李 創(chuàng)
(廣西壯族自治區(qū)國有博白林場,廣西玉林 537600)
根據(jù)我國部分地區(qū)的桉樹人工林實際種植經(jīng)驗來看,桉樹人工林木材在加工過程中會出現(xiàn)多種問題,主要包括木材采伐開裂、加工難度較高、加工過程開裂、木材干燥發(fā)生褶皺、機械加工難度較大、膠合和涂飾難度較大等問題。不同的問題會對桉樹人工林木材加工造成相應(yīng)的影響,所以為了解決桉樹人工林木材加工中存在的問題,必須對不同的問題成因進行分析,根據(jù)成因制定科學(xué)的控制策略,從而達到提升我國桉樹人工林木材加工技術(shù)水平的目的。
桉樹木材在生長過程中會自動平衡內(nèi)部的生長應(yīng)力,從而不會發(fā)生開裂等缺陷問題,但是在采伐過程中會打破桉樹木材內(nèi)部的應(yīng)力平衡,生長應(yīng)力會逐漸釋放,從而導(dǎo)致桉樹木材出現(xiàn)環(huán)裂、局部開裂及端部開裂等多種問題[1]。在桉樹生長過程中,其形成層每年都會分裂許多木質(zhì)部細胞。該過程一般為2 個階段:第1 階段為桉樹木材細胞的內(nèi)填式生長,其細胞直徑和長度會有所增加;在第2 階段中,桉樹木材的細胞壁會逐漸增厚,細胞壁內(nèi)會出現(xiàn)更多的木質(zhì)堆積。在木質(zhì)堆積過程中,桉樹木材細胞就會出現(xiàn)相應(yīng)的膨脹,其在長度方向會出現(xiàn)收縮,在限制作用下拉伸應(yīng)力會有所提高,從而產(chǎn)生生長應(yīng)力。我國的桉樹人工林生長較快,桉樹木材始終承受生長應(yīng)力,同時完成木質(zhì)堆積,但是與其他樹木不同,其他樹木在停止生長后其生長應(yīng)力會得到緩解,但是桉樹木材的生長應(yīng)力較大,所以在采伐的過程中,其生長應(yīng)力被破壞后就會出現(xiàn)開裂問題。因此,在采伐桉樹木材時,需要防止因采伐對桉樹產(chǎn)生過大沖擊,可以采用鉆孔方法釋放桉樹木材中的部分應(yīng)力,能夠緩解桉樹木材出現(xiàn)局部開裂的問題。同時,如果桉樹木材的生長應(yīng)力較大,可以采用水運運輸方式,能夠有效降低生長應(yīng)力。
在對桉樹木材進行鋸解時,受到木材生長應(yīng)力的影響,其內(nèi)部應(yīng)力平衡狀態(tài)會被嚴重破壞,分布在桉樹木材不同區(qū)域的應(yīng)力會突然釋放。如果桉樹木材的生長應(yīng)力較大,就會出現(xiàn)局部開裂的問題,尤其在桉樹木材的端部,開裂問題較為嚴重,且如果桉樹木材的生長應(yīng)力較為均勻,在鋸解時會發(fā)生一定程度的彎曲。我國大部分桉樹人工林的木材生長應(yīng)力都處于較高水平,即使采用橫截面積較小的鋸解方式,也會發(fā)生開裂、斷裂等問題,部分桉樹木材在第一個鋸口就會出現(xiàn)斷裂問題,從而導(dǎo)致桉樹木材整體加工難度較大[2]。
為了防止桉樹木材在加工時出現(xiàn)嚴重開裂問題,在對桉樹木材進行加工時,需要對鋸解機械和鋸解方式進行調(diào)整。根據(jù)實踐經(jīng)驗來看,采用對稱下鋸的方式能夠有效緩解該問題。對稱鋸解的方式能夠使桉樹木材的應(yīng)力釋放更加均勻,從而能夠避免桉樹木材出現(xiàn)嚴重開裂問題。在將桉樹木材鋸解完成后,需要注意搬運力度,盡量減少搬運次數(shù),并加強桉樹木材儲存環(huán)境控制,防止桉樹木材被陽光暴曬。此外,在對桉樹木材進行加工前,可以采用預(yù)處理的方式,減少其內(nèi)部生產(chǎn)應(yīng)力不均勻發(fā)散的問題,比如可以將桉樹木材在水中浸泡若干小時,還可以采用蒸汽對其進行處理,能夠有效降低加工難度。近年來,部分研究人員發(fā)現(xiàn),采用微波對桉樹木材進行處理,能夠減少生長應(yīng)力,因為微波的加熱作用能夠破壞桉樹木材中的水分結(jié)構(gòu)。水分重新分布的過程能夠減慢生長應(yīng)力的釋放速度。
因為桉樹木材的生長應(yīng)力較大,且木材密度較高,木材特性變異程度較為嚴重,同時具有滲透性差、干燥速度慢的特點,所以如果桉樹木材過于干燥,就會出現(xiàn)褶皺和開裂問題。相關(guān)研究表明,桉樹木材在生長的過程中會產(chǎn)生嚴重的干燥缺陷,從而導(dǎo)致桉樹木材的利用率下降,嚴重干燥的情況下還會產(chǎn)生內(nèi)部斷裂問題,導(dǎo)致桉樹木材完全不能使用。干燥褶皺是因為其水分移動速度過快,毛細管張力和干燥應(yīng)力使其內(nèi)部細胞出現(xiàn)潰陷問題,從而導(dǎo)致其出現(xiàn)不規(guī)則收縮。干燥褶皺一般發(fā)生在初期,因為桉樹木材在初期的含水量較大,水分移動速度明顯加快,通常情況下桉樹木材干燥褶皺會使其損失率達到10%左右。
因此,為了避免桉樹木材出現(xiàn)干燥褶皺或開裂,需要針對該問題進行相應(yīng)的處理。當前最常用的方法為蒸汽處理、冷凍處理及后期濕潤度調(diào)整處理等方法,部分廠家會采用多段式干燥工藝,不同工藝具有不同的處理效果。但是因為我國的桉樹木材種類較多,不同的桉樹樹種木材之間存在差異,所以需要針對不同的桉樹木材采用不同的處理方法。當前應(yīng)用效果最好的兩種干燥方法為冷凍處理與初期濕度調(diào)整處理方法,能夠有效降低桉樹木材因干燥產(chǎn)生的破壞問題,且部分桉樹木材干燥處理工藝正處于研究階段,相信隨著研究的不斷深入,桉樹木材干燥處理技術(shù)水平會有所提升[3]。
從桉樹木材的實際加工生產(chǎn)經(jīng)驗來看,采用機械方式對桉樹木材進行加工的難度較大,常規(guī)的木工機械和加工技術(shù)難以取得良好的效果,整體機械加工速度較慢,且加工精度不足,會對桉樹木材質(zhì)量造成很大破壞。以我國種植較為廣泛的5 種桉樹木材為例,尾葉桉的密度為0.873 kg/m3,尾赤桉的密度為0.635 kg/m3,尾園桉的密度為0.873 kg/m3,尾巨桉的密度為0.663 kg/m3,大花序桉的密度為0.829 kg/m3。從木材物理學(xué)性質(zhì)的分級來看,尾葉桉、尾園桉和大花序桉為高密度木材,尾巨桉和尾赤桉為中密度木材,在桉樹木材加工過程中,隨著桉樹木材密度的提高,木材中的其他夾雜物質(zhì)也會增加,所以采用機械加工時,機械帶來的切削力、沖擊力及切削功率會逐漸提高[4]。因此,為了降低桉樹木材機械加工難度,需要對加工機械進行優(yōu)化,部分桉樹木材加工廠家采用調(diào)整鋸齒形狀、鋸齒高度以及鋸齒間距的方式,比如將鋸齒的齒喉角軟材調(diào)整為10°、硬材調(diào)整為7°,能夠有效提高桉樹木材機械加工效率。同時,如果鋸解機械厚度增加,其切削功率就會增加,所以需要對鋸解機械厚度進行調(diào)整,一般情況下其厚度在0.75 mm 左右能夠起到良好的效果。除調(diào)整鋸解機械之外,還可以通過減少桉樹木材進料速度、降低桉樹木材切削深度及增加鋸解機械更換次數(shù)的方式,解決桉樹木材機械加工難度較高的問題。
桉樹木材在加工過程中,膠合和涂飾困難是常見問題,普通木材使用的膠合劑和膠合方法難以起到良好的效果,膠合劑與桉樹木材的膠合度不足。例如,某工廠采用常規(guī)的乳白膠,在常溫常壓狀態(tài)下,桉樹木材與乳白膠膠合后,桉樹木材端面會產(chǎn)生分析,部分膠合區(qū)域無法有效膠合[5]。該問題產(chǎn)生的原因與桉樹木材的干燥程度有一定的關(guān)系,如果桉樹木材較難干燥,或后期濕潤處理效果不足,在膠合過程中桉樹木材的含水率會逐漸均衡,高含水率區(qū)域就會開始收縮,從而產(chǎn)生縫隙問題。同時,因為桉樹木材的性質(zhì)變化較大,尺寸穩(wěn)定性不足,在桉樹木材干燥過程中容易出現(xiàn)尺寸變化過大的問題,從而導(dǎo)致桉樹木材無法有效膠合。因為桉樹木材的硬度較大,且桉樹木材加工表面較為光滑,每次使用的膠合劑較小,所產(chǎn)生的膠合力不足,所以針對桉樹木材不能采用常規(guī)膠合方法,可以采用砂光或涂抹堿液的處理方法對其膠合面進行預(yù)處理。
涂飾作為桉樹木材加工的重要環(huán)節(jié),不僅能夠美化桉樹木材,還能夠起到一定保護效果,針對桉樹木材涂飾難度較高的問題,可以對涂飾材料進行優(yōu)化,結(jié)合桉樹木材表面的基本特點,采用特殊的涂飾材料。
針對桉樹人工林木材加工存在的問題,提出相應(yīng)的優(yōu)化策略,不僅能夠?qū)ξ覈駱淠静募庸ば袠I(yè)起到一定的借鑒作用,還能夠提高桉樹木材加工質(zhì)量,促進桉樹人工林經(jīng)濟效益提升。