杨木压缩木生产过程自动控制系统的研究
1 国内外压缩木研究现状
1.1 杨木等速生林的利用现状
杨木作为速生林,成材很快,但是密度低,强度和稳定性差,早期只用做火柴杆或包装箱等用材。上世纪80年代,人造板行业兴起,我国自主解决了杨木的单板旋切技术并研发出相应设备,杨木成为人造板生产的主要原料之一,并且杨树的采伐剩余物、枝丫、根和加工剩余物均可用于生产木片或纤维, 制造刨花板或中密度纤维板。人造板行业的兴起使得杨树产业取得飞跃增速,杨树成为我国主要的速生人工林树种之一,全国杨树营林面积达800多万hm2,占全国人工林总面积的19%,是世界杨树人工林总面积的4倍;使原本属于缺林、少林的省份,如江苏、山东、河北、浙江,一跃成为全国人造板生产大省。以杨树为原料的人造板加工业对地方经济发展,增加就业机会,改善生态环境做出了巨大贡献[1]。
20世纪初,随着压缩木技术的发展,使得杨木在家具、地板等原本只能使用实木的高附加值行业应用成为了可能。高温热处理杨木热压后性能提高较为明显,杜超、涂登云等人对杨木热压实验得结论:出杨木经过热压等工艺处理后,板材颜色均匀接近柚木,能满足部分实木地板、家具及室内装饰等使用(或进行防水处理)[2]。刘献奇、赵湘玉等从温度和保压时间方面对花旗松薄木压缩工艺进行了探索;四川农业大学的周妮和陈思敏分别对水杉速生材和柳杉木材的压缩密实工艺做出了研究。日本种植有大量的日本雪松(学名:日本柳杉),由于其材质太过于松软,无法作为家具用材,日本人研制出了一种压缩方法,使之更坚硬耐用,从而能够用这样一种速生且本土生长的木材批量生产扶手椅等工艺家具产品[3]。
我国是一个缺林少林国家,尤其是实木一直都是供不应求,而杨木、杉木、松木等速生林由于其生长适应性强、生长周期短等特点在我国被广泛种植,储量很多。而且这些速生林经过压缩改性处理之后在地板、家具等木制品领域完全可以替代实木,所以对杨木等速生林压缩研究很有必要,有利于缓解我国实木的急需状况,还可以增加杨木等速生林的应用范围,提高其经济附加值。
1.2 压缩木技术和利用现状
压缩木技术研究历史很久,早在上世纪30年代,美国、德国的军用飞机就曾使用压缩木来躲避雷达发现。40年代日本京都大学木质研究所也以同样的目的,采用高温加压方式生产出山毛榉、桦木强化木材[4]。我国于上世纪五六十年代研制出应用于煤矿生产和纺织的压缩木锚杆和压缩木木梭。七十年代,同样在木梭制造行业,印度使用其本国自产的多种木材经压缩处理后替代了进口木材。90年代后,随着木材工业科研水平的迅速提高,各国学者将木材压缩及其变形固定的研究推向了一个新的高度,为压缩木材的工业化利用奠定了良好的基础[5]。发展至今,木材压缩改性技术已经在压缩木地板行业实现工业化生产。
木材压缩技术大概可以按照以下几种方式来分。根据所处环境不同,可分为封闭式和开放式压缩改性技术;依据热压形式不同可分为平压和辊压改性技术;根据木材被压缩程度不同,又可分为整体和层状改性技术[6]。当前木材压缩技术的的主要问题以及研究方向集中在木材软化以及压缩后防回弹的压缩定型问题,在这两方面国内外许多专家学者针对各种处理方法做了大量研究。
