单板厚度对杨木重组木性能的影响

以杨木单板为原料制备高性能特种重组木,重点探讨单板厚度对重组木性能的影响。结果表明,单板越薄,重组木及其内部单板表芯层密度差异越小,耐水性能也越好,但是垂直层向的抗压强度越低;0.7 mm单板制备重组木的静曲强度最高,为203.3 MPa,0.7 mm和1.0 mm单板制备重组木的弹性模量高于1.3 mm和1.8 mm单板制备重组木。

压缩率对杨木重组木表面硬度的影响

【目的】以速生人工林杨木为试验材料,利用定向重组技术制备高硬度重组木,揭示压缩率对杨木重组木表面硬度的影响规律,为杨木表面改性及其重组木制备工艺优化提供可靠的方法和科学依据。【方法】利用定向重组技术制备压缩率50%、55%和59%共3种杨木重组木,选取杨木、红榉和俄罗斯柞木为对照样,采用万能力学试验机测定3种木材和3种不同压缩率杨木重组木样品表面的金氏硬度;应用超景深三维显微镜(UDTM)、场发射扫描电镜(SEM)观察样品表面的宏观和微观形貌以及样品金氏硬度测试过程中破坏面的宏观和微观形貌;运用压汞法(MIP)测试样品孔隙率;使用激光共聚焦显微镜(LSCM)和透射电子显微镜(TEM)表征酚醛树脂在重组木中的分布情况。【结果】杨木重组木的金氏硬度随压缩率增大而增大,与杨木相比,压缩率59%杨木重组木的金氏硬度增加12.63倍,其硬度高于俄罗斯柞木和红榉。金氏硬度测试过程中的应力-应变曲线显示,压缩率越大,重组木的比例极限应力越大。场发射扫描电镜(SEM)和超景深三维显微镜(UDTM)观察可知,杨木原木的破坏面呈韧性断裂,制备的重组木随压缩率增大其破坏模式逐渐变为脆性断裂。压汞法(MIP)测试样品孔隙率可知,定向重组可显著降低杨木的孔隙率,压缩率越大,重组木的孔隙率越低。激光共聚焦显微镜(LSCM)和透射电子显微镜(TEM)观察可知,随压缩率增大,酚醛树脂沿胶层带分布的宽度和深度逐渐增加,且渗透到导管、木射线和纤维细胞的细胞腔中。通过纳米压痕测试重组木细胞壁力学性能,当重组木压缩率为55%、施胶量为15%时,其细胞壁硬度和弹性模量相较原木分别提高54.65%和20.14%。重组木表面硬度增大主要是因为杨木经定向重组后,其导管和木纤维细胞被压缩密实,孔隙率降低,单位体积内的细胞实质密度增加,细胞之间的结合面积增大,连接更紧密;同时,引入的酚醛树脂不仅将压缩的细胞结构固定,而且通过形成的胶钉可提高细胞之间的连接强度,浸入细胞壁的酚醛树脂还能够增强其硬度和弹性模量,从而赋予重组木表面较高的硬度。【结论】定向重组技术可有效解决速生人工林杨木木材材质软、表面硬度低的问题,且可通过控制压缩率调控重组木硬度,以满足不同应用场景对材料硬度的需求。

压缩率和施胶量对毛白杨重组木干状和湿状表面粗糙度的影响

表面粗糙度是评价木质材料表面质量和加工性能的重要指标之一。以毛白杨(Populus tomentosa)单板和酚醛树脂为原料,采用单因素试验制备重组木,探讨压缩率(50%、55%、59%)和施胶量(10%、15%、20%)对重组木干状和湿状表面粗糙度的影响。结果表明,压缩率对干状和湿状表面粗糙度影响显著,且对干状表面粗糙度的影响大于湿状;随着压缩率的增大,重组木的干状表面粗糙度逐渐降低,湿状表面粗糙度逐渐增大;施胶量对干状和湿状表面粗糙度影响显著,且对湿状表面粗糙度的影响大于干状;随着施胶量的增加,重组木干状和湿状表面粗糙度均逐渐降低。与毛白杨单板相比,在压缩率为59%和施胶量为15%时,重组木干状粗糙度参数Ra和Rz分别降低了79.64%和73.07%,湿状粗糙度参数Ra和Rz分别降低了62.85%和50.00%。在实际生产过程中,可通过控制压缩率和施胶量调控重组木干状和湿状表面粗糙度,以满足不同应用场景对重组木材料表面粗糙度的需求。

人工林柏木重组木的结构与性能

【目的】采用定向重组技术制备人工林柏木重组木,分析其结构与性能,揭示柏木制备成重组木后性能变化的内因,为人工林柏木高值化利用提供技术参考和理论依据。【方法】制备80%、100%和120%不同压缩率柏木重组木,探究压缩率对重组木耐水性能、力学性能(抗弯性能和水平剪切性能)的影响规律;应用超景深显微镜(UDM)、冷场发射扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(LSM)和透射电镜(TEM)观察重组木微观结构变化以及重组木中胶液分布情况;使用剖面密度测量仪测量垂直于板面表面方向的密度梯度,分析重组木剖面密度。【结果】随着压缩率增大,重组木表面纹理颜色加深,剖面密度逐渐均匀,吸水率(WAR)、吸水厚度膨胀率(TSR)和吸水宽度膨胀率(WSR)逐渐减小,静曲强度(MOR)和水平剪切强度(HSS⊥)逐渐增大。压缩率120%时重组木WAR最小,相比原木降低34.73%,同时重组木MOR和HSS⊥达到最大,分别为125.77和17.05 MPa,相比原木分别提升53.47%和84.32%。剖面密度测量仪、冷场发射扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜和透射电镜观测结果显示,重组木耐水性能和力学性能提升主要是因为随着压缩率增大,木材细胞压缩密实、胶液分布范围更广,在更多的细胞腔和胞间层形成胶合位点,减少吸水时水分进入通道,抑制细胞腔回弹,增强胞间层薄弱结构。【结论】采用定向重组技术将人工林柏木制备成高性能重组木后,其力学性能显著提升;随着压缩率增大,重组木的耐水性能显著增强,压缩率120%时重组木性能达到最优。

施胶方式和单板厚度对重组木物理力学性能的影响

采用不同树种的不同厚度单板制备重组木,考察了单板施胶方式、厚度和树种对重组木耐水性能与抗弯性能的影响。结果表明:在0.7~2.2 mm范围内,树种和单板厚度相同时,采用单板表面喷胶制备重组木的吸水厚度膨胀率低于单板浸胶制备的重组木,静曲强度高于后者。树种相同时,单板越厚制备的重组木耐水性能越差。单板厚度和树种对重组木的静曲强度影响较大。单板厚度相同时,桉木重组木的耐水性能和弹性模量高于杨木重组木,但静曲强度低于后者。本研究可为薄单板制备重组木原料和施胶工艺的选择提供重要参考依据。

辊压树脂浸胶法对桉木重组木尺寸稳定性影响机理

【目的】为解决重组木制备过程中重组单元施胶不均匀导致的尺寸稳定性差的问题,通过辊压树脂浸胶工艺制备重组木,探究辊压树脂浸胶工艺对桉木重组木尺寸稳定性的影响机理。【方法】分别通过吊笼式浸胶法和辊压树脂浸胶法制备桉木重组木,采用超景深显微镜、扫描电子显微镜、微计算机断层扫描仪和激光共聚焦显微镜观察重组单元和重组木表面形貌、微观结构和胶液分布情况,并采用X射线光电子能谱仪、粗糙度仪、接触角测定仪以及63℃水泡24 h和28 h循环法(沸水煮4 h,63℃烘20 h,沸水煮4 h)研究重组木表面化学成分、表面粗糙度、表面润湿性和耐水性能。【结果】与吊笼式浸胶法制备的重组木(CWS)相比,辊压树脂浸胶法制备的重组木(RWS)表面裂隙减少,粗糙度降低,表面润湿性减弱,耐水性能显著增强。RWS表面粗糙度R_(a)和R_(z)相比CWS分别下降了34.38%和72.75%。接触角测试结果表明,第20 s时RWS的表面接触角相对于CWS增大幅度为283.95%。63℃水泡24 h测试结果显示:RWS的吸水厚度膨胀率和吸水宽度膨胀率分别为5.47%和1.11%,与CWS相比降低幅度分别达到52.16%和50.09%。28 h循环测试结果显示:RWS的吸水厚度膨胀率和吸水宽度膨胀率分别为6.24%和1.17%,与CWS相比降低幅度分别为51.45%和58.51%。辊压浸胶过程对重组单元产生了二次破坏,增加了胶液进入的通道;同时,辊压使细胞在被压缩到恢复原貌的过程中产生的负压,增加了胶液的渗透深度,形成网状胶合结构,加强了重组木的胶合性能,抑制了木材细胞在吸水后的回弹。【结论】辊压树脂浸胶法提高了重组木内部胶液分布的均匀性,降低了桉木重组木表面的粗糙度和润湿性,显著提高了重组木的耐水性能,改善了重组木的尺寸稳定性,对重组木的工艺优化和连续化生产具有重要的参考和指导意义。

基于微创预处理的重组木防霉防腐性能

【目的】研究不同预处理工艺对重组木防霉和防腐性能的影响,旨在寻求最优处理方法以提升重组木在户外多变环境中的使用性能。【方法】采用传统的水煮法、微波法和创新性提出的微创法对重组木进行预处理,利用有机碘化物3-碘代-2丙炔基甲氨酸丁酯(IPBC)对其进行浸渍并采用异氰酸酯胶黏剂(MDI)饰面。通过防霉、防腐试验分析3种处理工艺重组木的防治效力,通过孔隙率、力学性能和尺寸稳定性研究3种处理工艺对重组木质量的影响。【结果】(1)通过微创预处理工艺,重组木的总孔隙率增加了64.1%,载药量提高了88.0%。(2)防霉试验结果显示重组木对照样对黑曲霉和可可球二孢菌的感染等级均为4级,而经过微创预处理/IPBC浸渍工艺的重组木对两种菌的感染等级均为0级,此外通过MDI饰面的重组木抗流失性提高了63.0%。(3)防腐试验结果显示重组木对照样对白腐菌和褐腐菌仅为Ⅱ耐腐等级,而经过微创预处理/IPBC浸渍工艺的重组木对白腐菌和褐腐菌均为Ⅰ耐腐等级。(4)力学和尺寸稳定性试验的结果表明:经过微创预处理/IPBC浸渍工艺的重组木有效保证了优异的力学性能和尺寸稳定性;相比重组木对照样,其抗弯强度和水平剪切强度相比对照样分别提高了14.9%和17.4%,其吸水宽度膨胀率和吸水厚度膨胀率分别降低了25.0%和49.2%。【结论】采用微创预处理/IPBC浸渍工艺制备的重组木对霉菌、变色菌和腐朽菌都具有优异的防治效力,同时提升了力学性能和尺寸稳定性。此外,该微创工艺绿色简单,可有效解决重组木户外应用难题。

船用重组木耐久性评价

针对船用垫块和铺板易老化腐蚀等突出问题,采用人工加速老化试验方法对重组木、桦木胶合板和松木等3种试样进行耐久性评价。从力学强度、质量损失率和表面状态等方面进行分析,结果表明老化后3种试样的力学性能均呈下降趋势,但重组木具有较高的力学强度保持率,其硬度、抗压强度和抗弯强度分别为70.5HD、54.74 MPa和102.18 MPa,下降率仅为12.8%、25.72%和33.9%。对3种试样的微观结构和化学成分进行剖析,结果表明:老化后重组木的形貌并未发生明显变化,而桦木和松木均出现一定程度的缺陷;老化后3种试样仅在表面出现轻微的降解,产生羰基官能团及其衍生物,并未诱导多糖或更深层次结构的分解;在垂直燃烧试验中,重组木能实现离火自熄且无滴落物产生,而松木存在明显的火芯。

高性能重组木研究进展及应用建议

重组木作为一种“小材大用、劣材优用”的绿色木质材料,是人工林速生材未来极具发展前景的加工利用途径之一,能够有效缓解我国木材的供需矛盾。本文围绕重组木的高性能化制备,重点阐述了不同处理工艺条件对其性能的影响,总结了其在工业化进程中面临的难题,并提出了相应解决方法。其中,着重针对重组木产品应用的高值化与功能化短缺的现状,根据重组木的性能特点构思了“重组木材色定向调控”及“高性能木质强化玻璃”的新概念,以期为我国速生材资源高值化利用的产业升级提供解决思路和途径。

重组木微观力学模型及刚度参数分析方法探讨

以复合材料力学的微观力学分析方法为基础，在横观各向同性假设下，建立了重组木的材料力学与弹性力学分析的力学模型。由该模型，综合复合材料力学的理论，预测重组木的纵、横向弹性模量，泊松比，纵横向剪切弹性模量，给出了材料力学分析的具体公式。

均布载荷辗压重组木坯料的强度准则建立初探

采用横观各向同性假设,对均布载荷辗压方式下,重组木网状坯料的形成静力学强度准则进行了初步探讨。重组木的坯料要求将间伐材等沿径向与切向压溃,而纵向纤维不断。因此,必须准确地确定加压数值。本文以复合材料力学建立判据,其分析结果将高于传统木材力学的分析方法。

国内外重组木研究近况及发展前景

综述了国外重组木研究的起源、发展，分析了重组木研究中遇到的困难及解决问题的思路，论述了最新的研究动向。同时，总结了国内的研究情况，简述了我国重组木的发展前景和市场预测。在分析国内森林资源供需矛盾的基础上提出，发展重组木工业是解决我国森林资源不足，利用小径木、间伐材获得优质结构用材的重要途径。

静压作用下重组木坯料形成的力学机理和试验验证

在横观各向同性假设条件下．借用弹性力学的半无限平面体边界上受力作用和圆柱体均布载荷作用的结论，导出静压作用下重组木坯料形成的受力关系式，并用试验验证了这些结论。应用这些理论，可以精确计算重组本木束形成达到临界状态时的最大应力，并可建立其强度准则。结论还可以用于重组木坯料加工设备的参数确定和丰富木材学的基础理论。

重组木与重组竹抗弯性能的比较

以杨木和毛竹为原料,制造了重组木和重组竹。对重组木和重组竹的抗弯弹性模量(MOE)和静曲强度(MOR)进行测试和分析。结果表明:密度在0.7g/cm3以上时,重组竹的抗弯弹性模量比重组木的性能好,弹性模量与密度呈线性相关;重组竹和重组木的静曲强度与密度间呈二次相关,重组竹密度在0.8g/cm3以下时,其静曲强度比重组木略低,密度在0.8g/cm3以上时,重组竹的静曲强度比重组竹的略高。将重组竹在低密度下的高弹性模量与杨木相对较高的静曲强度相结合,制造的木竹重组材可以制造出轻质高强的新型结构材料。

中等密度木材制备高性能重组木的适应性

以中等密度木材刺槐和桉树为原料,利用纤维可控分离技术,将6~7厚单板制备成纤维化木单板,经过浸胶、干燥、热压,制备重组木,探讨中等密度木材制备重组木的工艺特点和产品性能。结果表明,2种木材均适合制备高密度重组木;当密度为1.10 g/cm^3时,2种木材重组木的力学性能是其木材的1.5~2.0倍,MOR、MOE和HSS均高于GB/T 20241-2006《单板层积材》最高指标值要求,且刺槐重组木的力学性能与耐水性能更优。

樟树剩余物制备重组木工艺与性能研究

利用新型重组木技术研究樟树剩余物制备重组木的工艺,实现樟树剩余物的资源化利用。以樟树木材加工、修剪、提取精油后产生的枝桠剩余物为原料,制备纤维化木束,经浸胶、干燥、组坯、热压后压制出不同密度的樟木重组木复合材料,并研究其静曲强度、弹性模量、剪切强度、抗压强度、吸水厚度膨胀率等基本性能随复合材料密度变化的情况。结果表明:采用该工艺压制的樟树重组木尺寸稳定性强,各项物理与力学性能优异。随着重组材料密度的增加,材料的厚度膨胀率与宽度膨胀率下降,静曲强度与弹性模量、剪切强度以及抗压强度增加,材料性能的增加趋势随着密度增加逐步放缓。因此,为节约成本,在保证樟树重组木基本性能的前提下,生产中尽可能降低材料密度,以达到兼顾实用与成本控制的目标。

不同树种构成的重组木力学性能的试验研究与分析

试验测定了落叶松、桦木、杨木等树种构成的重组木板材的主要力学性能。结果表明，在一定的工艺条件下，重组木具有较高的静曲强度、弹性模量和握钉力等，适合于做结构材。根据试验结果，分析了树种、木束几何形状、铺装比等因素对重组木板材力学性能的影响。

重组木的生产性试验

介绍了重组木工业化生产的试验方法和过程；对重组木工业化产品进行了试验研究并与实验室产品进行了分 析比较；分析了影响重组木工业化产品质量的主要因素。

高性能重组木制造工艺对其性能的影响

采用冷、热压两种生产工艺,分别制备不同密度的高性能重组木产品,并检测其物理力学性能。结果表明:两种生产工艺均可以制备出物理力学性能优良的高性能重组木,其中冷压-热固化法生产的重组木耐水性能良好;热压法生产的重组木的抗弯性能和抗剪性能更优。

新型复合结构材──重组木复合刨花板

对重组木及刨花板、刨花板复合材的发展现状、产品性能及存在的问题进行了分析，根据我国目前人工林的生产和经营状况及前景，提出开发研制重组木复合刨花板是今后人造板行业的主要产品之一。重组木复合刨花板综合了重组木和刨花板两种材料的优点，是一种在强度、成本、适用性、可加工性。