热处理过程中杉木压缩木材的材色及红外光谱

为了探讨热处理过程中杉木压缩木材的材色变化规律 ,以及材色和木材化学主成分变化之间的关系 ,该研究测定了空气介质和真空中热处理杉木压缩木材 (热处理温度范围 140～ 2 2 0℃ ,时间范围 0～ 36h)的明度 (L )、色差 (ΔE )以及红外光谱 .同时测定了杉木压缩木材的回复率 ,无压缩对照试材的重量损失率和抗收缩率 .该研究的结论为 :①在相同条件下 ,随着热处理时间延长 ,木材明度减小 ,色差增大 ;空气介质中热处理和真空中热处理相比 ,在处理温度和时间相同的情况下 ,前一种方法处理后的木材明度更小 ,色差更大 .②就热处理过程中木材明度、色差与回复率之间的关系而言 ,两种热处理方式之间的差异不大 ;热处理中木材变定的固定程度与木材颜色的变化程度有关 .③就热处理过程中杉木压缩木材的明度、色差与对照试材的重量损失率、抗收缩率之间的关系而言 ,重量损失率或抗收缩率越大 ,对应的杉木压缩木材的明度越小 ,色差越大 .④红外吸收光谱表明 ,在热处理过程中波数在 1743,16 6 0和 16 0 5cm-1附近的羰基 (C =O)峰的变化趋势最为明显 ,说明在热处理固定杉木压缩木材的过程中 ,至少半纤维素 ,甚至木素发生了化学变化 .

空气介质中热处理杉木压缩木材的蠕变

该研究采用空气介质中热处理 ,对径向压缩的杉木试材进行不同温度、不同时间的热处理 ,然后测定试材在绝干状态或吸湿解吸过程中的蠕变行为 .结论为 :①热处理杉木压缩木材在常温绝干状态下瞬时柔量和蠕变柔量 (8h内 )较小 ,在常温吸湿解吸过程中瞬时柔量和蠕变柔量 (8h内吸湿结束时或 2 0h内解吸结束时 )较大 ,吸湿木材的瞬时柔量和 8h内吸湿结束时的蠕变柔量分别可达绝干木材瞬时柔量和 8h内蠕变柔量的 1.5倍、3～ 5倍 .②吸湿解吸过程中 ,热处理杉木压缩木材的蠕变行为不同于典型的木材机械吸湿蠕变 ,蠕变柔量没有表现出较大程度的增加 .③热处理对杉木压缩木材的蠕变行为有很大的影响 .热处理温度越高 (特别在 2 0 0 ,2 2 0℃ ) ,时间越长 ,相应的试材在绝干状态或吸湿解吸过程中的瞬时柔量越大 ,某一时刻的蠕变柔量越大 .杉木压缩木材在热处理过程中 ,木材细胞壁主成分发生降解反应是各柔量增大的主要原因 .④就热处理杉木压缩木材在绝干状态或吸湿解吸过程中的瞬时柔量、蠕变柔量与相应热处理条件下回复率 (RS)的关系而言 ,柔量越大 ,RS越小 .热处理温度的高低 ,如 2 0 0 ,2 2 0或 14 0℃ 。

预热温度对层状压缩木材力学性能的影响

不同预热温度下形成的层状压缩木材,因压缩层位置差异形成的不同结构及预热温度本身的变化均会引起力学性能变化。以毛白杨Populus tomentosa弦向板为材料,采用水热控制方法,通过改变预热温度获得了压缩层位于表层至中心层的不同结构的层状压缩木材。对其表面硬度、木材硬度、抗弯弹性模量与抗弯强度进行对比研究。结果表明:(1)随着预热温度的升高,木材表面硬度显著升高(P<0.01),较对照的增加率为3.9%~57.2%,而木材硬度则极显著降低(P<0.001),较对照的增加率为8.6%~38.5%。这个结果与压缩层随着预热温度升高,逐渐由表层向中心层移动形成的表层下0.32和2.82 mm厚度范围内木材的平均密度变化以及高温的作用密切相关。(2)随着预热温度的升高,弦向弯曲弹性模量逐渐增大,径向弯曲弹性模量逐渐减小;抗弯强度先增大, 150℃后逐渐减小;但抗弯性能无显著差异(P>0.05)。不同预热温度下形成的层状压缩木材的力学性主要受其结构的影响,其次是温度的影响。控制压缩层的位置出现于木材表层,同时提高压缩层的密度,可获得力学性能更好的层状压缩木材。

预热温度对毛白杨压缩木材颜色及其回弹的影响

为探究预热温度对压缩木材的色饱和度差(ΔC*)、色相差(ΔH*)、总体色差(ΔE*)、吸湿率、厚度变化和回弹率的影响,以毛白杨(Populus tomentosa)为研究对象,将其封端、浸水和放置后置于热压机上进行预热12 min,预热温度分别为90、120、150、180℃和210℃,预热完成后在相同温度下压缩5 mm。结果表明:随着预热温度的升高,ΔC*、ΔH*和ΔE*逐渐增大,温度>150℃,三者急剧增大,说明150℃是材色变化的一个关键温度点。随着预热温度的升高,压缩木材的吸湿率、厚度变化和回弹率逐渐减小,温度>150℃,三者急剧减小,说明150℃也是压缩木材尺寸稳定性变化的一个关键温度点。此外,ΔE*和回弹率呈线性负相关,ΔE*越大,其对应的回弹率越小。

压缩木材

由于人类对资源的过度开发导致地球环境日益恶化，地球的温室效应已成为世界难题。一方面二氧化碳排放不断增加，另一方面热带雨林日益减少。热带雨林减少不但增加了二氧化碳，同时也剥夺了很多生物的生存环境。减少使用热带雨林的硬木，保护地球环境是为人类造福。

木材压缩吸能特性的尺寸与形状效应

【目的】解析试样尺寸和形状对木材压缩吸能特性的影响,指导木材压缩吸能特性的科学测试和评价。【方法】通过准静态大变形压缩试验,分别考察了毛白杨、杉木、泡桐和轻木4种木材,在不同截面尺寸(20 mm×20 mm、50 mm×50 mm)、不同截面形状(圆形Φ20 mm、方形20 mm×20 mm)下的压缩力学响应和吸能特性,并通过t检验分析其差异显著性。【结果】(1)木材“三段式”压缩应力–应变曲线不受试样尺寸和形状影响。(2)木材顺纹压缩破坏强度尺寸效应显著,强度随试样尺寸增大而减小,泡桐和轻木的顺纹压缩强度由小尺寸试样的30.94和14.56 MPa,分别减小至大尺寸试样的26.06和13.37 MPa,尺寸效应系数分别为0.84和0.92;木材横纹压缩强度、顺纹和横纹的破坏特征与吸能特性无明显尺寸效应。(3)木材顺纹压缩强度形状效应显著,圆形试样强度低于方形试样,形状效应系数为0.88~0.93;木材压缩破坏特征和吸能特性的形状效应与树种特性相关,杉木、泡桐和轻木的破坏模式以及吸能特性均不受形状影响;毛白杨吸能性能形状效应显著,圆形试样吸能性能优于方形试样。(4)木材密度越大,其尺寸和形状效应越明显。【结论】低密度轻软木材的吸能特性无尺寸和形状效应,建议采用取材易、加工简便、耗材少、成本低的小尺寸方形试样进行压缩吸能测评。

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.

木材压缩改性技术研究进展

为改善速生材自身固有的缺陷,提升其利用价值,需对速生材进行强化改性处理。木材压缩改性技术作为一种木材物理强化改性方法,具有生产效率高、无化学污染和易于产业化生产等优点,是扩展速生材应用范围最具潜在商业价值的木材改性技术之一,已成为木材改性研究领域的前沿和热点。笔者在广泛阅读文献的基础上,对木材压缩强化改性方面的代表性成果进行了梳理和总结,主要从木材压缩改性类别、木材软化、压缩木定型、木材压缩工艺、压缩木材性能及应用等方面进行了深入广泛的论述。最后,基于木材压缩改性的应用现状,对压缩改性技术研究中存在的问题以及未来发展趋势进行了分析展望。木材压缩改性技术有必要在高效型木材压缩改性技术开发、复合型木材压缩改性技术开发和森林⁃压缩木价值链评估方面取得突破,这些突破对推动木材压缩改性技术向商业化发展以及实现压缩木的高附加值利用具有重大意义。

基于abaqus的木材顺纹动态压缩仿真实验

以一维应力波理论和破坏理论为基础,利用abaqus有限元分析软件进行动力学仿真实验。介绍了一维应力波的传播过程,并推导了杆中质点沿x轴方向速度与质点轴向应力、应变之间的关系。根据影响木材力学特性的因素,选取了具有一定代表性的顺纹樟子松作为实验试件.使用abaqus软件对木材顺纹动态压缩进行建模,约束边界条件、设定参数、仿真。本实验通过对仿真结果的分析获得了木材动态压缩的力学特性关系,为检测木材在高应变率压缩状态下的力学性能提供了有利的参考依据。

高温水蒸气处理固定大青杨木材横纹压缩变形的研究

采用高温水蒸气处理和加热处理固定大青杨木材压缩变形 ,并对两种处理结果进行比较。测定了木材的抗胀 (缩 )率 (ASE)、阻湿率 (MEE)、质量损失率 (WL)、压缩率、压缩变形恢复率等各项指标。结果表明 :无论是高温加热处理还是高温水蒸气处理 ,木材的尺寸稳定性明显得到提高。在相同温度条件下 ,当ASE的值超过 5 0 %时 ,高温水蒸气处理所需要的时间远远小于高温加热处理所需要的时间 ,当温度为 1 80℃时加热处理需要 1 5～ 2 0h ,而水蒸气处理仅需要 8min ,压缩变形被固定。

横纹压缩荷载下木材的力学性能研究进展

木材作为一种生物质材料,在横纹压缩荷载下表现出屈服点低、变形大,并存在二次应变硬化的受力特征。木材横纹受压在实际应用中较为常见且难以避免,在工程结构中如果不能妥善处理,可导致局部变形或变形不均匀等问题,威胁结构安全;在木材改性中,横纹压缩性能用于调整和优化木材压缩改性工艺;木材作为缓冲材料应用时,横纹压缩性能用于评估和优化木材的减震吸能性能:因此横纹压缩荷载下木材的力学性能研究具有重要意义。本文梳理横纹压缩荷载下木材力学性能的研究现状,包括试验研究、失效机理、有限元模型和理论模型等,总结现有研究的结论和进展,分析现有研究的不足,提出后续研究方向。

基于数字图像处理技术实现木材横纹压缩过程中构造学形态特征的研究

根据计算机视觉技术．结合横纹压缩木材构造形态特征．提出了适合于木材横纹压缩过程中构造形态特征的图像处理方法。对图像质量的完善较全面地进行了量化。充分表露出计算机视觉技术在实现木材横纹压缩过程中构造学形态特征动态变化分析中的优越性．实现了木材细胞边缘轮廓的跟踪．形态特征的提取．为木材科学的再发展奠定了理论基础。

水蒸气前处理对杨木等5个树种木材压缩变形恢复率及力学性能影响的研究

研究了以200℃水蒸气处理温度,处理时间从2～60min对5树种压缩试件进行处理,考察处理时间对压缩变形恢复率的影响;对木材试件力学性能的影响及探讨该条件下影响压缩木材变形固定的主要因素。

木材横纹压缩过程构造学计算机视觉系统构建

在木材横纹压缩大变形领域中，连续跟踪木材横纹压缩过程，研究其构造学微观形态的 变形规律，构建了一套完整的硬件系统和软件系统，为木材科学在木材横纹压缩大变形的定性 分析方面步入定量描述奠定了理论基础。

木材顺纹压缩多向弯曲技术

文中介绍了木制品和家具行业生产弯曲件的现状及存在的问题,分析了木材顺纹压缩多向弯曲技术和开发研究该项技术的广阔前景,通过对榆木和水曲柳木材的压缩多向弯曲实验,获得了实验条件下木材顺纹压缩多向弯曲技术的机理和技术条件,为该技术尽快应用于生产实际打下了坚实的理论基础和工艺条件。

高温水蒸汽处理固定大青杨木材横纹压缩变形的研究

采用高温水蒸气处理和加热处理固定大青杨木材压缩变形,测定了木材的抗胀(缩)率(ASE)、阻湿率(MEE)、质量损失率(WL)、压缩率、压缩变形恢复率等各项指标,并对两种处理结果进行比较。结果表明,无论是高温加热处理还是高温水蒸气处理,木材的尺寸稳定性明显得到提高。在相同温度条件下,当ASE的值超过50%时,高温水蒸气处理所需要的时间远远小于高温加热处理所需要的时间;当温度为180℃时,加热处理需要15~20 h,而水蒸气处理仅需要8 min,压缩变形即被固定。

加压热处理对表层压缩杨木变形回弹的影响

以水热控制法对人工林毛白杨木材进行间歇式压缩,获得表层密度1.0 g/cm^3、芯部密度基本不变的表层压缩木;再在常压和0.3 MPa压力下,分别对表层压缩木材进行热处理,检测热处理后木材的变形回弹率。结果表明,随着热处理温度升高,表层压缩木材变形回弹率呈降低趋势;加压热处理比常压热处理,对表层压缩木材的变形固定效果更优。200℃、0.3 MPa加压热处理,能够使杨木压缩材的厚度变化率降低67.38%。

常压条件下温度对饱水试件压缩变形恢复率影响的研究

研究了常压下温度对五树种饱水试件压缩变形恢复率的影响及对压缩时木材力学性能的影响,并探讨了该条件下影响压缩木材变形固定的主要因素。

色木径向、弦向、非标准向压缩木的干缩性

以东北色木为试材 ,对其径向、弦向、非标准向压缩木的干缩性测试结果表明 :不论那个方向压缩 ,压缩木压缩方向的干缩率明显高于非压缩方向 ;压缩木压缩方向上的干缩率 ,径向压缩木的干缩率最小 ,且径向压缩木 ,径向、弦向干缩系数之比最小 ;压缩木压缩方向的垂直方向上的干缩率 ,弦向压缩最小 ,径向压缩最大 ,非标准向居中。