不同温度下斜叶桉木材吸湿、解吸等温线与热力学性质

近年来斜叶桉(Eucalyptus obliqua)木材广受国内市场欢迎,需求量大,但尚无高效可行的常规干燥工艺,需对其吸湿性及热力学性质进行深入研究。本文利用恒温恒湿箱法研究了斜叶桉在不同温度下(30℃、45℃、60℃、75℃)的等温吸湿、解吸特性,并通过GAB和H-H模型对吸湿和解吸等温线进行拟合,对吸湿滞后现象,以及有效比表面积S、净等量吸湿热Q_(st)、总润湿热W_(0)、微分熵ΔS、吉布斯自由能变ΔG、扩张压力Φ、焓熵补偿等热力学性质进行了分析。结果表明,斜叶桉木材的吸湿和解吸等温线为Ⅱ型,且GAB和H-H模型均适用于木材-水分体系(R^(2)大于0.999)。恒定温度下,试样平衡含水率(EMC)随水分活度的增加而增加。恒定水分活度下,EMC和吸湿滞后程度均随温度的升高而降低。有效比表面积随着温度升高而降低。总体上,吸湿过程净等量吸湿热和微分熵为负值,而解吸过程为正值,净等量吸湿热和微分熵的大小均随EMC先增大后减小,直至趋近于0。解吸过程总润湿热绝对值为83.7k J/mol,远大于吸湿过程的32.2k J/mol。等速温度和平均调和温度不一致,焓熵补偿理论成立。吸湿、解吸过程均为焓驱动,不同的是吸湿为自发过程,解吸为非自发过程。扩张压力会随着水分活度的升高而升高,吸湿过程中,温度对于扩张压力的影响无明显规律,而在解吸过程中,扩张压力随温度的升高而升高。

30mm厚斜叶桉锯材常规间歇干燥基准

【目的】产自澳大利亚的斜叶桉木材渗透性极低,常规干燥过程中极易开裂、皱缩,难以保证质量。本研究在常规干燥工艺中引入间歇处理,制定常规间歇干燥基准,缩短斜叶桉锯材干燥时间的同时提升其干燥质量。【方法】采用100℃试验法测定斜叶桉木材干燥缺陷等级,拟定干燥初终期条件。结合Keylwerth研究,用图表法得到初步常规干燥基准,干燥30 mm厚斜叶桉锯材。根据干燥初期锯材表面的皱缩程度,设置间歇处理,修订原基准。依据GB/T 6491-2012《锯材干燥质量》,从含水率梯度、弯曲、开裂程度、皱缩等方面评价锯材干燥质量。【结果】本研究中斜叶桉试件平均基本密度为(558±21) kg/m^(3)。综合弦切和径切试件测得的缺陷等级,评定斜叶桉木材干燥缺陷等级为初期开裂4级,内裂5级和截面变形5级。据此拟定30 mm厚斜叶桉锯材常规干燥基准的初始温度为46℃,初期干湿球温差为1.5℃,后期最高温度为67℃。干燥过程中试件平均含水率为37.7%、34.4%和24.4%时,观察到严重皱缩,做了3次间歇处理,处理时长分别为16、8和8 h。试件从61.0%的平均初含水率干燥到10.8%的终含水率,共耗时20 d,平均干燥速率为0.10%/h。试件厚度方向含水率偏差为0.70%,可见干燥缺陷指标中顺弯、翘弯、扭曲、纵裂、内裂均达到一级标准,但试件横弯和皱缩较严重,仅能达到三级标准。【结论】100℃试验法表明:由皱缩导致的截面变形为斜叶桉木材最为严重的干燥缺陷,且径切板的皱缩程度要大于弦切板。在依据100℃试验制定的初步干燥基准中加入间歇处理,能够较为有效地缓解和抑制皱缩。本研究中干燥的30 mm厚斜叶桉锯材仍然存在少量皱缩,未达到GB/T 6491-2012中锯材干燥质量二级指标。但是,干燥时间比传统的大气干燥+常规干燥的联合干燥方式减少约90%,且干燥质量有所提高。本研究推荐的常规间歇干燥基准可为斜叶桉锯材的实际应用提供科学依据。

甲醇抽提处理对斜叶桉心材细胞壁孔隙结构特征的影响

为研究斜叶桉心材细胞壁孔隙结构特征,利用甲醇对斜叶桉心材粉末进行抽提处理,再用气体吸附法和比重瓶法对甲醇抽提样和对照样进行细胞壁孔隙结构测试。在本试验条件下,通过比较两种试样的测试结果,发现斜叶桉心材抽提物主要存在于0.4~0.7 nm范围内细胞壁微孔中,抽提物的存在使斜叶桉心材细胞壁具有较小的孔体积和孔隙率,这可能是斜叶桉干燥速度慢的原因之一。