木材压缩技术

随着世界速生木材资源利用越来越受到重视，从事木材压缩改性技术研究的人员和制造企业越来越多。但至今尚无“木材压缩技术”专业书籍，缺乏对压缩木生产和市场进行有效的指导。本书除了可以为木材改性、木材加工、家具制造、木地板、木门等制造压缩木和使用压缩木的相关企业技术人员作为参考书籍，还可以作为木材科学与技术专业本科生及研究生教材及参考书籍。本书主要特点： 1. 知识创新和先进，所收集和编写的技术、工艺都是近年来在科研和实践中得到应证有良好收益的新技术、新资料。 2. 针对性强，针对木材压缩改性一个研究领域，一个技术问题，已适应读者的需要。 3. 强调内容实用性，在编写过程中注重实际问题的解决，易读，可操作。

木材压缩技术是对木材进行前期热软化处理，然后采用机械压缩法在不破坏细胞壁结构的条件下减小木材细胞腔体体积，提高木材密度，并改善其材性的一种物理改性技术。木材压缩技术最早出现于20世纪30年代的美国、德国和苏联，我国的木材压缩技术始于20世纪50年代末和60年代初。90年代后，为提高人工速生材的材性，拓宽人工林的应用范围，木材压缩改性技术得到了世界各国学者及产业界的重视。发展至今，木材压缩改性技术已趋于成熟，形成了完备的技术体系。
本书系统介绍了木材压缩技术现状与发展趋势，阐述了木材热压过程热质耦合迁移机理，列举了单侧非对称压缩木的制造工艺及低含水率制备整体压缩木制造工艺，分析了木材单侧非对称压缩木及整体压缩木的物理力学性能、涂饰性能、机械加工性能，最后总结了压缩木制造过程中缺陷产生的种类及控制方法。
本书由华南农业大学涂登云、华南农业大学周桥芳任主编，浙江世友木业有限公司倪月忠任副主编。本书共5章，第1章由涂登云编写，第2章由周桥芳、胡传双编写，第3章由涂登云、倪月忠、陈川富、朱志鹏编写，第4章由王先菊、涂登云、周桥芳、朱志鹏编写，第5章由涂登云、朱志鹏编写。
本书是2008年国家农业成果转化项目“实木地板超高温热处理技术中试与示范（2008GB2C200115）”、2012年国家农业成果转化项目“速生材表层密实化增强技术中试与示范（2012GB2C200180）”、2018年国家自然科学基金面上项目“木材非对称单侧表层压缩热质耦合迁移机理（31770601）”、2007年浙江省省级工业新产品开发项目“速生材压缩木生产工艺研究与应用（200704EA0061）”、2008年浙江省省级工业新产品开发项目“速生材表面硬化增强处理技术（200804EA0034）”、2010年湖州市重大科技专项计划“速生材改性木质地板制造及表面处理关键技术研究与产业化示范（2010ZD1003）”等课题成果的总结。特在此对这些项目表示衷心感谢！
本书研究工作在华南农业大学生物基材料与能源教育部重点实验室，华南农业大学广州市木基生物质功能新材料重点实验室，浙江世友木业有限公司研发中心完成。在本书编写过程中得到王清文教授、郭垂根教授、李丽萍教授、高振忠教授、孙瑾教授、孙理超、欧荣贤、关丽涛、云虹、古今、章伟伟、林秀仪、宋杰、谢迪武、郭琼、鲁群霞、易欣、侯贤峰、刘珍珍等老师及苏晓华、廖立、张振伟、范文俊、卢俊、彭冲、韩宇豪、张婷婷、胡芳园、陈敏杰、李杞润、钟楷、赵湘玉、郑泽灏、陈世桓、吕嘉莉、刘梓灵、梁尔珊、程奥凯等同学的帮助，在此表示衷心感谢！
在本书编写过程中还得到浙江世友木业有限公司董事长倪方荣、行政总经理陈龙、制造部经理王明俊、研发部主任窦青青，南京林业大学顾炼百教授、蔡家斌教授、丁涛副教授，广州厚邦木业制造有限公司总经理夏朝彦、研发部经理郭祎鹏，江门建威装饰材料有限公司研发中心总监孙平，广东阅生活家居科技有限公司制造中心总监罗名春，贵州保城新材料有限公司副总经理潘成锋等的帮助，在此表示衷心感谢！本书引用了国内外相关的文献资料，在此谨向相关作者表示由衷的感谢！
限于编者水平有限，书中不足之处在所难免，诚请读者和同行不吝赐教！

编者
2021年11月

本书较系统地介绍了单侧表层压缩木及整体压缩木制备的理论、方法及其物理、力学、涂饰和机械加工性能。全书共5章，包括木材压缩技术研究现状、木材热压过程的热质迁移机理、单侧表层压缩木材制造技术、低含水率制备整体压缩木技术及压缩木材质量控制。本书理论联系实际，针对性和实用性都很强。
本书不仅可作为从事木材压缩改性科研工作者的参考资料，也可供大专院校木材科学与技术相关专业师生阅读。

第1章　木材压缩技术研究现状 001
1.1　木材压缩改性的类别 002
1.2　木材软化研究进展 003
1.2.1　木材软化原理 003
1.2.2　木材软化方法 003
1.2.3　木材压缩屈服力 005
1.3　压缩木定型研究进展 005
1.3.1　物理固定法 006
1.3.2　化学固定法 007
1.4　压缩木的制造工艺 007
1.4.1　整体压缩木制造工艺 007
1.4.2　压缩整形木制造工艺 008
1.4.3　表层压缩木制造工艺 008
1.4.4　非对称单侧表层压缩木制造工艺 009
1.4.5　层状压缩木制造工艺 009
1.5　压缩木的性能及应用 010
1.5.1　压缩木的性能 010
1.5.2　压缩木的应用 011
1.6　展望 012

第2章　木材热压过程的热质迁移机理 014
2.1　木材细胞与水分存在状态 015
2.2　木材内部水分移动 019
2.3.木材热压过程物理模型描述 023
2.4　木材热压过程数学模型构建 026
2.5　控制方程的离散 033
2.6　数值模拟结果与分析 039
2.6.1　热压木材内部空气等温渗流 039
2.6.2　热压木材内部空气非等温渗流 041
2.6.3　热压过程中木材热质耦合迁移 049
2.7　模型验证 059
2.8　本章结论 061

第3章　单侧表层压缩木材制造技术 063
3.1　单侧表层压缩木材的压缩层结构设计 063
3.2　单侧表层压缩木材制造工艺 065
3.2.1　木材压缩前的含水率控制 065
3.2.2　木材软化层控制 067
3.2.3　木材表面压缩成型 068
3.2.4　压缩层固定 068
3.2.5　冷却定型 069
3.3　单侧表层压缩木材制备案例 069
3.3.1　实验材料与制备方法 069
3.3.2　单侧表层压缩木材性能表征 071
3.3.3　单侧表层压缩木材性能分析 077
3.4 本章结论 104

第4章　低含水率制备整体压缩木技术 106
4.1　整体压缩致密过程中预热的数值模拟 107
4.1.1　模型建立与求解方法 107
4.1.2　模型验证方法 109
4.1.3　模型验证结果 109
4.2　整体压缩木材制备 111
4.2.1　材料制备 111
4.2.2　整体压缩致密化过程 111
4.2.3　热处理工艺 112
4.3　整体压缩木材性能表征方法 113
4.4　整体压缩木材性能分析 114
4.4.1　剖面密度和微观结构 114
4.4.2　尺寸稳定性和力学性能 115
4.4.3　动态黏弹性性质 117
4.4.4　机械加工性能 119
4.4.5　砂光性能测试 120
4.4.6　钻孔性能测试 120
4.4.7　铣削性能测试 122
4.4.8　开榫性能测试 122
4.4.9　车削性能测试 123
4.4.10　机械加工性能综合评价 123
4.4.11　涂饰性能 125
4.5　本章结论 127

第5章　压缩木材质量控制 128
5.1　压缩木材缺陷的分类 128
5.1.1　可见缺陷 128
5.1.2　不可见缺陷 129
5.2　压缩木材缺陷产生的原因及预防方法 130
5.2.1　表裂的原因及预防方法 130
5.2.2　端裂的原因及预防方法 130
5.2.3　侧裂的原因及预防方法 130
5.2.4　炸裂的原因及预防方法 131
5.2.5　鼓包的原因及预防方法 131
5.2.6　横弯的原因及预防方法 132
5.3　压缩木材不可见缺陷产生的原因及预防方法 133
5.3.1　厚度上终含水率不均匀的原因及预防方法 133
5.3.2　长度方向含水率分布不均匀的原因及预防方法 133
5.3.3　残余应力超标的原因及预防方法 134

附录 135
附录1　求解木材单侧表面压缩热质迁移数学模型的程序源代码 135
附录2　主要符号表 146

参考文献 149