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杉木间伐材在杉木家具材料中的应用研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-04-21  浏览次数:0
核心提示:【摘 要】杉木间伐材是杉木林抚育经营过程中的必然产物,其材性特征与优化加工越来越受到人们的关注。本文将杉木间伐材与杉木成材

【摘 要】杉木间伐材是杉木林抚育经营过程中的必然产物,其材性特征与优化加工越来越受到人们的关注。本文将杉木间伐材与杉木成材进行了材性对比,阐述了杉木家具不同零部件间伐材所加工形成的各类材料产品,并阐述了制造杉木家具框架结构,面板用材与圆形弯曲构件等用材中杉木间伐材的加工应用及其相关工艺。 
  【关键词】杉木间伐材 杉木家具 工利用 
  杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国特有的优良速生用材树种,现有人工林面积占全国人工林面积的1/4[1],随着人们对木材需求的不断增加,培育人工林日益受到重视。间伐既是培育森林的方法,又是获得木材的重要手段,为了提高杉木总成材率,杉木人工林在主伐之前一般都需经过几次间伐,年伐量约占木材生产的72%。杉木间伐材具有杆型通直、质轻、易于加工、生产的板材不易翘曲变形等特点,被广泛运用于家具制造方面。在当今木材资源十分有限的情况下,有必要充分利用好杉木间伐材,变废为宝,提高其经济价值。 
  1 杉木间伐材材性 
  杉木间伐材一般指小头直径不大于12cm,材长为2m-4m范围的各种小径级杉木。与成材相比,二者在化学组分上并无明显差异,但纤维的长宽比,成材杉木大于杉间材,且杉间材中高龄级的大于低龄级的;杉间材是未成熟的幼龄木材,密度小,吸水性大,因此杉间材的差异干缩较不均匀。但随着树龄的增加,差异干缩的不均匀性逐渐减小;在力学性能上,杉间材是未成熟的杉木材,组织结构不结实,气干密度小。其主要力学性能指标约比杉木成才低20%,其中顺纹抗拉强度低25%左右,静曲强度低17%左右,弹性模量降低较多[2]。 
  杉木成材易于干燥、制成板材不易变形、纹理通直、易于加工等优良特性符合家具用材特点。因此,杉间材的利用可以借鉴成材杉木加工方法进行工艺改进,将其利用到家具的生产与制造中来,可以达到缓解阔叶材用于生产家具时材料紧缺的压力。 
  2 杉木家具中框架结构用材加工 
  2.1 胶接方材 
  首先把小径杉间材锯成毛方,将毛方从中间剖开分成4份,经干燥、胶接面刨光后涂胶,剖分的四瓣方材钝棱朝里胶接在一起,经热压(或冷压)成大的木方。这种木方能够提高小径杉木的出材率。如一根长4m、直径0.16m的小径杉间材,材积为0.16m3,将其锯制成0.15m×0.05m的毛方,再剖成4份带钝棱的小木方,经干燥、刨光后涂胶,加压后可以胶接成0.15m×0.15m大木方,材积为0. 09m3。此根小径木的出材率约85%,相比用此根小径木制成的木方提高25%,此类胶接方材可用于杉木家具中的框架结构上。 
  2.2 胶压木 
  杉木间伐材胶压木是一种特厚板,杉木间伐材胶压木保持了杉木本身的材性,且该杉木胶压木主要物理力学性能比其原杉木小径材均有不同程度的提高,与成材杉木相当,便于机械加工和进行涂饰。据测算,1.7m3-1.8m3杉木间伐材可以生产1m3胶压木品,开发该产品有较好的经济效益。胶压木的工艺过程大致为:小径杉木→截断→旋圆(去皮)→干燥→剖分→涂胶→组坯→热压→冷却→锯解→检测。 
  2.3 定向刨花板 
  定向结构纵向和横向的静曲强度与弹性模量均有明显差异。高强度的力学性能使其主要用于家具中需要一定承载要求的部构件。定向结构刨花板生产原料以针叶材和软阔叶材为佳,杉木为一种速生针叶材,密度小、强度适中,适宜生产定向结构刨花板。美国某大学实验室用福建省杉间材为原料进行定向结构刨花板生产试验,表明杉间材完全适合于作定向结构刨花板原料[3]。 
  3 杉木家具的面板用材加工 
  3.1 小径木拼板 
  以小径级杉木间伐材为原材料,把小径材沿着自然削度进行裁边,制成梯形的板材,在梯形板的斜面涂胶,正反旋转180°进行拼接,经热压(或冷压)成大幅面板材。这种板材因其优良的性能和经济效益具有广阔的应用前景,可用于杉木家具中的大幅工作面上。 
  3.2 压缩木 
  压缩木是木材经过热压处理加工而成的一种质地坚硬、密度高、强度大的材料。先对小径杉间材进行剥皮,软化处理后采用热压机进行压缩成型,再将其进行压缩,同时在木材压缩状态下进行高温高压蒸汽处理,冷却后出材。用小径木材制造的压缩木出材率比较高,压缩木的强度也高,稳定性很好。但压缩木的工艺技术要求高,投资较大,对压缩木的生产工艺和设备进行开发,将是小径材压缩木的关键[4]。 
  3.3 层压板 
  杉木间伐材层压板是以杉木间伐材为原料制造的一种新型人造板材,为3层结构,厚度18mm,幅面同普通人造板相当。该层压板基本保持了杉木原有的材性,且力学性能比原有的杉木小径材有大幅度提高,符合家具用材要求[5]。杉木间伐材层压板生产工艺过程大致为:杉间材→剖分→截断→干燥→铣边→处理→干燥→涂胶(PF)→组坯→预压→热压→齐边→封边→产品。 
  3.4 轻质刨花板 
  普通刨花板重量过大,一般密度在0.8g/m2左右,且普通刨花板的耐水性较差,吸水厚度膨胀率大,影响到使用性能。轻质刨花板是一种强度高、耐水性能好,重量轻(密度在0.3g/m2-0.5g/m2)的新型人造板材。轻质刨花板内部结构疏松,具有良好的吸音性和隔热性,广泛用于家具和建筑业。中国林科院对用杉木制造轻质刨花板的工艺进行研究,制备0.25mm-0.45mm厚度的刨花,刨花干燥后含水率控制在3%±1%;采用该院自制胶黏剂,使用厚度规和二段加压法,先采用1.6MPa-2.6MPa形成致密表层,保持一段时间后降至第二段压力再保持一段时间后降至零点压力卸压。制成的杉木轻质刨花板的物理力学指标达到日本JISA5908标准100型和150型指标。 
  4 杉木家具中圆形弯曲构件的加工 
  杉木家具中绝大部分零部件的形式为直线形,造型上显得呆板,体积上显得厚重。曲线型构件可在一定程度上丰富杉木家具的多样性。杉木中圆形弯曲构件的制作可以直接从杉木间伐小径材中取得。家具中常见的圆形截面弯曲构件的直径尺寸一般为25mm、30mm与40mm等。这些构件原材可以从间伐材中找到相应的径级材,参照实木方材软化弯曲原理可弯曲成一定曲率半径的圆形构件。其工艺路线大致为:小径级材→截断→去皮→软化→上模弯曲→干燥定型。 
  结语 
  我国的林业资源有限,小径材的高效利用有利于缓解木材紧缺,价格昂贵的现状。杉木作为南方重要的林业资源,杉木间伐材众多,对杉间材进行精深加工,用现代化的技术制作出质量过硬、附加值高的产品有利于林业资源的深度化利用,为杉木家具的工业化生产提供强有力的后盾。 
  同时,国家政策应鼓励企业和高校进行研发合作,在杉木间伐材重组木、胶压木、压缩木等技术上进行深度攻克,降低生产制造成本,有利于杉间材相关家具产品更好地走上市场,创造经济效益。 
  参考文献 
  [1]田大伦.杉木林生态系统学[M].北京:科学出版社,2003,4. 
  [2]陈瑞英,吴纯初.福建杉木间伐材的物理力学性质[J].东北林业大学学报,2000,04:41-43. 
  [3]胡育辉.南方人工速生杉木间伐材在定向结构刨花板中的应用[J].木材加工机械,1999,04:18-19. 
  [4]刘占胜,张勤丽,张齐生.压缩木制造技术[J].木材工业,2000,05:19-21. 
  [5]宋孝金.杉木间伐材生产层压板工艺研究[J].福建林业科技,1994,04:13-18.
 
 
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