桉树木材加工利用研究现状 Microsoft Word 文档.doc

桉树木材加工利用研究现状我国从 1890 年开始引种桉树, 现有桉树人工林 面积接近 300 万 hm2, 但在桉树木材加工利用方面一 直处于落后水平因此, 研究桉树木材加工利用的成 熟技术和经验, 以提高我国桉树木材的利用水平, 有 利于我国人工林资源的合理整合利用, 促进国内木 材加工工业的可持续发展      木材是人类社会发展密切依赖的重要原材料之 一面对日益严峻的木材供需矛盾, 世界各国都在大 力发展人工林, 以替代逐渐匮乏的天然林木材资源 桉树是澳大利亚的乡土树种, 近几十年来, 桉树作为 一种优质速生树种, 已引种到许多国家, 并得到了大 面积的种植目前, 桉树已经成为世界人工林最重要 的造林树种之一长期以来, 大部分桉树人工林木材 都以纸浆生产为主要途径除此, 桉树木材尚具有巨 大的实木利用潜力, 但由于桉树本身所具有的生长 特性, 桉树木材也存在相应的缺陷, 例如采伐时产生 端部开裂; 制材加工困难, 易产生劈裂; 干燥时容易   1  桉树木材的性质   1. 1   桉树的木材密度和生长应力及其天然缺陷 和所有木材相同, 桉树木材基本密度是桉树木 材质量的最基本性质, 它与桉树木材的物理力学性 质及加工性能有密切的关系。

澳大利亚研究人员对 20~ 40 a 树龄不同树种的桉树人工林木材性质的研 究表明, 桉树生长速度与木材基本密度之间没有显 著的相关性, 同时表明桉树的树龄对其木材质量的 影响程度比桉树的生长速度要明显, 采伐的木材树 龄越小, 密度越小与天然林相比, 桉树人工林的 边材率较高巴西学者分析了8年生巨尾桉， 人工林木材性质, 结果显示密度和 所有力学指标沿树干髓心向外逐渐增大, 而在树干 高度方向上, 除上部抗弯弹性模量( MOE) 较下部略 高以外, 基本密度硬度和抗弯强度( MOR) 大致相同 同时其密度和各力学性质受中上度遗传控制   众所周知, 因细胞分裂活动, 活立木形成层每年 都会分裂出大量的木质部细胞, 细胞的发育和成长主 要是细胞的扩大和细胞壁物质的堆积, 细胞的扩大是 木材细胞进行内填式生长, 增大直径和细胞长度; 细 胞壁物质的堆积是细胞壁的增厚过程, 初生壁内侧附 着堆积更多的纤维素, 同时在胞间层各细胞的角隅会 有木素的堆积, 在木素的填充过程中, 细胞横断面发 生膨胀, 长度方向上发生收缩, 并使两者之间产生限 制作用, 纵向拉伸应力增加, 随着树径的长大, 新细胞 形成后产生的纵向拉力最终形成对树干中部的高压 应力, 产生了生长应力。

由此可见, 生长应力存在于所 有的树木中, 木材中因有生长应力而导致应变, 给木 材加工带来困难, 进而影响木材质量 桉树, 尤其是低龄桉树人工林的高生长应力是 其木材性质的一个显著特征各研究数据说明, 控制 并降低桉树的生长应力, 可以减少桉树人工林木材 加工过程中高生长应力导致的各种加工缺陷和损 失巴西和南非就有关营林技术对生长应力水平的 影响做了一定的研究, 已经做到通过遗传选育和栽 培管理措施成功地降低了桉树的生长应力     与生长在四季分明地区的树种相比, 桉树生长 在热带地区, 所以桉树木材的细胞分裂活动更为活 跃, 依生长应力的形成机理来看, 桉树木材的生长应 力较一般木材的都大因生长应力给桉树实木的加 工和利用带来很大的影响, 所以相关研究较多, 在澳大利亚、南非和巴西均有关于不同桉树木材生长应 用能力的研究 有关生长应力的研究最早出现在1930年, 研究人员用不同的方法测量木材的生长应变, 但应力释 放 的方 法不 同有 研究 表 明, 4 年生 大花 序 桉 ( E. cloeziana) 的表面径向生长应力与其高度、胸径和 边材密度呈显著正相关桉树人工林的生长速度对 生长应力略有影响, 细胞壁微纤丝角可能是控制生 长应力, 以及影响生长应力和干燥应力之间关系的 主要因子。

    目前尚无一种直接的方法可用于测量生长应 力, 一般采用生长应变仪测量生长应变, 据此推算生 长应力[ 5 ]目前主要有 3 种方法用于测量木材生长 应变: 澳大利亚 Nicholson 法、日本和美国的应力片 法及法国的应变测量法, 法国的应变测量仪比较常 用, 此方法易于掌握分别研究过 树木生长应变和树木直径间的关系, 研究过 3 个种源蓝桉木材的生长应变等这些研究结果的共 同处是生长应变和应力可以通过品种选育的措施来 改变, 通过定向育种的途径培育出生长应力较小的 树株, 生产出高质量的原木和锯材   节疤是影响所有木材锯材质量的主要缺陷之 一其主要发生在幼龄材, 节疤大小、数目、位置和分 布, 不同程度地影响木材强度为了使低龄速生桉树 产出更多的无疵木材, 需要低密度种    植并加强剪枝 与栽培管理, 以减少节疤的产生 和其它一些树种一样, 脆心是桉树的另一种缺 陷, 通常发生在树木中心区, 该区木材强度低, 因某 些纤维中微细的/ 压溃0( 或滑移面) 而产生脆裂的特 征树木的高圆周生长应力和强风所产生的压力, 使 木材低密度区产生脆心有研究显示, 18~ 20 年生赤 桉树干的横断面上, 中心脆心区约占 15% 。

桉树的脆 心在株间差异很大, 常因树龄、立地条件而有差异 1. 2  桉树木材采伐和加工过程中的特性  1. 2. 1  桉树采伐时易端部开裂  桉树木材生长应力在立木内是平衡的, 它不会 使木材发生开裂或产生其他缺陷, 当这种平衡受到 破坏( 如锯解、冲击、雷击、风吹等) 时, 生长应力就会 释放, 导致木材发生环裂、端部开裂、压坏等问题因 此, 在采伐桉树立木时, 要避免对树木的大冲击, 可 以用钻孔法先释放立木中的生长应力, 较少甚至避 免发生端部劈裂桉树原木尽量采用水运, 也可减少 70 桉 树 科 技 第 27 卷   生长应力带来的影响   1. 2. 2  桉树制材加工时易产生劈裂 同样因为生长应力的存在, 桉树木材在锯解时, 其内部平衡受到了破坏, 在木材的端部就易发生木 材端裂, 严重时发生劈裂生长应力分布均匀时会使 木材产生弯曲 为了解决这个问题, 可使用双联带锯机, 并采用 对称下锯法锯解后的板材要轻拿轻放, 减少搬运次 数, 避免在烈日下爆晒可对原木进行预处理, 以减 少原木内的生长应力, 如水浸泡处理、汽蒸处理等   有试验表明, 用微波处理木材可减少其中的生长 应力, 其原理是用微波加热木材, 使木材中的水分重 新分布, 此过程也可均衡木材中的应力, 加热木材的 过程可缓解木材中的应力从而减少原木中的应力。

   1. 2. 3  桉树干燥时易发生皱缩  桉树木材在干燥过程中产生的皱缩溃陷, 是木材干燥时由于水分移动太快、所产生的毛 细管张力和干燥应力使细胞溃陷而引起的不正常、 不规则的收缩) 和开裂是较为严重的干燥缺陷, 特别 是皱缩 皱缩的发生不仅使 木材的强度大幅度减 少, 木材利用率降低, 严重的皱缩还使木材产生内裂 ( 蜂窝裂) , 甚至使木材报废 木材皱缩的宏观表现是板材表面呈不规则的局 部向内凹陷, 并使横断面呈不规则图形; 微观表现通 常是呈多边形或圆形的细胞向内溃陷, 细胞变得扁 平而窄小, 皱缩严重时细胞壁上还会出现细微裂 纹皱缩不仅使木材的收缩率增大, 损失增加 5%~ 10% , 而且因其并非发生在木材所有部位或某组织 的全部细胞, 因而导致木材干燥时产生变形皱缩时 还经常伴随内裂和表面开裂, 开裂使木材强度降低 甚至报废   1. 2. 4  桉树木材机械加工困难    桉树木材密度和力学强度的差异给桉树木材的机械加工造成困难常规的木工机械和加工工艺特点是加工速度慢、机械动力不够、加工精度不够加 工桉树木材的应该是大动力的木工机械, 比普通动 力的机械增加 20%~ 30% 的功率。

 木材中外来物质的数量也 在增加, 木材的切削力、冲击力和切削功率都在增 加为了减少切削力, 提高切削速度, 应改变锯齿的 几何形状、齿高、齿距和锯条厚度 1. 2. 5  桉树的胶合和涂饰比较困难   桉树木材材性是影响胶合和涂饰性能主要原 因, 常规的胶粘剂和胶合方法很难做到良好胶合普 通乳白胶的常温无压胶合, 在木材的端面常有离缝、 部分胶合面胶合不好等现象的发生分析表明, 离缝 与干燥有关, 如果木材干燥后期的调湿处理不彻底, 干燥材的含水率就会分布不均, 其胶合时就会产生 离缝现象桉树木材的尺寸稳定性也与离缝有关, 这 是由单株桉树内存在材性差异而导致干燥后板材含 水率分布不均造成的桉树纹理也是影响桉树胶合难易的因素桉树 加工表面光滑, 胶粘剂形成的胶钉少, 胶合强度就 低因此, 应对桉树胶合表面进行预处理, 如表面砂 光处理和涂饰碱液处理等木材涂饰同时对木材起保护和装饰的双重作用涂料和木质材料之间的结合直接影响木材的涂饰性能桉树木材的涂饰与其胶合有原理有相似之 处, 桉树木材表面涂饰时, 部分表面附着油漆性能 差, 常有部分漆面脱落试验表明, 在桉树木材板面 的一些部位, 漆面与木材表面的附着力小, 有漆泡出 现, 漆面干燥速度慢, 漆面硬度差。

研究同时表明, 依 据木材与涂饰材料结合理论, 认为桉树木材表面光 滑, 空隙少, 涂料和木材的附着力小是桉树木材表面 涂饰性能差的主要原因    此外, 桉树木材含有大量的单宁, 木材锯解后, 表面很快氧化, 严重影响胶合和涂饰质量我的木材网行业事业部。