观光木人工林木材热处理材色变化研究

为探究观光木木材在高温处理下木材材色变化,对0.4 mm、0.6 mm、1.6 mm厚观光木薄木及观光木板材进行热处理,用色差计测定处理前后木材的明度指数(L*)、红绿指数(a*)、黄蓝指数(b*),计算出色饱和度差(ΔC*)、色相差(ΔH*)和总体色差(ΔE*)。结果表明,观光木薄木经干燥处理颜色变化不大,可通过干燥处理烘干观光木薄木的同时保证薄木的颜色特性;观光木板材经高温压缩密实化后材色变化明显,170℃热处理45 min时色饱和度差(ΔC*)为3.02,总体色差(ΔE*)为5.47,总色相差(ΔH*)为7.71,经济价值最高。

国外木材热处理工艺进展及制品应用

就目前国外常用的几种热处理工艺,分别对其工艺路线、工艺参数和其产品的性能及应用进行阐述。对比化学方法处理的浸渍材而言,热处理后的木材产品更加符合环保要求。采用热处理工艺来处理我国人工林木材,不但可以有效提高其尺寸稳定性、耐候性和防虫性等,而且还能拓宽人工林木材的使用领域。木材热处理将是我国木材工业未来发展的重要方向。

欧洲木材热处理产业和标准化

欧洲木材热处理产业发达,已建立起较为健全的产业体系。学术界、产业界和政府在技术研发、产品生产、标准化工作和质量认证体系等方面,有效地发挥了各自的作用。芬兰的热处理技术是科技成果产业化的成功典范。建议我国热处理木材产业借鉴欧洲的成功经验,加强产学研合作,促进生产规范化和质量标准化,引入统一的认证机制,促进产业良性发展。

欧洲木材热处理技术的研究及应用

介绍欧洲主要木材热处理技术及特点。以Thermowood为代表的常压热处理技术,是目前欧洲的主流木材热处理技术,工艺相对简单,处理装置投资少,种类多,产能高;加压热处理技术具有周期短,温度低的优点;负压热处理则可以保证产品质量均匀,设备维护容易;混合式热处理可通过设备组合和工艺设计优化,以较小容积的设备实现较高产能。

木材热处理废弃液对草莓生长促进作用的研究

在木材热处理过程中,收集150、250℃下产生的前馏液和600℃下的木醋液,分别稀释成不同倍数(100、800、1 500倍),作为草莓灌根肥,通过测定草莓的光合特性、叶绿素含量、叶片面积,研究木材加工废弃液对草莓生长的影响。结果表明,不同温度下的前馏液和木醋液对草莓叶片的生长指标均有促进作用;前馏液的制备温度、稀释倍数及其互作对草莓的净光合速率、叶片面积的影响显著或极显著,但对草莓的叶绿素含量的影响并不显著;木醋液在高浓度下对植物生长有着一定的抑制作用;250℃下的前馏液高浓度处理组的各项指标较150℃、低浓度效果更加明显。

木材热处理的研究与发展趋势

就木材科学工作者对木材热处理研究的情况进行了分析,提出了木材热处理作为一种改善木材性能的手段,在今后应确定的研究方向和发展趋势。

木材热处理窑三维模型建立与数值模拟

为构建木材热处理窑内部循环风速和温度合理分布,提出一种操作性强易于实现的木材热处理窑三维模型建立方法。采用前处理软件(ICEMCFD)对实验型木材热处理窑做结构简化,并进行参数化建模,将模型进行网格划分。利用Fluent软件对木材热处理窑内的蒸汽流动情况进行分析,得出风速分布云图。研究木材热处理窑内热质耦合状态,得出其内部温度和湿度的具体状况,为优化木材热处理工艺参数,改进窑体设计提供理论依据。

木材热处理研究及产业化进展

热处理是在160℃以上低氧环境下进行的木材改性技术,可以改善木材的尺寸稳定性、生物耐久性和机械振动性能,同时能调节木材的材色,并且具有良好的环境友好性。但是高温处理也降低了木材的力学性能,对抗弯强度和冲击韧性的影响尤为显著。半纤维素在高温下的热解是热处理材改性的主要原因,它减少了木材中亲水基团和营养物质的数量,降低了木材的韧性,同时也影响了木材的明度指标。纤维素和木素在热处理过程中的变化相对较小,纤维素的结晶度有所上升,进一步降低了木材的亲水性,并提高了木材刚度;木素的结构在处理过程中发生了重组,形成了更加稳固的网状结构,对细胞壁的膨胀具有抑制作用,同时也是木材材色变化的主要原因。热处理过程中产生的抽提物主要是半纤维素的降解产物,它们对木材的吸湿性和声学特性都有影响。热处理对木材性能的调节受诸多工艺参数影响,温度是对木材改性深度影响最大的因子,处理环境的压力和在最高处理温度下的处理时间也对改性效果产生影响。木材热处理目前已获得较为广泛的产业化应用,这一方面是得益于系统性的基础研究,另一方面是因为它具有环保、低成本、操作简便等优点。木材热处理目前已逐渐形成了一个较为完整的技术和理论体系,但在平衡性能提升与强度损失、保持材色稳定性等方面的研究仍具有持续深入和拓展的空间。

木材热处理库的热分布测试

本文介绍了木质热处理库热分布测试的必要性及测试方法和测试设备。通过对库内温度做热分布测试来作为木心温度安放位置的依据;将传感器经航空插与电缆线相连接来克服传感器引线不够长带来的问题;采用无线测温装置来实现实时温度传送与数据记录。

热处理木材提取物微胶囊防腐剂对杨木耐腐性影响研究

在不同pH值的反应条件下,通过正硅酸四乙酯的水解缩合得到二氧化硅;运用溶胶凝胶法制备几种热处理木材提取物/二氧化硅微胶囊,并采用真空-加压浸渍改性杨木。通过流失试验和耐腐试验,研究微胶囊对改性杨木耐腐性的影响;通过酶活性试验探究了微胶囊的抑菌机理。结果表明:热处理木材提取物/二氧化硅微胶囊木材防腐剂可以提高木材的抗流失性和耐腐性;微胶囊抑菌成分主要通过影响白腐菌中木质素酶(锰过氧化物酶、漆酶)、纤维素酶(外切纤维素酶、β-葡萄糖苷酶)、半纤维素酶活性达到阻碍白腐菌生长的目的;微胶囊仅对褐腐菌中纤维素酶(内切纤维素酶)活性有抑制作用。

氯化锌浸渍处理对樟子松热处理材尺寸稳定性和处理能耗的影响

【目的】本研究旨在探究弱酸性氯化锌溶液浸渍对热处理材的尺寸稳定性以及处理能耗的影响。【方法】采用质量分数5%的氯化锌溶液浸渍樟子松试样,并进行不同温度的热处理,通过试样吸湿后的尺寸和质量变化分析,评价浸渍–热处理樟子松试样的尺寸稳定性和吸湿性,并结合红外光谱分析、X射线衍射分析以及能耗计算,阐明浸渍–热处理对试样尺寸稳定性的影响机制和能量消耗情况。【结果】氯化锌浸渍–热处理组的性能提升效果比热处理组更明显;随着热处理温度的升高,木材的吸湿性降低,尺寸稳定性提高,热处理组和浸渍–热处理组的体积湿胀率分别从3.5%、3.4%下降到2.6%、2.1%;两种处理方式下的处理材红外吸收光谱图中均没有产生新的官能团特征峰,但羟基数量均随着温度升高而明显降低;处理材的相对结晶度呈上升趋势,热处理组和浸渍–热处理组分别由36.05%、38.77%提升到48.51%、53.04%;浸渍–热处理组试材在160℃达到的处理效果比仅进行180℃热处理达到的处理效果更好,同时因为前者的处理温度更低,所以能够减少处理过程中的能耗,在所研究的温度范围内最高可减少10%的能耗。【结论】相比樟子松热处理改性,氯化锌浸渍–热处理联合改性可以通过更低的热处理温度使樟子松达到相同的尺寸稳定性,有助于热处理工序的节能减排,对于力学性能方面的影响则需要进一步深入研究。

热处理木材材色变化机理研究现状

热处理是一种应用广泛的木材改性方法,不仅能改善木材材色,还能提高木材的尺寸稳定性和生物耐久性。总结了热处理工艺对木材性能的影响,详述了热处理过程中木材化学组分变化。从处理过程和老化过程讨论了环境对处理材性能的影响,并概括了热处理木材材色变化机理。未来应深入解析热处理化学反应路径及其内在机理,建立木材材色与其他材性的关系,并通过联合改性处理提升热处理木材的耐久性。

高温热处理对尾叶桉木材声学振动性能的影响

以N2为保护气体,对尾叶桉(Eucalyptus urophylla)木材进行热处理,热处理温度分别为170、190、210℃,保温时间分别为2、3、4 h,并分析处理前后其声学振动参数(比动弹性模量E/ρ、声辐射品质常数R、声阻抗ω、弹性模量与剪切模量之比E/G等)的变化,结果表明:经适当温度与保温时间的热处理后,尾叶桉处理材的E/ρ、R、E/G可得到不同程度的提高,而其ω则呈下降趋势,使得木材的声学振动性能得到有效改善。其中处理材的E/ρ的最大增幅为12.3%(190℃、2 h),其R的最大增幅为16.7%(210℃、3 h),其E/G的最大增幅为14.2%(210℃、4 h),其ω的最大降幅为6.0%(210℃、4 h)。总体结果表明,当热处理温度为210℃、保温时间为3 h时,尾叶桉木材的振动性能得到较好的改善。

生物质疫木热处理炉热处理过程仿真模型的构建

以自制的生物质疫木热处理炉(SLYF-21)为疫木热处理设备(疫木采伐粉碎剩余物为燃料)、以疫木为试验材料,借鉴控制方程、湍流模型、混合(Mixture)模型、离散坐标(DO)辐射模型,构建疫木处理炉内多物理场耦合的热处理过程仿真模型,模拟遴选适宜的疫木热处理工艺参数。2022年7月14日,在山东省威海市荣成市,应用生物质疫木热处理炉对黑松(Pinus thunbergii)疫木进行热处理试验(热处理7 h),测定不同热处理时间时的各监测点温度,并与模拟结果进行对比,检验模型可靠性。采用试验与数值模拟相结合的方法,分析疫木直径、含水率、热处理环境温度对热处理时间的影响,遴选适宜的疫木热处理工艺参数。结果表明:炉内不同位置,疫木与环境的传热强度差异明显;木堆下部疫木温度高于上部、木堆内部疫木温度低于外围,木堆中心位置是传热的不利位置,应作为疫木中心温度监测的重点区域。疫木直径增加、环境温度降低、含水率增大,均会导致疫木热处理所需热量的增加和所需时间的延长,而且环境温度对热处理时间的影响最为显著;寒地环境时,可通过调整风机频率、增加炉体保温材料等措施提高炉体内升温速度,弥补低温环境对热处理时间的影响。结合试验结果,推荐6种典型工况下彻底杀灭疫木中松材线虫及媒介昆虫所需的热处理时间。

热处理木材的材性预测与质量控制研究现状与发展

木材热处理技术作为一种绿色、环境友好的木材物理改性方法,不仅能够提高木材尺寸稳定性和生物耐久性,同时能有效改善木材材色,因此被广泛应用于人工林速生材的功能性改良。讨论了基于热处理技术研究的部分代表性成果,总结了当前木材热处理的主要工艺,并对未来研究提出了展望。目前木材热处理的研究主要集中于:①高温热处理对木材尺寸稳定性、材色和结晶性等性能的影响机理;②高温环境对木材主要化学组分的含量及抽提物挥发和裂解过程的影响;③木质素中酚羟基和表面自由基数量变化和反应活性研究;④热处理对木材渗透性、漆膜附着力和耐久性等的影响。在此基础上,进一步分析了热处理前后木材特征性能(质量或表面色度指数)变化与热处理强度的相关关系。其中质量损失率、处理材色差及氧碳元素比等木材本身特征参数是预测处理材材性的重要参数。未来木材热处理研究应集中于细胞水平的微观力学性能变化与宏观力学性能的影响,降低木材热处理工艺能耗水平的催化剂开发。结合热处理木材主元素含量或比例、表面材色等特性快速高精度预测其生物耐久性、环境学特性和力学特性等。另一方面,根据使用环境和要求,利用预测模型确定热处理的主要工艺参数,为后续研究提供借鉴和参考。参48。

Plato热处理工艺对云杉木材顺纹抗压性能的影响

采用Plato水热-常压过热蒸汽联合热处理工艺对云杉木材进行热处理,对不同温度水平处理前后云杉木材的顺纹抗压强度进行了测试。结果表明,未处理云杉木材的顺纹抗压强度为65.75 MPa,经130、145及160℃水热-常压过热蒸汽热处理后云杉木材的顺纹抗压强度分别为70.86、68.07和64.15 MPa,并运用化学成分分析法对热处理工艺对云杉木材顺纹抗压强度的影响进行了分析。

热处理改性木材的性能分析Ⅲ——热处理材的防霉性能

检测了4种热处理材的防霉性能,以及桦木和樟子松热处理材中还原糖的含量。结果表明,热处理材的含糖量升高,且表面部分比中间部分高。故热处理材比其素材更易长霉,尤其是木材表面部分。清漆处理可避免木材霉变。

加速老化对高温热处理人工林杉木木材性能的影响

对在N2介质中160-220℃热处理4 h的人工林杉木木材与对照材分别人工加速老化250、500和1 000 h,研究老化前后木材的表面颜色、光泽度、弹性模量(MOE)和抗弯强度(MOR)的变化。结果表明,对照材老化后,色差(△E*)增大,其它性能降低,且随着老化时间的延长变化幅度增大;热处理材老化后除表面光泽度增大外,其余性能的变化与对照材类似,但变化趋势与幅度随热处理温度与老化时间而异。在相同的老化时间内,热处理温度升高,各性能的变化减小,影响最大的是力学性能,最小的是明度指数(L*)与△E*,光泽度居中;相同温度处理的试材,各性能随老化时间的变化不一,但随着热处理温度的升高,老化时间对试材性能变化的影响减小。总体而言,高温热处理材在老化过程中,其表面颜色、光泽度以及力学性能的变化低于对照材。

热处理含铜马尾松防霉变木材的制备

【目的】制备热处理含铜马尾松防霉变木材,并探讨其防霉变机理,为防止热处理马尾松木材霉变及提高其使用寿命和扩展其应用领域提供技术支持。【方法】采用单因素试验设计方案,用含铜浸渍液(含铜量分别为4.38%,5.35%,6.35%,7.70%,8.70%)加压预处理马尾松木材,运用液相还原反应原理,结合常规木材热处理技术,在木材内原位生成纳米单质铜,制得热处理含铜马尾松材。以蓝变菌(Botryodiplodia theobromae Pat.)、黑曲霉菌(Aspergillus niger V.Tiegh)、桔青霉菌(Penicillam citrinum Thom)和绿色木霉(Trichoderma viride Pers.)为靶标菌,测定热处理含铜马尾松材的霉变防治效力,并采用X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线衍射分析(XRD)表征热处理含铜马尾松材的防霉变机制。【结果】热处理含铜马尾松防霉变木材的最佳制备工艺为:含铜量6.35%浸渍液处理马尾松材,高温220℃热处理3 h。热处理含铜马尾松防霉变木材对蓝变菌、黑曲霉菌和桔青霉菌的霉变防治效力较强,其中对蓝变菌和黑曲霉菌的霉变防治效力高达100%,对桔青霉菌的霉变防治效力达75%,但对绿色木霉无霉变防治效力。XPS和XRD分析结果表明,热处理含铜马尾松防霉变木材内生成了纳米铜。【结论】获得了霉变防治效力较强的热处理含铜马尾松木材,其霉变防治机理是木材中生成了纳米铜。

影响热处理木材力学性能的主要工艺因素

分析热处理木材力学性能发生改变的原因及其与热处理工艺条件的关系。通过对桦木热处理工艺的研究,获得优化的工艺参数,即在180℃时,处理时间不宜超过2.5 h;200℃时处理时间不宜超过1 h;应用硼酸钠缓冲溶液浸注木材,可减缓木材热降解程度。