气干材导热系数的温度特性

本依据气体分子运动论与传热学的基本理论，在２０￣１００℃温度范围内，讨论了气干材传热过程中，木材内部水分的蒸发与水蒸汽扩散的行为，研究了温度变化对气干材导热系数发生影响的规律。在理论分析与实验数据分析的基础上，推广和扩充以往关于气干材导热系数的讨论，提出了一个描述气干材导热系数温度特性的公式，计算结果与实验值比较符合。     

干燥过程中木材内部孔隙度变化的初步研究

该文采用一种全新的方法———分形理论来描述干燥过程中,木材内部孔隙度的变化情况.实验以银杏和板栗为试材,采用连续升温干燥的方法,并建立了不同干燥温度下木材重量和尺寸之间的双对数关系,计算得出木材内部孔隙度的分形维数.结果表明:木材内部孔隙度的分形维数是定量反映干燥过程中木材内部孔隙复杂程度新的有效指标.木材内部孔隙度分形维数的变化与干燥温度和木材含水率的变化相对应,随着干燥温度的升高,两种试材含水率逐渐降低,内部孔隙度的分形维数均逐渐增大,内部孔隙的复杂程度也增大.当干燥温度从20℃到100℃,试材从气干状态(含水率14%)到绝干状态,银杏木材内部孔隙度的分形维数变化在2.1057～2.8757之间,板栗的维数变化在2.0080～2.9238之间.板栗木材内部孔隙度的分形维数变化范围要比银杏大,说明在干燥过程中板栗内部孔隙变化的复杂程度要比银杏大,干燥银杏木材比干燥板栗木材相对容易,产生干燥缺陷的可能小于板栗.     

红松人工林幼龄材与成熟材干缩性的比较

对红松人工林幼龄材与成熟材气干与全干时的干缩性能进行了测试和分析。结果表明：幼龄材与成熟材气干与全干时干缩系数相比，幼龄材的径向、弦向、体积干缩系数均大于成熟材；气干与全干时差异干缩都是成熟材小于幼龄材。在木材利用上尽量选择成熟材，以提高产品质量，实现较高的经济价值。     

林分结构对人工林红松木材材质的影响

对不同林分结构（纯林、混交林和三株一从）的人工林红松（Pinus koraisensis)木材材质进行测试和分析，结果表明：红松木材生长速率、生长轮宽度、晚材率差异不显著，红松木材的管胞长度，纤丝角、生长轮密度、干缩率和差异干缩、绝大多数力学性质指标差异显著，采用综合坐标法，对不同林分结构的林分木材材质进行品质评定，综合性能和建筑材评定的优劣顺序为混交林、纯林，三株一丛的林分；纸浆材的优劣顺序为混交林、三株一丛，纯林的林分。     

热空气干燥法对ACQ-D在木材内固着的加速作用

为了弄清楚热空气干燥法对加速ACQ-D(胺溶季铵铜D型)在木材内固着的加速作用,该研究采用浓度为1%的ACQ-D溶液对杉木试材进行真空浸注处理,在室温下预固着48 h后,分别对试材进行了不同的后处理,其中包括气干不包膜、气干包膜、热空气干燥不包膜、热空气干燥包膜.热空气干燥的温度为50℃,处理时间分别为2、6、12和24 h;气干处理的时间分别为1、2、4和8 d.后处理结束后进行抗流失性试验,然后测定试材中残留的铜含量,在此基础上计算ACQ-D处理杉木中铜的流失率.研究结果表明:①气干处理和热空气干燥处理对ACQ-D防腐剂在木材中的固着都有一定的积极作用,而且随着处理时间的增加固着效果都有所提高;②热空气干燥处理在固着方面的作用要优于气干处理,所需时间短而且固着效果好,在本试验条件下处理6 h以上抗流失效果较好;③包膜与不包膜两种方法应用于气干处理和热空气干燥处理中的效果有所不同,气干包膜的抗流失效果比气干不包膜的要好,而热空气包膜却比热空气不包膜的要差很多,这可能是因为使用的塑料薄膜阻碍了热量传导,使木材内的温度偏低,不利于铜在木材中的固着.      

小径桉木半剖材气干过程的对流传质模型

在室内环境下,即温度=(20±5)℃、相对湿度=(40±10)%,通过合理堆垛将小径桉木半剖材(木材半径=(60±10)mm,长度=(300±50)mm)由生材气干至木材绝对含水率为30%。在气干干燥前测定半剖材的半径、长度,从而计算出水分蒸发面积,在干燥过程中每相隔24 h记录气干环境的温、湿度条件及半剖材的质量。通过一系列对流传质公式及建模软件的辅助,建立出小径桉木半剖材气干过程对流传质理论模型,与实验结果进行拟合、验证,并修改理论模型。在实际生产过程中以此理论模型为依据,在保证干燥质量的前提下降低木材的干燥能耗,节约企业的时间成本,提高企业的经济效益。结果表明:试件表面对流传质系数与试件含水率呈正相关关系,试件平均含水率的降低速率在气干初始阶段较大,但随着时间的推移而有逐步减缓的趋势。     

高温热处理红松和橡胶木的尺寸稳定性及涂饰性能

利用氮气作为保护气,对红松及橡胶木在氧气质量分数小于2%的环境中进行高温热处理。通过FTIR、XRD及尺寸测量等方法对热处理后红松及橡胶木各项性质进行表征,研究了不同处理温度下红松和橡胶木的尺寸稳定性变化及油性漆、水性漆和木蜡油涂饰后的性能变化,分析了不同处理条件下红松及橡胶木涂饰后耐干热、耐湿热、附着力、耐磨性、铅笔硬度的变化趋势。分析结果表明:热处理温度对木材干缩性和湿胀性有显著的影响。在120~220℃的范围内,红松及橡胶木的全干干缩率和气干干缩率均随着处理温度的提高而降低。随着热处理温度的升高,木材径向和弦向干缩率明显降低。此外,木材经过高温热处理后,其表面接触角增加,润湿性降低。涂饰后的红松及橡胶木漆膜性能结果分别符合国家标准GB/T 4893.2—2005、GB/T 4893.3—2005、GB/T4893.4—2013和GB/T 4893.8—2013的一级或二级要求。     

高温热处理杉木力学性能与尺寸稳定性研究

以杉木为试材,采用9组热处理工艺对杉木进行了高温热处理试验。通过对热处理前后杉木力学性能和尺寸稳定性的比较,探讨了热处理温度和处理时间对其性能的影响。结果表明:随热处理温度的升高和时间的延长,试材的抗弯强度(MOR)和抗弯弹性模量(MOE)均呈下降趋势,但热处理温度影响更为显著;热处理对MOR的影响比MOE的要大;顺纹抗压强度随时间的变化规律并不明显,但随温度的升高逐渐降低。杉木热处理后,试材由绝干到气干和绝干到吸水尺寸稳定时2个阶段的径向线湿胀率、弦向线湿胀率、体积湿胀率均低于未处理材的,弦向线湿胀率大于径向线湿胀率;就整体而言,3个指标均随处理温度的升高和时间的延长而减小。抗胀率均为负值,其绝对值随处理温度的升高和时间的延长而增大,尺寸稳定性增强幅度逐渐增大,且受温度的影响较为显著,在210℃下降得最明显。     

基于Pilodyn的楠木木材密度预测模型的建立

木材密度是决定用材树种木材质量的重要性状。以12～96年生楠木为对象，采用Pilodyn方法对活立木胸径处南北向木材进行探测，结合实测值构建楠木木材材性指标预测模型，以实现楠木活立木材性的快速、可靠评价。结果表明，楠木木材纤维长度、纤维宽度和纤维长宽比分别在629.90～1 238.76、13.78～23.95μm和29.83～80.35。纤维长度和长宽比随树龄增加而增加，纤维宽度随树龄增加而降低，而气干密度与树龄无相关性。木材外侧、内侧和整株木材气干密度分别在0.40～0.698、0.13～0.66和0.40～0.57。采用不同回归方程模型构建木材气干密度预测模型，结果显示，Pilodyn测定值与气干密度的指数函数方程的拟合效果最佳，Pilodyn测定值与各木材气干密度间均呈极显著负相关关系(P<0.000 1),决定系数R(-0.300 2～-0.518 4)。虽然pilodyn测定值与纤维长度与宽度呈现出显著的负相关关系，但决定系数均较低(R<0.15),无法保证预测模型结果的准确性。最后，分别构建楠木木材外侧(y=2.478 2x^-0.539)...     

加速老化对高温热处理人工林杉木木材性能的影响

对在N2介质中160-220℃热处理4 h的人工林杉木木材与对照材分别人工加速老化250、500和1 000 h,研究老化前后木材的表面颜色、光泽度、弹性模量(MOE)和抗弯强度(MOR)的变化。结果表明,对照材老化后,色差(△E*)增大,其它性能降低,且随着老化时间的延长变化幅度增大;热处理材老化后除表面光泽度增大外,其余性能的变化与对照材类似,但变化趋势与幅度随热处理温度与老化时间而异。在相同的老化时间内,热处理温度升高,各性能的变化减小,影响最大的是力学性能,最小的是明度指数(L*)与△E*,光泽度居中;相同温度处理的试材,各性能随老化时间的变化不一,但随着热处理温度的升高,老化时间对试材性能变化的影响减小。总体而言,高温热处理材在老化过程中,其表面颜色、光泽度以及力学性能的变化低于对照材。     

柞木单板高频真空干燥工艺

以5 mm柞木单板为研究对象,对其实施不同干燥工艺(高频发振与停歇时间,木材控制温度(Tc)、环境压力(Pa))的高频真空干燥,测算其温度分布、干燥速度、干燥周期、终含水率及其标准偏差、脱水比、开裂和翘曲度等参数。通过对这些参数的对比分析,确定了其较适宜的高频真空干燥工艺。结果表明:干燥过程中单板材堆的温度分布变化,长度方向近端部略高,其它部位相近;宽度方向,呈现内部高侧边低的分布趋势;高度方向,呈现中心层高、近接地极板层低的分布趋势。底层与接地极板间设置已干单板后虽能减小温度梯度,但不能使其消除。单板干燥速度取决于温度(T)、Pa、水分渗透性、扩散系数、迁移距离(L),Pa降低,T升高,水分迁移驱动力(ΔP/L)增大,干燥速度加快;T升高还能使渗透性和扩散系数增大,因而对干燥速度影响显著,但单板易开裂;单板终含水率分布均匀性主要由材堆中温度分布均匀性、干燥工艺条件等决定。在材堆与电极板间设置隔热材料,能使材堆高度方向温度分布均匀性提高,含水率差异减小。5 mm柞木单板较适宜的高频真空干燥工艺确定为,高频发振7 min/停歇1 min、Tc为54.5℃、Pa为6.5 k Pa、ΔP为8.5 k Pa。     

人工林刺槐木材物理力学性质研究

目的刺槐作为我国重要的速生用材树种,被广泛应用于北方人工林种植,深入研究刺槐木材的物理力学性质,为刺槐人工林建设经营以及木材的高效精细化利用提供科学依据。方法本文对采自于山东省东营市刺槐林场的4株不同树龄人工林刺槐沿树干等分成0.65 m长若干小段并顺序编号,测定和分析每段木材的物理性质(气干密度、全干密度、基本密度)、力学性质(顺纹抗压强度、横纹径向全部抗压强度、横纹弦向全部抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量)以及化学组分(纤维素、半纤维素、木质素)含量,并通过SEM电镜扫描图对各段木材的微观构造进行对比分析。结果刺槐木材的气干密度、全干密度、基本密度、顺纹抗压强度、横纹全部抗压强度(径向、弦向)、抗弯强度、抗弯弹性模量均随树龄的增大而增加,随树干位置增高呈现先增大后减小的规律。将木材气干密度与顺纹抗压强度、横纹(径向、弦向)全部抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量分别进行线性和幂函数拟合,两种模型均能很好地拟合试验结果,拟合度R2值为0.865~0.895。各段木材化学组分中纤维素含量随树龄及树干高度位置的变化规律与木材各项力学性质的变化规律相似。木材的微观构造中导管占比率随树龄增大而减少,随树干高度位置增加呈现出先减后增的变化规律。结论10年生、15年生、20年生、25年生刺槐木材的气干密度、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量均为中级以上,是良好的家具和建筑用材。在利用时应充分考虑不同树龄木材和树干不同位置的差别。密度作为影响木材力学性质的直接要素,可根据相关方程通过刺槐木材的密度值估算部分力学性质的数值。刺槐木材纤维素含量与木材各项宏观力学性质相关度很高,而木材导管占比率的差异则从微观构造上揭示了木材密度变化的内在机理。      

热处理木材的材色变化研概述

通过对近年来热处理木材材色变化的研究,总结出了热处理引发木材材色变化的机理,阐述了热处理过程中处理设备和处理条件、处理温度和时间、木材内部抽提物等因素对木材颜色变化的影响,分析了热处理带来的木材材色变化对木制品加工和物理性能检测的意义,最后提出了木材热处理后关于颜色变化研究存在的一些问题和材色研究的发展趋势。     

粗皮桉木材气干密度测定方法比较研究

以我国粗皮桉人工林木材为试验材料,分别采用中国国家标准(GB/T 1933-2009)的直接测量法、X线密度仪和SilviScan木材材性快速测定仪对粗皮桉木材的气干密度进行了测定。结果表明,采用直接测量法、X线密度仪和SilviScan得到的粗皮桉木材试样的气干密度值之间有很好的相关性,并用近红外光谱方法对这些木材密度进行了快速预测,预测效果较好。该研究结果可为将来木材密度快速测定方法的研究和粗皮桉木材的科学合理利用提供依据。     

高温热处理对落叶松仿珍贵木材颜色变化的影响

采用氮气作为保护气对落叶松进行高温热处理仿珍贵木材,研究了不同处理温度、处理时间对落叶松颜色变化的影响,分析了不同处理条件下落叶松仿珍贵木材颜色变化的机理,并得出仿珍贵木材相应的工艺参数。回归分析表明:随着处理温度的升高和时间的延长,饱和度差ΔC*明显降低,色差ΔE*及色相差ΔH*显著增加,说明热处理能有效地使木材颜色均匀加深,并达到仿珍贵木材的目的;相对于热处理时间,热处理温度对落叶松仿珍贵木材的影响更显著;木质素和抽提物随着处理时间和温度的变化发生一系列化学变化,是落叶松颜色改变的重要原因。利用此特性,对部分浅色人工林木材进行高温热处理,可使其趋近于珍贵材颜色,从而提高产品附加值。     

基于近红外光谱技术预测两种进口材气干密度

为了建立进口材气干密度近红外光谱校正模型，实现对进口材气干密度的快速预测，以进口阔叶材桃花心木和针叶材辐射松两种木材为研究对象，测定其气干密度真值结合近红外光谱技术，采用偏最小二乘法（PLS）在全波段（350～2 500 nm）建立两个材种的气干密度相应的校正模型，并采用外部验证，最终建立两种木材的气干密度的预测模型。结果表明：桃花心木木材的气干密度范围为0.433～0.840 g·cm^-3，辐射松的为0.260～0.600 g·cm^-3；不同方法建立的桃花心木木材气干密度近红外光谱校正模型相关参数均好于辐射松的；校正模型的外部验证表明，桃花心木木材气干密度预测模型精度较高，相关系数达到0.90，而辐射松木材气干密度预测模型相关系数为0.75。总之，进口阔叶材桃花心木木材的平均气干密度比针叶材辐射松的大。相较于针叶材辐射松，建立的阔叶材桃花心木木材气干密度预测模型更能较精准的预测其密度真值。     

氮气介质环境中热处理樟子松木材主要性能的变化

以氮气为介质,采用160℃、180℃、200℃ 3种不同温度,2、4、6 h 3种不同时间分别对樟子松木材进行热处理改性,分析热处理前后樟子松材色、尺寸稳定性及力学性能的变化规律,并采用FTIR及XRD手段分析了其变化机理。结果表明,樟子松木材色差随热处理温度和时间增大而增大,而明度随热处理温度和时间增大逐渐降低,处理材红绿色品指数a^*值和黄蓝色品指数b^*值均大于未处理材。樟子松木材平衡含水率随热处理温度和时间的增大逐渐减小,ASE和吸湿滞后现象随温度的增大逐渐增大。樟子松木材的顺纹抗压强度、抗弯弹性模量及抗弯强度随热处理强度的增加呈现先增大后降低的趋势,但在200℃下对这3个力学性能指标影响均不显著。热处理温度对樟子松材色及尺寸稳定性影响均极显著,热处理时间对樟子松木材明度、黄蓝色品指数b^*、色差、平衡含水率和体积湿胀率影响均极显著。研究结果为高品质樟子松热处理木材的生产提供科学依据。     

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.     

高温热处理对西南桦材色的影响

以失重率作为木材高温处理的强度损失因子,研究热处理对西南桦材色的影响,并对失重率与材色变化进行关联分析。结果表明:西南桦木材的明度、色差随处理温度的上升和处理时间的延长而下降、增加,红绿度和黄蓝度变化规律不明显;失重率随处理温度的上升和处理时间的延长而增加,以其为处理强度损失因子对明度变化和处理前后试材色差具有良好的指示性。     

思茅松热处理木材微观构造的研究

采用油浴法对思茅松木材进行热处理工艺的研究,从而分析研究热处理后思茅松木材的微观构造方面的变化情况。研究结果表明:(1)早材部位容易引起径向开裂;(2)早材管胞的变形程度大于晚材;(3)射线管胞细胞壁遭到破坏的程度大于射线管胞;(4)随着热处理温度升高,热处理时间的延长,炭化程度越来越严重,为不使木材物理力学以及微观构造方面遭到严重破坏,建议木材热处理温度为160℃、热处理时间为6～12 h或木材热处理温度为180℃、热处理时间为6～8 h为宜。