干燥过程中木材内部含水率检测的X射线扫描方法

以红橡和黑胡桃木材为研究对象,采用X射线扫描方法测量常规热风干燥过程中木材厚度方向含水率分布和平均含水率的可行性。结果表明:采用X射线扫描无损检测方法可以实现干燥过程中同一木材试件含水率分布和平均含水率的动态检测;与称重法含水率测量值相比,在8%～68%的较宽含水率范围内,不论是在高含水率阶段还是在低含水率阶段,采用X射线扫描法测量木材含水率时,都具有较高的测量精度,测量值偏差最大不超过3%;在热风干燥过程中,所有试件含水率的称重法测定值与X射线扫描法测定值之间相关系数的平方都在0.97以上;X射线扫描方法具有扫描速度快、设备费用较低、测量精度高的特点,为木材含水率的动态检测提供了一种很好的技术手段。     

一种电子式全量程木材含水率测试仪

介绍了一种新研制的电子式全量程木材含水率测试仪的基本结构、测试原理与使用方法,并对其测量精度和测量误差进行了系统分析。结果表明:新研制的含水率测试仪可以实现全量程木材含水率的快速测量,并具有较高的测量精度;与现有电阻式和感应式含水率测试仪相比,新含水率测试仪具有更高的测量精度和更小的测量误差,特别是对于含水率40%以上木材的检测,新含水率测试仪更具有优势;在0~140%的含水率变化范围内,其测试结果的绝对偏差范围为2%~5%,且绝对偏差波动小;新含水率测试仪测量误差是由木材的非均质特性造成的,在实际生产过程中,可以通过合理取样有效减少测量误差,提高测量精度。     

杯弯法测试木材干燥应力的研究

对东北产柞木、白桦和大青杨进行试验的结果表明，杯弯法能够测试木材干燥应力的发展规律。温度与残余变形间的关系可由指数函数表达，最大杯弯量和最大杯弯时的含水率随温度增高呈线性增大，但在５０～７０℃范围内，最大杯弯时的含水率约为３０％。应力转变点的木材含水率与树种相关，试件厚度对其影响不明显。     

木材窑干过程含水率实时在线检测技术述评

木材窑干过程中含水率在线检测一直是木材干燥设备控制系统研究的热点之一。介绍了在传统称量法基础上发展而来的在线检测称量法,以及在木材电学特性的理论研究基础上发展起来的电阻法和介电法;分析了称量法、电阻法和介电法的工作原理、影响因素及其优缺点,并就这些方法在实际中的应用进行了评述。     

激励信号对山杨木材电阻测量的影响

木材电阻测量在含水率检测和立木腐朽检测等方面具有重要意义。为分析激励信号对木材电阻测量的影响,以含水山杨试件为研究对象,在实验室使用不同电流种类、电压、波形和频率的激励信号进行电阻测量试验,并对电阻测量值进行方差分析和回归处理。结果表明,电流种类对木材电阻测量有显著影响,木材的直流电阻比交流电阻高。直流信号的电压对电阻有影响,电阻随直流电压升高而减小。交流信号的电压和波形对木材电阻的影响都不显著,但频率的影响则是显著的,木材电阻随频率升高而下降。在实验室条件下,1 000 Hz左右的交流信号比较适合作为木材电阻测量的激励信号。     

基于控制容积干缩模型的X射线法测算木材含水率分布

【目的】构建木材控制容积干缩模型，采用X射线法测量木材剖面密度，计算含水率分布，为科研和生产测定木材含水率及其分布提供技术支撑。【方法】将绝干前木材沿厚度方向划分控制容积，引入木材全干干缩率参数并依据木材干缩原理计算绝干后木材控制容积厚度，利用木材剖面密度确定控制容积密度，完整构建求解绝干前木材控制容积含水率计算模型。模型中绝干前木材控制容积含水率、绝干后木材控制容积厚度和密度等变量高度耦合，通过开发迭代算法并在Matlab软件中编制计算程序求解以上变量，该算法以绝干后木材实际厚度为约束条件不断修正木材全干干缩率，有效避免因全干干缩率引入值与真实值偏差带来的计算误差。同时，开展毛白杨木材对流干燥试验，利用本研究方法测算不同干燥阶段木材含水率分布，并与木材实际平均含水率（称重法）以及假设木材厚度方向均匀干缩法测算的含水率分布进行对比分析。【结果】本研究方法测算的木材平均含水率与称重法测量的木材平均含水率非常接近，二者相关系数的平方（R2）在0.999 2以上。本研究方法与均匀干缩法相比，在FSP（纤维饱和点）以上时2种方法测算的木材含水率分布一致；在FSP以下时本研究方法测算的木材含水率...     

基于响应曲面优化法的木材高强微波预处理工艺

以速生人工林 I－69杨为研究对象，利用自主研制的木材高强度微波改性预处理设备，采用响应曲面优化法研究木材初始含水率、微波辐射功率和辐射时间对木材渗透性的影响规律，获得优化的杨木微波预处理条件，并揭示高强微波预处理对杨木微观构造的影响。结果表明：1)高强微波预处理能显著提高杨木横向渗透性；2)随着木材初始含水率增加，杨木渗透性呈先增加后减小的趋势，随着微波辐射功率和辐射时间的增加，杨木渗透性整体呈现增加趋势；3)通过高强微波预处理，可使杨木的24 h常压吸水增重量增加约50%，较优的木材初始含水率、微波辐射功率和辐射时间控制区间分别为25%～65%，10～20 kW，60～90 s；4)优化的杨木高强微波预处理条件为：初含水率56%、辐射功率19 kW、辐射时间89 s；5)高强微波预处理可以破坏木材纹孔膜、木射线薄壁细胞等结构，形成新的流体通道，为后期功能体材料的导入和高附加值功能型木质复合材料的制备创造条件。     

木材窑干过程中数据采集系统的优化设计

设计了一种木材窑干过程中的数据采集系统。与传统的在线采集系统相比较,该系统可以准确地实时在线采集到木材窑干过程中的空气温度、湿度和木材的含水率,并且解决了多路信号在进入系统时会引起的干扰问题。经过多方面的分析与比较,该系统选择了热电阻PT1000作为温度测量传感器,用测湿片测量窑内的平衡含水率来确定湿度,木材的含水率则用电阻法进行分段测量。在此之上,该系统完成了软硬件的设计,并使用了一系列的抗干扰措施以保证系统的稳定性。     

低循环风速下木材表层水分蒸发的试验研究

木材干燥过程中,介质循环速度是一个影响木材干燥的重要工艺参数.在木材各含水率阶段,通过试验分析研究不同介质循环速度对木材干燥速度的影响.结果表明,介质循环速度对干燥速度的影响显著,但其影响随木材含水率（MC）的降低而减弱.在低介质循环速度条件下,试件MC大于45％时,表现为木材干燥速度和木材含水率偏差（△MC）随循环风速的增加而增加,呈显著正相关关系;试件MC介于35％ ～ 45％之间时,正相关关系存在但不显著;试件MC小于35％时,干燥室内循环风速的大小不影响木材的干燥速度和木材含水率偏差（△MC）.对试件表层含水率分析,试件表层含水率大于25％时,试件表面循环风速对试件表层含水率的影响显著;试件表层含水率小于25％时,试件表面循环风速对试件表层含水率的影响很小,不同循环风速下试件表层含水率基本一样.     

电阻校准木材含水率测量仪示值的方法

本发明公开了一种电阻校准木材含水率测量仪示值的方法,其校准步骤如下：（1）选取一款校准合格的木材含水率测量仪作为标准测量仪;（2）选若干阻值不同的测试电阻,并用步骤（1）中的标准测量仪对每块测试电阻进行测量,获得对应的含水率标准数值,并绘制“电阻值与含水率标准数值对照表”;（3）选取至少三个不同阻值的测试电阻,用被校准的测量仪分别对所选取的测试电阻进行测量,并记录下各个含水率检测数值;（4）将测得的含水率检测数值与含水率标准数值进行对比,看得到的最大误差值是否在国家检定规程中的最大允许误差范围内。本发明的优点是：降低了校准成本,提高了工作效率;校准结果更加准确。     

木材含水率测试技术水平及其前景

木材含水率是影响木材性质和使用的重要因素。准确而迅速地测试木材含水率一直是重要的研究课题。目前使用的各种测试方法依据的原理不同,其应用范围和受环境因素(例如温度、树种、电源等)影响的程度也不同。本文对常用的电阻法和电容法受温度、密度、树种等影响的情况进行了对比分析,指出了木材含水率测试技术的发展趋势,并介绍了我国在木材含水率检测方面开展科研工作及推广应用的情况。     

电容法测试刨花含水率的研究

研究了基于电容原理测定刨花含水率的方法.试验表明:在一定含水率范围内,刨花含水率与其电容值成一定函数关系,当5%≤MC＜25%时,含水率与电容值成指数关系;当25%≤MC＜150%时则成线性关系.同时,被测物的堆积面积、堆积厚度等对测量结果有一定影响,需加以修正.     

电容式含水率测量仪在干燥室内测量准确性研究

室干过程中,测量木材的含水率是执行含水率基准和决定干燥终点的前提.木材易于产生弯曲,木材未干、板材含水率达不到标准若再次干燥,势必增加成本.监测干燥室内板材含水率有以下几种方法:用电阻和电容式水分仪测量;测量气流穿过材堆前后温度差,然后按经验公式推算含水率;用材堆的细     

DSC法研究苯基异氰酸酯与木素、纤维素、木粉的反应特性

用差式扫描量热法(DSC)对苯基异氰酸酯与木素、纤维素、木粉的反应进行探究.在不同升温速率下,试验对比苯基异氰酸酯分别与木素、木粉在绝干含水率和平衡含水率(木素为3%,木粉为5%)条件下的反应特征;同时研究木素存在下苯基异氰酸酯与纤维素的反应特性.基于对DSC图的讨论分析和Ozawa方程,求解苯基异氰酸酯分别与木素、木粉反应的活化能,初步揭示异氰酸酯分别与木素、纤维素、木材的胶接反应特性.研究表明:苯基异氰酸酯与木素反应温度和活化能相对于苯基异氰酸酯与木粉反应的温度和活化能要低;木素与纤维素混合时,异氰酸酯主要与木素反应,当纤维素的含量较大时,纤维素与异氰酸酯反应程度加大;当木材含水率为5%时,水分导致含水木材与异氰酸酯反应活化能降低了34%.     

高强度微波辐射对落叶松木材渗透性的影响

采用高强度微波辐射落叶松木材,将微波处理的木材试件与未处理试件在相同的条件下进行加压注水试验,测定吸水增重率(WAR),用于评价木材的渗透性.研究了试材初含水率、处理材心层温度、微波辐射功率、微波辐射时间等处理工艺条件与落叶松木材渗透性的关系.结果表明:适当控制上述处理条件,高强度微波辐射处理可以改善落叶松木材的渗透性.落叶松木材适宜的初含水率范围是25%～60%;适宜的微波辐射功率与落叶松木材的初含水率有关,本文条件下辐射功率可选择9～24 kW;适宜的辐射时间取决于木材的初含水率和选择的辐射功率,当落叶松木材的含水率为30%左右,9.23 kW 微波功率下辐射55 s或20～24 kW微波功率下辐射25 s时,经微波处理木材的吸水增重率是未处理材的200%以上,木材的渗透性得到显著改善. 对微波处理改善落叶松木材渗透性的机理进行讨论,认为微波能够迅速使木材内部的水汽化,在木材内部产生较大的蒸汽压,冲破木材细胞壁薄弱组织,形成细微裂隙,疏通水汽传导的途径.随着微波功率的升高有利于微细裂隙的形成,所需辐射时间缩短,但是过高的辐射功率或过长的辐射时间易造成木材开裂.     

微波预处理对杨木活性染料染色效果的影响

以杨木为研究对象,采用单一因素法研究了杨木初含水率,微波辐射时间及微波辐射功率对杨木活性染料染色效果的影响规律,获得较优的杨木微波预处理工艺。结果表明:(1)微波预处理可以破坏木材内部微观结构,改善木材渗透性;(2)随着杨木初含水率的升高,上染率逐渐下降。当初含水率为25%时,其上染率和固色率分别为39.44%和38.31%;(3)随着微波辐射时间的延长,上染率和固色率均呈上升趋势,当辐射时间为90 s时,与未处理木材相比上染率可提高21.15%,固色率可提高21.44%;(4)随着微波辐射功率的增大,染色效果也更佳;当辐射功率为18 k W时,与未处理木材相比上染率可提高21.38%,固色率可提高21.59%。     

西加云杉木材单宁铁变色因素及防治

为解决西加云杉木材加工中的铁变色问题,研究了西加云杉木材内单宁引发铁变色的因素,并探寻铁变色化学防治方法,为其加工利用提供理论依据。采用CIE-L~*a~*b~*色度体系对西加云杉木材的铁变色现象进行评价,通过控制变量法分别研究木材含水率(40%,60%,80%和饱水状态)、铁离子质量分数(0.01%,0.05%,0.1%,0.5%和1%)、反应温度(25,45,65,85和95℃)及时间(0 min、1 min、5 min、10 min、30 min、1 h、6 h、12 h和24 h)等因素对西加云杉木材表面颜色的影响,并研究了草酸、次磷酸、磷酸二氢钠、乙二胺四乙酸二钠(EDTA·2Na)试剂对西加云杉木材铁变色防治处理的效果。结果表明:以上因素均对西加云杉木材的铁变色有不同程度的影响,其中,铁离子质量分数、反应温度和反应时间等因素都与变色严重程度呈正相关,即铁离子质量分数为0.01%、反应温度为25℃,反应时间为1 min时木材变色程度均最小。当含水率为40%时,变色严重程度相对较低;当含水率高于40%时,变色程度随含水率增加有增大趋势;当含水率为60%左右时,变色程度较为严重;之后,变色程度在一定范围内波动。2%草酸、5%磷酸二氢钠和2%草酸+5%磷酸二氢钠的组合均能有效防治铁变色;3%草酸对消除铁变色有一定效果,当加入0.5%EDTA·2Na螯合剂时效果更优,为避免返色,应选择3%草酸+0.5%EDTA·2Na药剂进行除色处理。当铁离子质量分数较低时,可通过降低木材含水率、避免高温及长时间接触来减轻铁变色现象;通过对其加工表面喷涂2%草酸、5%磷酸二氢钠或2%草酸+5%磷酸二氢钠试剂组合可以有效预防木材铁变色;对于已经发生铁变色的木材,可采用3%草酸配合0.5%EDTA·2Na进行涂刷处理,消除已产生的变色。     

杨木和杉木横纹抗拉强度的含水率依存性

木材横纹抗拉强度是其能够高效利用的重要指标之一。为了研究含水率对木材横纹抗拉强度的影响,并计算12%含水率时的理论横纹抗拉强度值,采用饱和盐溶液调湿法,在0%～100%相对湿度范围内,测定了人工林杨木和杉木在8个平衡含水率条件下的横纹抗拉强度。结果表明:在任一含水率条件下,杨木和杉木均表现为径向抗拉强度最大,弦向最小;在任一纹理方向上,杨木的横纹抗拉强度均高于杉木,表明木材的横纹抗拉强度与解剖构造(木射线、年轮方向)及木材密度有关。随着含水率的增加,木材横纹抗拉强度及单位含水率的横纹抗拉强度呈现下降趋势,这与水分对木材细胞壁的塑化作用及其存在状态有关。当含水率为12%时,杨木在径向和弦向的理论横纹抗拉强度分别为8.3和4.0 MPa,杉木在径向和弦向的理论横纹抗拉强度分别为4.4和2.9 MPa。两树种横纹受拉时的容许应力为0.91～2.86 MPa。该研究结果为人工林杨木和杉木在干燥、木结构设计、弯曲加工等工艺环节提供了基础数据。     

利用SMS-2窑用木材含水率测湿仪计算多点平均值

木材干燥是木材深加工的第一步，而干燥时木材含水率的控制是一个关键问题。为确保在木材干燥过程中对木材含水率的准确测量，使其能够准确表达出材堆的实际情况，人们常用多点测量计算其平均值。这种方法可比较可靠地保证整个材堆的含水率情况，但在人工操作状况下测试比较麻烦。在计算机高度发达的今天，利用计算机对木材干燥过程的控制已经成为一项比较成熟的技术。可对现有的ＳＭＳ-２型窑用木材测湿仪稍加改造，使其能够对多个测点进行循环检测并计算其平均值。ＳＭＳ－２型窑用木材测湿仪是电阻式木材测湿仪，它具有检测迅速、精度高…     

高温炭化处理对木材平衡含水率的影响规律

本文在160~220℃范围内,对人工林马尾松木材进行了高温炭化处理,并研究了处理温度和处理时间对木材平衡含水率的影响规律。结果表明:随着炭化温度的提高,木材的平衡含水率降低,当炭化温度为160℃、180℃、200℃、220℃时,马尾松木材的平衡含水率分别为7.18%、6.84%、6.25%和4.88%,与对照材相比,其平衡含水率分别降低了16.81%、20.83%、27.60%和43.53%;随着炭化时间的延长,木材的平衡含水率逐渐降低,当炭化时间为1 h、2 h、3 h、4 h时,马尾松木材的平衡含水率分别为7.01%、6.83%、6.48%和6.25%,与未处理材相比,其平衡含水率分别降低了18.82%、20.89%、24.92%和27.60%。