干燥条件对木材干缩力的影响

研究了不同规格试材在不同干燥条件下木材干缩力的变化规律。结果表明:同一厚度条件下,温度高的试件达到应力平衡所需时间比温度低的试件达到平衡所需时间短,干缩力变化也较温度低的明显,但达到应力平衡时温度高的试件所受的干缩力相对小于温度低的试件。同一温度条件下,薄试件所受干缩力要明显大于厚试件所受干缩力,且干缩力达到最大值所需的时间明显少于厚试件。试件的个体差异性产生的误差对试验也有一定的影响。     

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。     

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。     

落叶松板材常规干燥过程的动态机械吸附特性

为探索木材常规干燥机械吸附蠕变的动态发展模式,该文在实验室条件下对50 mm厚兴安落叶松板材进行常规干燥,用切片法测定了沿厚度方向的横纹弦向干缩应变、弹性应变、黏弹性应变的一维分布情况与变化趋势,并测定了不同尺寸规格及不同预处理工艺下木材试件的自由干缩变形。根据高聚物流变学理论与木材机械吸附蠕变理论,分析了干燥过程中木材厚度方向不同位置的机械吸附蠕变变形的变化规律及其主要影响因子,概括了木材表层与心层的机械吸附蠕变变形的典型发展模式。结论如下:可以采用线性函数与指数函数来分别描述含水率在低于20%和高于20%阶段的木材自由干缩率曲线,相关性较好;木材干燥机械吸附蠕变现象具有极大变异性,与干燥应力模式及应力发展间存在相互作用;在含水率低于特定温度对应下的纤维饱和点2%～4%时,木材表层的拉伸机械吸附蠕变应变与心层的压缩机械吸附蠕变应变均接近极大值;机械吸附蠕变在一定范围内的增大将有助于干燥应力松弛,机械吸附蠕变数值可作为木材干燥工艺调整的参考因子。      

落叶松板材常规干燥过程的动态黏弹性特性

为了研究木材常规干燥过程黏弹性应变的发展模式与相对数量级,并为准确区分黏弹性应变与机械吸附应变提供理论依据,该文在实验室条件下对50 mm厚兴安落叶松板材进行常规干燥,使用切片法测定沿厚度方向的横纹弦向干缩应变、弹性应变、黏弹性应变的一维分布情况与变化趋势。基于高聚物与复合材料黏弹性理论,重点定性分析了木材干燥过程中干燥介质温度、蠕变恢复时间、干燥阶段等因子对木材厚度方向不同位置黏弹性应变特性的影响。结果表明:在环境平衡含水率保持在特定水平下,干燥介质温度水平与测定的拉伸弹性应变极值间具有一定正相关性;木材干燥过程中黏弹性应变的发展模式与弹性应变类似,经充分恢复后黏弹性应变的数值略大于弹性应变;木材表层、芯层在干燥过程中具有不同的黏弹性演化模式,干燥温度对木材表芯层黏弹性应变转换有一定影响,这种作用主要是由于不同温度条件下木材含水率梯度所导致的;根据试验测定的木材表层、芯层在3、6、24 h 3个应力释放时间内所达到的黏弹性应变极值,分别给出了干燥过程各阶段落叶松板材表层与芯层黏弹性应变恢复时间的推荐值。      

高温快速热压处理对毛竹材物理力学性能的影响

选取4~6年生的毛竹Phyllostachys edulis材为原料,采用热压机对毛竹材进行高温快速热压处理,研究不同热处理温度（225,250,275,300,325,350和375℃）下竹材物理力学性能的变化。结果表明:随着热处理温度的升高,竹材平衡含水率和气干密度明显下降（P < 0.05）,与未处理材相比分别降低了34.39%~53.95%和7.89%~13.04%。相同热处理温度下,弦向干缩率的变化率>体积干缩率的变化率>径向干缩率的变化率;当温度达到375℃时,弦向全干干缩率下降了86.81%,径向全干干缩率下降了83.60%,体积全干干缩率下降了83.95%,达各向的最大值。热处理温度升高,竹材顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量均先增加后减少,其中,顺纹抗压强度在375℃时达最小值（63.78 MPa）;抗弯强度在250℃时达最大值（151.00 MPa）,在375℃条件下达最小值（61.85 MPa）;抗弯弹性模量在300℃时达最大值（10 487.44 MPa）,在375℃时达最小值（7 071.14 MPa）。认为竹材接触式快速热处理工艺提升了竹材尺寸稳定性和力学性能。     

木材干缩力平衡测试系统的研制

为了同步测试木材在干燥过程中的干缩力、质量变化和干缩量,研制了木材干缩力测试系统。系统利用了木材干燥过程中水分散失导致外部干缩力变化的关系,设计了基于温湿度试验箱的一体化控温控湿力学测试系统,更好地研究和探索了木材在干燥过程中的干缩力、质量变化和干缩量之间的关系。测试结果表明:用此设备可实时检测干缩力、质量变化和干缩量的平衡情况,初步调控了木材干缩不均导致干燥过程中的开裂、翘曲变形等缺陷。     

速生桉木材高温热处理的物理力学性能研究

【目的】研究经高温热处理后速生桉木材物理性能、力学性能的变化,为工业生产提供技术参考。【方法】在水蒸气保护下,经不同温度（160、180、200、220、240℃）、不同时间（1、2、3 h）处理后,按照GB/T 1927~GB/T 1943国家标准检测其物理性能和力学性能。【结果】随着热处理温度提高,速生按木材含水率大幅下降,干缩率、吸水性、湿胀率逐步下降;木材密度随着温度提高和时间延长呈下降趋势;处理时间对顺纹抗压强度、冲击韧性和硬度影响较大;各温度条件下处理1 h的效果最好,抗弯强度在同温度条件下,处理1 h最高,3 h次之,2 h最低;随着热处理温度的升高,弹性模量先增大后减小。【结论】高温热处理对速生桉木材的物理性能影响较大,干缩性、吸水性和吸胀性明显下降,尺寸稳定性上升;速生桉木材的力学性能随着温度的升高和木材热处理时间的延长总体上呈下降趋势。     

速生桉木材高温热处理的物理力学性能研究

[目的]研究经高温热处理后速生桉木材物理性能、力学性能的变化,为工业生产提供技术参考.[方法]在水蒸气保护下,经不同温度(160、180、200、220、240℃)、不同时间(1、2、3h)处理后,按照GB/T 1927~GB/T 1943国家标准检测其物理性能和力学性能.[结果]随着热处理温度提高,速生按木材含水率大幅下降,干缩率、吸水性、湿胀率逐步下降;木材密度随着温度提高和时间延长呈下降趋势;处理时间对顺纹抗压强度、冲击韧性和硬度影响较大;各温度条件下处理1h的效果最好,抗弯强度在同温度条件下,处理1h最高,3h次之,2h最低;随着热处理温度的升高,弹性模量先增大后减小.[结论]高温热处理对速生桉木材的物理性能影响较大,干缩性、吸水性和吸胀性明显下降,尺寸稳定性上升;速生桉木材的力学性能随着温度的升高和木材热处理时间的延长总体上呈下降趋势.     

不同桉树无性系及树干高度木材的干缩特性研究

对不同桉树无性系、不同树干高度位置木材进行干缩性研究,探索气干和绝干两种状态下的弦向、径向、体积等14个主要评估木材干缩性能的指标。结果显示:11个无性系木材除气干状态的差异干缩的显著水平为0.01存在极显著差异外,其余各干缩指标显著水平更高均≤0.001。不同树干高度位置木材的干缩特性,除全干状态的弦向干缩率存在极显著差异和体积干缩率显著差异外,其余指标无论是在气干状态还是在绝干状态均无明显差异。无性系木材干缩特性的变异较小,总体平均值为3.7%,变幅为2.5%～5.4%。3个不同树干高度的木材干缩特性变异相对较大,其中树干中间段(地面高2.6～5.2m)木材的干缩变异系数相对较小。气干状态木材干缩特性变异系数较全干状态高2倍。系统聚类可将11个无性系分为3个类群,每个类群具有独特的干缩特性。     

高温高压蒸汽干燥过程中木材的收缩应力特征

该研究利用新开发的耐热、耐压应力传感器，采用夹具束缚试件在干燥过程中的收缩变形，考察了高温高压蒸汽条件下，伴随试件干燥过程的收缩应力发生、发展特征及粘弹性特性，旨在为探索减少木材干燥缺陷和内部残留应力的高温快速干燥工艺条件提供理论基础和科学依据.该文着重探讨了100℃以上的高温高压过热蒸汽条件下，试件从饱水到全干状态或明显开裂为止，收缩应力的连续测定方法，并对其径向和弦向收缩应力的发生发展特征进行了初步探讨.研究结果表明，在高温热处理(相对湿度为0)过程中，径向的收缩应力相当大，约为弦向的2倍；而在其他相对湿度条件下，情况却相反，相对湿度60%、80%条件下，弦向的收缩应力反而变得比径向大.试件在180℃的高温高压过热蒸汽干燥过程中，随着相对湿度的增加，收缩应力明显下降，应力得到有效抑制.即使在相对湿度100%的高温条件下干燥，木材仍然存在收缩应力.      

木材干燥过程中应力与应变检测方法初探

[目的]探索木材干燥过程中应力与应变的检测方法。[方法]根据数字散斑相关方法的原理设计一种非接触式检测木材干燥应力的方法,用应变速率表示木材干燥过程中应力状态,研究木材表面测点位移与干燥时间、温度和含水率的关系。[结果]木材测点位移平均速率有一个峰值,温度越低,峰值出现得越晚,说明应变滞后于应力;同一材料、同一温度的平均位移曲线,端部的峰值先于中部出现。木材表面测点位移与干燥时间存在对数关系,与含水率变化呈线性关系。随着时间的推移,干燥速率下降,应变速率变小。[结论]影响木材干燥应力的主要因素有干燥应变速率、干燥温度、含水率梯度和温度梯度。     

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.     

干燥过程中树盘含水率的在线检测

为实现干燥过程中树盘含水率的在线精准检测,分析了环境温度对电阻应变式称质量装置测量精度的影响规律,获得了利用环境温度和电测质量计算精准质量的二元回归方程,并用其将树盘的电测质量校正为精准质量。用树盘绝干质量、干燥过程中在线测算的精准质量计算含水率实际值,对HYD-B型含水率仪进行了实验校正。探讨了纤维饱和点之下探针深度、间距、位置及材温补偿和介质温度补偿对含水率仪测量精度的影响规律,确定适宜的探针深度和间距,得到了适宜探针深度、间距下含水率测值的修正公式。结果显示:称质量装置测量精度的二元回归校正方程的相关系数达0.99;纤维饱和点以下,探针插入木材深度距离上表面为木材厚度的1/2~2/3、间距30 mm时,含水率仪检测精度高;材温补偿和介质温度补偿对检测精度影响不大,可用方便的介质温度补偿代替材温补偿。     

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。     

樟子松材干燥密实炭化一体化技术的优化

为了提高樟子松木材的力学和环境学特性,采用平压法对樟子松木材实施干燥密实和炭化一体化功能性改良。采用正交试验法探讨压缩比、干燥温度、炭化温度、炭化时间4因素对处理材力学性能的影响。根据密度、硬度、抗弯强度、抗弯弹性模量对最优工艺的探索及对各因素中不同条件进行交叉分析,综合考虑确定一体技术的最佳工艺为:压缩率50%、干燥温度160℃、炭化温度200℃、炭化时间3 h。在此基础上探讨了不同炭化温度和炭化时间条件下的木材应力松弛。     

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。     

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。     

红锥锯材中试干燥工艺

 进行红锥Castanopsis hystrix锯材干燥中试,验证中试干燥基准的正确性,以求获得适于红锥生产应用的干燥基准。采用生产中广泛使用的强制气流循环式干燥窑,在给定的中试干燥基准下对红锥锯材实施干燥试验,并按照国家标准（GB/T 6491-1999）进行锯材干燥质量评定。中试结果表明：红锥锯材平均终含水率为7.24%,厚度含水率偏差为2.37%,应力指标为4.12%,平均顺弯度为0.17%,横弯度为0.25%,扭曲度为0.24%,瓦弯度为2.55%,纵裂度为3.31%,截面收缩为5.793%,无内裂,干燥至含水率12%时所用时间为138 h（5.75 d）,干燥速度为0.31%·h^－1。中试干燥基准基本正确,总体干燥质量良好,基本达到木制品生产对红锥干燥质量的要求。图1表4参11