微波加热软化竹片弯曲工艺研究

采用微波对5 mm厚的楠竹竹片进行软化实验,研究了微波功率、微波处理时间、试件初含水率等因素对软化效果的影响,并采用正交实验对竹片微波软化进行了工艺优化。研究结果表明:微波加热对竹片有良好的软化作用,当微波功率为500 W,微波处理时间为4 min,试件初含水率为90%时楠竹竹片软化效果最好,其弯曲半径可达5 cm。     

高温饱和蒸汽软化工艺对竹展平板物理力学性能的影响

以毛竹竹筒为研究对象,探索不同高温饱和蒸汽软化工艺(软化温度为140、150、160、170、180℃;软化时间为4、6、8 min)对展平竹板材物理力学性能的影响。结果表明:竹材经软化后平衡含水率下降,展平后平衡含水率进一步降低;竹材的径向干缩率随软化温度上升和时间延长呈下降趋势;竹材的弦向干缩率在竹材软化后随软化温度上升和时间延长呈下降趋势,而展平后的竹材在140~150℃温度范围内弦向气干干缩率下降,在150~180℃范围内上升;竹材的静曲强度(MOR)和弹性模量(MOE)在140~170℃范围内上升,170~180℃范围内下降,且软化后未展平竹材的MOR和MOE均高于展平后的竹材。可得到结论,在170℃软化工艺下,竹展平板的尺寸稳定性和力学性能较好。     

高温蒸汽软化竹材的力学性能及结构表征

为增加竹材的塑性以达到更好的软化效果,采用高温蒸汽软化法将竹材在不同软化温度和时间下进行软化处理,以抗弯弹性模量(MOE)作为评价指标对软化效果进行了研究,并借助傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对软化后竹材的主要官能团和结晶特性进行了表征和分析。结果表明:竹材的MOE随软化温度的升高而降低,在软化温度为160℃时降低最显著,同未处理材相比降幅达48.5%;MOE随软化时间的增加先降低后升高,在软化时间为6 min时降低最明显,降幅同未处理材相比达45.5%。当软化温度和软化时间分别为160℃和6 min时,竹材的软化效果较好。随着软化温度的升高和时间的延长,竹材半纤维素结构变化最为明显,有利于竹材的软化,竹材纤维素相对结晶度呈先增大后减小的趋势。因此,适宜的软化温度和时间对竹材的软化效果极为重要。     

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.     

高场强微波处理对樟子松木材宏观裂纹的影响

探究高场强微波处理过程中,樟子松试材含水率、微波功率、处理时间对试材吸收微波能量和宏观裂纹的影响。结果表明,试材处理前的含水率、微波功率对试材吸收的微波能量有显著影响;当含水率为40%~60%、微波功率为140 kW、处理时间为120 s时,樟子松试材横截面的裂纹面积比和裂纹数量最大。建议根据功能化材料的应用领域,选择不同的微波处理工艺。     

防腐前处理对竹集成材力学性能的影响

以季铵铜(ACQ)和铜唑(CuAz)加压浸渍处理的毛竹精刨竹条为单元,以酚醛树脂为胶黏剂,制作防腐竹集成材,并测试其力学强度,分析了药剂种类和载药量对竹集成材抗弯弹性模量(MOE)、抗弯强度(MOR)和胶层剪切强度的影响.结果表明,防腐处理前后,竹集成材的MOR、胶层剪切强度差异不显著,MOE差异性显著(0.05水平);防腐剂种类对竹集成材MOE影响显著,载药量水平对MOE影响不显著;总体上看,防腐竹集成材的MOE和MOR略有下降或保持不变,胶层剪切强度略有提高.     

高温热处理竹材重组材工艺及性能

采用加缝处理后的竹篾先进行不同温度的蒸汽高温热处理,再按照热压法生产竹材重组材的方法压制试材,并测试其物理力学性能。结果表明,在试验范围内,竹篾热处理温度越高,压制成的竹材重组材吸水厚度膨胀率越低,尺寸稳定性越好;此外,竹篾经高温热处理后,竹材重组材的力学性能与竹篾未处理材有一定程度的下降,且MOR的下降速率高于MOE。     

低毒防腐剂百菌清及铜制剂对木材尺寸稳定及力学性能的影响

百菌清（CTL）、氨浴季铵铜（ACQ）、氨溶柠檬酸铜（ACC）处理马尾松（Pinus massoniana)、毛白杨（Populus tomentosa)后对木材尺寸稳定性及MOE／MOR的影响本文进行了研究。结果表明，除剂量11．48kg/m^3的百菌清处理的毛白杨外，以上防腐剂处理试材后吸水至饱和时的尺寸稳定性与对照相比有不同程度的增加，幅度为3．9％－28．05；各处理对抗弯弹性模量（MOE）影响幅度不大，其中对于马尾松，MOE差异不明显，对于毛白杨，各处理对MOE稍有增加（百菌清乳剂处理除外），幅度6．3％－8．1之间。各制剂处理马尾松、毛白杨后对抗弯强度（MOR）影响不明显。     

微波预处理对杨木活性染料染色效果的影响

以杨木为研究对象,采用单一因素法研究了杨木初含水率,微波辐射时间及微波辐射功率对杨木活性染料染色效果的影响规律,获得较优的杨木微波预处理工艺。结果表明:(1)微波预处理可以破坏木材内部微观结构,改善木材渗透性;(2)随着杨木初含水率的升高,上染率逐渐下降。当初含水率为25%时,其上染率和固色率分别为39.44%和38.31%;(3)随着微波辐射时间的延长,上染率和固色率均呈上升趋势,当辐射时间为90 s时,与未处理木材相比上染率可提高21.15%,固色率可提高21.44%;(4)随着微波辐射功率的增大,染色效果也更佳;当辐射功率为18 k W时,与未处理木材相比上染率可提高21.38%,固色率可提高21.59%。     

蒸汽高温处理工艺对竹材软化效果的影响

以毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.pubescens)材为研究对象,研究蒸汽高温处理温度、处理时间和毛竹初始含水率对毛竹抗弯弹性模量与静曲强度的影响。180℃蒸汽软化处理5 min后试件自身温度下降规律,结果表明,随着处理温度的升高和时间的延长,试件弹性模量与静曲强度均呈下降趋势,并且在处理温度为160-200℃时,其力学性能下降最快;180℃软化处理5 min后,初含水率为114%的泡水试件较初始含水率为11%的气干试件,静曲强度和弹性模量分别下降了51.8%,27.9%;蒸汽高温处理对竹材具有较好的软化效果,但处理后试件温度下降过快会导致其力学性能升高、塑性降低,不利于展平,在实际生产中应快速高效的进行软化展平,适当提高生产环境温度。     

响应面法优化微波加热处理杉木弯曲工艺研究北大核心

为优化微波加热处理的杉木弯曲工艺条件,在单因素试验基础上,选取初含水率、微波功率以及微波时间3个因素的Box-Behnken中心组合试验设计,以弹性模量为响应值,运用响应面分析法优化清水浸泡杉木试件的弯曲工艺参数,模拟得到二次多项式回归模型。研究结果表明,微波加热软化杉木的最佳弯曲工艺参数为:初含水率为80%、微波功率为400W、微波时间为2.5min,在此条件下,验证试验得到杉木的弹性模量为2.52GPa,杉木试件的最小弯曲半径比h/r为1/14。     

微波处理对辐射松吸声性能的影响

【目的】采用高强度微波对辐射松进行改性处理,探究不同微波功率、处理时间和木材纹理方向对辐射松吸声性能的影响,以提高木材的附加价值、拓展木材的应用领域。【方法】将新采伐的辐射松生材干燥至含水率40%～60%,在不同微波功率(100、120和140 kW)与处理时间(20和30 s)组合条件下处理辐射松木方,获得微波处理材。采用传递函数法测量微波处理材径切面和弦切面的法向吸声系数,探讨不同处理条件下辐射松吸声性能的变化规律,借助光学显微镜和扫描电子显微镜观察辐射松的解剖构造和微波处理前后的微观结构形貌。【结果】微波处理材与对照材相比,密度和含水率显著下降,不同处理条件下辐射松吸声性能均有不同程度提升,吸声系数提高4.79%～201.9%,平均吸声系数最高达0.320;不同条件下微波处理材的吸声系数在1 000 Hz以下的低频范围内变化不显著,吸声系数呈先上升后下降的趋势,在1 000 Hz左右出现吸声低谷,在1 000 Hz以上差异显著,吸声系数随频率升高呈上升趋势;微波功率越大、处理时间越长,处理材吸声性能越好,吸声系数曲线上升趋势越大;处理材弦切面的吸声系数比径切面高9.6%～29.6%,对照材径切面的吸声系数在1 000 Hz以上低于对照材弦切面,在1 000 Hz以下高于对照材弦切面;辐射松弦切面相较于径切面存在丰富的单列木射线和少量纺锤形木射线,微波处理材轴向管胞壁和胞间层出现裂缝,管胞上纹孔膜消失,木材孔隙率和相邻孔隙之间的连通性增加,声波在木材内部传播可更大概率地与孔隙壁摩擦,增加声能损耗从而达到更好的吸声效果;微波功率、处理时间和木材纹理方向与吸声系数的相关性分别为0.519、0.637和0.705,3个变量对吸声系数均有中等程度影响,其中木材纹理方向对吸声性能的影响最大。【结论】辐射松未处理材弦切面和径切面的平均吸声系数分别为0.167和0.106,吸声性能不佳;微波改性处理是提高木材吸声性能的有效方法,但会导致木材微观结构破坏,最佳微波处理工艺为微波功率140 kW、处理时间30 s、木材纹理方向选择弦切面;微波处理材的吸声系数最高达0.320,属于吸声材料范畴。     

响应面法优化微波加热处理杉木弯曲工艺研究

为优化微波加热处理的杉木弯曲工艺条件,在单因素试验基础上,选取初含水率、微波功率以及微波时间3个因素的Box-Behnken中心组合试验设计,以弹性模量为响应值,运用响应面分析法优化清水浸泡杉木试件的弯曲工艺参数,模拟得到二次多项式回归模型。研究结果表明,微波加热软化杉木的最佳弯曲工艺参数为:初含水率为80%、微波功率为400W、微波时间为2.5min,在此条件下,验证试验得到杉木的弹性模量为2.52GPa,杉木试件的最小弯曲半径比h/r为1/14。     

人工林杉木木材力学性质对高温热处理条件变化的响应

以人工林杉木为试材,分别用空气和菜子油为介质,在温度为180,200和220 ℃对其分别热处理1,3和5 h,研究试材的抗弯强度(MOR)、抗弯弹性模量(MOE)、顺纹抗压强度、表面硬度对高温热处理条件变化的响应,同时对处理材的主要化学成分进行分析,用扫描电镜对处理材横切面微观结构进行观察.结果表明:人工林杉木试材的4种主要力学性质对不同条件热处理的响应程度不同.无论是空气热处理还是油热处理,试材的MOR,MOE,顺纹抗压强度与对照比有不同程度的降低,且随处理温度升高、时间延长,下降幅度增大,相比于时间,温度的影响更显著;180 ℃热处理1,3和5 h时,试材的MOR,MOE与对照比未发生明显变化(降幅在3%以内),而顺纹抗压强度则明显低于对照,两介质中降低幅度分别在3.29%～9.58%和3.89%～7.18%;200 ℃以上处理时,不同时间处理的3种主要力学性质不仅显著或极显著低于对照,且各性质问的差异也达显著或极显著水平;对硬度的测试结果表明:180 ℃热处理时,试件的径面硬度和弦面硬度均随时间的延长而增大;200 ℃热处理3 h时,试件的硬度达最大,与对照差异达显著水平;随后热处理试件的硬度开始降低,220 ℃热处理5 h后试件的硬度又明显低于对照.在隔氧的油介质中进行热处理,4种主要力学性质的变化程度低于空气介质处理材,当温度高于200 ℃时,两介质处理间的差异达显著水平.而热处理过程中木材主要化学组成与横切面微观结构变化的差异,反映了4种主要力学性质对不同条件热处理时表现出的响应差异.     

竹废料微波裂解的单因素实验研究

以微波裂解竹废料制备了一系列的生物油和竹炭,系统研究了竹废料裂解过程中的工艺参数包括原料含水率、原料粒径,微波输入功率和裂解温度,焦炭(催化剂)用量对裂解产物组成的影响。结果表明,当裂解功率为700 W,温度为550℃,焦炭用量为4%,并严格控制原料含水率在5%~8%时,生物油的得率最高,其值为44.91%,而竹炭及不可凝气体得率分别为23.21%和31.88%。竹废料微波裂解得到的生物油的成分复杂,应用前景相当广泛;竹炭也有一定的吸湿、吸附性能。因此,竹废料的微波裂解具有巨大的开发利用潜力。     

奥克榄木材软化处理特性与工艺研究

以奥克榄木材为研究对象,采用水煮、高温汽蒸、水煮+微波联合三种方法对其进行软化处理,系统研究了处理温度、时间等因素对木材顺纹压缩屈服强度、压缩量和压缩回弹率的影响规律,获得了优化的软化处理方法和工艺参数,以期为实际生产中奥克榄的软化和弯曲成型提供依据。研究结果表明:通过软化预处理,可以明显降低奥克榄木材的屈服强度,改善其弯曲性能,其中水煮+微波联合处理软化效果优于水煮和高温汽蒸处理;影响水煮,饱和蒸汽汽蒸处理和水煮+微波处理效果的主要因素分别是处理时间,汽蒸温度,微波功率;同种软化处理条件下,奥克榄的顺纹压缩回弹率与含水率成正相关。在生产中建议采用水煮2 h,微波功率800 W,时间18 s为优化条件的水煮+微波联合方法进行软化处理。     

人工林速生杉木表面浸渍压缩密实化研究

为了克服人工林速生杉木材质疏松、强度低等缺点，用低分子量水溶性酚醛树脂时其进行了浸渍处理，再经微波软化、表面压缩制得了表面压密材；得到处理的较适宜工艺为：微波功率800W，软化时间5min．压缩率30％，胶液浓度35％。结果表明，人工林速生杉木密实化处理后，其耐磨性能和硬度均有所提高。     

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。     

高频加热对竹方材软化温度的影响

采用高频加热的方法对竹方材进行软化处理,主要研究了不同竹方厚度、含水率、高频电压、加热工艺对竹方材软化温度的影响,研究结果表明:随极板间距增加,竹方材加热到软化温度70℃的时间逐渐延长,极板间距每增加20 mm,到达软化温度时间就要增加近60 min;竹方材含水率接近纤维饱和点时软化升温速度最快,纤维饱和点以上时软化升温速度高于纤维饱和点以下时,同时含水率过高,两极板容易被击穿,但是高含水率竹方材加热均匀;高频电压越大,竹方材升温越快;在低压半压时,竹方材各点温度达到40-50℃,温度不再升高;间歇式加热2(加热2 min,停止1 min)平均温度高于间歇式加热1(加热1 min,停止1 min)3.9℃·min-1。     

糠醇化对橡胶木性质的影响

以平衡含水率(EMC)和线性湿涨系数(LSC)为评价指标,研究了不同质量增加率(WPG)的糠醇改性对橡胶木吸湿尺寸稳定性的影响,并从尺寸稳定性角度探讨糠醇改性的临界WPG;还分析了糠醇改性对抗弯强度(MOR)和抗弯弹性模量(MOE)的影响,并探讨了减量平衡含水率(EMCR)衡量浸渍改性材吸湿性的可行性.结果表明:糠醇化可以显著降低橡胶木的EMC和LSC,EMC受WPG的影响明显,LSC随着WPG的增加而显著下降,基于LSC和胞壁充涨系数推导的临界WPG两者之间存在较大误差;改性材的MOE随WPG提高而增加,增幅约在30％ ～40％,但MOR却略有下降;与基于浸渍材绝干质量的EMC相比,基于浸渍前绝干质量的EMCR能更客观地评价浸渍改性后木材的吸湿能力,可用于吸湿性的研究中,但鉴于用户和第三方检测不方便,不推荐其作为改性产品的评价指标.