横纹压缩强化杨木薄板性能分析

以黑龙江产大青(Populus ussuriensis)木材薄板为研究对象,经常温水浸泡至饱水状态后进行横纹压缩强化,通过分析横纹压缩强化前、后薄板试件及相近厚度规格胶合板和纤维板试件的物理力学性能,探讨该方法对薄木板性能的影响,并对薄木板与其他木质材料进行比较.结果表明:横纹压缩强化后的木材薄板相对结晶度变化趋势不明显,气干密度、表面硬度、表面粗糙度质量均有所提高,力学强度大幅度提高,热能消耗下降.     

杨木和杉木木材表面性质的研究

以人工林杨木和杉木木材为研究对象 ,对其表面自由能、表面极性和表面化学官能团等木材表面特征因子进行测定 ,并探讨不同温度处理条件下木材表面特性的变化机理。研究结果表明 :杉木比杨木有较高的总表面自由能 (42 35mN·m- 1 对 38 93mN·m- 1 )和非极性表面自由能 (41 6 1mN·m- 1 对 35 5 2mN·m- 1 ) ,而杨木的极性表面自由能比杉木要高 (3 4 1mN·m- 1 对 0 74mN·m- 1 )。杨木和杉木木材经过不同温度处理后 ,其总表面自由能和非极性表面自由能都随着处理温度的升高而下降 ,而极性自由能则有不同程度的升高。产生此种现象的原因主要为木材表面羟基缔合状态的解除及表面脱羟基作用的综合结果。木材表面 3种主要化学官能团为羟基、烷基和缩醛基 ,在高温处理条件下 ,两种木材羟基对烷基和缩醛基吸收峰面积之比都有所下降 ,说明高温处理过程是一个使木材表面羟基密度减少的过程。木材表面自由能与木材表面化学官能团变化有明显的相关性。     

干燥处理木材动态黏弹性的含水率依存性

采用高温干燥、低温干燥和真空冷冻干燥方法对杉木人工林木材进行干燥处理,测定3种干燥处理材在不同含水率平衡态的动态黏弹性质.测定的温度范围为-120～40℃,频率范围为0.5～10 Hz.结果表明:1) 随着含水率增加,木材的贮存模量E'随温度升高而降低的程度增大,其中高温干燥处理材的贮存模量降低程度最小;2) 在测定温度范围内观察到2个力学松弛过程,较高温度域的α力学松弛过程是由低分子质量的半纤维素发生玻璃化转变引起的,低温域的β力学松弛过程是基于木材细胞壁无定型区中伯醇羟基的回转取向运动与吸着水分子的回转取向运动两者叠加而成的;3) 力学松弛过程的损耗峰温度随着含水率的增加而降低,随着测量频率的增加而向高温方向移动;4) 力学松弛过程的表观活化能随着含水率的增加而减小,对于α力学松弛过程,高温和低温干燥处理材的表观活化能低于真空冷冻干燥处理材的表观活化能.     

不同含水率的杨木微波穿透深度探究

采用有限元分析方法对不同含水率杨木的微波穿透深度进行了理论研究,探索出微波频率和杨木含水率对微波穿透深度的影响规律,结果表明:当杨木含水率由30%依次增加到110%时,频率为2.45 GHz微波的穿透深度由22.30 cm减小到3.64 cm;频率为0.915 GHz的微波穿透深度从60.32 cm降低到9.85 cm,同时含水率增加后杨木内部温度均匀性相应变差。研究表明,在木材干燥过程中应尽量将样品的厚度控制在微波穿透深度的范围内,可以有效改善干燥均匀性。     

宽温度含水率域桦木横纹拉伸蠕变研究

木材受力会蠕变变形,在实际使用过程中,其蠕变变形往往受环境温度和湿度的双重影响。而精确控制试件含水率一直是研究难点。通过对试件包裹耐高温薄膜(PVDC)并采用带湿度附件的DMA精准控制试件含水率,在宽温度范围内对宽含水率范围的桦木(Betula pendula)进行了横纹拉伸蠕变性能研究。结果表明:桦木横纹拉伸蠕变的瞬时柔量和蠕变柔量均随着温度和含水率的变大而增大,在高温高含水率条件下与低温低含水率条件下有数量级之差。在一定温度和一定含水率水平组合下,桦木横纹拉伸蠕变存在突增的现象,这一现象与玻璃化转变温度有关。温度和含水率对于桦木横纹拉伸蠕变起着一种复杂的交互作用。     

酚醛树脂处理杨木、杉木尺寸稳定性分析

采用酚醛树脂浸渍处理人工林杨木、杉木,然后通过热压定型工艺制得表面密实化木材。对其尺寸稳定性的分析结果表明:处理试材的增重率、抗胀率和阻湿率随树脂浓度的增加而成比例增大,弦向和径向干缩率明显降低,在树脂浓度较低时变化较大,当达到一定量时变化趋于稳定。就压缩变形恢复率而言,当树脂浓度超过10%,压缩变形恢复率很小,说明表面密实化木材的压缩变形几乎被固定。     

杉木人工林地表易燃物含水率变化规律的研究

杉木人工纯林是南方林区主要林分之一,其林内地表分布着大量的阳性杂草和枯枝落叶等可燃物,这些可燃物几何尺寸细小,容易被引燃,进而引起森林火灾.因此,通常把这些可燃物称为易燃物或森林中的引火物.而这些易燃物是否被点燃主要取决于本身含水率的高低,其含水率则受天气条件的制约.所以掌握易燃物含水率变化规律,可以预测林分发生火灾的难易程度,可作为林火发生预报主要依据.     

杉木林可燃物含水率与其火灾危险性研究

通过对杉木林内可燃物含水率动态结构分析以及与日均气温，日均相对湿度，日均蒸发量相关分析研究，可为局部区域杉木林火险预测提供理论依据，对森林防火具有一定的参考价值。     

浸胶疏解单板含水率对杨木重组木性能的影响

采用不同含水率的浸胶疏解杨木单板制备重组木,探讨浸胶后单板含水率对重组木传热性能、表面性能及物理力学性能的影响。结果表明:在相同密度条件下,随着浸胶单板含水率的增加,试板的表层、芯层最高温度以及表层温度升温速率逐渐降低;在含水率为12%时,试板的表面润湿性能、表面粗糙度、耐水性能以及静曲强度较优。     

水分吸着过程中杉木黏弹行为的经时变化规律及其频率依存性

【目的】研究木材黏弹行为在水分吸着过程中的经时变化,明确水分对木材黏弹行为频率依存性的影响,补充和完善"水分-机械力"耦合作用下木材黏弹行为的变化规律,并为模拟和预测木材在切削、热压、磨浆等实际复杂过程中黏弹行为的变化提供科学依据。【方法】以含水率0.6%的杉木木材为研究对象,采用动态机械分析仪(DMA Q800)在30℃、不同相对湿度条件(30%,60%和90%)下测定木材贮存模量E'和损耗因子tanδ的变化情况,比较不同频率(1~50 Hz)之间木材黏弹行为的异同。水分吸着过程分为升湿和恒湿2个阶段:在升湿阶段,相对湿度由0以2%·min-1的速率分别升高至30%,60%或90%;在之后的恒湿阶段,相对湿度在30%,60%或90%下分别恒定240 min。【结果】在任一频率下,随着吸着时间的延长,木材贮存模量E'减小,损耗因子tanδ增大,并且贮存模量的变化率|ΔE'|明显小于损耗因子的变化率|Δtanδ|;单位含水率的贮存模量和损耗因子变化率(|ΔE'/ΔMC|和|Δtanδ/ΔMC|)随着吸着时间的延长均减小。此外,在水分吸着过程中的任一时间节点处,贮存模量随频率的增加而增大,损耗因子随频率的增加先减小后增大,损耗因子极小值对应的特征频率出现在10~30 Hz范围内,并随着吸着时间的延长向高频方向移动;在1 Hz和20 Hz频率下贮存模量的比值约为0.98,该比值基本不随吸着时间的延长而变化,但损耗因子的比值在升湿和恒湿过程中先增大后减小,并在升湿阶段结束时达到最大值。【结论】在水分吸着过程中,水分子的"塑化效应"是引起木材贮存模量减小和损耗因子增大的主要原因,并且单分子层吸着水的"塑化效应"最为明显;机械吸湿蠕变效应的存在使得升湿阶段木材黏弹性的变化较恒湿阶段明显;在水分吸着过程中,随着含水率增加,木材细胞壁聚合物分子的运动速度加快,松弛时间减少,并且α力学松弛过程(由半纤维素玻璃化转变引起)和β力学松弛过程(基于木材细胞壁无定形区中伯醇羟基的回转取向运动的力学松弛过程与吸着水分子回转取向运动的力学松弛过程二者叠加而成)的转变向高频方向移动;在水分吸着过程中,含水率的变化可引发木材细胞壁的不稳定化现象,并且相对湿度的变化加剧了这种不稳定化。     

杉木生材含水率分布及其对气干的影响

以人工林杉木为研究对象,研究生材状态下不同厚度锯材含水率的差异,比较含髓心、钝棱与其他类型等3类锯材的含水率差异,建立生长轮宽度与锯材含水率的关系,分析生材状态含水率对锯材气干周期的影响。研究结果显示,25mm和40 mm的锯材含水率差异极显著;含髓心锯材含水率最低,其次是其他类的,最大是含钝棱锯材;随着生长轮宽度减少,锯材含水率增大;生长轮宽度为4 mm时,是生材含水率分界线,即当生长轮平均宽度小于和不小于4.0 mm时,锯材含水率差异极显著;25 mm和40 mm厚不同含水率锯材各2组气干至含水率25%,低含水率锯材较高含水率的气干周期分别缩短57%和66%。     

水分解吸过程中杉木黏弹行为的经时变化规律及其频率依存性

【目的】研究木材黏弹行为在水分解吸过程中的经时变化规律及其频率依存性,明确细胞壁不稳定化现象对木材松弛转变行为的影响机制。【方法】以含水率为22.2%(对应的温度和相对湿度为30℃和85%)的杉木木材为研究对象,采用动态机械分析仪(DMA Q800)测定水分解吸过程中木材贮存模量E'和损耗模量E″的经时变化,并比较不同频率(1~50 Hz)之间黏弹行为变化的异同。在水分解吸过程中,共设置3个相对湿度水平(0%、30%和60%),任一相对湿度水平下的水分解吸过程分为降湿和恒湿2个阶段:在降湿阶段,相对湿度由85%以2%·min~(-1)分别降低至0%、30%或60%;在恒湿阶段,相对湿度在0%、30%或60%下恒定120 min。此外,选取6个平衡含水率水平(0.6%、3.2%、7.4%、13.1%、17.9%和22.2%)研究水分平衡状态下木材黏弹行为在不同频率之间的差异。【结果】在所有频率下,随着解吸时间延长,木材贮存模量增加,损耗模量减小。以1 Hz频率为例,选取降湿阶段和恒湿阶段结束为时间节点,贮存模量和损耗模量变化率(|ΔE'|和|ΔE″|)及其与含水率变化率的比值(|ΔE'/ΔMC|和|ΔE″/ΔMC|)随解吸时间的变化为:在降湿阶段结束时,|ΔE'|基本等于或大于|ΔE″|,|ΔE'/ΔMC|基本等于或大于|ΔE″/ΔMC|;但在恒湿阶段结束时,|ΔE'|小于|ΔE″|,|ΔE'/ΔMC|小于|ΔE″/ΔMC|。在降湿和恒湿阶段,|ΔE'|、|ΔE″|、|ΔE'/ΔMC|和|ΔE″/ΔMC|均随相对湿度水平的减小而增大。在解吸过程中,贮存模量随频率的增加而增大,损耗模量随频率的增加先减小后增大;损耗模量极小值对应的特征频率出现在10~30 Hz范围内。特征频率随着解吸时间的延长向低频方向移动。在含水率相同时,解吸过程对应的理论特征频率要较水分平衡状态的高。在解吸过程中,木材黏弹行为的变化在不同频率间有所差异。以损耗模量在1 Hz和20 Hz频率下的比值(E″1Hz/E″20Hz)为例,随着解吸时间的延长,E″1Hz/E″20Hz先增大后减小;在解吸过程的任一时间节点处,E″1Hz/E″20Hz在相对湿度为0%时最大,60%时最小。根据E″1Hz/E″20Hz的变化量计算细胞壁不稳定化程度的残余率,对应于相对湿度0%、30%和60%,残余率分别为2.22%、0.48%和0.37%。【结论】随着解吸时间的延长,木材刚度增加,阻尼减小;刚度的变化主要与分子间氢键重建效应有关,而阻尼的变化则是分子间氢键重建效应和自由体积效应的叠加作用。随着解吸时间延长,吸着水分子和吸着水-聚合物分子链复合基团的取向运动难度增大,表现为α力学松弛过程(由半纤维素玻璃化转变引起)和β力学松弛过程(基于木材细胞壁无定形区中伯醇羟基回转取向运动的力学松弛过程与吸着水分子回转取向运动的力学松弛过程二者叠加而成)的转变向低频方向移动,但细胞壁不稳定化的存在使得聚合物分子链的取向运动难度减小。随着解吸时间延长,细胞壁的不稳定化程度逐渐减弱;根据损耗模量在1 Hz和20 Hz频率下的比值可以预测达到新的平衡含水率时细胞壁不稳定化程度的残余率。此外,理论残余不稳定化程度随着相对湿度水平的降低而增大。     

压前含水率对杉木间伐材压缩木性能的影响

通过对杉木间伐材压缩密化的水分和物理力学性能进行分析,并观察木材微观结构的变化,可得出以下结果：1)压缩木各方向的水分分布不均匀,容易翘曲变形;2)水分对压缩木的物理力学性能有影响,压前含水率50％左右,压缩木硬度、抗弯弹性模量和抗弯强度最大,但冲击韧性随着压前含水率的增加呈下降趋势。从微观结构的观察可知,杉木间伐材压缩木的细胞只是被挤压,细胞腔变小而细胞壁未受到破坏。为了降低压后含水率,使水分分布均匀,可以采取两种办法：一是使初始含水率尽可能低,二是热压时间尽可能长。     

杉木含水率和纤维夹角对其锯切表面粗糙度及与钢材摩擦系数的影响

通过控制杉木Cunninghamia lanceolata的含水率与纤维夹角,测试其锯切表面粗糙度及其与钢材摩擦系数的变化,研究其相互关系。结果表明:杉木的锯切表面粗糙度及其与钢板的摩擦系数随着纤维夹角的变大而变大,在夹角从0°变化为15°时,杉木锯切表面粗糙度变化最明显,增大了11.1%;在夹角从60°变化为90°时,杉木与钢板的摩擦系数变化最明显,增大了47.4%;杉木的锯切表面粗糙度和与钢板的摩擦系数随着杉木含水率的增加而上升,在含水率从9%变化为12%时,杉木锯切表面粗糙度变化最明显,增大了37%;在含水率从15%变化为30%时,杉木与钢材摩擦系数变化最明显,增大了34.7%;在含水率为9%,纤维夹角为0°时,杉木的锯切表面粗糙度及与钢材摩擦系数最小。     

杨木防火门的研制

防火门作为一种特殊用途的门,除具有普通门的作用外,还具有阻止火势蔓延和烟气扩散的特殊功能.木质防火门主要由门框、门扇骨架、门扇面板、门扇内填充物以及防火五金配件、防火膨胀密封条等组成.其中门框、门扇骨架和门扇面板均要求采用经过阻燃处理的木质材料制造.门扇内填充物采用膨胀珍珠岩板,衬板采用无机防火板,膨胀珍珠岩板和无机防火门衬板必须满足相关标准要求.铰链、门锁和闭门器要求采用专用防火铰链、防火锁和防火闭门器.一直以来,木质防火门的门框和门扇骨架均采用优质实木制作而成,面板采用防火胶合板.由于实木的厚度大,造成阻燃处理难度大,阻燃剂的渗透深度浅,通常小于10mm,使得阻燃实木的阻燃效果差,阻燃成本高.     

杨木的高效利用

杨树是我国林业的重要组成部分，是我国林业发展中栽培面积扩展最快的树种。其木材的物理力学性质、纤维形态和化学组成、加工性能、资源分布等方面有许多独特之处。如何高效利用丰富的杨树资源是人工林木材加工利用的重要课题。同时，随着我国天然林保护工程的实施，杨树等人工木材作为工业用材，其加工利用的科学研究与技术开发越来越受到重视。 杨树人工林木材的加工利用十分广泛。在以杨木单板、胶合板为中心的人造板生产中，杨树人工林木材已经成为我国人造板工业的主要原料。特别是我国的华北、华东及中南地区的人造板企业，广泛利用…     

用时滞和平衡含水率准确预测可燃物含水率的理论算法

用时滞和平衡含水率进行森林可燃物含水率预报已经在美国、加拿大的火险等级系统中得到了较好的应用,如加拿大森林火险等级系统中细小可燃物湿度码ＦＦＭＣ的计算等。国内关于此方面的介绍或研究的文章也多见于文献中（金晓钟,１９９３;何忠秋,１９９５等）。由于野外条件的复杂性,目前此方面的预报多采用简单化处理,其精度仍有提高的潜力。本文就时滞及平衡含水率的有关性质及提高预测精度的方法进行探讨。１　对时滞、平衡含水率的概念及有关性质的讨论１．１　有关概念及引出时滞的概念是由平衡含水率引出来的,故首先介绍平衡含水…     

杉木造林和抚育

我场北十里工区地处金坛、溧阳交界,四面环山,1968年以来,在石头山上栽杉六百余亩,现已大部成林,幼林生长旺盛。六年生杉木平均高325厘米,平均根径6厘米,年平均高生长54厘米。特别是试验林东一号,林龄4年,平均树高397厘米,平均根径6.6厘米,年平均高生长99厘米,1974年新梢生长139.5厘米。