木材是一種生物有機材料,同時具有彈性和塑料,在一定條件下可以不破壞木材細胞壁的結構,通過壓縮處理木材,制成質地堅硬、高密度、高強度的壓縮木材。
壓縮木材的出現始于20世紀30年代初,德國首先生產壓縮木材,把實木壓縮木材稱為“Lignofol”,把經過樹脂處理的單板層積木材稱為 “Kunstharzschichthdz”,當時這樣的木材制品主要用于飛機的天線桿、螺旋槳等軍用部件。后來逐漸用于民用器具,如用于紡織木梭、紗管 及各種工具的手柄,以及一些模子等。前蘇聯在1932年也制定出了爐中加熱壓縮法和蒸煮壓縮法生產壓縮木材的工藝。美國,也有壓縮木材方面的一些早期的專 利。我國在五十年代后期在北京林業大學申宗圻教授的帶領下也開始研制生產壓縮木材,用以代替珍貴的硬質木材,作為生產炸藥的球磨機中的磨球,紡織工業中的 木梭,煤礦工業中的錨桿等。
當時我們國家生產紡織工業中的木梭子,以壓縮木材代替青岡木、檀木,所用的主要工藝步驟如下(壓縮木材所用樹種,一般為色木,還有白牛子木、紅樺、果木):
1.預壓縮:將待壓縮的整塊木材梭坯排列在各層熱壓模型中,預先壓縮5~10%,也可以不經預壓縮; 2.預熱處理:通蒸汽,達到130~150℃(壓板溫度),壓力為80kg/cm2,保溫30~40min; 3.壓縮:分段或一次加壓,壓力為170~300kg/cm2,停壓后鎖模,壓縮程度與產品具體要求有關,如單個木梭的重量應為330~350g,其密度達到0.86~0.95g/cm3。 4.熱定型:升溫到140~150℃,梭坯中心溫度為145±5℃,保溫保壓40~60min; 5.冷卻卸模:放冷卻水,降溫到40~60℃,約持續40~50min,然后將壓機卸壓; 6.定性處理:在一定溫濕度條件下存放3~6個月,目的是消除壓縮木材內的應力,并使其達到平衡含水率。
但是,如上述工藝,不經固定處理的壓縮木材的缺點是尺寸不穩定,浸于水中或在潮濕空氣中會吸濕回彈,恢復到原來的形狀和尺寸。當然,另一方面,我們可以 利用壓縮木材回彈的能力來作為擠緊材料,如用于指形接合,錨桿等。但也正因為壓縮木材的回彈性質限制了這種產品的廣泛應用,自從壓縮木材出現以后的很長的 一段時間內,壓縮木材并沒有在世界上得到很大的發展。
從20世紀80 年代以來,在日本,后來也開始在其它一些國家,包括我們中國,又興起了對壓縮木材的研究熱潮。原因是日本,以及世界上的許多國家,都面臨著對出現越來越多 的速生木材的利用問題。因此研究的熱點主要是針對密度較低,強度較小的速生樹種的木材,如日本的柳杉,我們國家的杉木、楊木等。同時,如何永久固定壓縮木 材的變定,以及木材變定固定的機理等成了十分關鍵的課題。在這一領域,日本的則元 京、飯田、井上等研究者作了大量的探索,取得了卓越的成就。目前,壓縮木材的永久固定主要有四種處理方法,分別是熱處理、水蒸氣處理、酚醛樹脂等樹脂處 理,以及用甲醛等進行交聯化處理。木材的壓縮也有木材整體壓縮、木材表層壓密、原木整形壓縮、單板層積壓密等等。作者在攻讀博士學位期間,也對熱處理杉木 壓縮木材的永久固定機理方面,作了比較系統的研究,發表了一系列的論文。作為一種木材改性手段,木材壓縮有效地提高了木材的密度、強度、硬度、耐磨性等物 理力學性質,可以拓寬速生木材的使用范圍,因此,壓縮木材是有一定的市場前景的。
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