熱處理技術(shù)在現(xiàn)代林業(yè)的應(yīng)用
時(shí)間:2022-05-16 03:34:25
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摘要:詳細(xì)闡述了利用熱處理技術(shù)在應(yīng)用到木材中的原理和方法,初步探索了熱處理技術(shù)在速生材的應(yīng)用領(lǐng)域,分析了熱處理技術(shù)在速生材的應(yīng)用意義,系統(tǒng)地總結(jié)了熱處理技術(shù)在未來林業(yè)加工使用中的前景。為大面積種植速生林,大力發(fā)展現(xiàn)代林業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:熱處理技術(shù);現(xiàn)代林業(yè);速生材;尺寸穩(wěn)定性
1熱處理技術(shù)概述
熱處理(high-temperaturetreatment)是指材料在固態(tài)下,通過加熱、保溫和冷卻的手段,以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。在從石器時(shí)代進(jìn)展到銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代的過程中,熱處理的作用逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。早在公元前770~222年,中國(guó)人在生產(chǎn)實(shí)踐中就已發(fā)現(xiàn),鋼鐵的性能會(huì)因溫度和加壓變形的影響而變化。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農(nóng)具的重要工藝。一般來講,熱處理技術(shù)的用途主要在以下3個(gè)方面:①改變零件或者毛坯的內(nèi)部組織,而不改變其形狀和尺寸;②可以提高硬度、強(qiáng)度,使經(jīng)過熱處理的材料提高使用壽命;③可以降低硬度、強(qiáng)度,使材料易于加工。
2熱處理技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用
熱處理技術(shù)現(xiàn)代應(yīng)用到林業(yè)方面,被稱為木材熱處理(woodhigh-temperaturetreatment),與應(yīng)用到金屬等方面要求的溫度不同,因木材的特殊性,一般是在保護(hù)性氣體環(huán)境中,在160~250℃溫度下,對(duì)木材進(jìn)行短期熱解處理是一種環(huán)保型木材物理保護(hù)技術(shù),熱處理后有以下非曲直個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):一是熱處理能夠提高木材的尺寸穩(wěn)定性,除去或緩釋木材內(nèi)應(yīng)力;二是熱處理提高木材防腐性能;三是提高木材的疏水性;四是改變木材的顏色。社會(huì)發(fā)展的需求,對(duì)木材產(chǎn)生了極大地需求,因而引起了對(duì)林業(yè)提高了要求。一般來講,木材熱處理技術(shù)在林業(yè)的用途主要在以下3個(gè)方面:2.1改善速生材尺寸穩(wěn)定性。木材熱處理較突出地改良效果是提高處理材的尺寸穩(wěn)定性,一定溫度范圍內(nèi)的加熱可起到消除木材內(nèi)部生長(zhǎng)應(yīng)力的作用,減少由此引起的變形,從而顯著改善尺寸穩(wěn)定性。因速生材生長(zhǎng)周期較短,木材材質(zhì)相對(duì)疏松,尺寸穩(wěn)定性較差,利用木材熱處理除去或緩釋木材內(nèi)應(yīng)力,使得半纖維素特別是多糖醛苷發(fā)生化學(xué)變化后,變成弱吸濕性單體;此外,纖維素分子鏈內(nèi)羥基相互結(jié)合而構(gòu)成氫鍵[1],可提高速生材的尺寸穩(wěn)定性。2.2提高木材防腐性能。速生材耐腐性相對(duì)較差,基本原理是將木材的有效營(yíng)養(yǎng)成分炭化,通過切斷腐朽菌生存的營(yíng)養(yǎng)鏈來達(dá)到防腐的目的。熱處理過程中,木材組分發(fā)生了改變,切斷了菌類生存所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源;同時(shí),含水率的降低抑制了菌類生長(zhǎng),使耐腐性得以提高。2.3改善林業(yè)中對(duì)木材供不應(yīng)求的現(xiàn)狀。由于一般林木生長(zhǎng)周期較長(zhǎng),成材較晚,隨著社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)于生活品質(zhì)要求越來越高,因此在使用家具鋪設(shè)地板時(shí)也越來越考究,木地板和實(shí)木家具是一種環(huán)保優(yōu)質(zhì)的選擇。速生材生長(zhǎng)較快但難以達(dá)到所需林木要求,因此對(duì)速生材進(jìn)行熱處理改性,不僅提高了木材性能,也解決了目前木材供不應(yīng)求的局面,改善了現(xiàn)代林業(yè)面臨的林木難題,為進(jìn)一步發(fā)展經(jīng)濟(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著研究的不斷深入,技術(shù)的不斷革新。熱處理工藝不能僅僅拘泥于鋸材和原木作為對(duì)象,也要考慮嘗試推廣到各種飾面板和人造板產(chǎn)品上應(yīng)用,如將熱處理薄木應(yīng)用到復(fù)合人造板的表層和在人造板表層上,或者碳化人造板表面,增加其表面疏水的效果。
3木材熱處理技術(shù)發(fā)展的意義
一是木材熱處理作為一種改善木材性能的手段已經(jīng)有較長(zhǎng)的歷史了,木材進(jìn)行熱處理后木材的吸濕性降低,尺寸穩(wěn)定性改善;抗各種生物降解能力提高。在歐洲已有比較成熟的工藝應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)[2]。二是當(dāng)前森林資源結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,大徑級(jí)原木的數(shù)量已經(jīng)非常有限,而人工速生豐產(chǎn)林的小徑級(jí)、低質(zhì)原木及撫育間伐材逐漸成為木材加工的主要原料,因此如何針對(duì)原料的種類研究相關(guān)的熱處理工,使得低質(zhì)材優(yōu)用,提高木材使用價(jià)值是十分必要的。三是人類所生存的生態(tài)環(huán)境越來越惡化,這是由人類對(duì)白然的認(rèn)識(shí)不足和物欲膨脹引起的,為了生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,不走過去那種先發(fā)展后治理的老路,在將熱處理工藝應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的同時(shí),就要考慮到對(duì)熱處理過程所可能產(chǎn)生的各種對(duì)環(huán)境有害的廢液、廢氣等污染物處理。是加大對(duì)熱處理技術(shù)研究的一項(xiàng)重大任務(wù)。同時(shí),有必要對(duì)木材進(jìn)行熱處理的同時(shí)輔以其他的木材改性方法(如染色等)進(jìn)行研究,實(shí)現(xiàn)多種木材改性方法在一個(gè)工藝中完成。對(duì)于未來林業(yè)的發(fā)展有著重大的意義。
4木材熱處理技術(shù)在林業(yè)發(fā)展中的前景
木材熱處理的研究已有數(shù)十年的歷史,其在速生材的工業(yè)化生產(chǎn)及推廣應(yīng)用雖已取得成效,但在研究過程中還存在諸多問題,熱處理設(shè)備要求有待提高,同時(shí)存在耗能大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)的諸多不足,但能夠有效地解決我國(guó)木材緊缺的問題。將為林業(yè)技術(shù)創(chuàng)新帶來方向,為廣大消費(fèi)者對(duì)于木材的需求提供有力支撐[3],具體體現(xiàn)在以下4個(gè)方面:一是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐漸提高,對(duì)木材需求逐漸增加,木材改性是現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展所急需的;二是現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展中,速生材是木材市場(chǎng)上的重要組成部分。提高生長(zhǎng)較快的速生材改性研究是林業(yè)發(fā)展的一個(gè)大方向;三是提高生長(zhǎng)較快的速生材改性研究是林業(yè)發(fā)展的一個(gè)大方向;四是熱處理技術(shù)是一種環(huán)境友好型改性方法,是林業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的必經(jīng)之路。
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作者:彭志杰 單位:河北省塞罕壩機(jī)械林場(chǎng)