高温过热蒸汽处理木材的吸湿解吸特性

以日本柳杉为试材,经温度为140,160,180℃,相对湿度为0,60%,100%过热蒸汽处理后,考察并分析其在不同环境温度和相对湿度条件下的吸湿解吸特性和吸湿滞后现象.结果表明:高温过热蒸汽处理木材的水分吸着等温线的类型没有发生变化;吸湿、解吸过程中,在同一环境湿度下,高温高湿处理后木材的水分吸着量低于低温处理后木材的水分吸着量;水分吸着量随处理木材温度和相对湿度的增高呈减少趋势;处理前后的木材均有吸湿滞后现象;高温高湿处理后木材的吸湿滞后现象比低温条件处理木材的吸湿滞后现象明显.     

高温热处理木材吸湿特性

【目的】研究高温热处理对人工林樟子松、杉木、美洲黑杨木材平衡含水率和吸湿特性的影响,为科学评价热处理木材吸湿特性提供理论基础,为人工林木材高附加值利用和实际高温热处理木材生产提供参考。【方法】以水蒸气为保护介质,设定180、200和220 ℃3个温度进行高温热处理,采用双室温、湿度控制法,在25 ℃环境中以8种不同类型饱和盐溶液精确控制水蒸气相对湿度进行等温吸附试验,运用Hailwood-Horrobin模型拟合等温吸附曲线,分析高温热处理对木材水蒸气等温吸附曲线线形、平衡含水率、单层分子吸附水和多层分子吸附水的影响。【结果】 180、200和220 ℃处理后,试样吸湿平衡含水率均值相当于素材含水率均值的80%、70%和50%左右;3个树种素材试样和高温热处理材试样均表现为第2类等温吸附曲线形态特征,Hailwood-Horrobin模型能够较好拟合不同树种素材和高温热处理材等温吸附曲线,不同热处理条件试样等温吸附曲线的拟合度均高于0.980 0,处理温度越高,等温吸附曲线越接近直线;高温热处理后代表含有单位摩尔数吸附位的绝干木材质量参数( W )显著增加,不同相对湿度下高温热处理材的单层分子吸附水和多层分子吸附水含量也随之降低;180、200和 220 ℃处理后,木材试样单层分子吸附水含量相较于素材下降20%、30%和50%左右,高温热处理对多层分子吸附水含量影响规律与之相近;高温热处理后单层分子吸附水、多层分子吸附水和吸附水总量的最大值相较于素材明显下降,且处理温度越高,下降幅度越大。【结论】高温热处理可明显降低3个树种试样的吸湿平衡含水率,且处理温度越高,平衡含水率下降幅度越大;高温热处理会一定程度影响木材等温吸附曲线线形,Hailwood-Horrobin模型可用于描述高温热处理材等温吸附曲线,且拟合度较高;高温热处理可明显降低3个树种试样等温吸附过程单层分子吸附水和多层分子吸附水含量,且处理温度越高影响越明显,单层分子吸附水和多层分子吸附水最大含量均明显降低,进而影响吸附水总量最大值。     

高温热处理对三种热带阔叶树材颜色和尺寸稳定性的影响

以大果紫檀（Pterocarpus macrocarpus）、奥氏黄檀（Dalbergia oliveri）、光亮杂色豆（Baphia nitida）三种热带阔叶树材为研究对象,在160、180、200℃下对其进行热处理,探究热处理温度对其心材的颜色、尺寸稳定性的影响。结果表明：随着热处理温度的升高,三种木材的质量损失率均逐渐增大,颜色逐渐加深,热处理对光亮杂色豆和大果紫檀的颜色影响更大;三种木材在常温低湿（25℃、30%RH）和高温高湿（40℃、90%RH）条件下的吸湿平衡含水率和湿胀率均持续减小,阻湿率和体积抗胀率增大,尺寸稳定性明显提高。在200℃热处理后,三种木材均表现出明显增加的质量损失率和颜色变化,因此该三种木材较优的热处理工艺为180℃、3 h。     

竹炭吸湿性能的初步研究

采用静态法测定竹炭在温度为15℃和25℃、相对湿度为65%、75%、85%、95%时的平衡吸湿量,研究炭化温度、粒度、比表面积、吸附温度等因子对其平衡吸湿量的影响,结果表明:竹炭吸湿解吸过程中存在"滞后"现象.700℃、1000℃条件下烧制的竹炭的吸湿效果优于其他炭化温度下烧制的竹炭;粒度大小对竹炭吸湿量的影响很小;比表面积对竹炭的吸湿量有影响;随着环境温度的升高,竹炭吸湿能力降低.     

钢琴用云杉木材吸湿性及尺寸稳定性研究

主要针对钢琴用云杉木材进行了吸湿性及尺寸稳定性研究,通过高温热处理及二次干燥两种工艺分别对木材进行了处理,试验结果表明:两种工艺处理方法可以有效降低木材的吸湿性,提高木材的尺寸稳定性,同时,在温度140℃、时间8 h的条件下进行的高温热处理,云杉木材吸湿性最低、尺寸稳定性最好.     

整形竹的研究(2)--物理力学性能

运用一种新的竹材加工方式、用自行设计和制造的高温成型设备试制了横截面为矩形的整形竹.整形竹竹壁完好,竹内填充稻草.压缩整形时的温度、时间、压缩率和填充材料的性质都直接影响整形竹的尺寸稳定性.整形竹的吸湿性和吸湿线湿胀率同天然竹材相近,吸水率和吸水线湿胀率高于天然竹材,但是有明显的时间滞后现象.在200℃温度时,处理周期为20min的整形竹其吸湿率、吸水率、湿胀率和压缩回复率明显低于周期为15min的试样.整形竹的尺寸稳定性比压缩木更均匀.顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量同木材相近,而试件破坏形式有很大区别.     

真空热处理对家具用奥克榄木材物理力学性能的影响

热处理是提高木材尺寸稳定性的有效方法之一,目前热处理主要针对室外等较恶劣的用材环境,采用高温(200℃)处理。针对家具材装饰性要求高、使用环境变化较温和等特点,以家具常用材奥克榄木材为实验材料,研究真空(≤0.06 MPa)条件处理后奥克榄木材物理力学性能的变化,以确定适用于家具用材的真空低温热处理工艺。将奥克榄木材以0.06 MPa、不同温度(120,140,160,180,200℃)处理5 h,测定不同处理温度下木材的全干密度、湿胀率、干缩率、色差、抗弯弹性模量、抗弯强度、冲击韧性及硬度变化,并比较低温(120,140,160℃)和常规温度(180,200℃)处理及未处理奥克榄木材的物理力学性能。结果表明:物理性质方面,随温度升高,奥克榄材色加深,处理后奥克榄与未处理材相比,色差值ΔE为6.1～25.9;全干密度随处理温度呈波动状态变化,在200℃处理时达最低值,较未处理材下降30.9%;干缩率、湿胀率均明显下降,但在120℃升高至140℃、160℃升高至180℃时变化幅度较小。力学性能方面,随炭化温度升高,抗弯强度、抗弯弹性模量先增大后减小;冲击韧性降低,140℃之后变化幅度趋缓,200℃时降幅最大为52.42%;不同温度热处理后的端面硬度较未处理材均有所上升,径、弦变化不明显。与常规热处理和未处理处理材相比,真空低温热处理可改善木材的尺寸稳定性,降低炭化对于木材材色变化的影响,且不明显降低木材的力学性能。     

白橡热压干燥材等温吸湿特性研究

以白橡热压干燥材为研究对象,利用动态水分吸附仪研究了不同热压温度干燥处理后白橡木材和未处理对照材的等温吸湿特性,并采用H-H模型拟合;分析热压干燥对木材吸湿特性的降低机理。结果表明:白橡木材等温吸湿线皆为IUPAC Ⅱ型等温吸湿线。在任意相对湿度下,热压干燥材平衡含水率均明显低于对照材,且热压温度越高,平衡含水率降低越明显。H-H模型对白橡木材等温吸湿数据表现出良好的拟合效果。单分子层和多分子层含水率降低共同作用使得热压干燥材吸湿性降低,且相对湿度越高,多分子层水的减少对吸湿性的降低作用越大。与对照材相比,热压干燥材(140、150 ℃和160 ℃)的纤维饱和点推测值分别降低8.89%、11.76%和13.62%。白橡热压干燥材吸湿性降低机理主要为游离羟基等亲水基团含量减少和细胞壁刚度增加等。     

超高温热处理对柞木地板尺寸稳定性的影响

采用窑式常压过热蒸汽方法对栎木地板坯料进行超高温热处理,研究了相对湿度在40%～90%变化范围内,热处理工艺对栎木地板尺寸稳定性的影响。结果表明：热处理并未显著减小木材干缩系数,但能显著减小使用环境温湿度变化对木材含水率变化的影响,从而提高栎木地板使用时的稳定性。为满足地热采暖使用条件,宜采用190℃热处理温度。     

木材静曲蠕变成套测试系统的研发

为解决木材变湿蠕变测试普遍存在的环境参数(温湿度和风速)控制方式和控制精度不足、蠕变变形量测试灵敏度和精度不足、数据智能采集和处理以及系统安全防护不足等问题,在集成现有技术的基础上研发出一套木材蠕变测试系统。该系统包括环境气候箱、蠕变测试机架、木材蠕变变形量及干缩湿胀测试单元、荷载同时装卸单元、数据采集和处理单元、系统保障和防护单元6个部分。该系统可在温度为0~70℃、相对湿度为10%~98%、风速为0.3~5.6 m/s时对木材或木基材料的普通蠕变和机械吸附蠕变进行长时间稳定的测试、记录,蠕变变形量及木材厚度方向的干缩湿胀检测精度为±0.01 mm,数据采样间隔在1 s~24 h范围内可调。与现有木材蠕变测试系统相比,本系统在多参数自动同步获取、数据采样精度、运行稳定性、安全性和环境风速可调性等方面有独特优势。通过前期对木材112 d循环变湿蠕变量、干缩湿胀量及环境温湿度参数的观测和测试结果分析,证实该套检测系统可对木材的蠕变挠度、干缩湿胀量、环境温湿度等参数进行长期连续稳定的检测、记录和显示,所有测试指标均能达到设计预期。同时,由于该系统具有多参数协同检测和精度较高等特性,使得实测木材变湿蠕变比采用喷蒸变湿处理试件所获蠕变测试结果在局部地方存在明显差异,如吸湿过程中的木材静曲挠度并不都是反向减小,而是取决于吸湿速率和外荷载的竞争关系,从而为木材静曲变湿蠕变机理的揭示提供了有力证据。该系统的研制为精确可控变温变湿环境下木材蠕变机理的研究提供了新的平台。     

思茅松热处理木材的研究

热处理对于提高木材的尺寸稳定性和耐久性、抵抗生物破坏等性能来说是一种非常有效的方法。作者采用油浴法对思茅松木材进行热处理工艺的探讨,分别对热处理木材的失重率、吸湿率、线性胀缩率、以及微观构造等进行了分析,研究结果表明：（1）思茅松热处理材随着处理温度和处理时间的增加,失重率逐渐增加;（2）思茅松热处理材随着处理温度和处理时间的增加,吸湿率逐渐降低;（3）思茅松热处理材随着处理温度和处理时间的增加,线性胀缩率逐渐降低;（4）在微观构造观察方面,由于早材腔大壁薄,材质较松软,经过热处理后早材部分容易引起径向开裂,早材管胞形态的变形程度要比晚材要大,早材轴向管胞壁的弯曲变形较晚材的要严重。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6～12h或木材热处理温度为180℃、热处理时间为6～8h为宜。     

BL-环保型阻燃剂对杨木单板吸湿性和尺寸稳定性的影响

该研究采用BL-阻燃剂溶液浸渍处理杨木单板,比较分析BL-阻燃杨木与未阻燃杨木的吸湿性和尺寸稳定性的影响。结果表明:①在不同的湿度条件下,阻燃处理后试件的吸潮率递增值明显高于未处理材。②BL-阻燃剂浓度越高的试件吸潮率也越高,相同浓度的试件在不同湿度中,湿度越高,其吸潮率也越高。③阻燃后杨木单板的尺寸变化率明显高于未处理材的,BL-阻燃剂具有较高的吸湿性,其对杨木单板尺寸稳定性的影响规律为:厚度弦向径向。     

干燥方式对地采暖用实木地板尺寸稳定性的影响

以烘干法和压干法两种干燥方式处理的8种地采暖用实木地板为试验材料,与烘干法作对比,探究压干法对地采暖用实木地板尺寸稳定性的影响;通过木材水分吸湿特性分析压干法提高地采暖用实木地板尺寸稳定性机理。结果表明:采用压干法能明显提高地采暖用实木地板尺寸稳定性,但对径向耐湿尺寸稳定性改善不大。相比烘干法,采用压干法干燥的番龙眼、印茄、朴木、栎木4个树种的地采暖用实木地板径向收缩率分别降低53.8%、60.0%、47.1%、44.4%,轴向收缩率分别降低70.9%、55.6%、37.0%、37.5%,轴向膨胀率分别降低43.2%、31.8%、23.4%、16.5%。这与木材半纤维素的降解、分子链结构活性的增强和纤维素结晶度增加有关。     

沙柳重组木表面粗糙度的二维和三维分析对比

沙柳是我国东北地区广泛分布的一种速生沙生灌木,它具有耐寒、耐旱、砂埋藏高、适应性强、生长迅速等优良特性。高性能重组木是将沙柳在保留原有纤维排列的前提下,经过精细化疏解、浸胶、干燥、热压等工序加工成一种大截面、高强度、高耐候的均质结构材。作为一种建筑结构材料,其密度和尺寸可控,在一定程度上可以替代实木,大大提高了其附加值和利用率。木质材料具有独特而复杂的表面纹理,因此对其表面粗糙度进行全面的评价尤为重要。笔者研究了一种利用超景深三维显微镜测量木材表面粗糙度的新方法,主要分析了测试的特点和原理,并与传统的二维探针式表面粗糙度测量仪的结果进行了对比。此外,还研究了相对湿度对重组木表面粗糙度测量的影响。结果表明:超景深三维显微镜是一种有效测量木材表面粗糙度的方法。同时发现,高相对湿度环境对样品的表面粗糙度有不利的影响,而湿度的变化对沙柳重组木的表面纹理均匀性影响较大。并且,考虑相对湿度对测量过程的影响是十分必要的。     

木基相变蓄热材料研究进展

相变蓄热材料有助于节能和能源的可持续利用,缓解能源危机。木材虽具有调节温度的功能,但远未达到作为相变蓄热材料的要求,因此通常需要与其他相变材料进行复合制备木基相变蓄热材料。文中介绍了几种常与木材复合的相变材料（石蜡、聚乙二醇、脂肪酸）,并对这些材料的特性和应用范围进行了比较;在此基础上概述了木基相变蓄热材料的研究现状,包括实木相变蓄热材料、木质复合相变蓄热材料和木塑相变蓄热材料,并阐述了各类材料的制备方法、性能特点和应用领域;对木基蓄热相变材料未来研究方向进行了展望。     

Current Research and Development on Deformation and Fixation of Bended Wood and Wood-based Composites

There are many advantages of bended wood,such as good-looking shape,simple process and low cost.The product,however,is easy to get recovery,which is urgent to be dealt with.This paper concludes the features of deformation and recovery of bended wood and wood-based composites and summarizes four treating methods to keep dimensional stability.Compared to bended solid wood,some elementary perspectives on the research of bended wood-based composites are presented.The purpose of this paper is to suggest:1)to investigate the optimum heating time and temperature that bended wood and wood-based composites need from the formation of deformation to the recovery and to the permanent fixation,according to its changes of dimensional stability such as curvature radius;2)to measure the composites comprised of wood and adhesives on the changes of stress relaxation,dynamic viscoelasticity and crystal1ization field;3)to quantitatively analyze changes of the major components in wood cell wall polymers as well as the composites under heat/steam treatment and untreated conditions.It will be helpful for subsequent research to clarify on the mechanisms of permanent fixation of bended wood and also contribute to that of wood-based composites.     

不同温湿度条件对人造板理化性能的影响

以强化木地板、中密度纤维板、高密度纤维板、浸渍胶膜纸饰面人造板等5类人造板为试材,研究标准、模拟夏季、模拟冬季等不同温湿度平衡处理条件对上述人造板内结合强度、吸水厚度膨胀率和表面结合强度值等理化性能检测指标结果的影响。结果表明,高温高湿平衡处理使人造板的力学强度增加,吸水厚度膨胀率降低;低温低湿平衡处理使人造板力学强度降低,吸水厚度膨胀率增加;不同平衡处理条件下强化木地板吸水厚度膨胀率差异较大;对饰面板表面结合强度的影响大于素板。     

Basic properties of specific wood-based materials carbonised in a nitrogen atmosphere

The purpose of this study is to develop new porous carbon materials by carbonising wood-based materials. One of the advantages of wood-based materials used as precursors for porous carbon materials is the simple and cost-effective production technique. Moreover, it is possible to make adjustments for a wide range of macro- and micro-structures by selecting different densities and particle sizes. Compared with solid wood, wood-based materials possess much greater homogeneity, isotropy and reproducible characteristics. Another great advantage is the fact that carbon materials can thus be produced from a renewable resource. A broad variety of specifically developed wood-based materials were carbonised to produce porous carbon materials for which characteristics such as density, yield, dimensional changes and surface area were determined. Light microscopy and mechanical testing were applied for further characterisation. The results showed how density and particle size affect the structure of the carbon materials; dimensional changes and mass loss are influenced by the carbonisation temperature, adhesive content and apparent density; increasing particle size decreases flexural strength and increasing apparent density or adhesive content raises flexural strength super-proportionally; and specific surface area increases with rising carbonisation temperatures.     

热处理对三种木材尺寸稳定性的影响

以落叶松、红橡和奥克榄为研究对象,采用不同的常压蒸汽热处理工艺条件,对照未处理材,研究热处理温度和时间对木材尺寸稳定性的影响。结果表明:热处理温度和时间对木材的尺寸稳定性有显著影响;木材吸湿性随温度提高逐渐降低,当热处理温度上升到一定程度时,尺寸稳定性改善趋缓;随着热处理时间延长,木材尺寸稳定性提高;木材高温热处理后吸湿性和吸水性的改善与木材的密度、结构等物理性能相关。