南方桉材加工旋切单板综合利用探讨

2022-09-11

桉树的特点表现为丰产性、用途多、适应性强及生长速度快等, 属于世界上有名的速生树种, 在我国南方也有大面积种植, 如尾叶桉、巨尾桉及尾巨桉等。在南方地区, 桉树是主要的人工林发展区, 桉树木材的用途比较多, 如胶合板的生产、纤维板、造纸、刨花板等, 但桉树木材的生长应力比较高, 内裂和干燥皱缩比较容易产生, 尺寸具有较差的稳定性。在桉树木材的加工过程中, 木材容易出现变形和扭曲, 切面比较光滑, 致使桉树木材的耐腐性和胶合性能比较差, 桉树的品种不同, 旋切单板的质量也不一样。

1 试验木材及方法

1.1 试验木材

本次研究中主要是对树龄为3~5年生的尾巨桉的旋切加工予以简单分析, 其长度为2.6 m, 原木经级为7~18 cm, 依据小径原木及原木检验的相关标准, 对其原木的基本数据进行测量。

1.2 试验设备

本次试验所用的设备为圆锯机、无卡轴旋切机BQ1813、电热恒温鼓风干燥箱DHG-9070A、精密电子天平BS110S及测量仪器等。

1.3 试验方法

1.3.1 测试木材性质

参考依据为国家木材物理学性质试验方法, 使用万能力学试验机对木材的各个力学性质指标进行测定, 在测试过程中, 有30个有效样本数。

1.3.2 旋切单板质量试验

尾巨桉的单板厚度为1.7 mm, 木材的单板条作为单板厚度的检测试件, 单板条的 (厚) 长度为127 mm, 分别在单板条上截取20块检测试件, 规格为长127 mm×宽63 mm, 单板的含水率为30%左右。此时, 使用适量的绘图墨水涂在单板背面, 待墨水干后, 切开的主要依据为试件的横纤维方向。对单板的裂缝特征进行观察, 选取30 mm内的单板断面, 使用10倍的放大镜对缝隙的条数和深度进行测定。求取各个缝隙深度和单板厚度的比值, 裂隙率是指各个比值的平均值。用公式表示为:

单板裂隙率=L/S×100%

其中, L表示裂隙梢端至板边的平均垂直距离, 单位为mm;S表示单板厚度, 单位为mm。单板厚度变动系数 (V) , 用公式表示为:

其中,

2 试验结果

2.1 旋切单板质量

在胶合板的生产过程中, 旋切是最关键的生产工序。单板制造质量对胶合板的质量具有决定性作用。对单板质量进行评价时, 有两个重要的评定指标:背面裂隙、单板厚度偏差。试验结果表明:单板厚度越大, 单板背面裂隙出现的几率也越大。就单板背面裂隙率而言, 尾叶桉低于尾巨桉, 当厚度为 (2.5) 2.2 mm时, 尾叶桉要比尾巨桉低5.5%;当厚度为 (1.5) 1.7mm时, 尾叶桉比尾巨桉低18.9%, 在旋切单板的质量方面, 尾叶桉远远优于尾巨桉, 当旋切厚度为 (1.5) 1.7mm时, 尾叶桉更具有利用价值。同时, 单板厚度越大, 单板厚度变动系数也越大。就单板厚度系数而言, 尾叶桉低于尾巨桉, 当厚度为 (2.5) 2.2时, 尾叶桉要比尾巨桉低10.1%;当厚度为 (1.5) 1.7mm时, 尾叶桉要比尾巨桉低5.1%。当旋切单板较厚时, 尾叶桉质量优于尾巨桉, 如果旋切单板比较薄时, 两者质量没有差异。

2.2 桉树单板质量和木材材性两者之间的关系

2.2.1 单板背面裂隙率和材性

尾叶桉的气干密度为0.578 g/cm3, 巨尾桉的气干密度为0.647 g/cm3, 木材密度属于中等, 用于旋切单板具有较强的适用性;与巨尾桉相比, 尾叶桉的硬度和密度都比较低, 用于旋切单板更适合一些。当处于室温时, 对于旋切桉树木材, 必须保证木材的含水率处于较高状态, 有效避免破碎和开裂现象的出现, 保证旋切单板的质量。从干缩率的角度出发, 影响单板质量的是弦向干缩率, 尾叶桉的弦向干缩率为4.4%, 巨尾桉的弦向干缩率为5.6%, 2种桉树的差异干缩率为1.91%和2.07%, 由此可见, 无论是差异干缩率还是弦向干缩率, 尾巨桉的大于尾叶桉, 且尾巨桉还具有较高的背面裂隙率。弦面硬度:尾叶桉低于尾巨桉6.7%;径面硬度:尾叶桉低于尾巨桉3.4%, 因此, 在旋切过程中, 尾叶桉的阻力比较小。对于单板背面裂隙率来说, 尾巨桉远远高于尾叶桉, 单板质量比较差;

2.2.2 单板厚度变动系数和材性

由于木材的硬度和密度都比较大, 出现变异的情况也比较大, 因此, 旋切单板厚度的变动系数也比较大, 致使单板质量也比较差, 木材边与心的比例越大, 木材出现端裂的几率也就越大, 从试验中可以看出, 尾巨桉木材边与心的比例比较大, 这说明, 尾巨桉木材的结构比较粗, 材质硬度比较大, 与结构密实和材质较软的木材相比, 尾巨桉的裂隙深度比较大。

2.3 树皮、木芯与废碎板的损失及利用价值

树皮材积的损失率处于22.81%~32.04%之间, 并且通过对相关数据分析发现, 随着原木经级的增加, 树皮的损失率表现出先减少后增加的趋势, 但是其整体的增减幅度都是比较小的, 损失率大致维持在 (27.56±2.57) %。随着原木经级的增加, 其木质部分会随之增加, 这时, 树皮与原木的尖削度也会表现出逐渐增大的趋势, 这使剥皮之后的树皮的材积损失率的变化没有太大差异, 在加工设备与加工设备都确定的情况下, 木芯的材积大小基本上是保持不变的, 因此, 在桉木旋切单板加工的过程中, 木芯材积的大小与原木的经级没有太大的关系;但是废碎板的材积比较小、数量比较多, 并且形状不规则, 对其材积难以进行准确、直接的统计, 在对废碎板的材积统计的过程中, 其材积损失率可以应用1-木芯损失率-单板综合出材率-树皮损失百分率来进行计算, 对相关统计数据进行分析发现, 其废碎板的材积损失率处于3.66%~7.81%之间, 并且随着原木经级的增大, 废碎板的材积碎石流表现出先减小后增加的趋势, 但是增提的增幅不大, 当其原木的经级处于10 mm左右时, 其废碎板的材积损失率降到最低值。树皮、木芯与废碎板的市场需求量也很大, 树皮可提供给工业用的锅炉烧煤的替代品 (市场价收购30~50元/t) , 木芯可作拖把用 (市场价收购0.4元/根) , 废碎板 (白皮) 可粉碎作中纤维板 (市场价收购160元/t) 。充分利用剩余物, 使加工产品利益最大化。

2.4 不同的工艺条件对桉树胶合板性能指标的影响

2.4.1 热压压力

在热压操作中, 使用胶黏剂对胶层和木材进行紧密结合, 胶黏剂具有较强的渗透性, 可以进入到管孔和木材细胞。不同的热压对板材性能的影响也不一样。压力越大, 板材的压缩率越大, 而出材率越低, 对生产成本及木材的性能指标进行衡量的主要参数就是出材率, 当单位压力为1.4 m Pa时, 合理性比较强。

2.4.2 热压温度

对胶黏剂的固化问题, 热压温度具有重要的影响作用。从试验结果可以看出, 热压温度对胶合强度的影响作用比较明显, 温度越高, 胶合强度就会不断下降。由此可见, 热压温度的高低对胶黏剂的固化速度具有决定性作用, 如果热压温度过高, 致使胶黏剂的固化速度比较快, 这样在固化过程中, 胶层容易出现老化和不均匀现象, 当热压温度为130℃时, 具有最佳的固化效果。

2.4.3 热压时间

板材内部排出水分与胶层固化的所用的时间为热压时间。如果热压时间过长, 胶层就会出现过固化现象, 致使木材性能降低, 因此, 为了保证单板质量, 应该保证最佳的热压时间, 为1.35 min/mm。

2.4.4 涂胶量

根据连续胶层形成, 对涂胶量的大小进行判定。涂胶量越大, 渗进木材的胶也就越多, 进而形成的胶层具有连续性与均匀性。

3 结语

经过试验, 对不同种类桉树木材的材性检测可知, 在旋切单板的生产过程中, 选线设施的旋切单板木材、单板厚度、旋切条件及胶合板的工艺参数, 不仅能够保证单板背面裂隙率比较低, 还能保证旋切单板的质量。

摘要：随着市场经济的发展, 市场对于桉树旋切单板的需求量也越来越多。基于此, 对南方的桉树加工旋切单板的综合利用进行探讨, 对南方桉树木材的性质、背面裂缝率及旋切单板的厚度偏差进行检测分析, 并对旋切单板的适应性给予探索。结果表明, 对于单板厚度的变动系数和背面裂缝率来说, 尾叶桉远远低于尾巨桉, 对于旋切厚度为1.7 mm的单板, 尾叶桉的材质比较好。

关键词：桉树,木材性质,旋切单板,背面裂缝率,旋切单板厚度