压缩木制造技术

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1、压缩木制造技术压缩木是木材通过热压处理而制成的一种质地坚硬、密度大、强度高的强化处理材料。早在20世纪初德国和美国就有了木材压缩产品和关于制造压缩木的专利;前苏联在1932年已经制定出炉中加热压缩法(简称干法)和蒸煮压缩法(简称湿法)工艺;我国在50年代末和60年代初也曾研制出煤矿用压缩木锚杆和纺织用压缩木木梭；70年代,印度研究用其国产17种树种经压缩后代替进口的鹅耳枥(Carpinus)制造织布机木梭。自90年代以来,随着世界木材工业的迅速发展,各国学者在前人研究的基础上,将木材的压缩及其变形固定的研究推向一个新的高度,为使压缩木材成为一种实用的工业化加工技术奠定了良好的

2、基础。　　1　木材的预处理及固定变形机理　　根据使用要求不同,在压缩前对木材需进行不同的预处理。如水热处理、药物处理、金属化处理、浸渍树脂处理、微波加热处理等,与之相对应则产生了普通压缩木、药物压缩木、金属化压缩木、表面压密材和压缩整形木等新型木材[1]。设计知识资源网　　压缩木树种以选择材质均匀、纹理直、水不溶性抽出物含量低的木材为宜。抽出物含量高的木材如松木、北美黄杉(花旗松)等则不适宜制作压缩木,因为树脂状物质对木素的流动和充分压缩有干扰作用,不易得到稳定的产品。　　1.1　软化方法　　木材在压缩之前必须软化,否则压缩时细胞壁会发生破坏。软化方法一般有水热处理法和化学药

3、物处理法。水热处理法包括:水煮,汽蒸和微波加热处理;药物处理法包括:液氨,气态氨,氨水,联氨,尿素以及碱处理等。常用的软化方法多为水热处理法,也有用氨水软化的压缩术研究。　1.2　压缩变形的固定及其机理　　木材作为一种天然弹塑性材料,虽然在一定条件下可以被压缩而不破坏其结构,但是尺寸稳定性差。当浸入水中或放在潮湿的空气中时,会吸收水分,并有恢复原来尺寸的趋势。压缩变形的固定,是实现软质木材强化并保持其物理力学性质稳定的关键。方法主要有:用低分子量树脂以及非甲醛系药剂和无毒化学药剂为催化剂组成的交联体系浸渍木材、热处理、高温高压汽蒸处理等。　　近年来,日本和我国的一些学者借助X

4、射线衍射仪、红外吸收光谱和化学分析光电子能谱等各种手段,对压缩变形固定的机理进行了研究。表面压密材所使用的低分子量树脂有PF树脂、MF树脂、乙二醛树脂等,其作用机理是在高温热压过程中,树脂之间及树脂与木材自由基之间发生的化学交联作用,使变形固定。但是以甲醛等醛类为交联剂、以无机酸类为催化剂的这类交联反应不仅污染环境、有害人体健康,而且可降低木材的物理力学性能。近年来也有以气相SO2催化的甲醛反应,尽管减少了木材的化学降解,但仍会污染环境,难以在实际应用中推广。因此,探索用于木材交联反应的非甲醛系交联体系,改变催化作用过程,揭示新型交联剂与催化剂的反应机理,成为普遍关注的前沿研

5、究之一。　　木材在压缩状态下进行热处理,纤维素和半纤维素发生分解和聚合,β纤维素减少,而α及γ纤维素增多。热处理木材的结晶度有所减小,与未经热处理的压缩木相比,热处理会引起压缩木纤维方向M0R和M0E的降低,处理温度越高、时间越长,其降低程度越大;热处理后压缩木密度大体不变,硬度、耐磨耗性下降,透湿性、吸湿性减小,疏水性提高,材色变暗。分别在空气中加热、真空中加热和应用熔融金属加热等3种加热方法,固定合欢树木材的压缩变形的研究结果表明,变形的恢复随木材重量损失率的增加而降低,二者之间关系可用双曲线方程表达,当重量损失率为4%时的固定效果最好[2,3]。　　高温汽蒸法是指木材在

6、压缩状态下,用水蒸气处理,使压缩变形得到固定。木材先经汽蒸处理再压缩,与先压缩然后在压缩状态下进行汽蒸处理有不同的效果,后者远远优于前者[4]。用高温高压水蒸气处理,木材中的化学成分发生了降解,降解产物又重新组合形成新的键型；细胞壁物质中的醇、醚键数量下降;木材中的木素、半纤维素发生降解,产生了醛基或酮基;纤维素结构虽不起显著变化,但部分起了加水分解、微纤丝切断、融合的变化,结晶度和结晶区宽度增大。有少量石墨碳存在,从而使木材细胞壁物质排列更加有序,结合强度提高,木材表面硬度和耐磨度增大;处理后的压密材的机械自由基浓度明显降低[5、6]。　　2　压缩木的分类及制造方法　　2.

7、1　普通压缩木　　工艺流程:　　　　　普通压缩木是木材不经过特殊处理直接压缩而成,其制造方法通常有3种:　　工艺一　将木块喷蒸处理,使含水率达到17%-20%,内部温度升至85℃以上。然后将木块在热压机中横向压缩,压板温度一般在120℃以上。木块压缩时可以采用分段施压的方法,压力逐次增大,通常都在10MPa以上(与树种、软化程度、压板的温度有关);也可以在一恒定的压力下压缩,达到规定厚度后,保温40-60min。之后在保持压力的条件下,自然冷却至压缩木中心温度降至30-40℃时出料。这种工艺生产的压缩木