1 技術(shù)現(xiàn)狀
目前的刨切薄木制造工藝是將原木剖切制得木方后,進行蒸煮浸泡,再刨切干燥。采用上述工藝無論是在國內(nèi)、國外都已積累了成功的經(jīng)驗,具有幾十年的歷史。用實時快速加熱方法軟化木方制取刨切薄木,在國內(nèi)外至今未發(fā)現(xiàn),這種木方軟化屬于一種新方法,值得進行探索性的研究。實時快速加熱(或短時加熱)方法軟化木方制造刨切薄木,是將原木剖切成木方后,在木方刨切往復(fù)運動暫短的間歇時間里,對木方刨切表面表層進行高溫瞬時加熱,使木方表層在非常短的時間里溫度快速升高,迅速軟化,并且立即進行刨切,然后對下一層再加熱刨切,如此重復(fù)進行而完成木方刨切。有關(guān)該方法的探索性試驗,我們曾經(jīng)在相關(guān)的研究中接觸過,做了一些相類似的試驗,通過測試結(jié)果表明,經(jīng)過實時快速加熱刨切的薄木,其表面光滑程度確有較明顯的改善,平均提高20%～30%。但值得一提的是,當(dāng)時的試驗所涉及的內(nèi)容和條件存在一些局限性,這種方法通過怎樣的改進才能適合生產(chǎn)實踐的需求,這是需要進一步研究的課題。作為一項開拓性探索性的研究,若能夠成功,就能縮短刨切薄木的整個生產(chǎn)周期,或提高刨切薄木的表面質(zhì)量,我們認為對這項工作進行探索是具有積極意義的。
2 理論基礎(chǔ)及意義
原木加工成木方后,新伐材含水率一般在100%～200%左右,放置一段時間的陳材含水率一般在50%～100%以上,根據(jù)木材科學(xué)理論可知,木材含水率在纖維飽和點以上時,加熱木材就可以軟化,木材表層受高溫加熱時,表層木材得到軟化并立即進行刨切,可產(chǎn)生較光滑的木材表面。因為表層木材的瞬間溫度可達100℃,受到瞬間加熱的濕木方表層會產(chǎn)生瞬間蒸汽壓,加劇了木材自身的軟化,增加了柔韌性,因此,有利于木材的刨切。木材的主要成份為纖維素、半纖維素和木素。它是一種彈性—塑性體,各成份均具有玻璃化漸變溫度,如給予木材一定的水分和熱量,就可以發(fā)生玻璃化漸變過程,其機械性質(zhì)迅速發(fā)生變化。纖維素、半纖維素和木素的軟化溫度在100℃以上,高含水率狀態(tài)下,其玻璃化漸變溫度就會降低。通過高溫加熱給予木材暫時的柔韌性,立即進行刨切,可獲得較為光滑的表面。研究該技術(shù)的目的是尋求探索刨切薄木制造工藝中軟化木方的一種簡便快捷的新方法;省去或取代刨切薄木工藝中的蒸煮浸泡工序;避免因蒸煮而產(chǎn)生的木材變色;節(jié)省時間,提高生產(chǎn)效率,用簡單易行的方法代替漫長的蒸煮過程;簡化設(shè)備,減少投資,降低工人勞動強度;縮短刨切薄木全過程生產(chǎn)周期。對軟質(zhì)材或可直接刨切的新伐材,提高刨切薄木的表面質(zhì)量。傳統(tǒng)的刨切木方軟化工藝是將木方浸泡蒸煮,在目前天然林保護工程實施的形勢下,珍稀樹種越來越少,利用珍稀樹種的材色和紋理貼面裝飾木制品是人們所喜愛的。但是有些珍貴樹種經(jīng)過長時間的高溫蒸煮后,木材抽提物和樹皮中的化學(xué)成分溶在水中,致使木材原有的色澤發(fā)生改變,達不到預(yù)期的裝飾效果,失去了珍稀樹種的本來面目,采用實時快速加熱方法軟化木方是解決珍稀木材色澤改變的有效辦法。
3 技術(shù)內(nèi)容與要點
對木方實時快速加熱,使木方刨切表面實時軟化,并在加熱的狀態(tài)下進行熱刨切制造薄木,能改善薄木的表面粗糙度,這些已經(jīng)被試驗所證明,但實時加熱軟化木方的方法能否代替刨切薄木生產(chǎn)中的木方蒸煮工序,應(yīng)用該方法的利弊如何,這是我們在研究中要解決的問題。實時加熱軟化木方的方法要代替木方蒸煮工序必須具備如下特征:
1、應(yīng)用該木方軟化方法刨切的薄木表面質(zhì)量與蒸煮軟化木方的方法刨切薄木表面質(zhì)量相當(dāng)。2、應(yīng)用該木方軟化方法對木方進行連續(xù)生產(chǎn)刨切時,刃具的磨損與蒸煮刨切時相當(dāng)。
3、該方法的生產(chǎn)效率要不低于蒸煮軟化法生產(chǎn)效率。
4、傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝被簡化,機動靈活性增加。
5、生產(chǎn)成本與蒸煮軟化法相當(dāng)。實時快速加熱方法可根據(jù)生產(chǎn)條件采用高溫蒸汽或高溫?zé)岚褰佑|加熱。木方的軟化程度直接影響刨切薄木的表面質(zhì)量、影響刃具的磨損和薄木的完好率等。影響木方軟化程度的因素有加熱溫度、加熱時間、木方含水率等。
1、加熱溫度 加熱溫度高木材表面能迅速被加熱,木材表層溫度在瞬間達到軟化點,熱量傳導(dǎo)速度快,軟化時間縮短,木材軟化效果好。
2、加熱時間 加熱時間要與刨切機的間歇時間相吻合,加熱時間長,木材表層能被更充分的軟化,軟化層加厚,能為下一刀刨切作準備;若加熱時間過長溫度過高,會使木方表層炭化而變色,刨切間歇時間也增加了,影響刨切工作效率。
3、木方含水率 含水率高有利于木方在水熱聯(lián)合作用下軟化和刨切,若含水率過高會消耗過多的熱量。致使木方表層溫度提升速度減慢,影響軟化效果和刨切質(zhì)量。含水率太低,木材軟化點高,不利于軟化和刨切。上述三個參數(shù)相互聯(lián)系、相互影響、聯(lián)合作用,必須摸索出適合木方實時快速加熱軟化的最佳工藝參數(shù),這些工藝參數(shù)隨著樹種的不同而存在差異,這需要我們在實驗中逐步探索
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