落葉松人工林小徑木異型材集成加工技術(shù)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(hù)工程”的實施,木材產(chǎn)量逐年凋減。由此導(dǎo)致可供利用的大徑木材越來越少,而進(jìn)入間伐和主伐的人工林木材所占的比例越來越大。可見,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(qiáng)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(shù)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(hù)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(zhuǎn)變具有重要意義,將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行材性分析；采用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行異型剖分優(yōu)化設(shè)計；通過實驗確定異型材干燥、膠接等工藝技術(shù)。研究取得以下結(jié)果:
　　 (1)落葉松小徑材基本密度、晚材率、順紋抗拉強(qiáng)度、順紋抗壓強(qiáng)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(qiáng)度變異性較大,其他各項指標(biāo)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(qiáng)度介于86.15～99.21MPa之間、順紋抗壓強(qiáng)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(biāo)均小于成熟材,表明落葉松小徑木基本適合于作小型結(jié)構(gòu)用材和非結(jié)構(gòu)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(shè)計,考慮加工基準(zhǔn)面和組坯膠合的可操作性,采用正六邊形的剖切設(shè)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(dá)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(jī)進(jìn)行了剖分試驗,結(jié)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(jī)工作性能及工作精度均達(dá)到GB/T4384—1993和黑龍江省科技計劃項目任務(wù)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(yīng)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(guān)性。
　　 小徑木落葉松異型鋸材在不同的干燥基準(zhǔn)下,干燥曲線和干燥均勻度呈不同形態(tài)和結(jié)果。常規(guī)干燥基準(zhǔn)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(zhǔn)的干燥均勻性

7、；波動干燥基準(zhǔn)和硬干燥基準(zhǔn)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(zhǔn)下的干燥均勻性；波動干燥基準(zhǔn)在干燥周期和干燥均勻性兩方面均優(yōu)于硬干燥基準(zhǔn)的干燥周期和干燥均勻性。試驗表明,波動干燥基準(zhǔn)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(zhǔn)取得了較好的干燥結(jié)果,干燥速度較為理想,各項干燥指標(biāo)均在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許值內(nèi),此基準(zhǔn)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(zhǔn)。
　　 (4)采

8、用自制的專用刨光機(jī)進(jìn)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(jī)基本滿足了異型材的刨光要求,在技術(shù)、工藝上實現(xiàn)了異型材拼板。
　　 (5)采用項目專門設(shè)計的拼板機(jī)對異型材進(jìn)行了膠拼,并對膠合后集成材的力學(xué)性能進(jìn)行了測定,結(jié)果表明,集成材的剪切強(qiáng)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