫菌类，消除木制品虫害，利于提高制品强度和延长使用寿命。

　　1.1.5设备占用场地，适于流水线生产微波干燥设备，其主机及辅助设备简单，外廓尺寸小，占地面积小。微波干燥加工能够实现自动化、连续化加工，适于流水生产线，生产率高。

　　1.1.6可直接干燥木制半成品木材微波干燥设备最大的特点是能干燥木制品的半成品。通常木制品的制作工艺都是先将木材干燥后再使用，如先下料制作成形再干燥，成型的木材在干燥过程中略有开裂、变形，就不能使用。而微波直接干燥成型的木材，不变形、不开裂、不损坏木材，因此可先将毛料根据木制品结构的需要，制成各种形状的半成品，再进入微波干燥炉干燥。一般木制品生产中毛料的利用率大约为60%左右，制成半成品后再干燥就可以节省干燥能源。

　　1.2微波干燥的应用与研究20世纪70年代，美国、日本等国的学者进行微波干燥木材的研究，制造出适合木材干燥的微波干燥机，出现了木材微波干燥方法和设备方面的专利。

　　美国的W.P.Mcalister等利用微波能和对流热空气联合干燥2.54cm（1英寸）厚的美国松板材，实验说明用这种联合方法干燥美国松板材而没任何缺陷，在工艺上是可行的。实验发现心裂、表面硬化和以用调整微波输入功率和空气温度的方法来消除。

　　荒木邦夫等探讨木材微波干燥时，以椴木毛料及该种毛料雕刻的木熊为试材，对加热时间、含水率变化、形状差别及加热位置等的影响作了测定，结果是干燥速度快，可以避免开裂，加热位置和形状差别对干燥速度几乎没有影响。Barnes等人125等研究成功微波干燥成材的连续装置。Anttil26研究影响微波干燥不同树种的硬材的某些因素，用微波干燥白蜡木、三毛榉木材和栎木，并连续测量其重量、内部蒸汽压力和温度。试验表明：白蜡木和山毛榉木材适合用微波干燥，而栎木干燥比较困难。每种试材内部温度的增加是相似的，根据试材尺寸的大小，加热变化的速度在0.2°C/min和3°C/min之间。水分扩散出的速度在0.05g/min和0.32g/min之间变化，但与试件尺寸大小无关。他还研究微波干燥松木和云杉木材127，确定了松木和云杉木从生材干燥到含水率8%时的干燥效率和能量密度。通过测量木材内部温度、内部蒸汽压力和水分蒸发的速度来控制干燥过程。木材的内部蒸汽压力可以增到大约20KPa而没有开裂。当在纤维饱和点以上干燥时最高的干燥速度可以达到每分钟降低含水率0.20%~0.45%.在纤维饱和点以下时适宜的干燥速度在每分钟降低含水率0.10% ~0.20%，云杉的干燥比松木快约1.6倍。木材没有出现开裂但一些试样的内部发生颜色的变化。

　　我国关于微波干燥木材的研究，1977年上海长征木材制品厂与东北林学院合作，系统地进行了木材微波干燥的工艺试验，进行了15批试材的生产性工艺试验，认为对于容易干燥、中等或难干的松、榆、桦、栲、柞木等的中、厚木料皆可用谐振腔微波干燥设备干燥到细木工用材所要求的最终含水率。1982年朱政贤等利用工厂条件进行微波干燥的生产性工艺试验，提出部分常用树种及规格锯材的谐振腔型干燥机微波干燥基准。并对微波干燥与对流干燥的干燥质量和干燥周期进行了分析比较。

　　佟永会对水曲柳小方材和椴木板材的含水率各阶段的工艺因素与干燥速度、含水率及干燥质量的关系进行了初步探讨。为了从理论上了解微波干燥木材的机理，王廷魁等人利用唯象理论进行研究，导出木材介电张量随频率变化的关系，并得到木材微波干燥发热量的一般表达式。

　　提高木材干燥质量、减少木材降等、降低能耗、提高设备生产率、改善劳动环境和减少环境污染、降木材炭化是这种干燥方法的缺点，认为这些缺陷可低干燥成本是发展的主题。微波干燥是西北林学院学报19卷以清洁的电作能源，由于我国电力日趋丰富，已步入世界电力大国，电价与煤价的比相对在逐渐降低，故微波干燥等以电为能源的干燥方法在21世纪预计会有明显的增长趋势。微波干燥未来在解决厚材、珍贵材和难干材方面可能发挥重要作用。当然，微波干燥也可用于小径原木、单板、薄木及碎料的干燥。1972年吉田弥明等人研究单板的微波干燥，利用小型间歇式微波干燥装置对柳桉旋切单板进行干燥试验得出：干燥速度随输出功率增大而加大，特别是在纤维饱和点以下的干燥情况，这种影响更大。

　　其干燥缺陷是发生斑状炭化，这和单板表面温度上升过高有关，表面温度至150°C以上即会发生炭化。

　　能量效率与微波输出功率、最终含水率、单板厚度、被干燥的单板体积有关。1977~ 1978年哈尔滨市第二变压器厂、哈尔滨人造板厂和东北林学院林工系共同协作，首次利用微波能对刨花进行干燥试验，取得一定效果，认为微波能干燥刨花（碎料）在技术上是可行的。1995年朱政贤曾进行过微波干燥白桦小径原木的研究，认为白桦小径原木采用微波干燥在技术上是可行的。1998年王丽宇研究了刺槐小径木圆、斜截片微波干燥技术，初步提出刺槐小径圆、斜截片采用微波干燥是可行的，斜截片的干燥基准应比圆截片的干燥基准软。

　　微波用于木材干燥有两种方法，即利用微波快速干燥木材和利用木材的介电性质均衡其含水率。1970年H.Resch等人利用微波一热空气干燥机来均衡经过干燥但仍很湿的针叶树单板的含水率。由于较湿区域对微波的吸收较多，干燥是有选择的。

　　微波再干单板的胶合力等于或胜于初干或热空气再干单板，微波再干单板的胶缝试验结果，没有明显低于其他两种干燥方法的例证。微波再干可以防止过干，并使单板较为柔软，干燥后因劈裂或破坏的降等，微波再干单板少于热空气再干单板。Vasishth等>21研究单板微波再干，把花旗松单板试样，经过微波和常规装置的干燥，应用电子显微镜观察照相表明，用微波干燥的单板，细胞壁没有损伤。

　　微波干燥木材今后可能用在两段干燥的第二阶段，即用于干燥低含水率阶段，可充分发挥其干燥的特长，又能适当降低能耗。如除湿与微波联合干燥，气干与微波两段干燥等联合干燥方式兼有节能和快速干燥的优势，这种不同方法的联合干燥预计在21世纪会有较好的发展前景。

　　2微波测湿常数测量法。微波加热干燥法测水分最大的优点是快速，适于在线测定，所以在水分测定及生产过程在线水分测定和控制中有重要意义。另一种用微波技术测量水分的方法是通过测量材料介电常数的变化来测定水分。在微波频段，水的介电常数在50~81之间，比许多其它材料的介电常数（如植物纤维为2~4）高得多。所以含水率稍有变化，材料的介电常数就会有一个很大的变化，故可通过测量介电常数变化的办法测定材料的含水量。云南林业科学院的尹晓兵等通过用微波炉哄箱测量云南松木材含水率的试验研究，提出微波炉一烘箱法（WB-HX）法提高测定木材含水率效率的方法。该方法分两步使试样全干，第一步应用微波干燥原理使试样在微波炉中快速初步干燥，第二步使试样在烘箱中恒温烘至全干。该方法总测定时间为4~ 6h，比常规的烘箱干燥法缩短测定时间7h，测定精度与国标法相同，操作方便。

　　3微波改性木材近几年来世界上出现了微波改性木材的研究，2000年在国际林联主办的专题为“桉树木制品的未来”研讨会上，澳大利亚墨尔本大学林学院的Vinden和Torgovnikov教授介绍了他们开发的微波木材改性技术，提出微波可以提高木材轴向和径向的渗透性，进而改进难处理树种的防腐处理性能，他们还利用微波处理制造一种新型木材产品，此产品可制成有多层的径切面上空隙，还可以将微波处理和未经微波（或轻度微波处理）的材料层积起来，也可以用微波照射木材的某些部位，形成不同的改性层。我国用微波改性木材的研究正处于尝试阶段，王喜明等的以加拿大杨和水曲柳为试材进行了微波改性木材的初步研究。结果表明，微波处理可使木材的某些性质得以改善，特别是硬阔叶材的改善程度更大。

　　微波处理使木材细胞壁上的纹孔膜的薄弱环节破坏，木材的浸提物析出或重新分布，同时木材的密度降低、弦径向干缩率之比增加、木材的吸水量增加，从而使木材干燥速度加快114，15. 4其他在整形木和压密材的部分研究中直接利用了快速、高效的微波加热方式。木材的整形技术应用的是木材可塑化原理，利用微波把木材加热到1ro~120°c，使木材软化，然后压缩整形，不经制材工序根◎般采潘加热烘干法或试样介电据需要选擀莫具得到定形状的木材‘可用于建筑雷亚芳等微波加热在木材加工中的应用和装饰材料。用微波加热带树皮的原木，由于树皮几乎不软化，整形后，木材表面形成树皮凹凸不平的花纹，比过去人工方法得到的花纹更加自然，而且还能达到木材内部。

　　曰本学者则元京等人利用微波加热技术对东南亚等地木材进行了弯曲工艺的研究，我国南京林业大学的李军研究了水曲柳试件经氨水处理和微波加热后弯曲工艺参数及与弯曲件质量的关系，并确定了最佳工艺。结果表明该弯曲工艺是可行的，该方法较传统生产方式的生产率有明显的提高。

　　曰本学者井上雅文、则元京的将日本柳杉浸泡在水中，浸透一定深度后，用微波加热处理，使木材表面软化，然后在热压机上热压、定性，得到表面压密材。其表面性质如硬度、耐磨性等大大提高。