落葉松人工林小徑木異型材集成加工技術與工藝研究.pdf

1、我國森林資源相對匱乏,并且,隨著“天然林保護工程”的實施,木材產(chǎn)量逐年凋減。由此導致可供利用的大徑木材越來越少,而進入間伐和主伐的人工林木材所占的比例越來越大?？梢?高效利用現(xiàn)有的森林資源顯得非常重要。
　　 落葉松人工林木材材質(zhì)松軟、強度和硬度低、尺寸穩(wěn)定性差、出材率低,而且,落葉松木材又存在著節(jié)子多、樹脂多、難干易裂等缺陷,致使其加工利用受到限制。因此,通過對落葉松小徑木集成加工工藝與技術的研究,大力提高森林資源利用率,提升

2、木材和木材產(chǎn)品的市場競爭力,對于緩解實施天然林保護工程以來的木材供需矛盾,實現(xiàn)我國森林資源從高效利用向可持續(xù)利用方向的轉變具有重要意義,將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟和社會效益。
　　 本文針對黑龍江省人工落葉松小徑木,利用前人研究成果,對落葉松小徑木進行材性分析；采用數(shù)學方法進行異型剖分優(yōu)化設計；通過實驗確定異型材干燥、膠接等工藝技術。研究取得以下結果:
　　 (1)落葉松小徑材基本密度、晚材率、順紋抗拉強度、順紋抗壓強度和抗彎彈性

3、模量均存在株間和株內(nèi)變異,其中,基本密度、晚材率和順紋抗拉強度變異性較大,其他各項指標變異性較小。落葉松小徑材基本密度介于0.40～0.45g/cm3之間、晚材率介于16.96～19.86％之間、順紋抗拉強度介于86.15～99.21MPa之間、順紋抗壓強度介于46.92～49.04MPa之間、抗彎彈性模量介于8878～11263Mpa之間,上述各項指標均小于成熟材,表明落葉松小徑木基本適合于作小型結構用材和非結構集成材的原料。

4、　　 落葉松人工林小徑木的體積氣干干縮率比天然林略大,徑向干縮率較天然林小0.49％,弦向干縮率較天然林大0.55％。
　　 (2)根據(jù)原木幾何形體的剖分設計,考慮加工基準面和組坯膠合的可操作性,采用正六邊形的剖切設計作為最佳選擇,按原木斷面圓周等分60°夾角的線路縱剖原木,形成長度方向稍具一定尖削度的三角形斷面異型材。
　　 經(jīng)理論分析,落葉松小徑木異型剖分出材率可達66.16％,高于其他形式剖分的出材率。采用項目研

5、制的異型材剖分機進行了剖分試驗,結果表明,剖分效果較好。試驗出材率介于54.78％～57.14之間,其值小于理論計算值(66.16％),但其值高于其他類型鋸解方式的出材率；異型材剖分機工作性能及工作精度均達到GB/T4384—1993和黑龍江省科技計劃項目任務書(GB068305-1)的規(guī)定要求。
　　 (3)通過對落葉松小徑木異型材在不同干燥溫度下弦向干縮系數(shù)的試驗發(fā)現(xiàn),在相同的干燥溫度下,落葉松小徑木異型材由髓部向外干縮系數(shù)

6、的變化呈兩種不同的趨勢,一種趨勢是由髓部向外先減小后增加,另一種趨勢是由髓部向外逐步增加,變化趨勢的不同取決于干燥過程中拉應力出現(xiàn)的頻率:同一部位木材的干縮系數(shù)呈現(xiàn)低溫較大、隨干燥溫度的增加先減小后增加的趨勢,各部位干縮系數(shù)與干燥溫度表現(xiàn)為較好的二次相關性。
　　 小徑木落葉松異型鋸材在不同的干燥基準下,干燥曲線和干燥均勻度呈不同形態(tài)和結果。常規(guī)干燥基準的干燥曲線為連續(xù)型,干燥周期較長,干燥均勻性優(yōu)于其他兩種干燥基準的干燥均勻性

7、；波動干燥基準和硬干燥基準的干燥曲線呈兩階段現(xiàn)象,干燥周期較短,干燥均勻性劣于常規(guī)干燥基準下的干燥均勻性；波動干燥基準在干燥周期和干燥均勻性兩方面均優(yōu)于硬干燥基準的干燥周期和干燥均勻性。試驗表明,波動干燥基準適合落葉松小徑木三角形剖分材的干燥。
　　 生產(chǎn)試驗采用波動基準取得了較好的干燥結果,干燥速度較為理想,各項干燥指標均在有關標準規(guī)定的允許值內(nèi),此基準可以作為落葉松小徑木異型剖分材在生產(chǎn)中的使用基準。
　　 (4)采

8、用自制的專用刨光機進行了生產(chǎn)試驗。從刨光效果看,大部分被刨的兩個拼接面基本保證了其夾角為60°。刨光機基本滿足了異型材的刨光要求,在技術、工藝上實現(xiàn)了異型材拼板。
　　 (5)采用項目專門設計的拼板機對異型材進行了膠拼,并對膠合后集成材的力學性能進行了測定,結果表明,集成材的剪切強度介于8.2～10.6MPa之間,室內(nèi)木破率介于86～100％之間,室內(nèi)浸漬剝離率介于0.00～10.00％之間,室外水煮剝離率介于0.00～4.88