加压热处理对表层压缩木材变形回复及硬度的影响

木材表层压缩和加压热处理相结合是一种环保、低成本的物理改性方法,能显著提高低密度木材的硬度和尺寸稳定性。本研究对毛白杨(Populus tomentosa)边材试样进行表层压缩并形成干燥变定的压缩木,再用180℃、0.1~0.7 MPa加压热处理永久固定压缩变形,分析表层压缩和蒸汽压力对压缩木压缩变形回复、硬度以及细胞壁微力学性能的影响规律。与未压缩材相比,当压缩率为20%时,压缩层的平均密度、表面硬度以及木材硬度分别提高了98%、70%、55%。蒸汽压力对固定压缩变形的效果极显著。当蒸汽压力为0.5 MPa时,吸湿状态下压缩变形完全不回复,吸水变形回复率降低至2.64%;当蒸汽压力增加至0.7 MPa,98%以上的压缩变形得到永久固定。随着蒸汽压力升高,表面硬度和木材硬度均呈先降低后增加的趋势,但差异在统计学上不显著。当蒸汽压力高于0.5 MPa时,纳米压痕测定的细胞壁弹性模量和硬度显著增加。

热处理对表层压缩云南松木材性能的影响

为改善表层压缩材的尺寸稳定性,对表层压缩云南松木材进行热处理后,检测其24h吸水厚度膨胀率和变定回复率等尺寸稳定性指标,及其平衡含水率、材色、剖面密度分布、硬度、弹性模量和静曲强度等物理力学性能指标。结果表明,热处理可显著改善表层压缩材的尺寸稳定性,同时对材色、硬度和静曲强度等有较为显著的影响,而对剖面密度分布和弹性模量则无显著影响。

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%。

表层压缩技术在杨木实木地板生产中的应用

为扩大意杨木材的应用领域、实现高附加值利用,对意杨木材进行表层压缩处理,再将其制成实木地板。对表层压缩意杨木材的性能,及地板成品漆膜性能的检测结果表明:表面压缩处理后,意杨木材表层密度增加;再经热处理后,表面硬度、弹性模量,弦向尺寸稳定性均有增加,但静曲强度略有降低;制成的杨木实木地板的漆膜硬度增加。

压缩工艺和热处理对单侧表层压缩木涂饰性能的影响

以毛白杨(Populus tomentosa)板材为研究对象,以预热处理时间和压缩时间为变量制备单侧表层压缩木,并进行热处理减小回弹,采用水性UV漆对压缩表面进行涂饰处理后,评价其漆膜性能。结果表明:经过预热处理和延长压缩时间,试件剖面密度峰值与压缩表面距离增大,表层密度减小;试件的漆膜抗落球冲击性能、漆膜附着力和漆膜硬度亦减小,压缩时间对漆膜耐磨性有显著影响;热处理未对单侧表层压缩木的漆膜性能产生不利影响。单侧表层压缩木的漆膜性能指标均达到GB/T 15036—2009《实木地板技术要求》中优等实木地板的等级要求。综合考虑涂饰性能和成本因素,建议设置预热处理时间为0 s(不预热处理),压缩时间为60 s时,制得试件的漆膜磨损量为0.1203 g,抗落球冲击压痕直径为10.155 mm,漆膜附着力和硬度分别为0级和4H。

表层压缩-热处理联合改性橡胶木的力学性能和尺寸稳定性

以橡胶木为研究对象,采用表层压缩与热处理联合改性技术,选择压缩率(10%、20%、30%、40%)、浸水时间(2、4、6、8 h)、热压温度(130、140、150、160℃)、热压时间(20、25、30、35 min)、热处理温度(180、190、200、210℃)5个对木材抗弯强度的影响因素,按照正交试验设计(L_(16)(4^(5))),对橡胶木进行改性试验;以素材为对照,以木材力学性能、尺寸稳定性、微观形貌、结晶度为评价指标,分析各影响因素不同梯度时对木材性能的影响,遴选采用表层压缩与热处理联合改性技术对橡胶木进行材质改进的最优工艺参数。结果表明:在设计的各影响因素梯度范围内进行正交试验,在压缩率40%、浸水时间4 h、热压温度160℃、热压时间20 min、热处理温度200℃的工艺条件时,表层压缩-热处理试件的抗弯强度最高,工艺参数最优。木材经过200℃保温2 h的热处理后,抗弯强度下降了36.77%,木材尺寸稳定性显著提高;最优工艺参数时,表层压缩-热处理材的抗弯强度(138.01 MPa)比热处理材提高了143.44%,其他力学性能也大幅提高,尺寸稳定性比表层压缩材明显提高,达到商用级-Ⅱ级强化地板的要求。不同处理工艺试件的抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、平均密度,与试件抗弯强度变化趋势相同。扫描电镜观察结果显示,热处理材的木材细胞形态与素材相比无明显变化;压缩材的部分细胞腔几乎完全消失,但其细胞壁仍然保持完整;压缩-热处理材细胞腔的变形程度小于压缩材。X射线衍射分析表明,不同处理工艺试件纤维素结晶区的晶胞构造并未改变,热处理、压缩、压缩-热处理试件的结晶度,分别增大61.32%、74.17%、66.17%。

表层微压缩和加压热处理实木地板基材的剖面密度分布和尺寸稳定性

采用水热控制方法,进行番龙眼和桦木地板基材表层微压缩,微压缩层厚度可控制在2～3 mm,表层密度提高0.15 g/cm^3以上,芯部密度不变;再用加压热处理以固定压缩变形,改善尺寸稳定性。处理基材加工的地板尺寸变化率指标均比GB/T 35913-2018《地采暖用实木地板技术要求》限值低50%以上,吸湿变形回弹率大幅降低,加压热处理对压缩变形的固定效果非常显著。

过热蒸汽压力对表层微压缩桦木地板坯料尺寸稳定性影响

为研究过热蒸汽压力对表层微压缩桦木地板坯料尺寸稳定性的影响,以桦木地板坯料为研究对象,采用水热控制的方法对其进行表层微压缩处理。压缩后以过热蒸汽为介质进行热处理,过热蒸汽压力分别为常压、0.20、0.25、0.30、0.35 MPa,温度为180℃,时间为3 h,制得实验样品。对样品的尺寸稳定性进行检测,分析比较蒸汽压力对尺寸稳定性的影响。结果表明,与对照组相比,当压力达到0.3 MPa时,宽度方向上收缩率降低58.56%,膨胀率降低60%;长度方向上收缩率与膨胀率均降低50%;厚度方向回弹率降低了76.12%,说明增加过热蒸汽热处理压力能够显著提高表层微压缩桦木地板坯料尺寸稳定性。