20分钟的保压时间在结构上对于确保热平衡和机械稳定性至关重要。 这个特定的持续时间允许热量充分传导到木材内部，这是诱导细胞壁塑性的必要条件。最重要的是，在此期间保持持续的压力可以有效消除“回弹”，确保木材在释放后保持其压缩尺寸和致密的微观结构。
永久致密化的关键在于克服木材的弹性记忆。 虽然压力会压缩纤维，但20分钟的保压期允许细胞结构软化和重组，将新的密度固定到位，以防止材料恢复到其原始形状。
热-机械致密化的力学原理
实现核心塑性
木材是一种天然绝缘体，这意味着热量需要时间才能从压板传导到样品中心。
20分钟的保压确保热能（通常在100°C到180°C之间）完全渗透到东方红柏的核心。
如果没有这个时间，外层可能很热，但内部仍然会保持凉爽和坚硬。
软化细胞壁
当核心温度足够高时，细胞壁的化学成分会发生塑性变化。
这个过程软化了木质素和半纤维素，使细胞壁在压力下弯曲和压缩，而不是断裂。
有效的塑性是实现目标密度增加的前提，通常可以将密度从0.46 g/cm³提高到0.93 g/cm³。
对抗弹性恢复的斗争
消除“回弹”效应
木材具有天然的弹性；如果你压缩它然后立即释放它，它倾向于恢复到其原始形状。
这种现象被称为回弹。
在木材处于塑性状态时保持压力20分钟，可以有效地“重置”材料的记忆。
锁定尺寸稳定性
保压阶段的持续压力迫使木材的微观结构径向塌陷并保持塌陷状态。
这确保了致密化是永久性的。
如果在稳定期完成之前打开压力机，储存的弹性能量会导致木材膨胀，从而抵消该过程的益处。
理解权衡
保压时间不足的风险
将周期缩短到20分钟以下会带来结构不稳定的高风险。
虽然木材在取出时可能看起来已被压缩，但随着内部应力的放松，它很可能会随着时间的推移发生显著的尺寸膨胀。
平衡温度和时间
虽然高压（高达6.08 MPa）驱动压缩，但它无法弥补热量渗透的不足。
您不能仅仅通过增加压力来缩短保压时间；稳定所需的化学变化是时间和温度依赖性的。
优化质量和稳定性
为了获得东方红柏的最佳效果，请根据以下目标调整您的工艺：
- 如果您的主要关注点是尺寸稳定性： 严格遵守20分钟的保压时间，以消除回弹并确保木材保持其形状。
- 如果您的主要关注点是最大密度： 确保压力机达到压力范围的上限（接近6.08 MPa），同时保持完整的热循环以塑化核心。
将时间视为一个结构组成部分；没有完整的20分钟保压，您将获得临时压缩而不是永久致密化。
总结表：
| 工艺阶段 | 功能 | 关键结果 |
|---|---|---|
| 热平衡 | 均匀热传导至核心 | 木质素/半纤维素的核心塑性 |
| 压力持续时间 | 消除弹性记忆 | 防止“回弹”效应 |
| 微观变化 | 细胞壁塌陷 | 永久密度增加（最高可达0.93 g/cm³） |
| 稳定阶段 | 材料结构重置 | 长期尺寸稳定性 |
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参考文献
- Onur Ülker, Salim Hızıroǧlu. Some Properties of Densified Eastern Redcedar as Function of Heat and Pressure. DOI: 10.3390/ma10111275
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
