木材过热蒸汽干燥过程中的收缩应力(Ⅰ)--径向收缩应力特征

试验研究了日本柳杉在120—180℃高温高压过热蒸汽条件下，干燥过程中所伴随的收缩应力的发生发展特征，以及温度和相对湿度对径向收缩应力的影响。试验采用夹具束缚试件在干燥过程中的收缩变形，利用应力传感器连续测定饱水试件在高温高压过热蒸汽条件下，从试件达到环境平衡条件开始直到全干状态或明显开裂为止的径向收缩应力。对温度80—180℃，相对湿度0—80％干燥条件下收缩应力的研究结果表明，温度140℃、相对湿度60％以上的条件下，收缩应力得到有效抑制。在温度140℃以上的条件下，即使相对湿度达到100％仍然存在收缩应力，此收缩应力的发生与木材细胞壁组成的结构变化有关。     

高温高压蒸汽条件下木材的拉伸应力松弛

为进一步探讨木材在高温高压蒸汽干燥过程中的应力释放机理,该研究以日本柳杉木材为研究对象,利用新开发的耐热、耐压应力传感器和专用夹具,对高温高压蒸汽条件下木材的拉伸应力松弛特性进行了较为详细、全面的系统研究.结果表明:温度条件对木材应力松弛的影响远比应变水平的影响显著,随着温度的增加、木材应力松弛急剧增大,残余应力迅速下降;木材应力的松弛除了受温度的影响外,受环境相对湿度的影响显著.无论木材的径向还是弦向,其拉伸应力松弛过程中的残余应力和木材干燥过程中的最大收缩应力随温度变化的关系十分吻合.该结果充分证明了木材在高温高压过热蒸汽干燥过程中的收缩应力 显著降低,是由于收缩变形而引起的收缩应力在长时间处于拉伸状态下应力释放所致.      

高温高压过热蒸汽处理木材的热稳定性

以日本柳杉(Cryptomeria japonica D. Don)为试材,采用差热分析仪(附带DSC测试配置)对经温度为80、120、160、180℃,相对湿度分别为0、40%、60%、100%(80℃时最大相对湿度为80%)过热蒸汽处理后的试件进行了测试,探讨不同温度、不同相对湿度条件对木材热稳定性的影响.结果表明:高温高压过热蒸汽处理后的木材与未处理材的热分解机理基本相同;处理木材的温度越高,木材热分解所需温度也随之增高;高温高压过热蒸汽处理材的热稳定性好于未处理材,并随处理温度的升高而提高;相同温度条件下,相对湿度较低时处理的木材,其热稳定性好于相对湿度较高时处理的木材;相同相对湿度条件下,高温处理的木材,其热稳定性好于低温处理的木材.     

高温高压过热蒸汽处理木材的力学特性及化学成分变化

以日长柳杉为试材，经温度80～180℃，相对湿度0～100％的不同条件过热蒸汽处理后的试件，用万能试验机进行横纹压缩试验，探讨不同温度、不同相对湿度条件对木材力学特性的影响；实验同时考察了经不同温度和相对温度处理后的木材化学组分的变化。结果表明：高温高压过热蒸汽处理后，木材的抗压强度没有发生明显变化，其化学成分发生了微小的变化。     

高温热处理对兴安落叶松自由湿胀特性的影响

以兴安落叶松为研究对象,在实验室条件下进行木材高温热改性处理,分析加热温度、处理时间对木材吸湿膨胀特性的影响,为人工落叶松热改性木材的高价值化利用提供理论依据。采用高温热处理工艺(常压过热蒸汽作为加热介质,热处理温度分别为180℃、200℃,热处理时间分别为2 h、4 h、6 h)对落叶松进行热改性处理。随后,将各类热改性的试件和室干对比试件置于特定温度(60℃)和相对湿度(30%、50%、70%、88%、98%)环境中进行水分平衡处理,待其达到吸湿质量稳定后,测量各类试件的质量及尺寸变化量。研究结果显示:与对比试件相比,经高温热处理的落叶松试件的平衡含水率和弦、径向吸湿膨胀率均呈现降低趋势,在高湿度阶段各变化量的降低趋势更加显著。当试件在温度为60℃、相对湿度为98%的环境中达到吸湿水分平衡状态后,经200℃高温6 h处理后的试件的平衡含水率仅为对比试件的67%;经200℃高温6 h处理后的试件的弦、径向吸湿膨胀率则分别下降了40%、38%。高温热处理过程能够显著减小落叶松试件的弦、径向吸湿膨胀率的差异。从位置1～位置5(边材至心材),热处理材较对照组其弦、径向吸湿膨胀率均明显减小。     

龙竹干燥特性初步研究

对云南典型的材用丛生竹--龙竹(Dendrocalamus ganteus)的干燥特性进行研究.比较了100℃和60℃温度下竹材干燥速度、干缩率、变形情况以及竹材在纵向、径向、弦向3个方向上干燥速度的大小.结果表明:高温干燥较低温干燥干燥速度快,但竹材干缩率较大,变形较大.无节部位径向干缩率大于弦向干缩率;节子部位径向干缩率小于弦向干缩率;相同方向上,节子部位干缩率小于无节部位干缩率.无节试件纵向干燥速度较弦向和径向快,而有节试件径向干燥速度较纵向和弦向快.     

马尾松干燥特性研究

采用百度试验法,在(100±2)℃恒温干燥条件下对马尾松(Pinus massoniana Lamb)试件进行干燥试验,根据干燥过程中马尾松试件的初期开裂、内裂、截面收缩等干燥缺陷制定出马尾松木材的干燥基准。结果表明,马尾松试件的初期开裂等级为1等,内裂等级为1等,截面变形为2等,干燥速度等级为1等,综合特性等级为2等。马尾松的干燥初期温度为70℃,干燥初期干湿球温度差为4～7℃,干燥终期温度为90℃。厚度为25 mm的马尾松板材在强制循环干燥窑内干燥至含水率10%所需的时间为6.75(5)d(括号内为硬基准条件下的干燥时间)。马尾松木材的平均纵向收缩率为0.48%,平均径向收缩率为4.35%,平均弦向收缩率为5.97%。马尾松试件主要缺陷是截面变形,在实际生产过程中要尽量使用硬基准,干燥中、后期适时进行喷蒸处理。     

预热处理对改善尾巨桉木材干缩性和材色的研究

为探讨预热处理对尾巨桉木材干缩性和材色的影响,分别在100℃饱和蒸汽和120℃过热蒸汽条件下对尾巨桉木材进行预热处理。对预热处理前后的尾巨桉木材进行干缩率及色度指数的测定,应用扫描电镜对预热处理后尾巨桉木材的微观构造进行分析。结果表明:1）100℃饱和蒸汽可以使尾巨桉的干缩性降低,材色无明显变化;120℃过热蒸汽处理使尾巨桉在干燥过程中出现较多缺陷,如皱缩、内裂等,但可以有效促使桉木颜色向珍贵树种颜色转变。2）经120℃过热蒸汽处理,尾巨桉木材导管中纹孔的内含物被部分排出,细胞被压扁,宏观尺寸发生变形,是导致尾巨桉出现干燥缺陷的主要原因。     

高温过热蒸汽干燥处理对木地板尺寸稳定性的影响

以日本柳杉（Cryptomeria japonicaD.Don）为试材,经温度为140,160,180℃,相对湿度均为100%的过热蒸汽处理及干燥后制成木地板,对其吸湿解吸特性及化学成分进行分析,考查在潮湿或干燥的自然环境使用中的尺寸稳定性.研究结果表明：经高温过热蒸汽干燥处理后的木地板尺寸稳定性得到了改善.     

米老排干燥特性研究

采用百度试验法,在(100±2)℃恒温干燥条件下对米老排(Mytilaria laosensis)试样进行干燥试验,根据干燥过程中米老排试样的初期开裂、内裂、截面收缩等干燥缺陷制定出米老排木材的干燥基准。结果表明,米老排试样的初期开裂等级为4等,内裂等级为1等,截面变形为2等,干燥速度等级为2等,综合特性等级为4等。米老排的干燥初期温度为50℃,干燥初期干湿球温度差为2～3℃,干燥终期温度为80℃。厚度为25 mm的米老排板材在强制循环干燥窑内干燥至10%所需的时间为16(10)d(括号内为硬基准条件下的干燥时间)。米老排木材的平均纵向收缩率为0.14%,平均径向收缩率为4.37%,平均弦向收缩率为6.67%。米老排试样主要缺陷是初期开裂、干缩、扭曲,在实际生产过程中要尽量使用软基准,干燥中、后期适时进行喷蒸处理。     

尾巨桉自由干缩率及纤维饱和点的测定

在6种湿度条件下检测了1、2、3 mm厚(纤维方向)尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)试件的弦、径向尺寸及含水率,研究了试件的干缩特性、全干缩率及纤维饱和点。结果表明:包括1 mm厚的试件在高含水率范围内也产生了皱缩。相同湿度条件下不同厚度试件的干缩曲线类似,在高含水率范围内试件出现不同程度的皱缩或回复。湿度对试件干缩特性有影响。高湿度条件下,试件均先皱缩再回复,且皱缩与回复均较大;中等湿度条件下试件的皱缩没有产生回复;湿度≥33%时,1 mm厚的试件残余皱缩程度最小。回归方程分析得出,试件厚度对全干缩率测量影响不显著,而对纤维饱和点的测量影响明显,3 mm厚的试件纤维饱和点测量值比1 mm厚的试件增加了约15%。干缩过程试件产生的微小皱缩并非自由干缩,因此全干缩率和FSP略有不同。     

大径级火力楠木材干燥特性和干燥工艺研究

采用百度试验法研究木材干燥特性,利用小型木材干燥试验机分别对25 mm和40 mm厚锯材进行常规干燥试验研究锯材干燥工艺基准。结果表明,火力楠木材的百度干燥缺陷程度较轻,初期开裂等级为2,扭曲变形等级为2,截面变形等级为1,内裂等级为1;木材的干燥速度中等,等级为3。木材含水率为15%时的密度为0.679 g·cm^-3,属中等。木材的差异干缩很小,干燥过程产生开裂的趋势较小。采用制定的干燥基准对锯材进行常规干燥,25 mm厚锯材从初含水率87.9%干至终含水率9.1%,干燥用时169.0 h (7.0 d),平均干燥速率0.47%·h^-1;40 mm厚锯材从87.5%干至8.5%,干燥用时341.0 h (14.2 d),平均干燥速率0.23%·h^-1。2种厚度干燥锯材的平均最终含水率、干燥均匀度、厚度上含水率偏差、残余应力以及可见干燥缺陷方面的指标,均达到了国家标准规定的锯材干燥质量二级及以上级别的要求。本研究编制的2种厚度火力楠锯材的干燥基准合理,可为实际木材的干燥生产提供科学依据。     

桉树无性系大径材干燥特性分析

[目的]分析桉树无性系大径材的干燥特性,并预测其干燥基准,为桉树大径材的实木利用提供科学依据.[方法]采用百度试验法研究10年生尾巨桉无性系大径材的干燥特性,根据木材干燥过程中初期开裂、内部开裂和截面变形3项干燥缺陷的发生程度,制定桉树大径材干燥基准.[结果]桉树无性系大径材初期开裂程度2级;内部开裂程度中等,为3级;截面变形严重,为4级.干燥速度为4级,干燥速度较慢,属难干木材.体积、径向和弦向干缩率较大,分别为19.656%、10.976%和9.451%;差异干缩值为0.861,属差异干缩小.根据3种缺陷的等级程度,确定桉树无性系大径材干燥基准的基本条件:初期温度50℃,初期干湿球温度差2~4℃,末期温度75℃;厚度为25~30 mm的桉树无性系木材窑干至水含率10.00%所需时间为20.75 d.[结论]截面变形是桉树无性系大径材的主要干燥缺陷,为防止其发生,在生产中应以初期温度50℃、初期干湿球温度差2~4℃、末期温度75℃为干燥基准,可根据实际情况进行适当调整.     

过热蒸汽膨化干燥番茄及其理化品质

利用过热蒸汽膨化干燥技术,对热风干燥与过热蒸汽膨化干燥的干燥特性、处理前后番茄的理化品质进行比较和分析.结果表明:番茄经过热蒸汽膨化后干燥,干燥速度快,比单纯采用热风干燥所需的干燥时间缩短34.4%;过热蒸汽膨化干燥的番茄体积饱满,色泽较好,营养保存率高,微观组织呈现明显的蜂窝状结构,复水比高,复水温度较高时的复水比明显高于热风干燥的番茄;过热蒸汽膨化干燥的番茄在85℃的水中复水6 min,其硬度和粘性适中,弹性和咀嚼性值最大,感官评价最好.     

东北产硬阔叶树小径木干燥工艺的研究

本文主要研究东北产硬阔叶小径材的干燥工艺问题。通过对柞木、水曲柳和桦木板材的常规干燥试验,提出了可行的干燥基准,确定了合理的干燥工艺。试验的板材厚度均取25mm。试验结果表明,在保证干燥质量的前提下,与普通锯材比较,干燥时间大大缩短。测定了三个树种的干缩系数,并和普通锯材作了比较。分析了边材、心材和髓心材的干缩特点,阐明了小径材弦径向干缩差异大是其难干的一个主要原因。另外,髓心对干燥缺陷的产生影响较大。讨论了热湿处理与干燥速度、弦径向干缩比和干燥应力之间的关系。     

小径木核桃楸锯材干燥工艺的选择

对小径木核桃楸锯材进行三周期的间歇式干燥,小径木核桃楸年轮宽度较宽、胞腔直径较大、胞壁率及胞壁厚度较小,在干燥过程中细胞腔中的自由水比较容易排出,干燥速度较快;小径材的弦、径向干缩系数均比成熟材大,小径木核桃楸的干缩系数约为成熟材的3倍,在干燥过程中极易产生干缩变形;小径木核桃楸径切材的抗剪切力均大于弦切材。根据木材特性分析,采用间歇式干燥方式可提高锯材的干燥质量。