超高强度微米长纤维定向高密度板的原料形成机理及试验验证

根据微米纤维形成工艺和木材细胞学理论,提出了一种利用微米木纤维重组加工超高密度人造板（MHFB）的理论和方法。这种最近似于木材的新型MHFB制版的关键是利用细胞的合理裂解方法,依靠微米木纤维的重组结构构造高密度,且在相同密度下保证最高的强度。本文给出了实验室样品的研究成果,压出的MHFB的弹性模量可以达到5171MPa,握钉力可以达到1933N。     

微米木纤维细胞建模理论及工艺形成条件初探

通过建立单个木纤维细胞结构形状的数学方程，分析确定定向微米木纤维加工技术形成的方法，同时讨论了实现微米木纤维细胞劈裂的条件。本文提出的理论将为人造板加工手段深入到细胞结构水平提供一种新的理论和方法，其产品具有广阔的工业化前景。     

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。     

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。     

微米级长薄片木纤维切削功率的研究

提出了微米级长薄片状木纤维高强度人造板的组成单元——微米级长薄片木纤维切削功率的计算公式,并根据实验数据进行功率计算。结果显示,微米级长薄片木纤维切削功率较低。     

纤维形成及微米长纤维开发MLFB的技术可行性

回顾了纤维形成方法及纤维板发展历程,分析了传统纤维板形成理论的缺陷,介绍了微米长纤维高强度低密度人造板(简称MLFB)的形成理论,分析并阐述了该板种的优势,论述了开发研制这一新板种的可行性。     

重组木复合刨花板截面最佳等强度的优化设计

以重组木复合刨花板微观力学的力泞 基础，应用材料力学的理论，以重组木复合刨菜板纵横向弹性模量与树种木材的差异最小为目标函数，并以重组木木束与刨花板刨花的相和学参数为优化变量，确定了重组木复合刨花板在满足最近似于实木性能条件下的最佳力学性能。本文所述的理论和方法为人造板复合材的优化设计提供了实用的理论和方法，也为人造板力学提供了基本理论和优化的方法。     

微米长纤维高强度人造板的开发

提出了一种开发成本和OSB(定向刨花板)接近、性能超过MDF(中密度板)、材性接近实木的新型人造板——微米长纤维高强度人造板(简称MFB)的研究方向,以改善今后20年大径实体木材资源不足的状况,真正做到小材大用、劣材优用、废材有用。此项研究的成功将开发出一种具有我国自主知识产权的新板种。     

微米长薄片木纤维切削加工功率的理论计算方法与效益分析

对传统纤维加工的功耗进行分析,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,提出微米长薄片木纤维切削的概念,从而将微米长薄片木纤维的研究上升到微观结构,并通过对纤维形状的产生和切削力变化的分析,解释传统木纤维加工消耗的能源高、产生纤维质量差的本质原因.示例对微米长薄片木纤维的加工功率进行计算,将其与传统加工方法的功率进行对比,得出结论:以微米级机械法加工木纤维耗能远远低于热磨法,且可以加工出质量较高的微米级长丝木纤维.     

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。     

微米木纤维形成MFB的初探

提出了一种新板种MFB的制备方法。MFB由特殊的构成单元组成,该构成单元系根据细胞破碎理论采用微切削工艺制得,其厚度达到微米级水平。根据其方法在实验室制得的MFB样品的弹性模量达5171MPa,握钉力达1933N。MFB具有很多优点:具有木本色、美感、保温、绿色消费、寿命高、没有节子一类缺陷、防止变形等,所以可得到广泛的应用,其发展前景良好。笔者认为,MFB板种的提出是对人造板的发展做出了贡献。     

碎料板弹性模量微观力学的分析步骤和实验方法

针对刨花板、定向刨花板、重组木等碎料板弹性模量的微观力学求解理论进行综述，提出各个板种微观力学模型建立的原则，指出相应的数学模拟计算理论与方法的研究方向，编制计算机仿真计算软件库，通过这些理论可以建立这几种碎料材种、几何尺寸、胶种、铺装角及其误差、碎料力学参数、压缩比、容重等因素和板材弹性模量的定量数学关系，实现新型板种弹性模量的理论预测方法。     

Theoretical computation and analysis of benefits of wood cutting power

This paper studies the problem of high energy waste in the course of the wood fiber processing in the wood-based panel industry. In the light of the energy economy principle, the cutting theory on the micron and long-slice wood fiber was put forward. In this paper, by means of analyzing the power waste in traditional processing, a series of analytical measures, such as, cytology, super precision work theory and fiber processing, and so on were utilized in the micron wood fiber formation process, and the cutting conception of the micron and long-slice wood fiber was put forward. Accordingly, the study of the micron and long-slice wood fiber was put into the microstructure study. This paper scientifically explains the reasons why the traditional wood fiber processing consumes more energy and the fiber quality low. In an example, the cutting power on the micron and long-slice wood fiber was calculated, which was compared with the traditional cutting power. The result showed that the energy waste by machining at micron is much lower than by heat grind and the high quality and long-slice wood fiber was gained. Thus, a revolutionary step was taken in the paper-making and wood-based panel industry of China. __________ Translated from Scientia Silvae Sinicae, 2006, 42(3): 44–46 [译自: 林业科学 2006, 42(3): 44–46]     

喷蒸热压新工艺技术及其在国内外人造板工业中的应用开发

喷蒸热压技术是近10余年来国际上发展起来的一种人造板生产新工艺,是当代热传导技术、计算机控制技术综合应用于人造板工业的高新技术成果。国外已有利用这种技术压制刨花板、定向结构板、中密度纤维板和一些非木质人造板的成功范例;国内也有一些厂家和院校正在研究和试制喷蒸热压机,并取得了初步的成绩。它的推广应用必将对我国人造板工业的发展起到积极的作用。     

Effect of the amount of lignin on tensile properties of single wood fibers

Chemical components are the main factors affecting the mechanical properties of wood fibers. Lignin is one of the main components of wood cell walls and has a critical effect on the mechanical properties of paper pulp and wood fiber based composites. In this study, we carried out tensile tests on single mature latewood tracheids of Chinese fir (Cunninghamia lanciolata (Lamb.) Hook.), using three different delignified treatment methods to obtain different amounts of lignin. We applied single fiber tests to study the effect of the amount of lignin on mechanical tensile properties of single wood fibers at the cellular level. The results show that in their dry state, the modulus of elasticity of single fibers decreased with the reduction in the amount of lignin; even their absolute values were not high. The amount of lignin affects the tensile strength and elongation of single fibers considerably. Tensile strength and elongation of single fibers increase with a reduction in the amount of lignin.     

纤维热塑性聚合物热压复合工艺的研究

通过聚乙烯、聚丙烯分别与木纤维复合制板工艺的研究,探讨加入助剂、改变聚乙烯、聚丙烯用量对复合材料力学性能的影响。结果表明:对纤维进行改性处理,可以明显改善木塑复合材料的力学性能;塑料越细且含量为30%时,复合材料基本可达到中密度板国标要求的力学性能指标。