人工林杉木木材力學性質對高溫熱處理條件變化響應

以過熱蒸汽為傳熱介質和保護性氣體,在熱處理溫度為160℃、180℃、200℃、220℃,熱處理時間為2h、4h、6h、8h的條件下對圓盤豆木材進行高溫熱處理,研究圓盤豆木材在不同熱處理條件下的力學性能變化規(guī)律。結果表明,隨著熱處理溫度升高和熱處理時間延長,圓盤豆熱處理材抗彎強度降低;彈性模量在160℃時最高,然后降低;硬度的變化趨勢不明顯。紅外光譜分析表明,熱處理使木材中的半纖維素、纖維素、木素發(fā)生降解反應,導致木材力學強度降低。

對福建省引種的24年生巒大杉的木材物理力學性質進行檢測,結果表明:巒大杉木材的氣干密度為0.344g/cm3、弦向全干干縮率6.020%、弦向濕脹性6.440%、吸水性237.810%、順紋抗壓強度6.004mpa、抗彎彈性模量7250.810mpa、抗彎強度59.840mpa、順紋抗拉強度62.800mpa;巒大杉的材質與杉木相近,應用方面可參考杉木,在木構件加工時,其安全系數可使用杉木的量值。

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文中重點對杉木的木材解剖性質、物理力學性質、化學性質的研究現狀進行了歸納和分析,并針對影響杉木木材性質變異規(guī)律的生長因子進行了總結,最后就杉木木材性質的研究方法、趨勢提出了幾點建議。

本文主要以楊木和杉木木材作為研究對象,來對其表面自由能以及表面極性等木材表面性質進行分析,探討在不同的溫度處理條件下,楊木和杉木木材表面的變化機理。在對研究結果進行合理把握的基礎上,對木材表面性質變化的原因進行分析,進一步明確木材表面自由能與其化學官能團變化之間的相關性,僅供相關人員參考。

立地條件對杉木木材干縮性能的影響中南林學院方文彬，周燕芬杉木ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａｌａｎｃｅｏｌａｔａ（ｌ－ａｍｂ．）ｈｏｏｋ是我國特有的優(yōu)質用材樹種，繁殖容易，樹干通直，木材加工性能良好，尺寸穩(wěn)定，深受用戶的喜愛。從人工栽培技術到木材性質都進行了...

本文利用x射線衍射法和自編的軟件對杉木的微纖絲角進行了測定,結果表明:微纖絲角受很強的遺傳控制,在不同株間、幼齡材間及成熟材間的差異極不顯著;微纖絲角受樹木生長年齡的影響很大,近髓心處最高,自髓心向外迅速減小,9a以后減小趨勢緩慢,到大約15a時出現最小值,最大值與最小值相差達20多度,回歸分析得到的二項式方程r2達到0.899,徑向各年輪間的差異極其顯著;縱向不同高度上,微纖絲角從0m到1.5m迅速減小,之后減小趨于緩和,在5.5m以后于平穩(wěn)波動中又略顯回升,1.5-7.5m平均微纖絲角變化范圍在10.82°-12.57°之間,回歸分析得到的乘冪方程r2達到0.884,方差分析表明,樹高1.5m到7.5m微纖絲角差異不顯著。

潤濕性是木質材料的一個重要界面特性,直接影響其膠合性能。為了優(yōu)化集成材膠合工藝,以小徑級杉木為研究對象,通過測量脲醛膠與聚氨酯膠在杉木試樣表面的接觸角,對杉木徑切面、弦切面、心邊材及不同粗糙度表面的潤濕性進行了測評。結果表明:杉木徑切面的潤濕性優(yōu)于弦切面,邊材潤濕性優(yōu)于心材,并且表面潤濕性隨粗糙度的增加而提高。建議杉木集成材膠合時,盡量選擇徑切面作為膠合面,并適當增加膠合面的表面粗糙度。

對修枝與未修枝的紅松人工林林木生長和木材力學性質等指標進行測試和分析,結果表明:紅松人工林生長速率、生長輪寬度、晚材率都是修枝林分大于未修枝林分,其中只有晚材率差異顯著;主要力學指標中除順紋抗壓強度,均是修枝林分大于未修枝林分,其中只有抗彎強度差異達顯著水平

對采自廣西南丹縣山口林場8年生、14年生和28年生的禿杉taiwaniaflousiana和杉木cunninghamialanceolata人工林木材進行了主要物理力學性質的測定和比較。結果表明:禿杉和杉木的木材密度及主要力學強度均隨樹齡增加而增大。禿杉木材的氣干密度(含水率為12%)、基本密度、徑向干縮系數、弦向干縮系數、體積干縮系數、弦面硬度、抗彎彈性模量、順紋抗壓強度、徑面抗剪強度和弦面抗剪強度的平均值與杉木相比分別低2.3%,4.4%,1.6%,2.6%,1.5%,3.6%,3.8%,3.4%,17.5%和14.4%,但其端面硬度、徑面硬度、抗彎強度、沖擊韌性、徑面抗劈力和弦面抗劈力的平均值與杉木相比則分別高6.6%,6.1%,3.4%,2.3%,15.0%和16.3%。差異顯著性t檢驗表明,禿杉與杉木人工林的木材密度、硬度、順紋抗壓強度、抗彎彈性模量、抗彎強度、順紋抗剪強度和抗劈強度均差異顯著或極顯著,但干縮系數和沖擊韌性均差異不顯著。圖2表3參12

通過總結熱處理對木材顏色變化的研究結果,分析熱處理方式、熱處理工藝參數包括溫度和時間、樹種與化學成分對熱處理材顏色變化的影響,顏色變化與化學成分以及物理力學性能的相互關系,以及熱處理材顏色光穩(wěn)定性能。對今后研究提出幾點建議。

fordifferentsilviculturalmeasures(forestcomposioin,planningdensiy,thinningandpruning),themechanicalpropertiesofpinuskoraiensisplantationsweremeasuredandanalyzed.theresultsshowedthattheeffectofsilviculturalmeasures(forestcomposioin,planningdensiy,thinning)onmechanicalproperties(bendingstrength,crushingstrengthalongthegrain,tensilstrengthalongthegrain)ofp.koraiensisplantationswereremarkable,otherstrengthandallstrengthofthepruningforestwerenotremarkable.inordertoincreasethemechanicalpropertiesofwood,growth-promotingandthengetthebetterbuildinglumberandgluedlaminationboard,mixedstand,andwithdensityof1.5m×1.5mand1.5m×2.0m,properlythinningandpruningcouldbeselected.inordertomanufacturefurnitureandbending-wood,densityof2.0m×2.0mcouldbeselected.

本文從杉木木材的解剖性質、物理力學性質、化學性質等方面出發(fā),概述了杉木木材的常規(guī)與高溫干燥、過熱蒸汽干燥、微波與高頻干燥及杉木木材改性處理后的干燥等改性技術研究進展,并對杉木木材動態(tài)粘彈性研究進行總結,最后提出了杉木木材干燥技術亟待解決的問題。

利用差異顯示法(ddrt-pcr)研究杉木的2個自然變異類型(句容0號及獨干杉)木材形成過程中基因表達差異。通過銀染后切割回收54個差異條帶,經2次擴增和純化、克隆轉化及反向northern雜交驗證后共獲得29個陽性克隆。測序后進行比對分析,結果表明:1)blastn比對(分值>60)有9個cdna克隆在genebank中找到了相似的功能,分別與核糖體蛋白基因、信號傳導功能、泛素蛋白基因、抗性功能、組氨酸磷酸轉移蛋白、細胞發(fā)生功能及能量代謝相關;2)blastx比對有12個序列可進行功能推測;3)還有8個cdna在數據庫中未發(fā)現匹配信息。這些信息可為杉木木材形成相關基因的分離和克隆提供研究基礎。

研究了人工林與天然林紅松木材力學性質在幼齡材與成熟材中的差異。所有力學性質在紅松幼齡材與成熟材中反映的基本趨勢是:天然林紅松力學性質高于人工林紅松。其中,紅松幼齡材的抗彎強度、抗彎彈性模量、順紋抗壓強度和沖擊韌性4項指標,天然林紅松與人工林紅松的差異達0.01水平顯著,其次弦切面硬度和弦向橫紋抗壓強度差異達0.05水平顯著。紅松成熟材的絕大多數力學性能指標天然林紅松與人工林紅松的差異也達到0.01水平顯著,并且天然林紅松力學性質高于人工林紅松的基本趨勢在紅松成熟材中表現得更為明顯。

對閩楠人工林和天然林木材物理和力學性質進行了測定和比較分析,結果表明:閩楠天然林木材氣干密度和全干密度分別為0.721g.cm-3和0.680g.cm-3,人工林木材氣干密度和全干密度分別為0.572g.cm-3和0.535g.cm-3,閩楠天然林木材密度大于人工林且差異達到極顯著水平,但人工林木材密度變異系數卻小于天然林。閩楠人工林和天然林木材氣干狀態(tài)下體積干縮率分別為4.935%和6.439%,全干狀態(tài)下分別為9.330%和11.376%,閩楠人工林木材的尺寸穩(wěn)定性稍差于天然林,但從木材的差異干縮來看,閩楠天然林和人工林相近,分別為1.75和1.76。閩楠天然林木材端面、徑面和弦面硬度分別為7583n、6183n和6625n,稍大于人工林,但差異不顯著。閩楠天然林與人工林旋切板背面裂隙率分別為53%和67%,單板厚度的偏差人工林和天然林分別為0.08mm和0.09mm。由此可知,發(fā)展閩楠人工林可以得到質量與閩楠天然林相近的板材。

對20和30年生的柳杉木材物理力學性質進行了測定和分析,測定指標主要包括密度、干縮性、濕脹性、吸水性、順紋抗壓強度、橫紋抗壓強度、抗彎強度、抗彎彈性模量和沖擊韌性。結果表明,柳杉木材的基本密度、氣干密度、全干密度、生材密度分別為0.4080、0.5030、0.4640和1.0020g/cm3,屬小級別;其差異干縮為1.6880,中等級別;順紋抗壓強度為43.200mpa,橫紋徑向和弦向全部抗壓強度分別為0.408和0.565mpa,抗彎強度和抗彎彈性模量分別為88.200和9505.0mpa,沖擊韌性為41.000kj/m2,除橫紋抗壓強度較低外,其余力學強度指標均屬低級別;木材綜合品質系數為3221×105pa,品質系數較高,屬高等級材。

對油杉keteleeriafortunei木材的物理與力學性質進行測定與比較,結果表明,油杉木材的氣干密度為0.576g·cm~(-3),全干密度為0.544g·cm~(-3),屬中密度木材。油杉木材的氣干徑向、弦向和體積干縮系數分別為4.408%、3.272%和7.892%,氣干差異干縮為1.347,油杉木材具有不易開裂和變形的特征。油杉木材的抗彎強度、順紋抗壓強度分別為92.701、57.217mpa,端面、弦面和徑面硬度分別為4635.9、3420.8和3606.8n,其抗彎強度、順紋抗壓強度和硬度均屬中等。50年生油杉木材的物理力學性質優(yōu)于22年生馬尾松pinusmassoniana、濕地松pinuselliottii和28年生杉木cunninghamialanceolata、禿杉taiwaniacryptomerioides。

對當年、前1年受松材線蟲病bursaphelenchusxylophilus危害的病死馬尾松pinusmassoniana及健康馬尾松木材的物理力學性質進行了測定。結果表明,松材線蟲病病死木木材的靜曲強度、彈性模量、抗拉強度、抗壓強度、沖擊韌性和握釘力與健康材差異顯著,密度與健康材差異不顯著。健康木材的靜曲強度比松材線蟲病木材高30%;彈性模量比病材高20%;病木的抗拉強度只有健康材的54.1%~76.9%;健康材抗壓強度比病材高出26.8%;健康材沖擊韌性比病材高21.0%~32.5%;病木的弦向握釘力是健康材的77.3%~91.7%;徑向握釘力是健康材的65.9%~70.1%;健康材密度較病材高出15.0%。

為構建穩(wěn)健、實用的木材縱向彈性模量預測模型,以人工林杉木木材為研究對象,分別測定了同一非標無疵小試樣的氣干密度、微纖絲角和順紋抗拉彈性模量,構建了以木材密度或微纖絲角為單一變量及二者的特定組合為自變量的3種縱向彈性模量預測模型。結果表明,3種預測模型的預測精度存在顯著差異。以密度與微纖絲角比值為自變量所構建的預測模型的決定系數最高、預測殘差標準差最小。該模型證實,密度和微纖絲角共同影響木材的順紋抗拉彈性模量。對于杉木,影響其順紋抗拉彈性模量的關鍵因子是密度。

對經過185℃生產性高溫熱處理的水曲柳木材的力學性能進行測試和分析。結果表明:與素材一樣,處理材弦徑向彈性模量之間沒有顯著差異;高溫熱處理對水曲柳木材弦向彎曲強度和橫紋抗壓強度有不利影響,而弦向彈性模量、順紋抗壓強度、表面硬度等受此種工藝的影響很小。若將處理材與素材在實際使用情況下的力學性能進行比較,處理材除了在弦向彎曲強度上仍比素材低,上述各項力學性能均高于素材。

inthispaper,atechniquewithcombinationofnormaltemperaturedryingandhightemperaturedryingtechnologywasintroducedtodrychinesefirplantationboard,theresultwithmorethanoneyear'sresearchingshowedthat,thelumberdimensionstabilityafterdryingwasbestwhendriedincombinationmethod,andsecondwhendriedinnormaltemperaturekilnwhiletheworstinairdry.meanwhile,theresultalsoshowedthatnotonlywasdimensionstabilityincreasedbutalsothedensityoffirwasincreased,thisfactmadeplantationfiraexcellentmaterialinfurnitureandinteriordecorationfield.soprimaryconclusionwasgotthatthiscombiningwaywasconsideredonekindoflowerdryingcost,simplewayandeffectivedryingmethods.