压缩木的生产工艺流程

时间:2019-12-20 12:05:22
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压缩木的发展史

压缩木是通过热压处理加工而成,它的特点是质地坚硬、密度大、强度高。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年已经制定出炉中力口热压缩法(简称于法)和蒸煮压缩法(简称湿法)工艺;我国的压缩木技术起步比较晚,在50年代末研制出煤矿用压缩木锚杆和纺织用压缩木木梭。

压缩木

90年代以后,随着随着世界木材工业的迅速发展,各国木材行业研究人员在前人的研究基础上,将木材的压缩及其变形固定的研究推向一个新的高度,为压缩木材成为一种实用的工业化奠定了良好的基础。

压缩木的预处理

根据木材的使用要求和使用环境的不同,在木材压缩前要进行不同的预处理加工。主要的预处理方式有: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。与预处理技术对应的就产生了普通压缩木、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。

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。

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木研究。

压缩木的生产方法

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PE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。近年来也有以气相二氧化硫催化的甲醛反应,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a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MOR和MOE的降低,处理温度越高、时间越长,其降低程度越大;热处理后压缩术密度大体不变,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。

高温汽蒸法

高温汽蒸法是指木材在压缩状态下,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。

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。

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