To investigate the potential of modified epoxy resin for repairing and strengthening historical wooden structures, this study utilized polyurethane and silicone-modified epoxy resin as the base, alongside a polyamine curing agent. The resin mixture was cured at ambient temperature, resulting in the creation of ten unique epoxy resin systems. Investigation into the chemical structure and alterations to the glass transition temperature were conducted. The study conducted tests and characterization of viscosity, curing rate, mechanical properties, stress failure mode, hygrothermal aging resistance, and bonding properties. The results reveal that the curing degree of the two modified epoxy resins is high after being cured at room temperature, and the chemical structure and curing rate show insignificant changes. The range of the glass transition temperature for the modified epoxy resin is between 61.31 °C and 70.51 °C. The incorporation of polyurethane and silicone molecular chains into the epoxy resin cross-linking curing system enhances the toughness of the epoxy resin. The modified resin achieves a maximum elongation at break that is 5.18 times greater than that of the unmodified resin, along with a maximum tensile strength and a compressive strength that are 7.94 and 1.74 times, respectively, higher than those in the Chinese technical specifications for the maintenance and reinforcement of ancient wooden structures. The increase in toughness changes the failure mode of the cured epoxy resin. The modified epoxy resin exhibits great bonding ability to aged wood, with a shear strength of up to 9.6 MPa along the grain. As a result, the modified epoxy resin meets the requirements for the reinforcement and repair of the timber members of ancient buildings.
选择4种常用进口树种实木地板坯料和1种国产树种实木地板坯料,利用木材常规干燥试验机进行兼顾杀虫(D工艺)、灭菌(S工艺)的热湿平衡处理,检测分析其终含水率、厚度上的含水率偏差、残余应力、可见缺陷等指标变化.结果表明:地板坯料的质量在不同树种、同一批次内均存有差异.本研究中制定的D工艺(65℃/相对湿度73.8%～89.5%)、S工艺(75℃/相对湿度76.7%～91.2%)两个等级,可满足地板坯料杀虫、灭菌的加热技术要求,同时可降低地板坯料内和坯料间的最大含水率偏差,提高含水率均匀度,降低厚度上的含水率偏差,降低残余应力值,且对可见缺陷的影响不明显.热湿平衡处理坯料的质量符合LY/T 2058-2022《实木地板坯料》或GB/T 6491-2012《锯材干燥质量》中二级材的要求.
机器视觉技术可实现物体尺寸的快速、非接触式检测,替代人工测量家具板件尺寸,解决测量效率低、连续性差等问题.本研究基于激光线阵相机与线结构光测量技术,构建一种适用于家具板件的三维尺寸在线测量系统,并分析该系统的测量精度与效率.家具板件在传送装置上以300 mm/s的速度作匀速运动,经过650 nm激光器照射的激光三角平面时,互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)传感器对家具板件表面反射的激光进行成像;使用锯齿靶标法标定,应用机器视觉软件Halcon读取相机标定文件和激光线阵相机生成的家具板件信息图像,经过图像处理,完成家具板件三维尺寸测量.结果表明:系统测量的板件厚度、宽度和长度,相对人工测量结果,最大偏差率分别为3.6%、0.5%和0.1%;对照QB/T 4452-2013《木家具 极限与配合》标准要求,测量的厚度最大差值小于IT15级公差值(<0.70 mm),宽度最大差值小于IT14级公差值(<1.00 mm),长度最大差值小于IT12级公差值(<0.90 mm).单件测量用时由人工测量的30.1 s缩短至5.5 s,表明系统的测量精度与效率优势.
为提高木塑复合材料(wood-plastic composites,WPCs)的力学性能,基于酯交换反应,以木粉、E51环氧树脂和邻苯二甲酸酐为原料,通过热压成型工艺制备热可逆性共价交联木塑复合材料(TRC-WPCs),探究环氧与酸酐量比、热压工艺参数和循环加工对TRC-WPCs力学性能的影响.当环氧与酸酐的量比为1∶1,热压时间为30 min、热压温度为150℃、热压压力为12 MPa时,TRC-WPCs的力学性能最优,其拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量分别为47.3 MPa、9.3 GPa、79.2 MPa和8.9 GPa,比相同木粉含量的高密度聚乙烯基WPCs高出282%、204%、305%和245%;且循环加工后其弯曲强度和弯曲模量保持率为67.8%和84.2%,实现了TRC-WPCs的高强度化,并且高温下可循环加工.
为减缓改性脲醛树脂与面粉调配后黏度快速升高对胶合板淋胶工艺施胶均匀性的影响,本研究提出利用含疏水结构分子的乙二醇油酸酯、三油酸甘油酯和吐温-80削弱调配胶液组分间缔合作用,控制胶液黏度,并探讨含疏水结构分子对胶液黏度及其变化速率以及胶合强度的影响.结果表明,非离子型表面活性剂类含疏水结构分子的吐温-80添加量为胶液质量的1.6%时,胶液黏度由4 039 mPa·s降低至3 429 mPa·s,且在调配后0.5～5.5 h内,胶液黏度平均增加速率相比对照组降低74%.非离子型表面活性剂类含疏水结构分子的亲水端保障其在胶液体系中均匀分散,疏水端有效削弱胶液组分间缔合作用;适当添加非离子型表面活性剂类含疏水结构分子,可提高胶合板的胶合强度,但添加过量时,会降低胶合板的胶合强度.
双动刀环式刨片机是刨花板备料工段不可或缺的装备之一,随着刀环宽度的增加,双动刀环式刨片机刀环宽度方向磨损不均匀问题越加明显.根据阻挡分流原理设计一种双8字形分料装置,主要由一次分料板、二次分料板、连接杆和传动轴组成.通过计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)分析双8字形分料装置的分料翼板弯折角度和分料装置转速对木片运动轨迹的影响,结果表明该分料装置的应用可以使木片在刀环宽度方向上分布均匀,有助于解决刀环磨损不均匀的问题.研究结果可为双动刀环式刨片机的结构改进提供理论依据与技术支撑.
以脱脂大豆蛋白(defatted soy protein,DSF)、蔗糖(Sucrose)、磷酸二氢铵(ammonium dihydrogen phosphate,ADP)为主要原料,制备一种新型大豆蛋白-蔗糖基胶黏剂(DSF/SADP),探讨固体物质质量分数、脱脂大豆蛋白与蔗糖-磷酸二氢铵糖液的质量比、合成温度及合成时间对胶黏剂胶合强度的影响,分析胶黏剂的热固化行为与固化机理.在胶黏剂的优化合成工艺:固体物质质量分数70%、脱脂大豆蛋白与蔗糖-磷酸二氢铵溶液质量比1∶4、合成温度70℃、合成时间3 h的条件下,热压温度为170℃,热压时间为7 min时,制备三层胶合板的湿胶合强度为0.99 MPa.胶黏剂不溶解率、热重分析和差示扫描量热分析的结果显示,DSF/SADP胶黏剂在热降解过程中可能伴随着缩聚反应的发生;红外光谱测试和微观形貌观察结果显示,5-羟甲基糠醛或其衍生物参与交联反应,形成的C-O-C是固化后聚合物的主要连接键;加入DSF的胶黏剂固化后表面孔洞直径减小,表面更加致密.
为研究螺栓排列方式对内填钢板胶合木节点力学性能的影响,对螺栓齐列、错列的胶合木梁柱节点及梁式节点进行单调加载试验.探讨节点失效模式及破坏机理,获得该类节点的弯矩-转角及荷载-位移曲线,并对节点的刚度、延性、承载能力进行分析.试验结果表明,除加载初期,螺栓与螺孔之间因初始空隙发生接触的低刚度段外,节点受力过程大致可分为弹性工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段.螺栓错列可以提高梁柱节点及梁式节点的受弯、抗拉承载力和极限变形:其屈服弯矩和抗拉屈服荷载相较于螺栓齐列梁柱节点及梁式节点,分别提高了35%和7.1%.螺栓错列梁柱节点在塑性阶段变形较小,其延性系数约为螺栓齐列梁柱节点的71%;螺栓错列梁式节点的塑性变形较大,延性较好,抗拉延性系数为螺栓齐列梁式节点的2.79倍.
针对木结构构件加工过程中依赖人工上下料码垛作业生产效率低的问题,提出采用可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)自动控制系统控制桁架式机械手承载真空海绵吸盘的方法,设计开发一种用于木结构构件自动上下料码垛作业的装置.装置应用在尺寸为2 387 mm×118 mm×152 mm(长×宽×高)的杉木结构构件的上下料码垛,作业效率为187根/h,上料合格率99.4%,下料合格率为99.2%.该装置能够实现木结构构件的稳定、高效、自动化上下料码垛作业,满足自动化作业的要求.
化石燃料过度开发导致能源危机和环境生态问题,研发绿色发电材料越发重要.木材作为一种广泛存在且可再生的资源,在全球范围内储量丰富.近年来,利用木材进行发电成为一种应对能源危机的新方式.主要介绍压电、摩擦纳米发电和水伏发电三种发电技术及发电机理,分析改性技术对木材发电性能的影响,总结当前木材作为绿色发电材料器件的优势及应用场景,并对木材发电技术的前景和面临的挑战进行展望.
最新修订版国家标准GB/T 18513-2022《中国主要进口木材名称》已于2022年12月30日发布,并于2023年7月1日正式实施.简述标准修订过程和主要原则,重点解读新版标准的主要内容变化,包括范围、木材名称等,为使用者正确理解和贯彻执行标准提供指导和参考.
针对目前刨花板表面缺陷检测两阶段方法计算量大、机器学习识别方法鲁棒性低等问题,提出一种基于改进YOLOv5s的轻量化检测模型,即Lite-YOLOv5s.首先,在主干网络和颈部网络中引入Ghost Bottleneck模块以减少模型参数量,降低模型计算成本.其次,在主干网络中增加坐标注意力机制(coordinate attention,CA),并将空间金字塔池化模块(spatial pyramid pooling-fast,SPPF)替换为简化空间金字塔池化模块(simplify spatial pyramid pooling-fast,SimSPPF),保证模型在降低计算量的同时仍具有较好的检测效果.最后,在替换颈部网络中使用深度卷积模块(depth wise convolution,DWConv),进一步优化模型运行成本.应用Lite-YOLOv5s模型对某工厂刨花板四种表面缺陷数据集进行模型训练和验证,并将训练的模型用于刨花板图像的缺陷检测,结果表明:Lite-YOLOv5s模型针对刨花、胶斑、油污及粉尘斑四种缺陷的平均检测精度(mean average precious,mAP)可达90%以上,针对样本数量较少的漏芯缺陷mAP为75%以上;与原YOLOv5s模型相比,模型训练时间减少约3.58%,模型参数量下降约63.5%,模型权重文件大小下降约60.54%,模型浮点计算量下降约65.2%,在保证检测精度的前提下有效降低了模型运行成本,使其更容易部署在资源有限的边缘侧设备中.
木材表层压缩和加压热处理相结合是一种环保、低成本的物理改性方法,能显著提高低密度木材的硬度和尺寸稳定性.本研究对毛白杨(Populus tomentosa)边材试样进行表层压缩并形成干燥变定的压缩木,再用180 ℃、0.1～0.7 MPa加压热处理永久固定压缩变形,分析表层压缩和蒸汽压力对压缩木压缩变形回复、硬度以及细胞壁微力学性能的影响规律.与未压缩材相比,当压缩率为20%时,压缩层的平均密度、表面硬度以及木材硬度分别提高了98%、70%、55%.蒸汽压力对固定压缩变形的效果极显著.当蒸汽压力为0.5 MPa时,吸湿状态下压缩变形完全不回复,吸水变形回复率降低至2.64%;当蒸汽压力增加至0.7 MPa,98%以上的压缩变形得到永久固定.随着蒸汽压力升高,表面硬度和木材硬度均呈先降低后增加的趋势,但差异在统计学上不显著.当蒸汽压力高于0.5 MPa时,纳米压痕测定的细胞壁弹性模量和硬度显著增加.
在锯切加工中,锯切功率对能耗具有重要影响.采用硬质合金圆锯片对栎木(Quercus spp.)进行锯切试验,探究锯切参数(锯齿前角、锯片转速及进给速度)对栎木锯切功率的影响,通过3因素3水平设计27组全因子试验,对锯切参数进行方差分析,并建立锯切功率的回归模型.结果表明;随着锯齿前角增大、主轴转速增大,栎木锯切功率减小;随着进给速度增大,栎木锯切功率增大.各锯切参数对锯切功率的影响程度排序为:进给速度＞锯片转速＞锯齿前角.根据方差分析结果建立线性模型的决定系数为0.9065,25° 锯齿前角在不同锯切参数下的锯切功率预测值与实测值的相对误差绝对值最大仅8.22%,表明该模型适用于栎木锯切功率的预测.
企业数字化转型已成为企业适应数字经济、谋求生存发展的必然选择.企业数字化转型是基于数字化技术,重塑或创新企业的业务模式、制造模式和管理模式,以提高企业组织管理效能和业务运营效率,提升产品(或服务)质量和用户体验.家居企业的数字化转型,最主要的体现是家居产品的数字化设计与制造,其中数字化设计是通过数字化的手段来支持家居产品设计研发与生产制造全过程,进而快速满足用户的个性化需求.本文主要分析企业数字化转型、产品数字化设计与制造、定制家居产品数字化设计的内涵与发展趋势,以期为我国传统家具或定制家居企业的数字化转型或产品的数字化设计与制造提供指导.
根据层压式木门生产工艺特点及管理需求,利用射频识别(radio frequency identification,RFID)电子标签作为生产、仓储、物流、安装和售后等环节主要信息载体,构建基于RFID技术的垂直分布式木门制造信息采集与处理模型结构,并提出各功能模块的实现流程.应用结果证明,该信息采集与处理模型可替代传统二维码系统,解决传统生产过程中存在的二维码易污染、重复贴码、数据可读不可写以及数据信息缺失等问题,木门的生产效率由原来的1.5 min/扇提高至1.0 min/扇,综合管理时间由原来的10～15 min/扇缩短至5 min/扇,实现木门加工、仓储、物流、安装和维护保养等环节的全流程管理.
古建筑木结构是自然生态与人类文明的重要载体.开展古建筑木构件树种鉴定研究,是古建筑木结构维修和保护的重要基础,同时也能加深了解古代先民掌握与利用木材资源的方式,进一步提高我们对古代人类文明的理解和认知.本研究以我国明十三陵和太庙古建筑的"楠木"构件为研究对象,通过构建包括古DNA提取、液相杂交捕获及数据分析在内的木材古DNA分子鉴定方法,实现了从古建筑木构件样品中获得高质量质体DNA基因组,覆盖度达到99.04%～99.94%,平均测序深度为17～110×;所获取DNA片段平均长度为90～138 bp,片段末端发生碱基替换,符合古DNA的典型特征;木构件样品树种鉴定为楠木(Phoebe zhennan)和细叶楠(P.hui).本研究构建的古DNA分子鉴定方法将为古建筑木结构用材树种精准鉴定提供科技支撑.
批量木材检验既要保证合理的精度,又要考虑检验人员的工作强度,因此研究批量木材检验的抽样方案具有重要意义.为制定按批量百分比分配的随机抽样方案,根据木材分类方法,整合历史抽样数据,使用MATLAB拟合并建立回归方程.在随机抽样方案的基础上研究复杂抽样的设计效应(design effect,deff),并增加了放宽和加严的规则.采用分层抽样模式,根据不同分类方法设定检验批次,制定了单一树种类或多树种类分组的随机抽样、多树种类未分组的随机抽样和现场无法判断样本信息的随机抽样三种方案.所有研究方案与现行抽样方案的对比和实际验证,在参数区间和执行方面均具有可行性,加快了批量木材抽样中样本量的计算.本研究对于木材现场检验具有更好的适用性,可以提高木材检验工作的效率.
为了解决荔枝修枝木的利用问题,以荔枝修枝木纤维和高密度聚乙烯为主要原料,采用挤出成型的方法制备荔枝修枝木/HDPE复合材料(LWPC).采用热重法测定荔枝木的热稳定性,利用体式显微镜观察荔枝木纤维形态,分析荔枝木纤维粒径对LWPC性能的影响.结果表明:荔枝木纤维初始降解温度为255℃;随着荔枝木纤维粒径的减小,其长径比先增大后逐渐减小.在动态流变测试中,随着荔枝木纤维粒径的减小,LWPC熔体的平衡转矩和平衡剪切热先降低后升高,储能模量、损耗模量和复数黏度增加.在动态热机械测试中,随着荔枝木纤维粒径的减小,LWPC的储能模量、损耗模量逐渐增大.LWPC的密度、吸水率、弯曲及拉伸性能呈现增大趋势,吸水厚度膨胀率则呈减小趋势.综合考虑LWPC的加工流变性能和物理力学性能,宜选用粒径＜300 μm的荔枝木纤维,制得LWPC的弯曲强度、弯曲模量最高分别为31.11 MPa、2.91 GPa,达到GB/T 24137-2009《木塑装饰板》的要求.
酵母蛋白具有生产效率高的优点,可用于制备蛋白质胶黏剂.本研究以酵母蛋白为基质、氨化废纸纤维为增强骨架,构建酵母蛋白质/交联剂/纤维的共交联纤维增强的蛋白胶体系,成功制备胶合板用胶黏剂.研究结果表明:环氧交联剂在蛋白质基质与纤维骨架的侧链间形成密集的化学连接,提高了蛋白质与纤维间的界面结合力;氨化废纸纤维增强酵母蛋白胶具有良好的结合强度与耐水性能,在氨化废纸纤维添加量为胶液质量的1.5%时,制备的胶合板I、Ⅱ 类湿强度分别达到0.79 MPa和1.76 MPa,满足GB/T 9846-2015《普通胶合板》中I、Ⅱ 类胶合板的强度要求.
