太原实时快速加热软化木方制造刨切薄木技术的探讨

1 技术现状

目前的刨切薄木制造工艺是将原木剖切制得木方后,进行蒸煮浸泡,再刨切干燥。采用上述工艺无论是在国内、国外都已积累了成功的经验,具有几十年的历史。用实时快速加热方法软化木方制取刨切薄木,在国内外至今未发现,这种木方软化属于一种新方法,值得进行探索性的研究。实时快速加热(或短时加热)方法软化木方制造刨切薄木,是将原木剖切成木方后,在木方刨切往复运动暂短的间歇时间里,对木方刨切表面表层进行高温瞬时加热,使木方表层在非常短的时间里温度快速升高,迅速软化,并且立即进行刨切,然后对下一层再加热刨切,如此重复进行而完成木方刨切。有关该方法的探索性试验,我们曾经在相关的研究中接触过,做了一些相类似的试验,通过测试结果表明,经过实时快速加热刨切的薄木,其表面光滑程度确有较明显的改善,平均提高20%～30%。但值得一提的是,当时的试验所涉及的内容和条件存在一些局限性,这种方法通过怎样的改进才能适合生产实践的需求,这是需要进一步研究的课题。作为一项开拓性探索性的研究,若能够成功,就能缩短刨切薄木的整个生产周期,或提高刨切薄木的表面质量,我们认为对这项工作进行探索是具有积极意义的。

2 理论基础及意义

原木加工成木方后,新伐材含水率一般在100%～200%左右,放置一段时间的陈材含水率一般在50%～100%以上,根据木材科学理论可知,木材含水率在纤维饱和点以上时,加热木材就可以软化,木材表层受高温加热时,表层木材得到软化并立即进行刨切,可产生较光滑的木材表面。因为表层木材的瞬间温度可达100℃,受到瞬间加热的湿木方表层会产生瞬间蒸汽压,加剧了木材自身的软化,增加了柔韧性,因此,有利于木材的刨切。木材的主要成份为纤维素、半纤维素和木素。它是一种弹性—塑性体,各成份均具有玻璃化渐变温度,如给予木材一定的水分和热量,就可以发生玻璃化渐变过程,其机械性质迅速发生变化。纤维素、半纤维素和木素的软化温度在100℃以上,高含水率状态下,其玻璃化渐变温度就会降低。通过高温加热给予木材暂时的柔韧性,立即进行刨切,可获得较为光滑的表面。研究该技术的目的是寻求探索刨切薄木制造工艺中软化木方的一种简便快捷的新方法;省去或取代刨切薄木工艺中的蒸煮浸泡工序;避免因蒸煮而产生的木材变色;节省时间,提高生产效率,用简单易行的方法代替漫长的蒸煮过程;简化设备,减少投资,降低工人劳动强度;缩短刨切薄木全过程生产周期。对软质材或可直接刨切的新伐材,提高刨切薄木的表面质量。传统的刨切木方软化工艺是将木方浸泡蒸煮,在目前天然林保护工程实施的形势下,珍稀树种越来越少,利用珍稀树种的材色和纹理贴面装饰木制品是人们所喜爱的。但是有些珍贵树种经过长时间的高温蒸煮后,木材抽提物和树皮中的化学成分溶在水中,致使木材原有的色泽发生改变,达不到预期的装饰效果,失去了珍稀树种的本来面目,采用实时快速加热方法软化木方是解决珍稀木材色泽改变的有效办法。

3 技术内容与要点

对木方实时快速加热,使木方刨切表面实时软化,并在加热的状态下进行热刨切制造薄木,能改善薄木的表面粗糙度,这些已经被试验所证明,但实时加热软化木方的方法能否代替刨切薄木生产中的木方蒸煮工序,应用该方法的利弊如何,这是我们在研究中要解决的问题。实时加热软化木方的方法要代替木方蒸煮工序必须具备如下特征:

1、应用该木方软化方法刨切的薄木表面质量与蒸煮软化木方的方法刨切薄木表面质量相当。2、应用该木方软化方法对木方进行连续生产刨切时,刃具的磨损与蒸煮刨切时相当。

3、该方法的生产效率要不低于蒸煮软化法生产效率。

4、传统的生产工艺被简化,机动灵活性增加。

5、生产成本与蒸煮软化法相当。实时快速加热方法可根据生产条件采用高温蒸汽或高温热板接触加热。木方的软化程度直接影响刨切薄木的表面质量、影响刃具的磨损和薄木的完好率等。影响木方软化程度的因素有加热温度、加热时间、木方含水率等。

1、加热温度　　加热温度高木材表面能迅速被加热,木材表层温度在瞬间达到软化点,热量传导速度快,软化时间缩短,木材软化效果好。

2、加热时间　　加热时间要与刨切机的间歇时间相吻合,加热时间长,木材表层能被更充分的软化,软化层加厚,能为下一刀刨切作准备;若加热时间过长温度过高,会使木方表层炭化而变色,刨切间歇时间也增加了,影响刨切工作效率。

3、木方含水率　　含水率高有利于木方在水热联合作用下软化和刨切,若含水率过高会消耗过多的热量。致使木方表层温度提升速度减慢,影响软化效果和刨切质量。含水率太低,木材软化点高,不利于软化和刨切。上述三个参数相互联系、相互影响、联合作用,必须摸索出适合木方实时快速加热软化的佳工艺参数,这些工艺参数随着树种的不同而存在差异,这需要我们在实验中逐步探索