新西兰林业对贵州国家储备林建设的启示

辐射松(Pinus radiata)原产美国加利福尼亚及墨西哥的部分区域,在18世纪50年代,从美国引种到新西兰,经过200多年持续不断的选育,最终在20世纪80年代,被培育成为全世界人工集约化栽培和经营最为成功的树种,新西兰建立了从育种、培育、经营到加工的完整产业链。辐射松的森林培育已进入永续利用的发展阶段,并产生了巨大的经济生态及社会效益,使新西兰从一个木材短缺的国家一跃成为全世界主要的木材供应国,其珍贵的天然林资源也得到了完整的保护,成功走出了一条可持续发展之路。这种典型的森林分类经营策略一举双赢。新西兰辐射松集约化人工林的经营思路,为贵州省国家储备林建设提供了模板,即依托于单一树种进行高质量集约化的人工林经营是可行的、有效的,贵州在国家储备林的设计上应大胆创新,借鉴新西兰模式,实现林业产业的新跨越。

50 mm厚进口辐射松锯材高效干燥工艺

在对企业50mm厚进口辐射松锯材干燥生产调研的基础上,检测和分析干燥速率、干燥周期和锯材干燥质量的相互关系,制定常规干燥优化工艺和高温干燥工艺。结果显示:以满足国家标准干燥锯材质量二级材的要求为前提,常规工艺干燥周期可由10.75d优化至6.20d,高温干燥周期仅需3.69d,干燥效率大幅提高。推荐使用优化的高效干燥工艺,有条件的企业可采用高温干燥工艺,进一步提高干燥效率。

新西兰辐射松人工林产业发展经验值得借鉴

辐射松Pinus radiata自19世纪从美国引入新西兰后,经过新西兰人的不懈努力,如今已形成了育种、经营、加工等完整的产业化体系,为世界人工林产业的发展树立了榜样。重点介绍了新西兰辐射松产业发展的各个环节、主要经验以及新西兰辐射松集约经营和加工利用方面的主要做法。我国应借鉴新西兰的经验,大力发展人工林产业,以保护天然林,提高林业产业效益。

辐射松预水解对后续蒸煮及氧脱木素过程木素脱除效果的影响

本文研究了辐射松木片预水解对蒸煮和后续氧脱木素过程的影响。结果表明,预水解温度为168℃,预水解时间在60~90 min时,半纤维素脱除率大于50%,而纤维素的损失率小于10%,且纤维素聚合度不降低;同时也能促进蒸煮过程及后续氧脱木素过程木素的脱除,蒸煮后纸浆卡伯值降低至16.3,氧脱木素后纸浆卡伯值降低至2.8。当预水解时间超过120 min,预水解则会对后续的蒸煮起阻碍作用,造成蒸煮困难,表现在纸浆卡伯值急剧上升,甚至出现生煮现象。预水解时间控制在180 min之内,预水解可以提高氧脱木素过程中木素的脱除率,预水解时间超过180 min,预水解对氧脱木素的影响则不明显。预水解对蒸煮过程的影响大于对氧脱木素过程的影响,尤其是过度预水解对蒸煮有阻碍作用,但是对后续氧脱木素的影响则不显著。

进口辐射松原木初加工利用现状与发展建议

辐射松是近几年我国进口量最大的木材树种之一,但整体加工利用水平与林业发达国家存在一定差距。在对辐射松进口集中加工区域与典型企业技术调研的基础上,总结目前国内辐射松木材加工利用现状,分析产业发展中存在的问题,并提出相应的发展建议。

杨木和辐射松树脂增强改性材机械加工性能研究

为考察杨木和辐射松树脂浸渍材的机械加工性能,参照LY/T 2054—2012《锯材机械加工性能评价方法》,分别对杨木和辐射松的素材与树脂浸渍材及其经过真空热处理的树脂浸渍材的刨削、铣削、钻削、开榫和车削5种机械加工性能进行测试评价。结果表明:1)本试验范围内,在综合评分满分40分情况下,杨木素材、树脂浸渍材和真空热处理树脂浸渍材的总评分分别为20分、30分和25分;辐射松素材、树脂浸渍材和真空热处理树脂浸渍材的总评分分别为24分、33分和29分;树脂浸渍材机械加工综合性能最佳,热处理树脂浸渍材次之;2)杨木和辐射松的树脂浸渍材及其真空热处理树脂浸渍材的刨削、铣削性能均为优秀,车削性能均为良好;杨木和辐射松的树脂浸渍材及辐射松真空热处理树脂材开榫性能良好;钻削性能仅辐射松树脂浸渍材达到优秀;3)辐射松素材与改性处理材的机械加工性能均优于杨木,综合比较,辐射松树脂浸渍材具有较佳的机械加工性能。

杉木和辐射松锯材高温干燥对甲醛释放的影响

【目的】以40 mm厚人工林杉木和辐射松锯材为研究对象,分析高温干燥过程中温度和锯材含水率对甲醛释放浓度的影响,并与辐射松锯材常规干燥甲醛释放浓度作比较,回收释放的甲醛,探讨高温和常规干燥过程中温度和锯材含水率对甲醛释放量的影响规律以及甲醛回收措施。【方法】根据干燥过程中温度和锯材含水率分布情况,杉木锯材高温干燥采样7次,辐射松锯材高温和常规干燥分别采样9和10次,抽气速度为1.0 L·min-1,采样时间为30 min。参考EPA method 0011,利用冰水浴方法,将2个200 mL洗气瓶内装40 mL蒸馏水串联放入冰水槽中,使醛类物质充分溶于水,采用乙酰丙酮法测定甲醛浓度。【结果】杉木和辐射松锯材高温干燥(90~120℃)时,干燥过程中甲醛释放浓度最小值和最大值分别为4.21和11.43 mg·m^-3、3.66和12.71 mg·m^-3,均高于无组织排放标准规定限值0.20 mg·m^-3;在90~120℃范围内,干燥温度与甲醛释放浓度呈线性关系,其决定系数(R2)分别为0.668和0.934,即随着干燥温度升高,甲醛释放浓度增加;当干燥温度为105℃时,随着辐射松锯材含水率降低甲醛释放浓度逐渐增加,呈线性关系,决定系数(R2)为0.885;干燥温度是影响甲醛释放权重比例最大的因子。在辐射松锯材常规干燥中,干燥温度小于90℃以及锯材含水率逐渐降低时,甲醛释放浓度基本恒定,其值为(0.19±0.03)mg·m^-3,低于无组织排放标准规定限值,常规干燥排出气体中甲醛浓度符合排放标准。【结论】当干燥温度大于90℃时,应对干燥排出的气体采取回收措施,以避免污染环境。

木质素磺酸钠取代苯酚改性辐射松木材

用不同质量的木质素磺酸钠取代酚醛树脂中的苯酚,制得取代苯酚比例分别为5%、33%、50%、75%和100%的改性酚醛树脂。通过减压浸渍法用未改性酚醛树脂和改性酚醛树脂改性辐射松木材,并对其形貌和热性质进行对比研究。红外表征指出,木质素磺酸钠取代苯酚制得的改性酚醛树脂的特征峰与未改性酚醛树脂相同,表明改性酚醛树脂的合成获得成功。改性木材质量增加率的分析结果表明:木质素磺酸钠取代比例为75%时,木材质量增加率最大。扫描电镜的形貌结果,也证实了改性酚醛树脂已浸入到木材当中。热分析表明,5%和75%木质素磺酸钠取代的改性酚醛树脂的渗入,促进了辐射松木材炭化反应的发生,大幅提高了辐射松木材的剩炭率。

进口辐射松木材主要物理性能径向变异研究

为了提高进口辐射松木材加工利用效率,扩展其使用范围,参照国家标准对新西兰辐射松木材的气干密度、干缩性、湿胀性径向变异进行了研究。结果表明:辐射松木材近树皮、中部和近髓心的气干密度分别为0.502,0.480和0.452 g/cm^3,自树皮至髓心气干密度呈现出逐渐减小的趋势,并且在0.05水平达到了显著差异,平均气干密度为0.478 g/cm^3,属于低密度木材;辐射松木材在气干状态下,其径向、弦向及体积干缩率自近树皮至近髓心呈现出逐渐减小的趋势,并且弦向和径向干缩率在0.05水平上达到了显著差异,体积干缩率在0.01水平上达到了极显著差异;辐射松木材在全干至气干状态下,其径向、弦向及体积湿胀率自近树皮至近髓心呈现出逐渐减小的趋势,并且径向湿胀率在0.05水平达到了显著差异,弦向和体积湿胀率在0.01水平达到了极显著差异。在同一环境条件下,辐射松径向的干缩率和湿胀率均小于弦向。研究结果为进口辐射松木材的加工利用及径向不同部位木材尺寸稳定性能评价提供了重要的数据支撑。

进口辐射松木材可处理性能及防腐性能测评

对进口辐射松木材的天然耐腐性能及其热处理材、防腐处理材的防腐性能进行综合评价,结果表明:进口辐射松木材天然耐腐等级为Ⅲ级(稍耐腐),热处理可使耐腐等级提高到Ⅰ级(强耐腐);其心、边材渗透性差异大,边材短时间真空处理即可,而心材则需先真空处理再常压浸泡,载药量可达到1.17kg/m^3。使用CuAz-5处理边材,在载药量为0.97kg/m^3时,室内测试的质量损失率低于5.7%;载药量为1.4kg/m^3时,8年野外埋地测试材质完好。

辐射松层板抗弯性能的指接参数优化及无损检测研究

【目的】通过对辐射松层板指接工艺的研究,优化指接过程中的参数,提高指接层板的力学性能;基于应力波方法,开展对指接层板抗弯性能的无损检测研究,提高指接层板的强度稳定性。【方法】通过预试验过程确定端压,选择4种不同指长的铣刀,设定3种不同嵌合度大小,研究3因素对指接层板抗弯性能的影响,进而从中选出较优指接参数组合并与标准比对;采用应力波方法检测试件动态弹性模量,并分析密度与动态弹性模量两种无损检测参数与静态弹性模量、抗弯强度两种抗弯性能参数的关系,通过检测层板的密度、动态弹性模量对其抗弯性能进行评估。【结果】指接参数对抗弯强度存在较大影响,其中指长与嵌合度对抗弯强度存在一定影响,端压对抗弯强度影响不大;本试验范围内,较优指接参数组合辐射松层板抗弯强度均值可达到29.80 MPa,标准值为20.64 MPa,静态弹性模量为8533 MPa;试件动态弹性模量与静态弹性模量、抗弯强度和层板密度与静态弹性模量、抗弯强度之间均存在显著相关关系,其中使用动态弹性模量评估层板抗弯性能的预测模型要显著优于基于密度的预测模型。【结论】基于端压-位移曲线理论,本研究给出的辐射松结构集成材较优指接参数组合为指长15 mm、齿顶宽0.8 mm、齿底宽0.7 mm、齿根宽3.3 mm、斜度1/12.90、嵌合度0.1 mm、端压11~17 MPa。基于应力波检测动态弹性模量的方法能够较好地评估指接后辐射松层板的抗弯性能。

热处理对进口辐射松木材抗弯性能和尺寸稳定性的影响

对进口辐射松木材分别以4个温度水平和3个时间水平进行热处理。结果显示:随着温度升高,试材抗弯弹性模量呈现波动式变化,200℃时出现最大值;抗弯强度逐渐减小;随时间延长,抗弯性能均缓慢下降。热处理可有效提高试材尺寸稳定性,试材平衡含水率、阻湿率和抗胀率主要受温度影响,受热处理时间的影响较小。

基于近红外光谱技术预测两种进口材气干密度

为了建立进口材气干密度近红外光谱校正模型,实现对进口材气干密度的快速预测,以进口阔叶材桃花心木和针叶材辐射松两种木材为研究对象,测定其气干密度真值结合近红外光谱技术,采用偏最小二乘法(PLS)在全波段(350~2500 nm)建立两个材种的气干密度相应的校正模型,并采用外部验证,最终建立两种木材的气干密度的预测模型。结果表明:桃花心木木材的气干密度范围为0.433~0.840 g·cm^-3,辐射松的为0.260~0.600 g·cm^-3;不同方法建立的桃花心木木材气干密度近红外光谱校正模型相关参数均好于辐射松的;校正模型的外部验证表明,桃花心木木材气干密度预测模型精度较高,相关系数达到0.90,而辐射松木材气干密度预测模型相关系数为0.75。总之,进口阔叶材桃花心木木材的平均气干密度比针叶材辐射松的大。相较于针叶材辐射松,建立的阔叶材桃花心木木材气干密度预测模型更能较精准的预测其密度真值。

高能微波处理辐射松木材的抗弯力学性能与损伤演化特征

【目的】探究高能微波处理对木材抗弯弹性模量、抗弯强度和弯曲塑性功的影响,并阐明处理材在静态弯曲载荷过程中的损伤演化与破坏规律。【方法】利用高能微波设备,采用60、80、100 kW·h/m~3这3组微波能量密度水平对含水率为50%~70%的辐射松锯材进行处理。在声发射(AE)系统的实时监测下进行三点弯曲抗弯弹性模量、抗弯强度和弯曲塑性功的测试,并且结合试件断裂破坏截面形貌与AE参数特征分析对比处理材与未处理材在不同加载阶段的损伤演化。【结果】未处理材抗弯弹性模量和抗弯强度平均值分别为5520和61.7 MPa,高能微波处理材的抗弯弹性模量和抗弯强度平均变化率均小于10%。但高能微波处理均显著提高了木材的弯曲塑性功。相较于未处理材,60和100 kW·h/m^(3)处理材的弯曲塑性功分别提高了12%和16%;而80 kW·h/m^(3)处理材的弯曲塑性功最大,相较于未处理材的提高了22%。AE测试结果显示:随着微波能量密度的增加,处理材AE信号首次出现时间不断提前,首个损伤稳定增长阶段的持续时间、塑性变形阶段的累计振铃计数增长速率、幅度和能量活跃度逐渐增加。由此表明,在弯曲载荷作用的过程中,处理材拥有更高的损伤增长速率与应力重组效率,细胞壁产生了更多的屈曲与坍塌破坏,木材内部裂纹迅速扩展,减弱了应力集中效应,因而在一定程度上增加了木材弯曲塑性功。试件破坏形貌验证了AE测试结果,与未处理材相比,处理材的拉伸区域、中性层与压缩区域的断面形貌更加粗糙。【结论】适当的高能微波处理可在仅小幅改变木材抗弯弹性模量、抗弯强度的前提下,显著提高木材弯曲塑性功,将为高能微波处理材的应用提供新思路。研究方法与结果能够有效地展示高能微波处理材的损伤演化特征,并将为木质材料损伤演化的相关研究提供参考。

改性辐射松木材物理力学性能研究

研究了辐射松树脂浸渍材与热空气热处理树脂浸渍材、热压热处理树脂浸渍材的物理力学性能,为后续辐射松改性处理和加工利用提供参考。结果表明:相对于未处理材,浸渍处理提高了木材的密度、尺寸稳定性、力学性能;相对于浸渍材,热处理可进一步提高尺寸稳定性,但一定程度降低了力学强度。

新西兰辐射松高温热处理颜色变化研究

采用不同热处理温度和时间对新西兰辐射松蓝变材和未蓝变材进行高温热处理,分析热处理温度、时间对试材颜色的影响,结果表明:随着处理温度的升高和处理时间的增长,试材的明度(L~*)逐渐降低,红绿色品指数(a~*)逐渐增大,黄蓝色品指数(b~*)逐渐减小(蓝变材b~*逐渐增大),总体综合色差(△E)增大。蓝变材和未蓝变材的颜色差异逐渐变小,为使蓝变色斑达到肉眼不容易识别的程度,最低的热处理条件为190℃,3h。多元回归分析和方差分析表明,在α=0.05水平上,热处理温度(x_1)和时间(x_2)两因素及其共同作用对L~*、a~*、b~*、△E的变化影响极为显著,其中温度对各颜色指标的影响比时间的影响更显著一些。

硅酸钠/硼酸处理增强杨木和辐射松阻燃性能

先后采用质量分数为10%的硅酸钠(SS)水溶液和5%的硼酸(BA)水溶液,在真空加压辅助条件下通过两步法分别对人工速生林杨木和辐射松进行浸渍处理,制备阻燃杨木和阻燃辐射松木材(SS/BA处理)。未处理素材、10%SS处理材和5%BA处理材作为SS/BA处理材的对比试样。扫描电子显微镜分析显示,SS、BA或者SS/BA在木材中分别以纳米颗粒、微米薄片和微米块状体的形式分布于细胞腔等大孔隙中;SS/BA在细胞腔内的微米块状体表明SS与BA发生反应生成块状凝胶,阻塞了木材细胞腔通道。经SS或者SS/BA处理的杨木出现了一定程度的细胞皱缩现象,表明木材细胞壁组分如木质素和半纤维素经碱性的改性液处理后出现化学降解或物理溶出。X射线能谱分析显示,在细胞壁中存在大量的硅和硼元素,证明改性剂分子能够扩散进细胞壁内部。傅里叶红外变换光谱结果显示,SS与BA二者能够在木材细胞中反应生成凝胶,但缺乏与木材形成化学键的充分证据;经SS或SS/BA处理的木材,其位于1730 cm^(-1)处的羰基特征峰消失,进一步说明了半纤维素等组分的降解和溶出。热重分析表明,SS/BA两步处理的木材最大热降解速率降低,残炭率提高,表明二者协同催化低温成炭,保护木材表面;通过锥形量热仪对木材燃烧性能分析,与对照组相比,经SS/BA两步处理后的杨木和辐射松的点燃时间分别由35和36 s延长至55和53 s,放热速率分别降低了59.9%和51.5%,总热释放量分别降低了56.9%和51.4%,烟生成速率分别降低了83.1%和91.8%,总产烟量分别降低了90.9%和84.2%。上述结果表明,SS物理隔绝作用和BA催化木材成炭作用能够协同增强木材的阻燃性能。

预蒸处理对辐射松脱脂效果及干燥质量的影响

采用预蒸与常规干燥结合的方式对辐射松(Pinus radiata)锯材进行脱脂和干燥处理,分析预蒸处理对辐射松边材和心材含水率、脱脂率和干燥质量的影响。结果表明:预蒸处理可以缩短心材的干燥时间,对边材的影响不大。由于边材含脂率低、渗透性好,预蒸处理对边材的脱脂率影响不大,预蒸与常规干燥结合以及常规干燥两种工艺处理边材的脱脂率均在60%左右;对于心材,预蒸处理促进松脂迁移,预蒸组的脱脂率大于对照组,但心材初含水率低、渗透性差,导致心材脱脂率低于边材。预蒸组和对照组工艺处理的试材均表现出良好的抗松脂渗出效果,预蒸组表观质量更好。预蒸处理对辐射松边材和心材的干燥质量基本无影响,但需注意防范心材螺旋纹理造成的木材干燥过程中扭曲变形缺陷的发生。

预水解硫酸盐法制备高性能辐射松溶解浆

辐射松通过预水解硫酸盐工艺制备高性能溶解浆,研究p因子对预水解后木片性能的影响。开始阶段随着p因子的提高,半纤维素被快速溶出并水解为糖类,但随着p因子的进一步提高,半纤维素被溶出的速率变慢。由于阿拉伯聚糖和半乳聚糖位于半纤维素的侧链部分,在预水解过程其化学可及性最好,因此相对较容易发生水解并被去除;随着戊聚糖和甘露糖的酸催化降解,初步形成糠醛和5-羟甲基糠醛并在预水解液被检测到,同时5-羟甲基糠醛通过酸催化降解被转化为甲酸和乙酰丙酸。预水解处理后的木片经过硫酸盐法蒸煮,通过p因子和H因子的优化试验,得出辐射松最优的p因子和H因子分别为480和1500,次优化条件下的浆料分别经过(OO)D0EOPD1D2制得白度91%ISO、α纤维素95%以上、戊聚糖含量2%以下的高性能溶解浆。实际生产中参考实验室工艺条件,通过PHK连续蒸煮结合(OO)D0EOPD1D2工艺生产出了白度、α纤维素、戊聚糖、反应性能和老化时间等指标媲美世界最优针叶木的溶解浆产品。

福建口岸截获重要林木害虫长林小蠹

报导了福建口岸首次从智利进境的辐射松枕木中截获长林小蠹(Hylurgus ligniperda Fabricius)。通过收集和参考有关文献对长林小蠹的分类地位、分布、寄主、形态特征、生物学特性等进行整理描述,并对锯材检疫问题做了探讨。