木材的加工利用對環(huán)境影響的研究

木材的加工利用對環(huán)境影響的研究

桉樹人工林生長迅速，樹干筆直。木材堅硬、直、美觀，硬度高，耐腐蝕性好，樹干收縮，水分和腫脹，容易開裂，生長能力強，抗彎試驗和沖擊強度高，切削面光滑，結(jié)合和繪畫的性能差。致使桉樹木材在以實體木材形式加工利用時,鋸、刨、銑、鉆等加工困難,不僅加工時消耗的動力大,而且加工器具磨損嚴(yán)重。用常規(guī)的木工機械較難加工出合格的桉木制品,生產(chǎn)效率也極為低下。綜合生產(chǎn)企業(yè)近幾年對桉樹木材加工利用過程中遇到的問題,結(jié)合對桉樹人工林木材材性的研究成果,現(xiàn)對桉樹人工林木材加工過程中出現(xiàn)的幾個生產(chǎn)問題進行理論探討。一、桉樹木材的生長強度和真木的利用1.木材生長應(yīng)變的測量生長應(yīng)力是立木細胞在生長過程中于形成層部分形成的,存在于所有的樹木中,木材中因有生長應(yīng)力而導(dǎo)致應(yīng)變。早在1930年就有人用不同的方法測量木材的生長應(yīng)變,但應(yīng)力釋放的方法不同?，F(xiàn)在還沒有一種直接的方法來測量生長應(yīng)力,通常采用生長應(yīng)變儀測量生長應(yīng)變,進而推算生長應(yīng)力。目前測量木材生長應(yīng)變的方法主要有3種:澳大利亞的Nicholson法,日本、美國的應(yīng)力片法,法國的應(yīng)變測量法。法國的應(yīng)變測量儀比較常用,測量方法易于掌握。2.木材加工與開發(fā)2.1王桉木材預(yù)凍處理的必要性皺縮是木材收縮時縱向受壓而產(chǎn)生的細胞變形,通常發(fā)生在纖維飽和點以上。桉樹木材在干燥的過程中易于產(chǎn)生皺縮,低密度桉樹木材一般比高密度桉樹木材發(fā)生更多的皺縮。因為皺縮使得桉樹木材容易發(fā)生內(nèi)裂。王桉心材部分的平均恢復(fù)皺縮率約51%,邊材部分的平均恢復(fù)皺縮率約46%;而平均未恢復(fù)皺縮率心材部分約49%,邊材部分約54%。這就意味著由于邊材部分皺縮的發(fā)生而且未能恢復(fù)使得木材的體積損失較多。另外,王桉木材皺縮和原木表面開裂不是緊密相關(guān)的。對王桉木材進行零下20℃的預(yù)凍處理可以降低木材皺縮和內(nèi)部開裂。減少木材皺縮與內(nèi)部開裂有2種途徑:首先要找出產(chǎn)生木材皺縮的關(guān)鍵因子,相關(guān)的樹木生物學(xué)特性,環(huán)境因素的影響及較理想的改性方法;其次是通過樹木選種、育種、無性繁殖來培育出無皺縮發(fā)生木材的植株體。2.2采用徑向下鋸法生產(chǎn)徑鋸材多數(shù)桉樹木材因有較高的生長應(yīng)力和皺縮,導(dǎo)致桉樹木材在加工的過程中易于開裂、扭曲和變形,所以在生產(chǎn)桉木的鋸材廠常常先用水噴淋原木,使其保持較高的含水率以防止開裂,同時在鋸解的過程中采取徑向下鋸法,生產(chǎn)徑鋸板材,盡可能減少板材的收縮、開裂和變形。鋸解的板材干燥時常采用軟基準(zhǔn)法,大氣干燥與蒸汽干燥窯相結(jié)合,通常厚板氣干時間較長,約1~2年,薄板氣干時間較短,約半年至1年,氣干材的含水率大約20%時,再將板材放入蒸汽干燥窯中干燥1~2個月,溫度20~35℃,然后進行蒸氣處理6h,溫度95℃,使木材皺縮部分能夠盡快恢復(fù),最后在70~85℃的干燥窯中再干燥5~7天。二、桉屬中密度木材。木材密度對木材物理力學(xué)性質(zhì)的影響分為3個層次的劃分桉樹木材的機械加工是一件很困難的事情。用常規(guī)的木工機械和加工工藝加工桉樹木材,通常是加工速度慢,或機械動力不夠,或加工精度不夠。這與桉樹木材的密度和強度有關(guān)。桉樹木材密度的測試結(jié)果表明,5種桉樹木材,在氣干條件下,分別測得密度值為:尾葉桉0.786kg/m3;尾巨桉0.663kg/m3;尾園桉0.873kg/m3;尾赤桉0.635kg/m3;大花序桉0.829kg/m3。按木材物理力學(xué)性質(zhì)的分級,尾葉桉、尾園桉和大花序桉為大密度木材;尾巨桉和尾赤桉屬中密度木材。1964年Koch的研究表明,隨著木材密度的增加,木材中外來物質(zhì)的數(shù)量也在增加,木材的切削力、沖擊力和切削功率都在增加。為了減少切削力,提高切削速度,要改變鋸齒的幾何形狀、齒高和齒距,如鋸齒的齒喉角,軟材為8~12°,硬材為5~8°。隨著鋸條厚度的增加,切削功率也在增加;鋸料要適當(dāng),鋸條薄一些,鋸料必須大一些,在0.7~0.8mm之間為宜。減小進料速度20%~30%,減少切削木材的深度,增加鋸條更換次數(shù)。從木工機械的角度講,加工桉樹木材的機械應(yīng)該是大動力的,在普通動力的基礎(chǔ)上增加20%~30%的功率。三、桉樹木材涂飾分析用普通膠粘劑和常規(guī)的膠合方法很難實現(xiàn)桉樹木材的良好膠合。如使用普通乳白膠的常溫?zé)o壓膠合,在木材的端面常有離縫、部分膠合面膠合不好的現(xiàn)象發(fā)生。分析產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因,離縫現(xiàn)象與干燥有關(guān),也與桉樹木材的尺寸穩(wěn)定性有關(guān)。桉樹木材干燥的引進結(jié)果表明,桉樹木材干燥困難,如果后期調(diào)濕處理不徹底,很容易出現(xiàn)干燥材的含水率分布不均勻的現(xiàn)象,這種板材在膠合的過程中,含水率開始均衡,高含水率部分開始干縮,于是產(chǎn)生離縫現(xiàn)象;另外,由于桉樹木材材性變異大,尺寸穩(wěn)定性差,干燥材在使用過程中很容易發(fā)生尺寸的變化,板材的端面與大氣的接觸面最大,與大氣之間的濕交換也較徹底,因此木材的端部發(fā)生尺寸變化的機會最多。桉樹木材的化學(xué)成分和酸堿特性與其他木材接近,對膠合的影響可不考慮。桉樹木材的含水率也適合木材的膠合。由于桉樹木材硬度大,加工表面光滑,膠粘劑一次附著量小,形成的膠釘少,膠合強度就低。因此桉樹木材采用常規(guī)方法膠合時,應(yīng)對膠合表面進行預(yù)處理,如表面砂光處理和涂飾堿液處理等。木材涂飾是木材加工利用中的一個重要方面,對木材具有保護和裝飾的雙重作用,涂料和木質(zhì)材料之間的結(jié)合直接影響木材的涂飾性能。在生產(chǎn)實踐中,桉樹木材表面涂飾時,部分表面附著油漆性能差,常有部分漆面脫落的現(xiàn)象發(fā)生。淋漆試驗結(jié)果表明,在桉樹木材板面的一些部位,漆面與木材表面的附著力小,有漆泡出現(xiàn),漆面干燥速度慢,漆面硬度差。其原因與膠合有相似的地方。進一步探究桉樹木材的上述涂飾性能,依據(jù)木材與涂飾材料結(jié)合理論,如吸附、擴散及化學(xué)鍵等理論,認為桉樹木材表面光滑,空隙少,涂料和木材的附著力小是桉樹木材表面涂飾性能差的主要原因。桉樹木材含有大量的單寧,木材鋸解后,表面很快氧化,嚴(yán)重影響膠合質(zhì)量。綜上所述,桉樹人工林木材具有較差的機械加工特性,膠合和涂飾性能也不好?；诖?加工桉樹木材的機械要加大電機的功率,在生產(chǎn)中增加刀具的刃磨次數(shù)。桉木板材在涂飾和膠合以前,要對其表面進行預(yù)處理,或選擇附著力大的樹脂,這些技術(shù)措施均可不同程度地提高木材的膠合和涂飾性能。四、桉樹木材生產(chǎn)利用的建議20世紀(jì)60年代以來,我國營造了大面積的桉樹人工林,目前已遍布南方17個省市600多個縣,栽培面積150多萬hm2,具有一定規(guī)模,現(xiàn)已成為南方最具經(jīng)濟活力和市場前景的人工林樹種。那么如何能夠充分合理地利用好我國現(xiàn)有的桉樹木材資源以及更好地引種、培育出高質(zhì)量的桉樹樹種,現(xiàn)提出以下建議:(1)應(yīng)加快研究我國桉樹木材材性的早期預(yù)測,為更好地引種、選種并培育出速生、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)量的桉木木片和桉木紙漿新品種提供可靠的理論依據(jù)。(2)我國桉樹木材生長應(yīng)力和