桉树木材干燥特性与工艺及其皱缩研究现状

本文回顾和分析了桉树木材与干燥有关的材性和干燥特性 ,指出桉木的密度、含水率和干缩率变异性大、渗透性差 ,在干燥过程中易产生皱缩、开裂等干燥缺陷 ,若采用预冻处理和前后期调湿处理可减少木材的皱缩 ;同时建议研究各种桉木不同规格板材的干燥基准和两段式干燥工艺     

按树木材干燥特性与工艺及其皱缩研究现状

本文回顾和分析了桉树木材与干燥有关的材性和干燥特性，指出按木的密度、含水率和干缩率变异性大、渗透性差，在干燥过程中易产生皱缩、开裂等干燥缺陷，若采用预冻处理和前后期调温处理可减少木材的皱缩；同时建议研究各种桉木不同规格板材的干燥基准和两段式干燥工艺。     

水热预处理对枫香木材干燥性能影响的研究

为探索水热预处理对枫香木材干燥性能影响规律,枫香木材先通过水热处理,再利用常规与降温干燥方法对其进行干燥,通过扫描电子显微镜对比分析预处理材与未处理材的微观组织结构变化,评价不同干燥方法的干燥速度与干燥质量。研究结果表明:干燥初期,预处理后枫香木材的常规干燥速度与降温干燥速度较未处理木材的干燥速度分别提高9.2%和12.8%。干燥中后期,常规干燥速度与降温干燥速度分别提高28.7%和15.5%。同时,预处理枫香木材厚度方向含水率偏差及残余应力指标均低于未处理木材。     

过热蒸汽预处理对50 mm厚杨木锯材常规干燥的影响

【目的】采用过热蒸汽预处理杨木锯材后进行常规干燥,探究过热蒸汽预处理对杨木锯材干燥速率、干燥质量和干燥时间的影响,以期提高杨木锯材干燥速率、缩短干燥周期、降低干燥能耗,为杨木锯材的高附加值利用提供技术依据。【方法】采用温度为110、120和125℃的过热蒸汽对初含水率100%~150%、规格900 mm×120 mm×50 mm(轴向×弦向×径向)的杨木锯材预处理5 h,之后进行常规干燥,分析过热蒸汽预处理对锯材含水率、应力、外观质量以及后期常规干燥速率的影响,依据国家标准对过热蒸汽预处理及未处理材常规干燥后的干燥质量进行评价。【结果】1)过热蒸汽预处理结果表明:预处理温度从110℃增加到125℃时,锯材含水率下降比例从59.26%增加到77.11%,含水率在较短时间内大幅度降低并接近木材纤维饱和点;预处理后锯材的残余应力较大,在2.71%~7.75%之间;锯材顺弯、横弯、翘曲和扭曲指标的干燥质量等级均为一级;锯材皱缩比例在25.00%~36.96%之间。2)常规干燥结果表明:经110、120和125℃过热蒸汽预处理后,锯材常规干燥速率较未处理材分别增大7.97%、16.23%和78.42%;从含水率和应力方面分析,过热蒸汽预处理材常规干燥后的干燥均匀度和厚度上的含水率偏差指标质量等级均达到一级,终含水率指标的质量等级为二级;锯材预处理过程中产生的残余应力在常规干燥过程中被释放,常规干燥后残余应力指标质量等级为二级;从外观干燥质量分析,预处理材常规干燥后的顺弯、横弯、翘曲和扭曲指标质量等级均达到一级;锯材在过热蒸汽预处理过程中产生的皱缩在常规干燥过程中部分得到恢复,常规干燥后锯材皱缩比例分别降低至28.60%、9.09%和15.00%。3)总干燥时间分析结果表明:与未处理材的常规干燥相比,110、120和125℃过热蒸汽预处理材的总干燥时间分别缩短了24.96%、44.22%和67.24%。【结论】过热蒸汽预处理可以显著降低杨木锯材的含水率,并提高杨木锯材常规干燥的干燥速率,缩短干燥时间。综合考虑杨木锯材干燥质量和干燥效率,50 mm厚杨木锯材过热蒸汽预处理温度以120℃较好。     

辊压预处理条件对蒙古栎干燥速率及纹孔结构的影响

[目的]针对木材干燥耗时长、效率低的问题,以改变司职水分疏导功能的木材分子关键部位的微观结构为手段,通过改善木材的渗透性和水分的流动性,建立易于水分移动的新路径,达到缩短木材干燥时间的目的.在描述蒙古栎导管分子细胞壁构造变异的形态、数量和程度以及表征处理材在常规蒸汽干燥全程和各阶段干燥速率变动的基础上,探索并建立辊压预处理工艺条件、构造特征变异与干燥速率三者的相关关系.[方法]依托木材的黏弹性和水分移动机制,以蒙古栎为试材,对其含水率47％～55％、900 mm(长)×100 mm(宽)×30 mm(厚)的径切板和弦切板施行2个压缩方向(径向和弦向)、3种压缩率(10％,20％和30％)和3种压缩次数(1,4和9次)的辊压预处理,使用环境扫描电子显微镜(Fei Quanta 200)观察研究辊压处理材的导管分子微观构造特征变异,并在常规蒸汽干燥全程和各阶段测试和分析处理木材的干燥速率变动规律.[结果]环境扫描电镜观察表明,辊压压缩预处理使蒙古栎导管分子纹孔膜破裂和细胞壁出现裂隙,可形成水分移动的微观新路径;随着压缩率增大、压缩次数增加,纹孔膜破裂的数量和程度、细胞壁破坏的规模和尺寸增加,木材的渗透性和水分的流动性得到改善,缩短木材干燥时间.在常规蒸汽干燥的6个阶段和干燥全程,辊压预处理材的干燥速率均大于未处理材;压缩率和压缩方向相同时,干燥速率随压缩次数的增加而增大;压缩方向和压缩次数相同时,干燥速率随压缩率的增加面加快;压缩率和压缩次数相同时,径向压缩的弦切板干燥速率快于弦向压缩的径切板.[结论]以试材初含水率50％、终含水率15％计算,辊压预处理材的全程干燥时间均少于未处理材,弦向压缩径切板干燥时间缩短6.67％～23.64％,径向压缩弦切板缩短4.55％ ～ 13.02％.辊压预处理可在蒙古栎试材内部形成微观的水分移动新路径,改善水分的渗透性和流动性,缩短木材干燥时间.     

木材皱缩评价指标的研究

近年来 ,国内外学者对木材皱缩缺陷开始关注 ,澳大利亚学者Ｔ .ＣＩｎｎｅｓ( 1 995,1 996)、中国学者王喜明 ( 1 989)、刘　元 ( 1 994)等分别研究了澳大利亚产桉木如多枝桉、细叶桉和赤杨、山杨等木材的干燥皱缩缺陷。他们从调湿处理对皱缩的作用 ;皱缩材组织结构的变化 ;皱缩机理 ;皱缩极限温度 ;预冻处理对皱缩的作用等方面做了大量深入而细致的工作。所取得的成果公开发表后得到同行学者的认可 ,对进一步研究避免皱缩的干燥工艺打下了较好的基础。但在众多有关木材皱缩的研究报告中 ,普遍遇到一个同样的问题就是如何定量地去评价和测量…     

超声波和汽蒸预处理对桉木干燥速率的影响

对巨尾桉木材分别进行超声波、汽蒸预处理,分析预处理前后桉木干燥速率的变化。结果表明,超声波和汽蒸预处理均可加快桉木的干燥速率,且随超声波频率的增加和汽蒸处理温度的升高而明显提高;两种预处理方式中,汽蒸预处理对桉木干燥速率和干燥质量的改善效果更明显。     

超声波预处理对桉木干燥时间的影响

以巨尾桉(Eucalyptus grandis×E.urophylla)木材为试材,在功率为340 W,频率为25和59 k Hz的条件下,分别进行30、60和90 min的超声波预处理,对比分析超声波预处理对桉木干燥时间的影响。结果表明,试材的干燥速率和水分扩散系数,均随超声波频率提高、预处理时间增加而增大;尤其当含水率在纤维饱和点以上时,超声波预处理对试材干燥时间的缩短效果更明显。     

初含水率对白橡锯材热压干燥特性的影响

以白橡锯材为研究对象,采用平板热压机对其进行干燥处理,系统研究了初含水率对木材温变特性、干燥速率、干缩特性、干燥缺陷和微观构造的影响规律,探明白橡锯材的热压干燥特性。结果表明:热压干燥是一种高效快速的干燥方法,将初含水率为14%~75%的木材在温度为140℃、压力为0.1MPa的条件下干燥到2%以下终了含水率仅需120~210 min,木材干燥速率随着初含水率的增加而增加;初含水率较高的木材在热压后会产生严重内裂和皱缩缺陷,当木材初含水率降至15%以下时,热压后无内裂缺陷产生,截面变形也明显减小;随着初含水率的增加,木材厚度干缩系数呈增加趋势,而宽度干缩系数则呈下降趋势。通过观察木材的横切面微观结构发现,高初含水率试件的内裂沿木射线生成,其早材大管孔部位可观察到明显压缩。     

预冻处理减少木材皱缩的研究

以大青杨为试验材料，研究了预冻处理对木材干燥皱缩特性的影响，分析了木材在冰冻处理过程中木材细胞腔和细胞壁尺寸的变化规律，理论上计算了细胞壁强度的增加范围。并通过电子显微镜分析冰冻过程对木材细胞壁结构的影响，进而深入探讨预冻处理减小木材皱缩的机理，为减少木材皱缩提供理论基础。结果表明：预冻处理可以减少大青杨木材的皱缩。     

西南桦木材干燥特性与干燥方法及其工艺

为寻求南方珍贵阔叶树西南桦木材的最适干燥方法及工艺,采用百度试验法,研究了西南桦木材干燥特性,并通过测试干燥前后试材的色差变化、干燥后的干燥质量和物理力学性能等指标,分析比较了常规、降温、蒸煮预处理的常规和降温4种不同的干燥方法的干燥效果.结果表明:未进行蒸煮预处理的西南桦木材综合干燥特性为5级,处理材综合干燥特性为4级.4种方法干燥的试材平均终含水率均达到国家3级标准,厚度含水率偏差和应力指标均达到国家1级标准.干燥初期常规干燥较降温干燥的干燥速度稍慢,而中后期常规干燥较降温干燥快60%以上;处理材的干燥速度较未处理材约快1倍.对西南桦木材而言蒸煮预处理的常规干燥是较为适合的干燥方法.     

木材薄板横纹压缩强化的微观结构变化

以锯切大青杨、旋切白桦、刨切紫椴3种木材薄板为研究对象,用常温水浸泡至饱水状态后不经热软化预处理进行横纹压缩强化,通过扫描电镜观察分析横纹压缩强化前后3种木材的未压缩材和压缩材横、纵切面上的微观结构变化,从微观层面探讨此方法强化3种木材薄板的可行性和有待改进、完善之处.结果表明:3种木材的压缩材横切面上整体变形较均匀,横、纵切面上均未发现压缩裂纹或破坏,纵切面上导管壁均有因压缩产生顺纤维方向的横向挤压折皱条纹;横切面上,大青杨、紫椴压缩材管孔沿压缩方向变形最大,白桦压缩材管孔沿其长轴方向变形最大,并使两侧沿压缩方向、径向排列的木射线细胞和木纤维细胞发生侧向扭曲变形.     

桉木纤维预处理对酚醛泡沫复合材料性能的影响

利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)及碱液和KH-550复合的方法对桉木纤维进行预处理,制备桉木纤维-酚醛泡沫复合材料。分析了预处理方法对桉木纤维分子结构、结晶性能和微观形貌的影响,以及预处理方法对桉木纤维复合泡沫机械性能、燃烧性能、隔热性能、微观形貌等性能的影响。结果表明,预处理改变了桉木纤维的微观结构,增强了纤维的结晶度,改善了桉木纤维与酚醛树脂间的界面相容性,复合泡沫的各项性能显著提高,其中弯曲和压缩强度最大提高了约45%和112%,粉化率、导热系数和泡孔孔径最多降低了80.3%,6.8%和300.0%,但预处理对阻燃性无促进作用,复合泡沫的极限氧指数最大降低了13.4%。综合分析可知,KH-550直接处理的复合泡沫各项性能较优,且纤维的质量分数应控制在5%以内。     

桉树人工林木材的干燥特性及干燥基准研究

采用百度试验法,结合常规干燥、真空干燥、常规-真空联合干燥三种不同干燥方式,研究了圆角桉和柠檬桉人工林木材干燥特性和干燥基准.结果表明两桉材前期开裂和皱缩比较严重,截面变形达到5级,属难干材,特别是含水率在30%以上时,干燥速度不宜过快,并须要对其进行前期、中期及终期处理.综合考虑干燥速度与干燥质量,常规-真空联合干燥是其较为理想的干燥方法.     

预蒸煮对巨尾桉木材性能的影响

将经过48 h冰冻的巨尾桉木材进行水热化学处理,在恒温恒湿干燥后,对比分析处理材与未处理材的干缩率、物理力学性能与抽出物的含量。结果表明:与未处理材相比,处理材的差异干缩、抽出物含量都有所下降;但物理力学性能也降低了,其中抗弯强度、弯曲模量、冲击韧性的最大下降幅度分别为23%、19.1%、46.5%,且若温度过高,比如100℃,处理材反而出现了变形、甚至皱缩等缺陷。     

预压缩处理施胶技术提高杨木重组木尺寸稳定性的研究

高性能重组木制造技术可将速生材制造成具有高强度和天然木材纹理结构的新型木材,从而提高速生材的附加值。然而,采用此技术制备的重组木虽然尺寸稳定性显著高于传统工艺制备的重组木,但是仍不能满足室外用材的需求。为提高室外用重组木的尺寸稳定性,采用预压缩处理施胶技术对木单板施胶后制备高性能重组木,通过扫描电镜、压汞仪、激光共聚焦显微镜和超景深显微镜,研究了预压缩处理施胶技术对木单板和重组木的形貌和胶液分布的影响,及其对重组木尺寸稳定性和力学性能的影响。研究结果表明:预压缩处理施胶技术增大了木单板的比表面积,使胶液在单板和重组木中分布更均匀,而且显著降低了重组木的吸水厚度膨胀率(TSR)和吸水宽度膨胀率(WSR)。在63℃/24 h的水煮测试中,TSR和WSR相比未处理材分别降低43.34%和12.82%;在28 h循环测试中,TSR和WSR相比未处理材分别降低50.94%和51.48%。因此,采用预压缩处理施胶技术制备的重组木尺寸稳定性相比未处理材显著提高。同时,重组木的静曲强度、弹性模量和剪切强度相比未处理材分别提高1.63%,12.15%和21.34%。     

赤桉材干燥皱缩的热处理调控

以人工林赤桉材为研究对象,根据皱缩评价指标对比研究了热水浸泡和汽蒸预处理对皱缩发生程度的影响,以及干燥中的热处理对皱缩回复的影响。研究表明：包括4 h常压预汽蒸处理和80℃热水处理在内的预热处理可以有效地预防皱缩;在板材平均含水率18%时进行3 h的汽蒸处理可以有效回复皱缩材。     

水热预处理对毛白杨木材压缩层形成的影响

为高效利用木材资源,实现对压缩杨木压缩层的位置和厚度的有效控制,进行了先水热预处理,再压缩的研究,分析水热预处理时间对预处理材水分分布、压缩材的压缩层形成及性能的影响.结果表明,随着预热时间的增加,水分向预处理材芯层移动,压缩层的位置亦向芯层移动、压缩层厚度增加;与未处理素材相比,压缩材的抗弯性能明显增强.     

赤桉半干材的窑干与调湿处理工艺

针对移行材和早材皱缩等主要气干缺陷,拟定出赤桉半干材的干燥工艺,窑干前进行回复皱缩和减小表面硬化的汽蒸处理,窑干至目标含水率时进行终了调湿处理.结果表明:汽蒸预处理可以有效地回复皱缩材和显著地减小表面硬化;5 d内将试材的平均含水率25.61%下降到11.72%;3 h的汽蒸处理和24 h的湿空气处理均可有效地减小含水率梯度和残余塑性变定,但后者效果更佳;板材干燥质量达到国家标准二级质量的要求.     

脲醛树脂浸渍杨木的干燥特性研究

利用百度试验法对脲醛树脂浸渍杨木的干燥特性进行试验和分析。结果表明,脲醛树脂浸渍杨木与未处理杨木干燥特性差异较大。树脂浸渍杨木未出现初期开裂和内裂,截面变形小,但易皱缩,弦径向干缩差异大并高于未处理杨木,干燥速度明显低于未处理杨木。