木質粉末溫壓成形原理與技術（簡體書）

《木質粉末溫壓成形原理與技術》為中南林業科技大學機械制造及其自動化學科帶頭人吳慶定教授在國家自然科學基金項目（30972305）和湖南省高等學校科學研究重點項目（D9A101）的資助下，以本人博士論文為基礎，綜合多年從事粉末冶金、木材科學與技術、機械工程等多學科教學與科研成果撰寫而成的。《木質粉末溫壓成形原理與技術》共分十章，主要包括術質粉末溫成形工藝、模具設計、數據模擬、結什機理、環境友好性評估和應用研究等內容。

《木質粉末溫壓成形原理與技術》由湖南大學出版社出版。

第1章 緒 論
1.1 木質材料的熱壓與模壓成形
1.1.1 木質材料的熱壓成形
1.1.2 木質材料的模壓成形
1.1.3 木質材料干法無膠熱壓成形
1.2 金屬粉末溫壓成形
1.2.1 溫成形的基本概念
1.2.2 金屬粉末溫壓成形
1.2.3 金屬粉末溫壓成形的特點、致密化機理與啟示
1.3 木質粉末溫壓成形研究的意義與現狀
1.3.1 木質粉末溫壓成形的提出
1.3.2 木質粉末溫壓成形研究的意義
1.3.3 木質粉末溫壓成形研究的現狀與前景
1.4 木質粉末溫壓成形理論與技術的研究方法
1.4.1 熱脫附-氣相色譜／質譜分析法(TD-GC/MS)
1.4.2 超景深三維立體數碼顯微鏡法(3D SDDM)
1.4.3 場發射掃描電子顯微鏡法
1.4.4 熱失重分析法(TGA)
1.4.5 紅外光譜分析法(FTIR)
1.4.6 核磁共振光譜分析法(NMR)
1.4.7 體積電阻四探針測量法
參考文獻
第2章 溫壓成形木質粉末原料
2.1 木質粉末的制備與性能檢測方法
2.1.1 木質粉末的制備方法
2.1.2 木質粉末的性能檢測方法
2.2 木質粉末的性能
2.2.1 化學成分與物理性能
2.2.2 木質粉末的常溫工藝性能
2.2.3 木質粉末的無膠溫壓成形工藝性能
2.3 小結
參考文獻
第3章 木質粉末無膠溫壓成形工藝
3.1 研究方法
3.1.1 單因素試驗法
3.1.2 響應面法試驗設計
3.2 壓坯主要性能指標與檢測方法
3.3 工藝參數對壓坯性能的影響規律
3.3.1 成形壓力對楊木粉試件靜曲強度和吸水率的影響
3.3.2 保溫時間對楊木粉試件靜曲強度和吸水率的影響
3.3.3 成形溫度對楊木粉試件靜曲強度和吸水率的影響
3.3.4 粉末粒度對楊木粉試件靜曲強度和吸水率的影響
3.3.5 響應面法優化木質粉末溫壓成形工藝條件
3.4 小結
參學文獻
第4章 木質粉末溫壓成形模具設計
4.1 木質粉末壓縮比對溫壓成形裝粉高度的影響
4.1.1 裝粉高度與壓縮比的關系
4.1.2 木質粉末壓縮比的測定與計算分析
4.1.3 木質粉末與金屬粉末壓縮性的差異
4.1.4 加粉高度的計算
4.2 基于SolidWorks的木質粉末溫壓成形模具CAD軟件
4.2.1 SolidWorks軟件環境與二次開發思路
4.2.2 軟件系統的總體設計
4.2.3 軟件系統構建的關鍵技術
4.2.4 軟件運行實例
4.3 小 結
參考文獻
第5章 木質粉末無膠溫壓成形過程的數值模擬
5.1 木質粉末物理特征與理想假設
5.1.1 木質粉末顆粒的物理特征
5.1.2 木質粉未顆粒壓制成形計算機模擬的技術難點
5.1.3 對木質粉末壓坯有限元單元的理想假設
5.1.4 木質粉末材料的泊松比
5.2 木質粉末溫壓成形過程的數值模型
5.2.1 熱彈塑性力學問題的基本方程
5.2.2 彈塑性分析
5.3 木質粉末溫壓成形數值模型的增量有限元法
5.3.1 熱彈塑性問題的增量方程
5.3.2 高壓溫壓成形力學模型的有限元離散
5.4 木質粉末溫壓成形過程的數值模擬
5.4.1 -20 目楊木／蘆葦粉末室溫成形數值模擬
5.4.2 -20 目楊木粉、蘆葦粉溫壓成形的數值模擬
5.5 壓力-密度數學模型
5.5.1 壓力-密度理論方程
5.5.2 壓力-密度修正方程
5.5.3 木質粉末無膠溫壓成形壓坯壓力-密度模型
5.5.4 楊木粉和蘆葦粉壓坯壓力密度曲線修正
5.6 小 結
參考文獻
第6章 木質粉末原料的TD-GC／MS分析
6.1 材料與方法
6.1.1 試驗材料
6.1.2 分析方法
6.2 結果與分析
6.2.1 測定結果
6.2.2 揮發物化學成分比較
6.2.3 木質粉末揮發物對溫壓成形工作環境的影響
6.3 小結
參考文獻
第7章 木質粉末無膠溫壓成形結合機理
7.1 材料與方法
7.1.1 試驗材料
7.1.2 材料預處理
7.1.3 紅外光譜(FT—IR)分析
7.1.4 固體核磁共振(SNMR)分析
7.1.5 熱失重(TGA)分析
7.2 試驗結果與分析
7.2.1 溫壓成形對纖維素的影響
7.2.2 溫壓成形對纖維素-木質素復合體的影響
7.2.3 溫壓成形對纖維素木質素一半纖維素復合體的影響
7.3 溫壓成形對纖維素結晶體的影響
7.4 溫壓成形對材料結構的影響
7.5 小 結
參考文獻
第8章 木質粉末無膠溫壓成形工藝的環境友好性評估
8.1 木質粉末溫壓成形的環保理念與特征
8.2 TD-GC／MS分析
8.2.1 試驗材料選擇與制備
8.2.2 GC／MS條件與試驗方法
8.2.3 結果與分析
8.3 小 結
參考文獻
第9章 木質粉末復合材料的溫壓成形與應用分析
9.1 木質粉末與復合組分
9.1.1 木質素
9.1.2 紫銅粉
9.2 蘆葦稈／木質素復合材料
9.2.1 試件制備
9.2.2 性能與結構表征
9.3 蘆葦稈／紫銅復合材料
9.3.1 復合材料制備
9.3.2 復合材料性能與結構表征
9.4 小 結
參考文獻
第10章 木質粉末溫壓成形技術要點與前景展望
10.1 技術要點
10.2 前景展望
10.2.1 目前存在的問題
10.2.2 今後的研究方向
……

第1章 緒 論
1.1 木質材料的熱壓與模壓成形
除實體木材外，有許多木質材料是由一些基本單元復合成形構成的，這些基本單元有纖維、刨花、單板、木條、木束、術粉、木絲、碎料等，其制品按形狀分有板材、方材、薄片、圓柱以及其他異形體。木質材料的成形有多種方法，但最常見的成形方式是熱壓成形，包括采用上下兩平板式的開式熱壓和不同形狀模具的封閉式熱壓。
1.1.1 木質材料的熱壓成形
顧名思義，木質材料的熱壓成形是在溫度與壓力的作用下使木質材料具有一定的形狀與尺寸。本節主要討論上下兩平板式的開式熱壓，即最常見的單層熱壓機或多層熱壓機的熱壓成形工藝，此工藝被大規模應用于現代人造板工業生產中。
1.1.1.1 木質材料熱壓成形工藝的應用與現狀
木質材料熱壓成形工藝已在工業中大規模應用，特別是在膠合板、纖維板、刨花板、細木工板等人造板的生產中，是一種歷史悠久且相當成熟的成形工藝。壓機是這種成形工藝的主要設備。帕斯卡早在17世紀中期就為液壓機奠定了理論基礎，但直到1847年才出現第一個液壓機專利，而第一臺真正在生產上使用的液壓機則在1863年才問世。液壓機應用于人造板的生產是在20世紀初開始的，多層熱壓機的出現則是在20世紀30年代初期。為適應刨花板和干法纖維板生產的需要，50年代末出現了使熱壓板同時閉合的多層熱壓機，70年代又出現了連續平壓熱壓機。目前世界上最大的單層熱壓機是德國迪芬巴赫公司制造的總長度為63m，幅面為57.6m×4m的連續式平壓熱壓機，年產定向刨花板70萬m3，而辛北爾康普公司的熱壓板幅面為3660mm×103700mm的12層熱壓機，是年生產能力最大的多層熱壓機，年產定向刨花板也為70萬m3。
膠黏劑是木質材料熱壓成形常用的添加劑之一，而加壓的同時施加溫度的所謂“熱壓”的產生和發展與膠黏劑的發展同步。在合成樹脂膠黏劑大規模使用之前，生物膠黏劑是木質材料成形常用的黏結材料，其原料均來自大自然的天然產物，主要包括木質素、單寧、蛋白質以及淀粉、殼聚糖等多糖類物質。其中包含動物膠、大豆膠、血膠、乳膠在內的天然蛋白質膠黏劑及淀粉膠，一直到20世紀60年代還是主要的木質材料膠黏劑。隨著合成樹脂術材膠黏劑的大量出現，生物膠黏劑在耐水性、膠接強度等指標上的劣勢日趨顯現，因此這類木質材料膠黏劑從其巔峰狀態消退下去，木質材料加工業進入了合成樹脂膠黏劑的時代，?醛樹脂、酚醛樹脂和三聚氰胺甲醛樹脂即“三醛”膠從此占據了木質材料成形用膠黏劑的絕大部分。木質材料熱壓成形在使用生物膠黏劑時，其溫度的提高只是為了加快材料水分的蒸發，使加生物膠黏劑的復合材料失水而加快成形。在合成樹脂大規模應用于木質材料的成形後，熱壓有了更重要的意義。因為樹脂的固化有確定的溫度，成形的時間依賴于熱壓溫度。
木質材料不添加膠黏劑而直接熱壓成形的工藝與技術也有研究和應用。濕法成形硬質纖維板是典型的不添加膠黏劑而熱壓成形的人造板產品，但由于廢水污染問題，此種工藝在國內外已嚴格限制應用。木質材料干法生產而不添加膠黏劑（稱干法無膠工藝）的研究與實踐，國內外20世紀40年代即已開始進行，80～90年代達到研究的高峰，國內甚至已成立了專業的無膠人造板公司，也有幾條生產線試產無膠膠合人造板。但自21世紀以來，除少數研究以外，干法無膠工藝技術的開發與應用已日見冷落。
1.1.1.2 木質材料熱壓成形工藝與制品性能
實踐表明，木質材料熱壓成形的制品質量不僅與原料的性質、形狀結構及添加劑有關，也與熱壓成形中的溫度、壓力和時間等因素相關。