Rheological properties of low consistency TMP from thinning wood of Chinese Fir

The rheological behavior of low consistency thermomechanical pulp of Chinese fir harvested by intermediate thinning was analyzed. The results show that the apparent viscosity of pulp changed along with the beating degree, pulp consistency and shearing velocity. With the increasing of pulp consistency, the apparent viscosity of pulp increased gradually. Beating degree of pulp had an effect on microstructure of pulp. The apparent viscosity of pulp declined as beating degree of pulp increased, and the apparent viscosity of pulp fell along with the shearing velocity increasing. Based on the results, the rheological models are set up. The models showed that the fluid types of the low consistency pulp could be described as pseudoplastics fluids （non-Newtonian fluids）.

Improving the Properties of Fast-Growing Chinese Fir by Vacuum Hot Pressing Treatment

Chinese fir was compressed by vacuum hot pressing and conventional hot pressing at different temperatures(180℃,200℃ and 220℃),respectively.The color parameters of the heat-compressed sample were measured,the relative mechanical properties of the material were tested and changes in the chemistry of fir were investigated using Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR)and Xray photoelectron spectroscopy(XPS).The results indicated that the color difference between compressed and untreated wood increased gradually with the increase of temperature.Compared with the conventional hot pressing treatment,the color difference(ΔE*)of the Chinese fir treated by vacuum hot pressing decreased by 43.73%,69.91%,and 77.17%,respectively.The mechanical properties(bending elastic modulus and bending strength)of Chinese fir treated by vacuum hot pressing were significantly improved.The 24-hour water absorption thickness expansion rate of fir treated by vacuum hot pressing is smaller than that of conventional hot pressing.It is implied that vacuum hot pressing treatment is an effective method to produce compressed wood,which can improve the mechanical properties and dimensional stability of wood,and reduce the influence of carbonization on wood color.

Study on Microwave Pretreatment Technology to Improve the Effect of Shellac Impregnation of Fast-Growing Chinese Fir

To improve the mechanical properties of fast-growing Chinese fir(Cunnighamia lanceolate),expand its range of application,increase its value,and avoid the environmental pollution caused by impregnation with synthetic resin,Chinese fir was impregnated with a shellac solution.Since the shellac solution was difficult to penetrate into fast-growing Chinese fir,so microwave pretreatment was used to irradiate the wood to improve the permeability.This study investigated the effects of four factors,including the content of moisture in the wood before it was microwaved,the chamber pressure of microwave,the time of microwaving and the vacuum impregnation on the mechanical properties of Chinese fir wood.When the moisture content of wood before microwave was approximately 50%–60%,after microwaving and impregnation,the ultimate strength in static bending(modulus of rupture[MOR])and strength in compression perpendicular to the grain(SCPG)of the wood increased significantly.A microwave time of 100 seconds was more effective at improving the MOR and SCPG of the wood.If the wood was microwaved for too short or long period of time,the microwave pretreatment was not effective.When the samples were immersed in shellac for a longer period,the MOR and SCPG of Chinese fir gradually increased,but when the wood was impregnated for more than 12 hours,the increases were not significant.After the shellac penetrated the Chinese fir wood,it spread on the inner wall surface of tracheid to form a shellac film and easily formed plug-like deposits in microcapillaries.The use of Fourier-transform infrared spectroscopy,scanning electron microscopy and scanning electron microscopy-energy dispersion x-ray indicated that the microwave pretreatment can destroy the pit membranes on tracheids and facilitate the ability of shellac to penetrate the channel.

Viscoelastic properties of wood from Chinese-fir and poplar plantations

Elastic and strength properties （proportional-limit stress （O＇prop）, Young＇s modulus （E）, breaking stress （O＇max） in static bending parallel to grain in a longitudinal direction）, as well as stress relaxation in air-dried condition and water-saturated conditions at seven different constant temperatures and increasing and decreasing temperatures were investigated for wood from Chinese-fir and poplar plantations. The results show that hygrothermal conditions considerably affect these mechanical properties. The higher the moisture content （MC） or temperature, the lower the strength of wood. Further investigation of the effects of constant temperature on stress relaxation indicates that high temperature specimens have low relaxation moduli and high fluidity. In the case of increasing temperature the range of the modulus of relaxation is larger than in the case of a reduction in temperature, while the residual moduli do not show large differences. This is because the modulus at high temperatures decreases more than that at low temperatures. The fluidity of specimens in a state of water desorption increases slowly at the beginning, increases quickly until the MC reaches an equilibrium moisture content （EMC） and then becomes stable, which is quite different from that in a water-saturated state. Fluidity in a desorption state is much higher than in a water-saturated state. This is probably due to the fact that the former is in an unstable state which can be interpreted as a state with internal strain and has therefore a greater potential to release strain.

三聚氰胺-尿素-甲醛树脂浸渍改性对杉木压缩吸能特性的影响

采用质量分数为8%的三聚氰胺-尿素-甲醛(melamine-urea-formaldehyde resin,MUF)树脂溶液浸渍处理杉木(Cunninghamia lanceolata),通过准静态大变形压缩测试,考察杉木改性前后的压缩破坏模式、力学性能和压缩吸能特性等。结果表明:在改性材增重率为33.22%时,抗湿胀率达64.44%,尺寸稳定性得到改善;改性处理未影响杉木的压缩破坏形态,纵向主要为纤维屈曲和撕裂,径向主要为早晚材逐层压溃破坏,弦向主要呈火柴棍状破坏;改性材弹性模量和破坏强度提高,横纹平台应力显著增大,顺纹平台应力略有降低,致密化应变减小,纵向和横向之间的差异减小;改性材径向和弦向的单位体积吸能值分别增加了30%和17%,顺纹压缩吸能值及最大吸能效率则显著降低。低质量分数的MUF树脂浸渍处理可改善杉木的尺寸稳定性,缩小其纵向和横向之间的能量吸收差异。

密实化工艺对杉木木材力学性能影响规律

以人工林杉木木材为研究对象,采用全因子试验设计,通过控制不同热压温度(160、180、200℃)、热压时间(20、30、40 min)、压缩率(30%、40%、50%)3个工艺参数,对杉木进行压缩密实化改性,分析不同工艺参数对木材力学性能、微观形貌、细胞壁力学性能和结晶度的影响,进而筛选出优选工艺。结果表明:在热压温度为180℃、压缩率为50%、热压时间为40 min的工艺条件下,制备的密实化木材性能较优,其抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗拉强度和硬度分别为130.4 MPa、12338 MPa、113.1 MPa和1631 N,相对于未处理材分别提高112%、113%、44%和55%。扫描电镜观察结果表明:早材细胞几乎均被压溃,并沿着木射线方向出现一定规律的褶皱,而晚材细胞部分出现压溃,较大部分则保持原有的腔体结构。密实化木材细胞壁的硬度和弹性模量比未处理材分别增加了16.7%和45.7%。压缩处理后,木材的结晶度有所增大,未处理材和压缩材的结晶度分别为46%和53%。

热处理和蒸汽处理对压缩杉木性能的影响

以压缩杉木为研究对象,采用热处理和蒸汽处理两种方法,在不同温度条件下(160、180℃和200℃)对其进行压缩变形固定处理,分析不同处理工艺条件对压缩杉木回复率、残余应力和力学性能的影响,并探究压缩杉木变形固定机理。结果表明:热处理和蒸汽处理都可以降低压缩杉木的回复率和残余应力。随着处理温度的升高、处理时间的延长,压缩杉木的水煮回复率和吸湿回复率均减小。与热处理相比,各温度条件下蒸汽处理的压缩杉木水煮回复率和吸湿回复率均较小。随着处理温度的升高和处理时间的延长,热处理和蒸汽处理均可减少残余应力。在相同处理温度和处理时间条件下,蒸汽处理对压缩杉木的残余应力有更好的消除效果。热处理和蒸汽处理对压缩杉木力学性能都有一定的削弱作用,特别当处理温度达到200℃时,力学性能下降幅度较大。热处理和蒸汽处理改变了压缩杉木中C元素和O元素含量,O/C值分别降低了5.88%和7.84%;不改变压缩杉木纤维素结晶区的晶胞构造,但相对结晶度分别减小了5%和3%。综合考量,对压缩杉木采用蒸汽处理(180℃)进行变形固定是较好的选择。

热压工艺参数对杉木压缩木回复率与力学性能的影响

为探究较优热压工艺参数组合从而拓宽国产速生杉木的应用领域,采用正交试验方法,在预热温度120℃、预热时间20 min、预热前含水率50%的前提下设计正交试验,探究热压温度、保压时间、压缩率对杉木压缩木回复率和力学性能的影响,通过极差分析和方差分析来表示不同工艺参数对杉木压缩木性能的影响情况,并利用剖面密度仪和扫描电镜(SEM)观察密度分布和细胞变形情况。试验结果表明:保压时间和压缩率对压缩木回复率有显著影响;压缩率对抗弯强度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度均有显著影响,一定程度地提升压缩率可以达到固定变形和改善力学性能的效果,但压缩率过大会使木材细胞壁产生裂隙,从而降低木材的力学性能,并且提升压缩率会导致更多的木材材积损失,带来成本提高的问题,因此压缩率也不宜过高。当压缩率从40%提高到60%时,吸湿和吸水回复率绝对值分别降低了42.9%和35.4%,抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度分别提高了58.0%,68.8%和43.9%;保压时间由1 h延长到3 h,吸湿和吸水回复率绝对值分别降低了58.7%和44.6%。根据试验结果,选择热压温度140℃,保压时间2~3 h,压缩率50%~60%作为杉木压缩木的热压工艺较优参数,此条件下的压缩木材能在有效提高其力学性能的同时达到较好的尺寸稳定性。

32个杉木无性系木材密度和力学性质的变异

３２个杉木无性系间，木材密度和抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗压强度均有较大差异；无性系内株间亦存在一定差异。木材密度与抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗压强度间的相关极显著，相关系数分别为０．３９５７、０．８３６８和０．９０２０；木材密度与生长速度呈负的遗传相关。

杉木半同胞家系生长和材性遗传变异研究

对 1 0年生杉木半同胞家系的生长和木材品质性状的遗传变异的研究表明 ,树高、胸径和材积、管胞长度、管胞宽度在家系间存在显著差异 ,木材基本密度和管胞长宽比在家系间差异不显著。树高、胸径、材积、木材基本密度、管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比的家系遗传力分别为 0 .697、0 .841、0 .836、0 .31 7、0 .462、0 471和 0 .2 49,单株遗传力分别为 0 .42 5、0 .671、0 .71 6、0 .2 49、0 .437、0 l45、0 .1 81。木材基本密度与树高、胸径、材积、管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比都呈负相关 ,只有基本密度与管胞长度的负相关达到显著水平。选出的 4个优良家系 ,树高、胸径、材积、基本密度、管胞长度、管胞宽度和管胞长宽比的遗传增益分别为 3 96%、4.31 %、1 2 .69%、0 .1 2 %、 0 .65 %、 0 .69%和 0 0 3%。

杉木不同无性系主要经济性状变异分析

对广东省乐昌市龙山林场杉木基因库中272个10年生杉木无性系的树高、胸径、树皮厚、单株材积4个生长性状,心材比、木材基本密度等2个材质性状进行测定分析。结果表明：272个杉木无性系间存在丰富的表型变异,表型变异系数均〉10%;以单株材积变异系数最大,为69.04%,遗传变异系数为73.97%,变异幅度0.003 8~0.479 1 m3。6个重要性状在无性系间均表现为极显著差异,表明所测各性状均受较强的遗传控制。遗传相关系数和表型相关系数均是材积最高;密度遗传变异系数最低,为13.03%,重复力属中上水平（0.684 3）,仅心材比的重复力低于0.5。在10%、20%、30%和50%不同入选率下计算,所测性状遗传增益值均随入选比例的增大而降低。树高、胸径、树皮厚、材积4个生长性状间呈显著正相关,且均与木材基本密度呈极显著负相关。

高温热处理杉木力学性能与尺寸稳定性研究

以杉木为试材,采用9组热处理工艺对杉木进行了高温热处理试验。通过对热处理前后杉木力学性能和尺寸稳定性的比较,探讨了热处理温度和处理时间对其性能的影响。结果表明:随热处理温度的升高和时间的延长,试材的抗弯强度(MOR)和抗弯弹性模量(MOE)均呈下降趋势,但热处理温度影响更为显著;热处理对MOR的影响比MOE的要大;顺纹抗压强度随时间的变化规律并不明显,但随温度的升高逐渐降低。杉木热处理后,试材由绝干到气干和绝干到吸水尺寸稳定时2个阶段的径向线湿胀率、弦向线湿胀率、体积湿胀率均低于未处理材的,弦向线湿胀率大于径向线湿胀率;就整体而言,3个指标均随处理温度的升高和时间的延长而减小。抗胀率均为负值,其绝对值随处理温度的升高和时间的延长而增大,尺寸稳定性增强幅度逐渐增大,且受温度的影响较为显著,在210℃下降得最明显。

高温热处理人工林杉木木材的材色和涂饰性能

人工林杉木试材在160-220℃下分别热处理3和5 h,测定并分析了热处理前后试材表面颜色、光泽度的变化,并采用醇酸清漆和聚氨酯漆分别对其进行涂饰,同时对涂饰后试材表面的颜色以及耐磨性进行了测定与分析.结果表明:热处理后木材颜色变深,明度和光泽度降低,色差增大,且随处理温度的升高以及时间的延长,变化幅度增大;红绿轴色品指数降低,黄蓝轴色品指数总体增大,但均为无规律性变化.与热处理前后试材颜色参数的变化相比,涂饰后不同条件热处理材的明度及总体色差减小;与素材漆膜比,热处理使漆膜的耐磨性随处理温度的升高、时间的延长而逐渐降低,尤其是在200℃以上较长时间处理会使漆膜耐磨性显著降低从而影响漆磨质量,影响的程度与涂料品种有关.

浙江速生杉木物理大学性质的研究

速生杉木的材性逊于非速生杉木。气干密度０．３４５ｇ·ｃｍ－３，体积干缩系数０．４４４％，顺纹抗压强度２８．０ＭＰａ，静力弯曲强度５７．０ＭＰａ，静力弯曲弹性模量８．５ＧＰａ．

硅酸盐仿生呼吸法改性杉木的工艺及性能

杉木存在结构疏松、材质轻软、强度低等缺陷,对其进行浸渍改性是提高其性能的重要方法,然而传统有机树脂浸渍改性存在释放有毒害气体、易燃等危害人居环境安全的严重问题。鉴于此,采用无机物质对杉木进行浸渍改性可显著提高杉木力学性能、尺寸稳定性、阻燃抑烟等性能,实现低值杉木的高值化利用。以硅酸钠为浸渍改性剂,硫酸盐、钙盐和磷酸盐复配物为固化剂,通过仿生呼吸法制得硅酸盐改性杉木。探讨了硅酸钠模数、硅酸钠质量分数、浸渍压力、浸渍时间、呼吸次数和呼吸频率(负压时间/正压时间)对改性杉木质量增加率和力学性能的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)和热重分析仪(TGA)对其微观形貌和耐热性能进行了表征。结果表明,当硅酸钠模数为3.4、硅酸钠浓度为30%、浸渍压力为0.5 MPa,浸渍时间为3 h、呼吸次数为6次、呼吸频率为2∶4时,改性杉木的质量增加率、抗弯强度、抗压强度和三切面硬度均为最佳。经过硅酸盐仿生改性后,改性杉木的横切面和纵切面都被硅酸盐较好填充,这也是杉木力学性能提高的原因。TGA分析表明,与杉木素材相比,改性杉木的耐热性能显著提高。

杉木加工利用研究进展及建议

在我国杉木加工利用研究现状全面的归纳与总结的基础上,重点分析了杉木材性改良、木质复合材料加工利用以及制浆造纸的研究情况,最后就杉木加工利用的研究提出了四点建议。

人工林杉木木材力学性质对高温热处理条件变化的响应

以人工林杉木为试材,分别用空气和菜子油为介质,在温度为180,200和220℃对其分别热处理1,3和5h,研究试材的抗弯强度(MOR)、抗弯弹性模量(MOE)、顺纹抗压强度、表面硬度对高温热处理条件变化的响应,同时对处理材的主要化学成分进行分析,用扫描电镜对处理材横切面微观结构进行观察。结果表明:人工林杉木试材的4种主要力学性质对不同条件热处理的响应程度不同。无论是空气热处理还是油热处理,试材的MOR,MOE,顺纹抗压强度与对照比有不同程度的降低,且随处理温度升高、时间延长,下降幅度增大,相比于时间,温度的影响更显著;180℃热处理1,3和5h时,试材的MOR,MOE与对照比未发生明显变化(降幅在3%以内),而顺纹抗压强度则明显低于对照,两介质中降低幅度分别在3.29%～9.58%和3.89%～7.18%;200℃以上处理时,不同时间处理的3种主要力学性质不仅显著或极显著低于对照,且各性质间的差异也达显著或极显著水平;对硬度的测试结果表明:180℃热处理时,试件的径面硬度和弦面硬度均随时间的延长而增大;200℃热处理3h时,试件的硬度达最大,与对照差异达显著水平;随后热处理试件的硬度开始降低,220℃热处理5h后试件的硬度又明显低于对照。在隔氧的油介质中进行热处理,4种主要力学性质的变化程度低于空气介质处理材,当温度高于200℃时,两介质处理间的差异达显著水平。而热处理过程中木材主要化学组成与横切面微观结构变化的差异,反映了4种主要力学性质对不同条件热处理时表现出的响应差异。

水蒸气热处理对人工林杉木性质的影响

对人工林杉木分别采用常压过热水蒸气、加压过热水蒸气以及饱和水蒸气进行热处理,测试热处理材的尺寸稳定性、力学强度与颜色变化。结果表明,常压过热水蒸气热处理材的颜色变化最小;加压过热水蒸气热处理材的尺寸稳定性提高幅度最大,力学强度降幅较低;饱和水蒸气热处理材的端裂严重,力学强度下降最多,表面颜色变深。

杉木人工林木材力学性质与纤维形态关系的研究

应用正交试验设计方法对不同林龄、立地条件和林分密度下杉木人工林木材力学性质、纤维形态的测定结果为基础，采用多元线性回归方法，对杉木人工林木材力学性质与纤维形态的关系进行相关分析和回归分析，结果表明：杉木人工林木材顺纹抗压强度、抗弯强度等十一项力学性质指标与纤维长度．纤维宽度、壁厚、腔径、壁腔比之间存在极显著的相关关系．

无性系杉木木材物理性质研究

对金洞林场杉木无性系19年生(不含苗龄)的木材物理性质研究,结果表明:杉木优良无性系木材的基本密度、径向干缩率、弦向干缩率、体积干缩率分别是0.279 g.cm-3、2.90%、5.10%和7.85%;整个无性系的基本密度、径向干缩率、弦向干缩率、体积干缩率分别是0.301 g.cm-3、3.28%、5.26%和8.27%;而对照CK的基本密度、径向干缩木材基率、弦向干缩率、体积干缩率分别是0.275 g.cm-3、2.80%、5.10%和8.00%.研究证明:杉木优良无性系不但木材产量高,而且木材质量也并不比当地实生苗差.选用杉木优良无性系造林,不但能增加木材产量,而且材质也不会因速生而变劣.