辊压预处理条件对蒙古栎干燥速率及纹孔结构的影响

[目的]针对木材干燥耗时长、效率低的问题,以改变司职水分疏导功能的木材分子关键部位的微观结构为手段,通过改善木材的渗透性和水分的流动性,建立易于水分移动的新路径,达到缩短木材干燥时间的目的.在描述蒙古栎导管分子细胞壁构造变异的形态、数量和程度以及表征处理材在常规蒸汽干燥全程和各阶段干燥速率变动的基础上,探索并建立辊压预处理工艺条件、构造特征变异与干燥速率三者的相关关系.[方法]依托木材的黏弹性和水分移动机制,以蒙古栎为试材,对其含水率47％～55％、900 mm(长)×100 mm(宽)×30 mm(厚)的径切板和弦切板施行2个压缩方向(径向和弦向)、3种压缩率(10％,20％和30％)和3种压缩次数(1,4和9次)的辊压预处理,使用环境扫描电子显微镜(Fei Quanta 200)观察研究辊压处理材的导管分子微观构造特征变异,并在常规蒸汽干燥全程和各阶段测试和分析处理木材的干燥速率变动规律.[结果]环境扫描电镜观察表明,辊压压缩预处理使蒙古栎导管分子纹孔膜破裂和细胞壁出现裂隙,可形成水分移动的微观新路径;随着压缩率增大、压缩次数增加,纹孔膜破裂的数量和程度、细胞壁破坏的规模和尺寸增加,木材的渗透性和水分的流动性得到改善,缩短木材干燥时间.在常规蒸汽干燥的6个阶段和干燥全程,辊压预处理材的干燥速率均大于未处理材;压缩率和压缩方向相同时,干燥速率随压缩次数的增加而增大;压缩方向和压缩次数相同时,干燥速率随压缩率的增加面加快;压缩率和压缩次数相同时,径向压缩的弦切板干燥速率快于弦向压缩的径切板.[结论]以试材初含水率50％、终含水率15％计算,辊压预处理材的全程干燥时间均少于未处理材,弦向压缩径切板干燥时间缩短6.67％～23.64％,径向压缩弦切板缩短4.55％ ～ 13.02％.辊压预处理可在蒙古栎试材内部形成微观的水分移动新路径,改善水分的渗透性和流动性,缩短木材干燥时间.     

高温高湿处理对樟子松脱脂率及微观结构的影响

探讨高温高湿处理过程中人工林樟子松木材的含水率和脱脂率的变化规律,并通过生物光学显微镜和扫描电子显微镜观察其树脂道、纹孔及薄壁组织等微观结构的变化。研究发现:高温高湿处理后樟子松试材的干燥周期由33 h缩短至18 h,平均脱脂速率由0.057%/h提升至0.151%/h,干燥后试材厚度上含脂率梯度由0.84%降至0.31%;相比常规干燥,经高温高湿处理后的樟子松试材树脂道发生破坏,细胞壁、纹孔塞和纹孔膜出现裂纹,这些结构变化均有利于水分和树脂的排出。     

干燥工艺对枫香木材微观结构的影响研究

研究采用5种不同干燥工艺处理枫香木材,分析对比不同干燥工艺处理材与未处理材的微观结构变化规律。结果表明:经常规、降温干燥处理后,枫香木材纹孔膜发生破裂,多发生在闭塞纹孔,且破裂程度较低;经水热预处理常规和降温干燥后,被沉积物全部覆盖的纹孔膜发生较大程度破裂;微波干燥处理后,木材纹孔膜、部分细胞壁以及导管间胞间层均出现一定程度的破裂,提高了木材内部水分迁移效率。     

辊压处理大青杨木材的密度和干缩系数变异

对大青杨辊压处理材(压缩率10%～50% )的密度和干缩系数进行测试和研究.结果表明,与素材相比,辊压处理材的全干、气干和基本密度均有所增加,密度变化率＜5%,其中气干密度增幅最大,密度变异与压缩方向无明显相关;气干和全干干缩系数随压缩率增大而变大,变动范围-3.448%～23.678%;弦向干缩系数变化大于径向.     

杉木锯材周期式热压干燥及表层密实化

为确定较优的热压干燥工艺参数和实现速生材的增值利用,以热压板温度和压缩率为因素对杉木锯材(弦切板)进行周期式热压干燥处理,干燥结束后测试其含水率及残余应力,分析热压干燥对锯材干燥速率和干燥质量的影响,测定锯材的剖面密度分布并通过扫描电镜观察其微观构造变化。研究结果表明：干燥材的终含水率达到了干燥质量等级的一级,厚度上含水率偏差达到了二级,但干燥材存在较大的残余应力。干燥材出现了明显的表层密实化现象,压缩层平均密度在0.54 g/cm³以上,较气干材的平均密度增大50%以上;压缩层厚度和峰值密度随压缩率的增加而增大,而热压板温度对锯材密度分布的影响较小。干燥材的微观构造变化表明,强度较低的早材较晚材更易被压缩,压缩层厚度和细胞壁变形程度随压缩率的增加而增大,热压板温度的升高使细胞壁软化更充分,防止在较大压缩率条件下出现细胞壁受压破裂的缺陷。研究证明,热压板温度和压缩率对锯材的干燥速率均有显著影响。综合考虑杉木锯材的干燥速率、干燥质量和剖面密度,确定30 mm厚杉木锯材的较优热压干燥工艺为热压板温度150℃、压缩率30%。     

超声波预处理对桉木干燥时间的影响

以巨尾桉(Eucalyptus grandis×E.urophylla)木材为试材,在功率为340 W,频率为25和59 k Hz的条件下,分别进行30、60和90 min的超声波预处理,对比分析超声波预处理对桉木干燥时间的影响。结果表明,试材的干燥速率和水分扩散系数,均随超声波频率提高、预处理时间增加而增大;尤其当含水率在纤维饱和点以上时,超声波预处理对试材干燥时间的缩短效果更明显。     

辊压处理大青杨木材力学性能变异研究

对辊压处理的大青杨板材和对应的素材进行8种力学性能测试.结果表明,辊压处理材的力学强度指标均有所下降;弦向压缩引起的力学强度损失大于径向压缩;随着压缩率的增大,力学强度损失增加;顺纹抗压强度变化的百分率为2.391%～-4.589%,顺纹抗剪强度变化的百分率为-2.071%～-14.213%,顺纹抗拉强度变化的百分率为2.246%～-11.535%,横纹抗拉强度变化的百分率为-0.217%～-16.877%,抗劈力变化的百分率为1.785%～-16.235%,抗弯强度变化的百分率为4.417%～-27.793%,抗弯弹性模量变化的百分率为1.045%～-19.455%,冲击韧性变化的百分率为3.413%～-28.929%.     

低分子酚醛树脂处理杨木物理力学性能测试

采用低分子酚醛树脂对杨木进行浸渍处理,然后采用加热压缩处理使树脂在木材中固化,制得表面压密材,并对其物理力学性能指标进行检测。结果表明：杨木（Populus ussuriensis）素材的平均密度为394kg/m3,随着压缩率的增加,木材密度明显增大,当压缩率为20%时,木材的平均密度为463kg/m3,同时木材顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量和表面硬度增大,浸渍处理后的木材颜色变化不大。     

初含水率对白橡锯材热压干燥特性的影响

以白橡锯材为研究对象,采用平板热压机对其进行干燥处理,系统研究了初含水率对木材温变特性、干燥速率、干缩特性、干燥缺陷和微观构造的影响规律,探明白橡锯材的热压干燥特性。结果表明:热压干燥是一种高效快速的干燥方法,将初含水率为14%~75%的木材在温度为140℃、压力为0.1MPa的条件下干燥到2%以下终了含水率仅需120~210 min,木材干燥速率随着初含水率的增加而增加;初含水率较高的木材在热压后会产生严重内裂和皱缩缺陷,当木材初含水率降至15%以下时,热压后无内裂缺陷产生,截面变形也明显减小;随着初含水率的增加,木材厚度干缩系数呈增加趋势,而宽度干缩系数则呈下降趋势。通过观察木材的横切面微观结构发现,高初含水率试件的内裂沿木射线生成,其早材大管孔部位可观察到明显压缩。     

木材干燥应用领域的拓展

木材干燥,是用人工方法在较短时间内将木材的含水率降到可长期相对稳定地使用的含水率范围内(通常为6%～14%,与地区、使用环境及产品用途有关),以确保木材和木制品的加工质量、形体稳定和延长其使用寿命,从而提高木材的使用价值。木材干燥是木材加工过程中的一个极其重要的环节。随着生产力的发展,木材干燥除了以上述为主要     

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.     

西南桦木材干燥特性与干燥方法及其工艺

为寻求南方珍贵阔叶树西南桦木材的最适干燥方法及工艺,采用百度试验法,研究了西南桦木材干燥特性,并通过测试干燥前后试材的色差变化、干燥后的干燥质量和物理力学性能等指标,分析比较了常规、降温、蒸煮预处理的常规和降温4种不同的干燥方法的干燥效果.结果表明:未进行蒸煮预处理的西南桦木材综合干燥特性为5级,处理材综合干燥特性为4级.4种方法干燥的试材平均终含水率均达到国家3级标准,厚度含水率偏差和应力指标均达到国家1级标准.干燥初期常规干燥较降温干燥的干燥速度稍慢,而中后期常规干燥较降温干燥快60%以上;处理材的干燥速度较未处理材约快1倍.对西南桦木材而言蒸煮预处理的常规干燥是较为适合的干燥方法.     

龙眼木超微观构造特征及其美学价值（英文）

龙眼是起源于中国热带地区的一种珍贵水果树木,龙眼木密实硬重、纹理细腻、材质坚韧、材色名贵,是优良的雕刻和家具用材。为进一步提高其利用价值,通过扫描电镜技术研究了龙眼木的超微观构造特征。以龙眼木超微观特征为素材,采用分形图案设计等方法,创作木材美学图案。然后根据木材美学图案,开展以龙眼木构造特征为美学元素的艺术作品设计,从而发掘龙眼木的美学利用价值。扫描电镜分析结果表明,龙眼木生长轮不明显,为散孔材,单管孔、径列复管孔或管孔团。导管为单穿孔,管间纹孔式为互列,纹孔为椭圆形或多角形,纹孔内口外延,多出现几个外延纹孔口相连合生的状态,在导管内壁形成长条形凹槽,且离穿孔越近,合生纹孔口的凹槽越长,以至于在靠近穿孔的区域演变为类似密集螺纹加厚的构造。龙眼木的木射线较细,肉眼下不明显,多为单列射线,偶有多列,高2～14个细胞。射线细胞全为横卧细胞,截面为方形或椭圆形,胞腔内多含有珍珠般晶莹泛亮的淀粉颗粒。龙眼木的轴向薄壁组织为环管和傍管带状,带宽4～6个细胞,细胞腔内多含有菱形晶体。龙眼木中有些超微观构造特征,如导管内壁上特殊的合生纹孔口结构和木射线薄壁细胞腔内珍珠般淀粉颗粒,除了具有树木生理和木材鉴别方面的意义,还具有很好的审美价值,可以作为美学元素,应用于装饰挂画和手包等生活用品的美饰设计。     

密实化工艺对杉木木材力学性能影响规律北大核心

以人工林杉木木材为研究对象,采用全因子试验设计,通过控制不同热压温度(160、180、200℃)、热压时间(20、30、40 min)、压缩率(30%、40%、50%)3个工艺参数,对杉木进行压缩密实化改性,分析不同工艺参数对木材力学性能、微观形貌、细胞壁力学性能和结晶度的影响,进而筛选出优选工艺。结果表明:在热压温度为180℃、压缩率为50%、热压时间为40 min的工艺条件下,制备的密实化木材性能较优,其抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗拉强度和硬度分别为130.4 MPa、12338 MPa、113.1 MPa和1631 N,相对于未处理材分别提高112%、113%、44%和55%。扫描电镜观察结果表明:早材细胞几乎均被压溃,并沿着木射线方向出现一定规律的褶皱,而晚材细胞部分出现压溃,较大部分则保持原有的腔体结构。密实化木材细胞壁的硬度和弹性模量比未处理材分别增加了16.7%和45.7%。压缩处理后,木材的结晶度有所增大,未处理材和压缩材的结晶度分别为46%和53%。     

浅谈辊压法木材防护浸注技术

简述了国内外木材浸注技术的最新研究进展;重点论述了木材防护浸注厅法--辊压法,讨论了辊压法的浸注原理,以及与传统木材浸注方法--真空加压法在设备、工艺方面的比较,明确了控制压缩率的重要作用,并尝试应用计算机图像处理技术测量计算木材体积空隙率来确定压缩率,建议辊压浸注处理大青杨时,压缩率可试取50％及以下。     

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。     

压缩预处理对全尺寸杨木含水率和力学性能的影响

为解决木材气干时间长、易蓝变的问题,对高含水率、全尺寸杨木锯材进行压缩预处理。结果表明:采用40%的压缩率、经四次压缩后,两种规格试材的含水率从175%左右分别降至105%和109%,其中第一次压缩效果最明显,含水率降幅分别达48%和57%;压缩预处理对试材力学性能影响不显著。进一步验证了压缩预处理技术应用于工业化生产的可行性。     

基于LFNMR的木材干燥过程中水分状态变化

【目的】基于低场核磁共振技术考察木材干燥过程中水分的横向弛豫特性,以阐释干燥时木材中水分状态的变化机制,为木材干燥及水分处理提供理论依据及数据支持。【方法】以20 mm(L)×5 mm(R)×5 mm(T)的南方松为试验材料,采用两步法将试材从饱水状态干燥至约5%含水率,通过定期测定含水率和横向弛豫时间,分析木材干燥时内部水分状态变化及迁移情况,探究自由水与吸着水的分界及其与纤维饱和点的关系。【结果】1)饱水试材存在2个明显的弛豫峰和1个峰肩,三者的横向弛豫时间为67.65、1.24和11~13 ms,分别对应着细胞腔中的自由水、细胞壁中的吸着水和微毛细管系统中的毛细管水。2)木材干燥初期,自由水含水率不断下降,在总含水率为20%左右时,自由水才蒸发殆尽;吸着水含量在木材干燥至40%总含水率时基本保持不变,当总含水率降到40%以下时,吸着水即开始解吸。3)随着干燥过程的进行,自由水的横向弛豫时间随含水率的降低而不断减小;而多、单分子层吸着水的横向弛豫时间则以6%左右的含水率为界分别表现出轻微下降和显著下降的不同趋势。【结论】1)木材中主要存在3种类型的水分,分别为自由水、吸着水和毛细管水。2)平均含水率在传统定义的纤维饱和点(30%)以下时自由水仍然存在,这主要是由于干燥过程中木材内部水分分布不均造成的,且在40%~20%含水率范围内,木材表层发生吸着水解吸的同时其芯层仍有自由水的排除。3)随着干燥过程的进行,自由水、吸着水弛豫峰的顶点位置持续左移,揭示2种水分的平均横向弛豫时间不断减小,即在干燥过程中,木材对残余水分的束缚逐渐增强,干燥难度也随之增加。     

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.     

泡桐木材压缩硬化研究初报──泡桐压缩木回弹率的影响因素

为了提高泡桐的密度、硬度和尺寸稳定性,将试材分成水分组、温度组、时间组、化学处理组，对水分组试材进行恒温恒湿处理，对化学处理组进行不同质量分数的酚醛树脂液浸泡处理，然后将各组试材进行不同温度、不同时间的热压试验．再将试材置于常温的水中浸泡，测定各处理试材的回弹率．分析试材含水率、热压温度、热压时间和酚醛树脂溶液质量分数对热压试材水浸泡回弹率的影响．结果表明；各试验因素对泡桐压密硬化效果有明显的影响，木材含水率为13．89％时．材面光滑，尺寸稳定性最好，热压前的喷湿处理可增强木材尺寸稳定性；用10％的酚醛树脂溶液处理试材可降低回弹率45．51％；最佳热压温度为190℃，最佳热压时间为8min.