利用微米木纤维定向重组技术形成超高强度纤维板的细胞裂解理论研究

采用人造板微观力学和木材细胞学理论，提出了一种利用定向重组微米木纤维技术形成超高强度人造板的细胞裂解理论和强度参数预测方法。应用提出的理论，可以根据纤维、木质素、细胞直径和排列的程度，建立理想状态下微米重组高强度定向纤维板木纤维细胞在定向重组微米技术形成超高强度人造板的细胞裂解理论，为人造板力学运用数学手段深入到细胞结构研究的深度提供了一种新的理论和方法。     

微米木纤维模压制品形成的试验装备与工艺

研究微米木纤维模压制品形成的专用模压设备,阐述试验方法,介绍初步的模压工艺.根据其方法可制备密度达1.30 g·cm-3、握钉力达2 450 N、孔深50 mm以上的压制木零件,超过现有纤维或刨花制品的性能.本文提出的微米木纤维模压制品工艺方法,可以制备具有超高密度和超高强度的异型曲面零件,一次成型,提高原料利用率,并简化异型曲面零件加工工序.将细胞裂解理论、微米切削技术转化到工程应用,有效利用了废劣材、次小薪材,通过细胞重组和模压成型,提高了木材出材率.文中给出试验的初步工艺参数是经过多次试验获得的宝贵经验,对有志于该方向的产品开发将起到重要的借鉴和推动作用.     

纳秒脉冲激光切削木材的理论与试验

【目的】对微米纤维形成过程进行定性分析,本着节能降耗原则,提出纳秒激光加工法加工微米木纤维的切削理论;对微米纤维表面细胞壁进行爆裂试验,得出木材表面细胞壁等效切削力所消耗的功率。【方法】采用扫描电镜(SEM)法研究微米木纤维灼烧变形。通过激光加热和切削,沿着细胞裂解纹理对木材表面细胞内的组织液进行加热,细胞内的组织液随之气化,组织液瞬间气化使得细胞体积迅速膨胀,内部压力骤升,进而导致细胞壁爆裂,形成毛刺状的纤维丝,利用激光切割头沿木材纹理方向将木材切削成微纳米细丝。通过对纤维加工的功耗分析,将细胞学、超精加工理论、纤维学等一系列现代分析手段运用到木纤维的形成过程中,提出激光微米木纤维切削的概念和细胞裂解能力的计算方法。【结果】通过激光器对微米木纤维的切削,从微观角度得到了细胞壁切削过程中等效切削力和切削功率的公式。随着频率增加,对试件的灼烧程度依次增强,所产生的裂纹和沟槽更加密集和加深。所产生的绝对温升较大,试样产生滑移的沟槽面现象,绝对温升ΔT=∫_0~(εf)((βσ)/(ρC_m))dε。【结论】利用激光对微米木纤维的能量方程对微米木纤维的等效切削力和切削功率公式进行推导,阐明了微米木纤维灼烧过程中纤维受力情况和相应的参数关系,从而将激光切削微米木纤维研究上升到对细胞裂解能力的微观结构研究中,并通过对纤维产生和等效切削力变化的分析,提出了沿木材表面纵向激光加热的方式爆裂细胞壁的节能降耗观点。借助Drescher的精密理论,构建了微纳米木纤维的力学模型,并推导出细胞壁切削功率的理论计算公式。以水曲柳为示例进行木材表面细胞壁爆裂试验,对微米木纤维的加工细胞壁切削功率进行计算,可以加工出质量较高的微米级长丝木纤维,为我国微纳米木纤维的应用和推广奠定了理论基础。     

中等密度木材制备高性能重组木的适应性

以中等密度木材刺槐和桉树为原料,利用纤维可控分离技术,将6~7厚单板制备成纤维化木单板,经过浸胶、干燥、热压,制备重组木,探讨中等密度木材制备重组木的工艺特点和产品性能。结果表明,2种木材均适合制备高密度重组木;当密度为1.10 g/cm~3时,2种木材重组木的力学性能是其木材的1.5~2.0倍,MOR、MOE和HSS均高于GB/T 20241-2006《单板层积材》最高指标值要求,且刺槐重组木的力学性能与耐水性能更优。     

微纳米和微米木纤维理论研究的现状与工业化前景

微纳米和微米木纤维技术是近代高科技技术与木材工业结合的集中体现。本文综合介绍了国产外微纳米和微米木纤维理论研究现状，阐述了微纳米和微米木纤维理论的应用在我国的工业化前景。     

木材细胞纤维分布与定量数学描述理论研究

采用微观力学和细胞数学理论，提出木材细胞纤维素内部的分布和尺寸的具体参数计算方法，证明在木纤维加工的过程中，刨片加工的尺寸最小，体现出纳微米技术在木材工业上的应用前景。应用本文的理论可以通过木材细胞纤维素和胞管组成结构变化，解释木材材性优劣的原因，确定纳微米木纤维和木粉的最佳加工工艺方法。从定量的观点解释木材细胞组成后物理和力学参数变化的本质原因，根据纤维、木质素、细胞直径和排列的程度，提出了一种木材细胞主方向截面纤维形状分布和定量描述的理论方法。     

速生轻质木材制备高性能重组木的适应性研究

以低密度泡桐、杨树和柳树三种速生轻质木材为原料,利用纤维可控分离技术,将6~7 mm厚单板制备成纤维化单板,经过浸胶、干燥、热压制备重组木,探讨三种木材制备重组木的工艺特点和产品性能。结果表明,三种木材均适合用于制备高性能重组木;在重组木与木材密度之比约2.5时,泡桐重组木的吸水厚度膨胀率最低,杨木重组木的抗弯性能最好,柳木重组木的水平剪切强度最高。     

微米木纤维低密度轻质板制造技术探讨

利用微米木纤维的絮状结构,通过纤维的重组交织技术,制造一种超低密度的新型人造板MLFB(简称微米轻质板),用于对板材没有强度要求的装饰和家具,实现节省原料、降低能耗的目的.对MLFB样品的测定结果表明:板材密度在0.33～0.40 g/cm3范围内,其MOE达到1 825 MPa;握钉力810 N;MOR为12.31 MPa.     

纤维微米切削理论与微米木纤维形成机理研究

分析了木材在传统切削中由于尺寸效应存在所产生的缺陷,提出微米木纤维加工理论,在微米量级的水平下重新解释木材的切削加工过程与切削方式.并从端向、横向和纵向分别对切削过程进行分析,进而从微观理论上解释木纤维微米级切削时刀具刃口圆弧半径、切削厚度的确定以及刀尖圆弧半径和微米加工厚度的选择.     

JN型微米木纤维减震器

[目的]利用微米木纤维为原材料代替难以降解的橡胶和塑料,制作出适用于机械设备或汽车减震装置的JN型木纤维减震器,研究JN型木纤维减震器的选材、加工工艺及数学建模方法,为减震器数控加工机床和数控系统的研制与开发提供理论依据.[方法]以密度为0.439 g·cm-3、含水率为12％ ～ 15％、平均厚度可达到52μm的红松微米木纤维为基材,利用冷硫化和复合材组构理论,采用热压模具定型方法制作出JN型微米木纤维减震器样品,测量样品的质量、体积并观察样品浸泡在水中24 h后的外形状态.在基本假设的基础上,用包络法和规则几何体建模法建立JN型微米木纤维减震器的数学模型,并利用Matlab软件对JN型微米木纤维减震器进行仿真分析.[结果]JN型微米木纤维减震器样品的密度在0.91 ～1.36 g·cm-3之间,质量在1.4～2.0 kg之间,在水中浸泡24 h不会变形.仿真分析结果证明JN型微米木纤维减震器数学模型具有一定的通用性和准确性.[结论]按规定的加工工艺制备的JN型微米木纤维减震器样品符合密度、弹性要求,并且具有抗水性;JN型木纤维减震器的建模由底座和规则梯形台构成,模型参数具有通用性,直接将底座和规则梯形面相关尺寸参数输入模型方程,可获得JN型木纤维减震器的不同加工尺寸;为保证JN型木纤维减震器的实用尺寸和外观,降低生产成本,整个模压加工过程必须在一套模具上完成.