不同含水率条件下木材压缩预处理研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ahclgc
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选取杨木(Populus euramevicana cv.‘I-214’)和杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为试验用树种,一方面,通过无疵小试样,研究初始含水率对压缩干燥预处理和压缩浸注预处理效果、木材恢复率和强度的影响;另一方面,通过两种规格的杨木全尺寸锯材和小径级杉木,研究工业化生产时压缩干燥预处理和压缩浸注预处理的效果,并对压缩干燥预处理材和对照材干燥能耗和力学强度进行分析比较,以更好地为工业化生产服务。主要结论如下:1、对含水率为210~38.9%的杨木进行压缩率为60%的压缩干燥预处理,当压缩前含水率高于86%时,压缩后的含水率基本相同,约为75%;当压缩前含水率低于86%时,压缩后含水率随着压缩前含水率的降低而逐渐降低;对含水率为175~43%的杉木进行压缩率为40%的压缩,随着压缩前含水率的降低,压缩后含水率由105%而逐渐降低到37%。压缩干燥预处理通过挤压木材去除水分,耗时约3~6 min,而通过气干排出相同的水分则需要几十小时甚至更多,干燥效率大幅提高。在同一条件下(相同初始气干含水率、相同气干环境)进行气干,依气干初始含水率的不同,杨木和杉木处理材的干燥速率分别为对照材的1.04~1.88倍和1.08~1.36倍;杨木和杉木的最终恢复率均在89%和94%以上,力学性能与未压缩材相比差异不显著。2、对含水率为210~38.9%的杨木进行压缩率为60%的压缩浸注预处理,随着压缩前含水率的降低,杨木卸压过程浸注量从0.42 g/cm~3降低到0.19 g/cm~3;卸压后浸注量从0.038 g/cm~3增大到0.194 g/cm~3;总浸注量在含水率高于86%时,从0.45 g/cm~3降低到0.30g/cm~3,在含水率低于86%时,从0.30 g/cm~3增大到0.38 g/cm~3。对含水率为175~43%的杉木进行压缩率为40%的压缩浸注预处理,随着压缩前含水率的降低,杉木卸压过程浸注量从0.18 g/cm~3降低到0.03 g/cm~3;卸压后浸注量在含水率高于116%时,从0.12/cm~3降低到0.04 g/cm~3;含水率低于116%时,从0.04 g/cm~3增大到0.12 g/cm~3;总浸注量在含水率高于116%时,从0.30 g/cm~3降低到0.07 g/cm~3,含水率低于116%,从0.07 g/cm~3增大到0.16 g/cm~3。浸注深度和浸注面积的趋势与总浸注量类似。3、采用多级压缩处理设备对高含水率、全尺寸的杨木锯材进行压缩干燥预处理。结果表明:采用40%的压缩率,经四次压缩后两种规格(60×100×2000 mm~3和80×90×2000 mm~3)的杨木含水率迅速从约175%分别降低到104.62%和109.02%,其中第一次压缩的效果最明显,可分别降低含水率47.56%和57.22%;单根木材一次压缩时长约1.5 min,而降低相同含水率,气干需要48 h以上,干燥效率大大提高;将经过一定范围相同气干时间的预处理组和对照组进行窑干,根据气干时间的长短不同,前者的能耗(包括压缩预处理和窑干)只占后者(仅窑干)的73~85%,说明压缩预处理可以降低整个干燥过程的能耗;压缩处理后木材力学性能变化不显著。压缩干燥预处理因能显著提高木材的干燥效率而在工业应用上有较大的潜力。4、用多级压缩处理设备压缩小径级杉木(小头直径104 mm,大头直径122 mm),压缩组和对照组浸注量分别增加了30.58 kg/m~3和8.75 kg/m~3。另外,压缩组和对照组试样相比,透入率增加了8.21%,染色面积增大了24.49%,染色深度增加了39.23%。压缩浸注预处理因能显著改善浸注效果而在工业应用有较大的潜力。
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