全 文 ：第 25 卷 第 4 期
2004 年 12 月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报
Journal of I nner Mongolia Agricultural University
Vol.25 No.4
Dec.2004
文章编号:1009-3575(2004)04-0122-03
沙柳材的又一新利用 ———沙柳木束/刨花复合板
李 奇 , 高志悦
(内蒙古农业大学林业工程学院 , 呼和浩特 010018)
摘要: 本文简述了重组木的国内外研究现状 ,对沙柳木束/刨花复合板的复合方式 、结构设计 、生产工艺以及优
点进行了详细的阐述。并指出利用我国西部地区沙生植物资源———沙柳制造优质新型结构用材———沙柳木束/刨
花复合板是缓解我国木材供需矛盾的 1 种新途径。
关键词: 沙柳; 重组木; 木束/刨花复合板
中图分类号: TS 652 文献标识码: A
A NEW UTILIZATION OF SALIX -SALIX SCRIM
AND PARTICAL COMPOSED BOARD
LI Qi , GAO Zhi-yue
(Co llege of Forestry Engineering , Inner Mongolia Ag ricultural Universitity ,Huhhot 010018)
Abstract: The domestic and international research status of scrimber are reviewed.The composed technology ,
structure design , technology as w ell as the advantage of the Salix scrim and partical composed board are dis-
cussed.Using Salix w hich g rew in the western area of China to product high quality structure material -Salix
scrim and partical compound board is a new w ay to alleviate the contradiction of w ood supply and demand of Chi-
na.
Key words: Salix;scrimber;Salix scrim and partical composed board
前言
我国森林资源贫乏 ,资源存量不足且资源质量不尽人意 。尤其是用材林资源长期过度采伐 ,已出现严重
危机 。主要珍贵用材树种已趋于枯竭 ,人工林比重增大 ,大径级林木蓄积量大幅度减少 。因此 ,我国今后相
当长的一段时间内将存在木材总量供给不足和大径材严重缺乏的结构性矛盾。根据有关专家预测 ,2010年
我国木材供需缺口将达到 6 500 万 m3 左右[ 1] 。随着天然林保护工程的实施 ,原料短缺困扰着人造板工业的
快速发展。为了改变这种被动局面 ,几年前有关部门实施了人造板项目与原料林基地同时建设或原料林基
地建设先行一步的措施 ,使人造板的原料已逐步从使用天然林为主 ,转向目前以人工林为主。木材资源的结
构性变化 ,推动了人造板产品品种结构的变化 ,如何以间伐材 、小径材 、枝桠材等低劣质材加工人造板产品代
替木材 ,特别是代替日益紧张的由大径级材加工获得的结构用材 ,是当前人造板行业最迫切需要解决的问
题。
沙柳是 1种多年生沙生灌木 ,广泛生长在我国西北地区和内蒙古西部地区 ,是三北防护林工程在沙漠地
区的主要速生灌木。根据其生物学特性 ,需 3a ～ 5a 平茬 1次 ,平茬所得枝条已木质化 ,我们称之为沙柳材。
近年来 ,我们已对沙柳材的构造 、纤维形态及其化学成分进行了深入研究[ 2] ,研究结果表明:沙柳材是人造
板的优质原料。近年来在内蒙古等地开发利用沙柳材生产中纤板和刨花板正方兴未艾 ,此举拓宽了人造板
的原料范围 ,同时达到了生产企业与林农双赢的效果。但由于西北地区大径级材短缺导致结构材供应不足 ,
而中纤板和刨花板又不能作为结构材使用等原因 ,促使人们利用沙柳材 ,研制开发新型结构材 ,以满足建筑 、
收稿日期: 2004-08-26基金项目: 内蒙古自治区自然科学基金项目 ,项目编号(98077)作者简介: 李奇(1974—),女 ,硕士研究生 ,主要从事人造板方面的研究.
交通 、家具等行业对结构材日益增加的需求。
1 国内外重组木的研究状况及重组木的性能
重组木(Scrimber)最早是由澳大利亚联邦科学和工业研究组织(CSIRO)的研究人员 John Doug las
Coleman研究开发的 ,始于 1973年 。Coleman在分析前人工作的基础上萌发了帘布式木束加工的设想[ 3 , 4] ,
即不打乱纤维的排列方向 ,保留木材的基本特性 ,进而重新组合成具木桁梁那样强度的产品。并于 1989年
由澳大利亚南方木材公司投资在澳大利亚南部的芒特甘比尔建成年产 5×104m3 的辐射松重组木工厂 。此
外 ,日本的安滕友 、英国的 Fali ty.B.、加拿大的 Chow .S.和 Yongnist.J.A等学者也都在这个领域进行了更为
深入的研究。国内对重组木的研究工作最早是由中国林科院木材工业研究所开始的[ 5] ,以江西省的马尾松
为原料 ,与江西木材厂共同开发了这一新技术 。80年代末 ,南京林业大学汪孙国 、华毓坤用竹材进行了重组
竹制造工艺的研究[ 6] ,该项研究为重组木的加工开辟了新的领域。原内蒙古林学院的潘石峰 、王喜明等人
利用西北地区广泛生长的沙柳为原料 ,进行重组材的加工工艺及力学性能研究[ 7] ,该项研究进一步扩大了
重组木研究的树种 ,同时也为沙生灌木的利用开辟了新的思路。进入 90年代 ,东北林业大学对重组木的制
造理论 、工艺技术及加工设备进行了更为深入的研究[ 8 , 9] ,在对落叶松 、桦木 、杨木等树种制造工艺的试验研
究基础上得出结论[ 10] :在一定的工艺条件下 ,重组木具有较高的静曲强度 ,弹性模量和握钉力等 ,适合于做
结构材。
重组木保留了天然木材的优良性能 ,而且在加工过程中可以人为地将天然木材的缺陷大部分剔除 ,生产
工艺及设备较简单 ,产品具有良好的机械加工和表面装饰性能 ,其强重比大 ,刚性极佳 ,抗压性能优良 ,胶接
强度高。同时 ,重组木产品的密度可以人为控制 ,在保证一定强度和安全系数的前提下 ,可根据设计 ,选择最
经济的截面尺寸 ,以节约原材料 ,降低成本。重组木最大的优点就是可以充分利用小径木 、间伐材 、枝丫材等
劣质材料来生产均质高强度 、长度可以任意选择的大截面方材 ,提高了木材的综合利用率和经济效益。
上世纪 90年代 ,我国重组木的研究工作取得了很大的进展 ,重组木的优良性能及经济效益得到了普遍
认可 。但重组木仍有一些问题限制它的发展 ,主要是在纵向强度提高的同时 ,横向强度低于木材 ,且横向往
往出现翘曲 ,使重组木板材达不到规定的平面度要求。另外 ,重组木外表较粗糙 ,影响表面质量。
2 沙柳木束/刨花复合板的研究
2.1 国内外木质复合板的研究状况
近十几年来 ,国际上人造板的品种正在由单一型向复合型发展 ,美国麦迪逊林产品实验室一直在从事单
板复合刨花板的研究 ,试图以单板的纵向高强度提高刨花板作为结构材的性能 ,以单板的表面质量和加工性
能 ,扩大刨花板的应用范围 ,使其能用于精加工或承重结构中;加拿大与德国合作一直在进行纤维复合刨花
板的研究 ,其为三层结构 ,芯层为刨花板 ,两表层为纤维板 ,因其表面细密 ,适宜做各种油漆涂饰及单板或浸
渍纸贴面等装饰处理 。
针对重组木的优良性能及存在的问题 ,东北林业大学借鉴单板复合刨花板 、纤维复合刨花板的研究思
路 ,初步研究将木束与刨花混合铺装 ,热压胶接后形成一种新型人造板[ 11-13] 。
由于重组木和木材一样具有较高的纵向强度 ,但横向强度偏弱 。从等强度角度出发 ,纵向强度浪费很
大 ,横向强度却明显不足 。刨花板中的刨花是随机铺装的 ,纵 、横向强度相当且均弱。将木束与刨花复合起
来 ,以木束弥补刨花板的纵向强度 ,以刨花提高重组木的横向强度 ,两者相互取长补短 ,从而得到性能合理的
工程结构材。
2.2 沙柳木束/刨花复合板的结构设计
重组木突破了一般人造板生产中必不可少的切削加工方式[ 14] 。其基本结构单元木束的形成过程是将
小径材首先进行预处理 ,然后送入辗压机中 ,压溃并使其沿着木纹方向裂开 ,经过辗搓辊的反复加工 ,从而将
其解离成帘片状的网状木束。木束加工除辗压方法外 ,还可通过扭转 、锤打等方法或几种方法结合使用来实
现。由于木束在加工过程中没有破坏纤维的排列方向 ,保留了木材的基本特性 ,因而将其重新组合 ,产品将
具有接近于实体木材的性能。
将木束与刨花复合 ,木束采用定向铺装 ,刨花采用随机铺装 ,将木束与刨花分层铺装而复合起来 。由于
木束层的纵向强度远高于横向强度 ,而刨花层的横纵向强度相当 ,将二者分层铺装起来 ,纵向强度主要由木
束层所决定 ,而横向强度主要由刨花层所决定 。复合板两个方向的强度由木束层与刨花层相互弥补 ,由双方
中强度较高的一方所决定 ,从而使横纵向强度差异减小 。木束层和刨花层结合处由于刨花填充了木束空隙 ,
从而使层间接合紧密 。
三层结构的木束/刨花复合板采用两种复合方式:其一是将木束作为芯层 ,两表层为碎刨花 ,该种复合方
式制得的板材 ,其横向强度要优于重组木 ,纵向强度要远高于刨花板 ,并且该产品的表面质量和可加工性能
也比重组木有明显提高;其二是将碎刨花作为芯层 ,两表层为木束 ,该种复合方式与前一种只是在铺装方式
上有所差别。此种复合方式虽然不能改变重组木产品的表面质量 ,却可以更大地改变产品的物理力学性能 ,
这对于扩大重组木产品的应用领域有着重要的意义。沙柳木束/刨花复合板的力学性能受其断面结构的影
123第 4 期 李 奇等: 沙柳材的又一新利用———沙柳木束/刨花复合板
响 ,对于 3层结构的沙柳木束/刨花复合板 ,当木束与刨花质量配比为 1:1时 ,在相同工艺条件下 ,上 、下表层
为木束的沙柳木束/刨花复合板的纵向静曲强度及弹性模量明显高于上 、下表层为刨花的复合板 ,这是由于
静曲强度 、弹性模量主要取决于表层材料的性能。
2.3 沙柳木束/刨花复合板的生产工艺及优点
沙柳木束/刨花复合板是将沙柳材搓辗成横向不断裂 、纵向松散而又交错相连的网状木束 ,干燥 、施胶
后 ,再与拌胶刨花复合组成板坯 ,经热压制成的复合板 。
该复合板生产工艺流程为:
该复合板在压制过程中生产工艺的各个环节与重组木 、刨花板的生产工艺基本相同 ,只有 3 点值得说
明:一是沙柳新伐材可不需软化处理直接进行辗压成木束 ,干材需水煮等软化处理;二是沙柳条由于直径较
小 ,去皮困难 ,辗压后去皮较容易。三是木束施胶前要进行热压干燥定型 ,既有利于木束干燥 ,又可使木束容
易铺装。
沙柳木束/刨花复合板具有诸多优点:即具有优良的力学性能 。网状木束提高了板材的纵向强度 ,而刨
花提高了重组木的横向强度 ,从而使木束/刨花复合板的强度高于刨花板 ,但低于重组木;从经济效益上看 ,
作为原料的沙柳来源广泛 ,而且价格低廉 ,加之刨花板是人造板中成本最低的板种 ,从而使沙柳木束/刨花复
合板的成本也大大低于重组木;设备投资少 ,沙柳木束/刨花复合板将是沙柳刨花板厂的附加产品 ,除辗压工
序之外 ,重组木和刨花板生产工序基本相同 ,需要投资的新设备少;沙柳木束/刨花复合板的用途相对于沙柳
刨花板要广泛些 ,由于该复合板的力学性能好 ,表面质量优良 ,便于机械加工 ,不仅可用于家具行业 ,而且适
合于作建筑结构材 ,市场竞争力强 。
3 沙柳木束/刨花复合板主要研究内容
沙柳/木束刨花复合板可采用脲醛树脂胶和酚醛树脂胶两种胶种 ,木束又可采用涂胶 、喷胶 、浸胶 3种施
胶方式 ,通过表芯层原料的不同 ,以及不同的铺装比 、复合层数 ,可对其断面结构进行更进一步的研究。沙柳
木束/刨花复合板的研究为进一步将沙柳木束与刨花 、纤维 、单板复合及断面结构的合理设计提供了新的思
路 ,由此可开发出适合不同用途的沙生灌木人造板材来 。由于沙柳木束/复合刨花板可将速生小径级沙柳材
变为高强度 、大截面的结构用材 ,做到小材大用 、短材长用 、劣材优用 ,为供需矛盾日益加剧的结构用材和特
殊用材提供了新材料 、新品种 ,因此有望在不远的将来在我国有较好的发展前景 。
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