过热蒸汽处理对马尾松木材干燥质量的影响

采用过热蒸汽对马尾松锯材进行干燥处理,研究干燥条件对木材颜色、厚度含水率偏差和脱脂效果的影响。结果表明:过热蒸汽干燥对木材颜色影响不显著;试材厚度含水率偏差小于1%:木材内部的松脂排出至木材表面或固着在其内部,可以达到干燥和脱脂的双重目的。     

高强度微波辐射对落叶松木材渗透性的影响

采用高强度微波辐射落叶松木材,将微波处理的木材试件与未处理试件在相同的条件下进行加压注水试验,测定吸水增重率(WAR),用于评价木材的渗透性.研究了试材初含水率、处理材心层温度、微波辐射功率、微波辐射时间等处理工艺条件与落叶松木材渗透性的关系.结果表明:适当控制上述处理条件,高强度微波辐射处理可以改善落叶松木材的渗透性.落叶松木材适宜的初含水率范围是25%～60%;适宜的微波辐射功率与落叶松木材的初含水率有关,本文条件下辐射功率可选择9～24 kW;适宜的辐射时间取决于木材的初含水率和选择的辐射功率,当落叶松木材的含水率为30%左右,9.23 kW 微波功率下辐射55 s或20～24 kW微波功率下辐射25 s时,经微波处理木材的吸水增重率是未处理材的200%以上,木材的渗透性得到显著改善. 对微波处理改善落叶松木材渗透性的机理进行讨论,认为微波能够迅速使木材内部的水汽化,在木材内部产生较大的蒸汽压,冲破木材细胞壁薄弱组织,形成细微裂隙,疏通水汽传导的途径.随着微波功率的升高有利于微细裂隙的形成,所需辐射时间缩短,但是过高的辐射功率或过长的辐射时间易造成木材开裂.     

植物油涂饰处理对热改性落叶松耐候特性的影响

参考芬兰Thermo-Wood~?工艺规程,对落叶松板材分别在160、180和200℃常压过热蒸汽环境下进行高温热改性处理;随后对经过热改性后的板材及常规室干对照板材分别进行了天然植物油涂饰处理,分别使用商品化木蜡油(底油和面油)、自制木油(预聚合大豆油)。在人工模拟高湿环境下测试各类植物油涂饰后的木材相对吸湿率、平衡含水率及橫纹相对变形率等各项技术指标。结果表明,热改性木材经植物油表面涂饰处理后,天然植物油蜡成分有效地浸入木材细胞壁组织,木材表层组织对环境湿度变化的敏感性降低。三种涂饰处理方法中,涂饰商品化木蜡油底油、木蜡油面油的方案最为有效,其木材横纹相对变形率均较未涂饰木材显著降低;随着热改性温度的升高,各类涂饰试件的平衡含水率、相对吸湿率呈现总体下降趋势,加热温度对各类试件的平衡含水率、相对吸湿率存在显著影响。     

西加云杉木材单宁铁变色因素及防治

为解决西加云杉木材加工中的铁变色问题,研究了西加云杉木材内单宁引发铁变色的因素,并探寻铁变色化学防治方法,为其加工利用提供理论依据。采用CIE-L~*a~*b~*色度体系对西加云杉木材的铁变色现象进行评价,通过控制变量法分别研究木材含水率(40%,60%,80%和饱水状态)、铁离子质量分数(0.01%,0.05%,0.1%,0.5%和1%)、反应温度(25,45,65,85和95℃)及时间(0 min、1 min、5 min、10 min、30 min、1 h、6 h、12 h和24 h)等因素对西加云杉木材表面颜色的影响,并研究了草酸、次磷酸、磷酸二氢钠、乙二胺四乙酸二钠(EDTA·2Na)试剂对西加云杉木材铁变色防治处理的效果。结果表明:以上因素均对西加云杉木材的铁变色有不同程度的影响,其中,铁离子质量分数、反应温度和反应时间等因素都与变色严重程度呈正相关,即铁离子质量分数为0.01%、反应温度为25℃,反应时间为1 min时木材变色程度均最小。当含水率为40%时,变色严重程度相对较低;当含水率高于40%时,变色程度随含水率增加有增大趋势;当含水率为60%左右时,变色程度较为严重;之后,变色程度在一定范围内波动。2%草酸、5%磷酸二氢钠和2%草酸+5%磷酸二氢钠的组合均能有效防治铁变色;3%草酸对消除铁变色有一定效果,当加入0.5%EDTA·2Na螯合剂时效果更优,为避免返色,应选择3%草酸+0.5%EDTA·2Na药剂进行除色处理。当铁离子质量分数较低时,可通过降低木材含水率、避免高温及长时间接触来减轻铁变色现象;通过对其加工表面喷涂2%草酸、5%磷酸二氢钠或2%草酸+5%磷酸二氢钠试剂组合可以有效预防木材铁变色;对于已经发生铁变色的木材,可采用3%草酸配合0.5%EDTA·2Na进行涂刷处理,消除已产生的变色。     

木材蒸汽预处理过程非均匀传热特性的数值模拟研究

对木材蒸汽爆破预处理过程中热量传递规律进行了数值模拟研究,建立了木材蒸汽爆破预处理过程中三维传热数学模型,并通过试验验证了数值模型准确性。模型定量分析了木材初含水率、孔隙率、环境温度对蒸汽爆破预处理过程中传热的影响,结果表明:1)随着初含水率增加,木材升温速率逐渐减小,但当初含水率低于30%,含水率对升温速率的影响不明显;2)随着孔隙率增加,木材升温速率逐渐增加,孔隙率对传热影响大于木材初含水率对传热的影响;3)随着环境温度增加,木材升温速率逐渐增加,环境温度对传热影响弱于木材初含水率及孔隙率对传热的影响。     

马尾松锯材常压过热蒸汽干燥脱脂特性研究

以速生马尾松锯材为研究对象,采用常压过热蒸汽对其进行干燥脱脂一体化处理,系统研究了干燥脱脂过程中马尾松木材内部温度及含水率变化规律,讨论了过热蒸汽温度对锯材干燥速率、干燥质量、颜色、表面溢脂及微观构造的影响规律。结果表明:过热蒸汽干燥脱脂过程中,锯材内部温度及含水率变化可分为快速升温加速干燥段、恒温恒速干燥段和升温减速干燥段三个阶段,干燥速率介于0.14~0.26%/min,过热蒸汽温度对干燥速率影响非常显著;过热蒸汽干燥脱脂材可达到锯材干燥质量指标二级以上标准,与常规干燥材相比,发生的表裂缺陷少,140℃时出现内裂缺陷;过热蒸汽干燥脱脂处理对木材颜色的影响不显著;过热蒸汽干燥材表面不发生溢脂,达到一级脱脂松木锯材标准;过热蒸汽干燥处理破坏了树脂道内的薄壁细胞,处理后的树脂道内残存有固态松香。     

表面铁离子处理对欧洲栎木材颜色变化及稳定性影响的研究

为获得颜色稳定的深色栎木地板,采用Fe_2(SO_4)_3溶液对欧洲栎木材表面进行化学变色处理,并测试其在紫外光及高温高湿环境下的颜色稳定性。研究结果表明:随着Fe_2(SO_4)_3溶液质量分数升高,试样表面颜色趋暗和绿蓝色,质量分数高于6%后颜色基本稳定;紫外光老化96h后,所有试样表面颜色趋于暗、红、黄;在高温高湿老化条件下,不同质量分数溶液处理试样的表面颜色变化趋势不一致,总体趋于更暗、更红、更蓝;两种条件下老化96 h后,8%质量分数溶液处理试样的颜色稳定性最优。Fe_2(SO_4)_3处理能赋予栎木现代感的深色表面,UV漆涂饰能进一步提高其颜色稳定性,建议进一步优化Fe_2(SO_4)_3处理体系,以获得颜色稳定且美观的木材表面化学变色方法。     

木材干燥后养生期间含水率及应力变化特点

以窑干处理后的鞋木和格木为研究对象,分别在恒温恒湿箱和室温环境下进行养生处理,研究养生期间木材内部含水率、应变和应力的波动情况。结果表明:养生处理可有效降低木材内含水率梯度和内部应力,且恒温恒湿箱养生处理的时间(6 d)显著短于室温养生处理时间(22 d);养生处理过程中,木材内部含水率由芯层高、表层低的非稳态逐渐趋于平衡,木材表层的塑化结壳经吸湿润胀,由拉伸应变转换为压缩应变,当表层含水率达到最大值时,出现最大压缩应变及压应力;芯层含水率随着含水率梯度的减小,逐步趋于平衡。室温环境下对木材进行养生处理的效果不显著。     

汽蒸处理及干燥过程对小径落叶松变色的影响

从明度、色差和色调角三方面入手,研究汽蒸处理和干燥过程对小径落叶松变色的影响。结果表明:干燥过程是明度缓慢降低的过程,但降低幅度远低于汽蒸处理的影响;汽蒸处理和干燥过程均会使木材颜色产生明显变化,前者影响更加明显。同时还对影响变色的因素进行了分析。     

氮羟甲基树脂/蔗糖改性木材的耐候性能

木材在户外应用过程中易发生开裂、变色、霉变、腐朽等材性劣化现象。利用10%氮羟甲基树脂(1,3-二羟甲基-4,5-二羟基乙烯脲)/20%蔗糖作为改性剂对杨木和辐射松进行改性处理,系统评价了改性处理对木材在哈尔滨户外39个月老化后的性能动态影响。结果显示:老化过程中木材表面的颜色变化主要发生在第1年,未处理木材表面由浅黄色向灰色转变,而氮羟甲基树脂/蔗糖改性木材则由改性后的棕色逐渐褪色至灰色,表明改性处理不能长期保护木材表面颜色。改性处理在最初的12个月内能够明显抑制木材表面微裂,之后抑制效果减弱。老化期间,改性木材含水率及含水率波动均低于未处理材,因此,改性处理有效抑制了木材在户外的变形。傅里叶变换红外光谱和X射线衍射分析显示,改性处理可有效减缓木材三大组分在老化初期(12个月)的降解速度,但经39个月老化后,改性与未改性木材表面木质素浓度和纤维素相对结晶度均下降到相似水平,表明改性处理对木材表面组分的长期保护能力有限。木材老化表面微观形貌观察显示,改性处理抑制了木材表层细胞(尤其是早材细胞)的脱落及变色菌在木材内部生长的深度。氮羟甲基树脂/蔗糖改性能够有效抑制木材在户外老化过程中的含水率波动、变形及变色菌的生长,有助于增强木材的户外耐久性。