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速生杨木表面密实、定型工艺的研究

邹国政  
【摘要】:本课题以速生杨木为研究对象,通过蒸汽处理杨木表面进行热压来达到表面密实的目的,研究不同的蒸汽预处理工艺以及热压工艺对速生杨木密实化性能的影响,并对差异化压缩后杨木的性能和变形固定进行了研究。研究结果表明:(1)喷蒸预处理有利于提高杨木板材表面的压缩率:当总压缩率为10%,热压温度170℃,喷蒸3min时,经过喷蒸处理杨木板材表面压缩率最高达到21.5%,芯层压缩率只有3.5%;当总压缩率为20%,热压温度190℃,喷蒸3min时,杨木板材表面压缩率达到36.8%,芯层的压缩率只有5.6%。而未经处理的板材芯层压缩率较大,表层的压缩效果不明显。(2)喷蒸预处理有利于提高杨木板材表面的密度:总压缩率为10%,经过喷蒸预处理的试材表面密度最高达到了715 kg/m3,比试材的平均密度提高了31.9%,压缩杨木表面密度较未处理表面密度提高了37.5%;总压缩率为20%,经过喷蒸预处理的杨木试材表面密度最高达到了910kg/m3,较试材的平均密度提高了47.1%,比未处理面密度提高了40%。喷蒸预处理对杨木表面密实化程度的提高有非常显著影响。(3)不对称热压后板材易出现吸湿瓦弯变形和回弹变形,通过干燥——热处理联合平衡处理的方式控制压缩杨木板材厚度方向的含水率差,可有效控制不对称压缩材的瓦弯变形和回弹变形。厚度为18mm的压缩杨木,在100℃的条件下平衡处理4个小时后,芯层和两表层的含水率差减少到0.4和0.6,厚度为20mm的压缩杨木在100℃的条件下,芯层和两表层含水率差减少到0.9和0.6,平衡处理基本上消除了木材厚度方向上的含水率差异。经热处理30天后,压缩率为10%的压缩杨木其变形回复率只有0.3%,压缩率为20%的压缩杨木其变形回复为0.8%。同时,高温热处理材的平衡含水率要比未处理杨木的平衡含水率低,其尺寸稳定性较好。高温热处理后的压缩杨木其干缩率和湿胀率均比未经过高温热处理的杨木有所改善和提高,压缩杨木的变形回复也被有效固定。(4)表面压缩改性后的杨木物理力学性能有明显的改善,当压缩率为10%时,密实表面的硬度比素材提高了52.8%,压缩后密实表面的MOR比素材提高了36.9%,比对照表面的MOE提高了8.8%,密实表面的MOE比素材提高了15.1%;当压缩率为20%时,杨木密实表面的硬度比素材提高了72.9%,比压缩率为10%时的杨木密实表面硬度提高了13.1%,经过压缩处理后杨木的MOR达到112.4 MPa,比素材提高了55.9%,压缩后密实表面的MOE比素材提高了28.1%。(5)显微分析表明,表面密实化后的杨木距木材表面1~1.5mm处的导管直径变形较大,木纤维也发生了一定的变形,而表层的导管形态没有明显的变形。当压缩率从10%增至20%时,导管孔的平均面积变化比较明显,压缩率为20%时的导管孔面积比素材的减少了约1/2;压缩率为10%时,导管孔面积比素材减少了36.7%,比压缩率为20%时的导管面积大32.8%。


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