木材科学与技术研究进展

木材科学与技术研究进展

主编：赛里木春

压缩木

压缩木技术的发展现状与趋势

我国属于少林国家，人均占有木材量远低于世界平均水平。随着森林结构的变化，原始森林所提供的大径级木材愈来愈少，人工林、间伐林和速生丰产林提供的幼龄材、小径木越来越多。在这种情况下，改良木材的某些特性，提高木材的使用价值显得尤为重要。压缩木技术即可以使材质轻软、密度较低、加工工艺性能差的木材在物理力学性能方面得到较大的改善。

一．关于压缩木

1）定义

压缩木是木材经过一定的温度和压力加工处理后，产生的一种质地坚硬、密度大和强度高的强化处理材料。木材经压缩密实后，其组织构造、物理力学性质都发生了重大变化——力学强度增强，变形很小，耐磨性、耐久性好，从而有效地改善了木材的性能，提高了木材的利用价值。

2）机理

木材是一种多孔的生物材料，其细胞壁呈圆形，首尾相连形成细管状，细管适应树干长度，即成轴向的。这些管状细胞的直径约为0．01-0．5毫米之间，某些管状细胞在树干中就像车轮一样，呈放射状。这些管状细胞或纤维是树的水分输送系统，与其他类型的细胞一起为树干提供强度。当一块湿木样品被加热到摄氏100度时，它会变得柔软，并可以弯曲，其弯曲两端外侧可以拉长2%，保持纤维不被破坏。另一方面，在纤维不挤在一起的情况下，弯曲两端的内侧可以压缩35%。根据这一特性，对木材进行不同的预处理及不同的压缩工艺就可以得到不同性能的压缩木。

经过压缩的硬木，如梣木(白蜡树)、榉木、黑樱桃木、榆木、硬槭木、丝柏木、橡木、北方红橡木和胡桃木等，都可根据需要制造出不同规格产品。

3）压缩木的种类

压缩木会根据不同的使用要求，在压缩前对木材进行不同的预处理。如水热处理、药物处理、金属化处理、浸渍树脂处理和微波加热处理等，与之相对应则产生了普通压缩木、药物压缩木、金属化压缩木、表面压密材和压

缩整形木等压缩木种类。

二．压缩木制造的方式方法

早在20世纪初德国和美国就有了木材压缩产品和关于制造压缩木的专利。前苏联在1932年已经制定出炉中加热压缩法（简称干法）和蒸煮压缩法（简称湿法）工艺；我国在上世纪50年代末和60年代初也曾研制出煤矿用压缩木锚杆和纺织用压缩木木梭；70年代，印度研究用其国产17种树种经压缩后代替进口的鹅耳枥(Carpinus)制造织布机木梭。自上世纪90年代以来，随着世界木材工业的迅速发展，各国学者在前人研究的基础上将木材的压缩及其变形固定的研究推向一个新的高度，为使压缩木材成为一种实用的工业化加工技术奠定了良好的基础。

木材目前的压缩方法主要有平压、辊压和静水压等，其中主要采用的是单轴平压。

1）多轴压缩

一般是双轴方向施压使木材压缩变形，也有的采用双轴压缩使原木压缩成方材。后者由于原木外侧被压成方材的表面，所以原木表面变成了弦切纹理，即使是小径材也很不易看见节子，并且没有背裂，加工时的噪声和粉尘都很少。

2）部分压缩

一种是靠压缩方向使变形产生倾斜，另一种是靠压缩面受压使变形扩展。前者加大锯材表面的含水率后，高温加压成表层压密木材。此法适合地板、墙体材等要求改善木材表面物理特性的加工。后者进行模压使各种花纹压在木材表面，磨光后再现木材年轮状花纹，若吸些水使压缩部分稍有回弹，则可呈雕刻状。

3）辊压法

这种方法是将木材从两个金属辊间通过受压，使受压木材的局部逐渐变形。装置需要的负载小，可连续施压，是将来有望普及的压缩变形方式。

4）静水压

木材放在耐压容器内加大静水压，使木材压缩变形。带皮原木采用此法

处理，外侧受到局部压缩就成了“镶上皱纹”状的原木。此法因不能按设计进行，所以不适合批量加工，但可以作为工艺品加工，如带花纹的柱子。

5）压缩木新技术

丹麦新发明的压缩木生产技术设备，具有加工时间缩短、加工过程可控、原材料损耗小和产品制造灵活等优点。据了解，经过此设备压缩的木料与传统的受蒸汽作用弯曲的木料一样，具有同样的机械性能和湿度指标。值得一提的是，经压缩后的木料在冷却以后还可进行多面弯曲，并且弯曲半径可达到很小，压缩后的木料可用一般性的塑料薄膜经过真空包装后，一直储藏到下一步的加工，而木料会保持和压缩前相同的强度，储藏期可长达6个月以上。另外，这种加工处理只需非常简单的工夹具，改变了传统的蒸汽弯曲技术加工家具部件时，需要在弯曲外侧使用钢带以防止木材纤维断裂的工序，从而降低了工效和损耗。

三．压缩木对木材性能的改进及其应用

要想充分地利用压缩木资源，了解压缩木对木材性能产生的改变是很有必要的。

1）木材的表面物理性能得到提高

压缩处理的直接后果就是使木材的密度加大，从而使木表硬度和耐磨性等表面物理性能得到了极大的提高。这种表面硬度性能极强的压缩木可以将软质速生人工林代替硬质阔叶材使用。比如，压缩木用在弦乐器上，可取代红木等昂贵树种做背板，不但品质更好，而且成本可降低十几倍，促进了民乐器的普及。

在日本，一些企业都在积极利用压缩技术开发地板材料，市场上已有山毛榉和栎木压密地板销售。另外，压密单板木塑化技术、水蒸气预处理压密单板插入装饰板和基材之间的地板等也在研制。

2）提高了木材的强度性能

压缩木在使木材密度增加的同时，弯曲弹性模量和弯曲强度等强度性能也都能得到提高。因此，压缩木可以作为住宅内楼梯扶手、家具的腿、框架、各种工艺品、装饰家具、各种工具类的手柄和图章料等要求高强度性能的材料。木材经压缩密实后，其组织构造和物理力学性质都发生了重大变化，力学强度增强，变形很小，耐磨性和耐久性更好，也是一种很好的雕刻材料。

3）装饰性、加工性的提高

木材经过压缩密化后，木材的重量感和硬度感显著增强，加热等处理过程又使木材本身的色泽产生了变化，增强了材料的高档感。因此，压缩木可以作为昂贵而稀缺的黑檀、紫檀等高级木材的替代材料。不仅如此，原木经过压缩整形后，年轮、木射线的形状和间距将随着各个方向压缩程度的不同，压缩时树皮的存在与否而产生很大变化。如果用于刨切，可产生出各种各样具有不同纹理花纹的薄木，所以压缩整形木还可用来制造薄木，用于木材表面装饰中。

另外，木材本来是不均质的材料，经压密处理使材质变得均匀，更易于切削加工、雕刻和微细加工和饰面加工等。

四．压缩木的发展前景与展望

由于压缩木不同于金属材料，因为年轮、细胞结构材质不均匀，温度、水分都将使其变形产生明显的变化，而且它不易顺纤维方向压长，所以对木材的显著变形有待进行深入研究。

21世纪的人类更加关注自身的健康和生存的环境，可以预测，未来高效率、高质量地生产压缩木的短周期生产工艺和设备的开发，以及绿色环保产品的生产，将是压缩木发展的方向。

松木脱脂技术研究进展

1引言

马尾松、落叶松等针叶材树脂道发达,气温高时易外溢,污染材面,并能使漆膜剥落,影响涂饰效果,使其应用受到限制。由于我国木材资源严重不足,充分利用我国丰富的松树资源,缓和木材供应日趋紧张的局面,对其进行脱脂改性加工处理,扩大其使用范围,具有重要的经济价值和现实意义。本文讨论了松木的树脂道的分布以及树脂的成分和含量,有关的物理化学性质;并对松木脱脂的各种方法进行了综述。

2松树的树脂道分布

松树树脂道主要分布在年轮的晚材部分,针叶材的初生皮层中,形成3个独立的系统。松树的轴向树脂道是细胞之间的间隙,它是由一些薄壁的、非木质化的泌脂细胞和死细胞层、伴生薄细胞等3层细胞围绕而成。最内层是泌脂细胞,具有形成和分泌松脂的功能。松脂是在泌脂细胞内形成的,然后再由泌脂细胞壁渗入树脂道。松树木材中有轴向和径向两类树脂道(又称纵生树脂道)与树干相平行,位于纵生管胞之间,通常分布于晚材带及至早材的 1 3部分。马尾松的边材轴向树脂道最大直径1 73 μｍ,最小直径50 μｍ,平均为1 0 1 μｍ,数量平均为62个ｃｍ2 。径向树脂道(又称横生树脂道)与树轴向成辐射状排列,位于木射线水平生长的细胞之间,马尾松径向树脂道则小得多。轴向和径向树脂道在木材中互相连接沟通,形成复杂的树脂道系(又称树脂道网络),1ｃｍ3木材体积中这样的树脂道可达数百个。树脂道约占树干木质部体积的0 1 %～0 7%,取决于不同的树种。马尾松木材松脂含量心材远大于边材,晚材高于早材,约为早材的1 6倍。

3松树的树脂成分

树脂的主要成分是倍半萜、双萜、三萜和它们的衍生物。树脂存在于树脂道的泌脂细胞中。松树分泌的松脂经过加工可以得到5%～2 0 %液态的松节油和70 %～80 %固体的松香。松节油主要由单萜烯组成,是萜类混合物。主要成分为蒎烯。马尾松松节油主要化学组成为α -蒎烯和β -蒎烯,含量共达90 %以上;此外约含2 %的莰烯,2 %左右的双戊烯以及不足2 %的β -水芹烯。松香是一种复杂的混合物,主要由各种同分异构的树脂酸组成,还含有少量脂肪酸和中性物。树脂酸具有1个三环菲骨架含有2个双键的一元羧酸,并具有同一分子式Ｃ2 0 Ｈ30 Ｏ2 ,但其结构因双键和烷基取代基位置的不同而异。马尾松松脂中的松香主要由树脂酸(85%～89%),脂肪酸(3 %～6%)和中性物(5%～8%)组成。马尾松松香树脂酸中枞酸型树脂酸含量在76%～86%,此外尚含有5 2 %以下的异海松酸。

4松脂中各组成成分的物理化学性质

松节油特性:松节油无色至棕色液体,易挥发,具有芳香气味。不溶于水,溶于乙醇、乙醚、苯、二硫化碳和四氯化碳等有机溶剂。其中α -蒎烯的沸点 1 54～1 56℃。β -蒎烯的沸点1 62～ 1 63℃。松节油化学性质活泼,能进行异构化、氧化、热解、加成、酯化、氢化、脱氢、聚合等化学反应。

松香的特性:松香是透明而硬脆的固体物质,颜色由微黄至黄红。溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯、二硫化碳、松节油、油类和碱溶液中,不溶于水。比重为 1 0 5～1 1 0 ,软化点在70～85℃。由于松香由数十种树脂酸组成,它们在热、酸或碱作用下会发生异化,得到以枞酸为主(含量为70 %以上)的

混合物。松香能进行氧化加成、歧化、氢化、聚合、氨解、酯化、成盐、脱羧等反应。这些反应可以改变松香容易氧化、化学性质不稳定的缺点。

松树中的树脂主要是液体的松节油和在常温下呈固体的树脂酸构成。由于松节油能溶解固体的树脂酸,使其具有流动性;在温度低时很粘稠不易流动,但随着温度的升高,粘度降低而渗出材面。

如马尾松等树脂道发达的木材,在自然干燥中虽然不怎么渗出,但在刨削以后放在温暖的地方,则出现树脂渗出的现象。另外,即使经过人工干燥过的制品,经过日光直接烤晒,或放在采暖设备附近,树脂也会渗出,在膝膜上产生不雅观的色斑,甚至引起漆膜鼓泡和剥落。

5脱脂方法

为了扩大对木材资源的利用,北美从2 0年代起开始对红松的利用产生了兴趣,广泛地用作码头、船甲板、门窗框和房屋的边板等结构用材。但是由于树脂的外溢,用油漆作表面涂饰时易产生变色、鼓泡以及涂层剥落。50年代开始研究西方松木的化学性质,松树的结疤和涂层对耐久性的影响以及加工处理办法。日本从60年代开始研究落叶松的工业利用,70～80年代发表了很多的关于落叶松、花旗松等的木材脱脂的研究论文。我国从80年代以后开始研究马尾松木材综合改性技术,脱脂成为马尾松木材改性的重点。各种木材由于其材性、树脂含量以及内含物的不同,脱脂方法略有差异,一般来看木材的脱脂方法可以归纳为以下几种。

5 1碱液皂化法

碱液皂化法是根据树脂与碱可以皂化成可溶性皂,随着木材中的水分排出的原理而采用的脱脂方法。常用的碱有碳酸钠(Ｎａ2 ＣＯ3)、碳酸钾(Ｋ2 ＣＯ3·Ｈ2 Ｏ)、苛性钠(ＮａＯＨ)。一般为了提高碱液的渗透性,采用高温高压蒸煮方法,在脱脂改性工艺中,压力参数的选择直接影响碱液进入板材的速率和深度,压力的大小关系到脱脂处理的时间和效果,一般采用的压力为 1 47× 1 0 5～1 96× 1 0 5Ｐａ。碱液浓度也影响溶液的扩散速度,同时也影响板材的力学强度。浓度太低,扩散速度小,进入板材的量和深度也小,影响脱脂效果和生产率;太高的浓度,则容易引起木材纤维的破坏,降低木材的强度。一般ＮａＯＨ水溶液的浓度控制在0 5%～1 %。由于松脂的软化温度在70℃左右,温度多控制在1 0 5～1 2 0℃之间。在一定的温度和压力下,松节油随水蒸汽蒸发,松香与氢氧化钠起反应生成水溶性的松酸钠,并随水排出板材。另一方面,在高温高压的碱液浸渍下,多糖类被溶解,半纤维素得到分解,减少了木材内部的羟基,木素的比例相应增加,木材的变形减

少,干缩湿胀率也减少。但碱液皂化法使处理木材的强度有所下降,碱液处理后木材材色有所加深。该法对设备的要求是能耐碱液腐蚀的、具有密封性能的圆柱形蒸煮罐,罐盖口能自动开启、关闭,蒸煮罐设有蒸汽管、水位计、温度计、压力表、安全阀等。

5 2溶剂萃取法

溶剂干燥:根据树脂溶于有机溶剂的原理,用能溶于水的有机溶剂如丙酮循环流过木材表面,在与木材接触时将木材中的水分和树脂等内含物浸提出来,从而在干燥木材的同时除去大部分树脂。如果将木材的含水率降至 1 0 %～1 5%,可能需要1 2ｈ和丙酮的多次循环使用。由于除去了大部分的树脂,溶剂干燥法可以防止木材中树脂的渗出。共沸干燥:采用不能与水相溶合的溶剂(如全氯乙烯和三氯乙烯)作热交换介质干燥木材。热能由液体溶剂传给木材,木材中的水蒸气压力升高,促使水分向木材表面移动。水分与溶剂相混合,以既低于溶剂也低于水的沸点(共沸点)同时沸腾。如采用三氯乙烯作为溶剂其松香可平均减少58 2 %,同时松节油则减少72 8%。上述这两种溶剂萃取干燥方法的干燥过程基本相似,板材置于处理罐内,热溶剂通过处理罐循环流动。水和溶剂从罐内排出、冷凝和分离。回收的溶剂再次被加热,并再次循环通过处理罐,干燥终了后,对处理罐加热或抽真空,以回收残留在木材内的溶剂。对溶剂的要求是回收容易,能耗低,回收率高,且能满足工业溶剂的普遍条件,即具有化学稳定性,不腐蚀、无毒、不燃、不爆等特点。如苯-醇是很好的溶剂,当它在萃取含水率高的物料时会因与水相混而形成苯-醇-水三元物系,在其回收时产生了具最低恒沸点的三元组成,分离溶剂需采用多塔的恒沸蒸馏,设备费用高,能耗大,不利于工业生产。氯仿脱脂效果好,但毒性大;石油醚、汽油醚虽来源多,价格低,却易燃、易爆。日本学者甲斐勇二[6 ]认为,氨基脲不仅对花旗松脱脂效果好而且同时可防止其变色。此外,溶剂干燥投资和回收费用都很高,而且操作工必须具备一定的化学知识。因此,上述方法在工业上应用较少。

5 3催化聚合法

在一定条件下,α和β -蒎烯会产生聚合,形成黄色的粘性的物质,使其固定或缔合在木材内。如氯化铝、氯化血红素、漂白土,经过试验证明是有效的。但最常用的是三氟化硼,将三氟化硼的酒精溶液涂刷到板材的表面,便会改变树脂中萜的组成,α和β -蒎烯可转变成挥发性少的或不挥发的粘性的不易流动的降合物。在具树脂的表面涂刷浓度为2 6%的三氟化硼溶液,减少树脂渗出的效果最佳[1 ]。但是这种方法只能对木材表面进行处理,木材内部的萜烯没有变化,依然会向表层移动而产生树脂的渗出,因此这种方法适合于干燥后含水率较低的木材,在木材的涂饰之前进行。

5 4高温干燥法

高温干燥被认为是一种比较有效的脱脂方法,Ｃｅｃｈ[2 ]曾经做过红松木材的脱脂试验,采用高温干燥方法使松香平均减少2 7 4%,松节油减少40 1 %。如果采用高温干燥加蒸汽处理则松香可以减少3 0 1 %,而松节油可减少65 0 %。这种方法主要是除去能溶解固体的树脂酸的松节油,因为松节油的沸点大致是1 50～ 2 3 0℃ ,但是如果与水共存则可降低到1 0 0℃以下[3]。松节油在高温下挥发,而在高温汽蒸的条件下使松节油的沸点降低,同时高温气蒸提高了木材的渗透性,能有效地蒸发松节油成分,处理后剩下的固体松香便不会向外渗出。高温加蒸汽的联合干燥是最有效的实用方法,它不需要增加任何设备只用原有的干燥窑,因此投资少,被许多企业所采用。但是有人认为经过高温高湿的作用,干燥后的马尾松木材表面深灰、暗淡,失去原有的天然的材色,加工成制品后呈黄褐色。

5 5真空干燥法

真空干燥法是把木材堆放在密闭容器内,在低于大气压力的条件下,进行干燥同时除去部分树脂的方法。真空干燥适合于透气性好的木材,若对渗透性差的落叶松木材单独采用真空干燥方法,不能取得预期的效果。真空干燥的特点主要是干燥速度比其它方法快得多,与其它干燥方法相比,干燥时间大约可缩短 2 5～1 2。日本的内藤真理[4]用高频真空干燥法干燥花旗松木材,认为对脱脂是有效的,并且主要是在干燥初期。因为木材中的水分排除是在干燥初期,所以其脱脂作用也在干燥初期。中野隆人[5]等对落叶松木材进行蒸煮、真空和人工干燥,认为蒸煮、真空处理脱脂效果好,因为蒸煮增加木材的渗透性。如果在蒸煮、真空处理后进行人工干燥则脱脂效果更佳,因为真空干燥缩短了干燥时间。但是真空干燥设备复杂,投资较高,已有真空干燥机的厂家可以采用此种方法。一般为了提高脱脂效果,常常采用两种或两种以上的脱脂方法相结合,如用药液浸注加蒸汽干燥,药剂浸注蒸煮真空,蒸汽真空压力真空等方法。各生产厂家可以根据本厂的实际情况,选择适合于自己的方法。

松木脱脂改性技术

松木是我国蓄积量最大、分布区域最广、人工林面积最多的一个针叶树种。南方以马尾松、湿地松、油松和南亚松为主，北方则主要是落叶松、樟子松、红松和白松。在南方的15个省区内，松木的蓄积量占森林总蓄积量的50％。

松类树种属高大乔木，生长速度快，树干通直，木材纹理清晰美观，色泽较浅，硬度适中，强度和弹性模量较大，这些都是松木的优点。但由于其材质有明显的生长应力，松脂含量较高，再加上木材中含有较多的多糖类胶乳，所以材质相对来说较脆，胶粘性能很差，油漆附着力低，易起泡脱落，同时木材

易翘曲、开裂，受潮后易受真菌的侵蚀而产生蓝变、白交和腐朽。这些均是松木的致命弱点。因此松木的使用受到了很大的局限，一直仅能应用于较低层次的领域。

当今世界，追求天然材料，崇尚返朴归真，维护生态平衡的消费时尚日益盛行，以实木为主导的生态家具、环保装饰材料已普遍为人们所追求，并迅速形成了家装消费市场的热点。然而，家装市场激增的旺盛需求与我国现有的森林资源、生态环境不堪重负所形成的强烈反差令人困惑。由于长期乱砍滥伐导致可供用于加工生产实木家具和装修用材的天然林越来越少，而那些珍贵的家装木材更是几近枯竭。所以木材资源的严重缺乏将是制约我国家装工业持续发展的一个难题。换句话说，我国家装工业能否实现可持续发展，在很大程度上取决于如何合理开发和科学应用现有森林资源，尤其是人工速生林资源。因此将分布广、蓄积量大的松类树种进行改性处理，提高材质质量和木材性能，使其满足家装市场要求是十分有意义的。

我们根据国内外现有的松木脱脂改性技术，经过分析和比较，提出了适合中国国情的常压松木脱脂改性技术，研究出了一种“常压松木脱脂剂”，于1999年5月申请了国家专利（专利号：99115393．6）。

使用这种脱脂剂，不需其他机械设备，仅用2个水泥池即可工作，处理每立方米松木仅需药品费20元。

我们选择了有广泛代表性的4个树种：北方的落叶松、湖南的马尾松和湿地松、海南的南亚松进行对比实验。将这4种松木先制成2～5cm厚的板方材，按每立方米松木5kg药液配比浸泡一定时间，再用蒸汽将水加热到95C左右，持续1～3h（按木材厚度控制浸泡时间，2～3cm保持lh、4～scm保持2h、5cm 以上的保持3h），然后排掉池中水（水可循环利用），取出木材送入烘干窑中，按松木的基准进行干燥，将干燥后的木材取出供作实验用材。同时将来经脱脂处理的板材一起放入干燥窑中干燥，作为对比实验用材。对脱脂处理后的松木和未处理松木，进行物理性能检测试验。

我们做了胶粘性能、油漆附着力等几项重要物理性能实验，除自己检测外，还将部分材料送国家人造板质量监督检验中心进行检测，各项检测数据见表1。

从表1的各项检测数据中可以看出：

（1）松木的脱脂率在53．3％～72．7％之间，松木含脂量越高，脱脂效果越好。

（2）脱脂后油漆的附着力提高了3～5倍。含脂率越高的树种，其油漆附着力提高的倍数越大。凡经脱脂处理后的松木，其油漆的附着力都达到了令人

满意的要求，而未经处理的松木，油漆的附着力就很差。

（3）胶粘后的松木，其冷水浸渍剥离力与抗剪切强度，处理与未处理的松木有很明显的区别，经过处理的松木其抗剪切强度提高了81．6％～128％。从冷水浸渍剥离来看，处理后的松木都没有开裂现象。除落叶松外，其它未处理的松木，都不能作集成材和其它胶粘用材。

（4）处理后的松木，其抗弯强度提高了21．57％～31．97％；抗弯弹性模量提高了37．5 ％～78．8％；弦向抗劈力提高了11.4％～31．1％。

（5）将处理后的板材，在室内经合理堆码后，经淋湿与阴干，反复5次，为时3个月均未发现有开裂和翘曲现象。从以上各项数据可以看出，经脱脂改性后的松木，其各项性能指标完全能满足实木家具、室内装修、实木地板、建筑门窗和各种集成材的使用要求，这将使松木在科学理念作用下，通过注入新的文化信息和丰富的艺术内涵而身价大增，为它挤身于高档实木家具，高档装饰材料行业创造了极好的条件。我们期待着脱脂改性后的松木，能给我国人民带来实惠和亮丽，更期待着家具和装饰设计大师与能工巧匠们，能将松木这种普通用材的价值开掘和发挥到一个新的更高层次。

松木家具制造中的几项关键工艺技术由于以人造板为基材的家具产品的环保性能一直受到人们的质疑，实木家具便成为有一定消费能力的消费者的首选。据近期国外有关资料统计，在西欧市场，实木家具占家具市场份额的47％；在中国市场，实木家具的份额也由1991年的12％上升到2000年的34％，且大有方兴未艾之势。但由于天然林保护工程的实施，用作实木家具的主要原材料资源受到限制。因此，大力开发人工林速生材在家具制造中的利用是实木家具发展的方向。南方松木由于材性变异大、干缩变异大、干燥时易变形、木节多、含脂量大、易发霉和蓝变且影响表面涂饰等缺陷，在家具制造中一直受到冷落。1990年以来，我们以南方速生马尾松。国外松等为研究对象，对其用于家具制造的锯材厚度规格选择、脱脂处理、漂白、干燥、家具零部件的加工等工艺进行了研究。研究表明：只要对松木进行适当的工艺处理，松木完全可以用作家具用材，而且其产品具有色泽自然清新、纹理美观、耐久性好、表面饰性优异、经济附加值高等特点。经部分厂家生产实践证明，松木家具可以与其他珍贵树种的实木家具媲美并深受用户喜爱，在市场上具有较强的竞争力。

1．松木家具制造工艺流程简介

松木家具制造工艺流程如下：

松木锯解一溶脂一脱脂一干燥一表面机加工一剔除缺陷一接长（铣指接榫一涂胶一指接）、拼板（侧面刨光一涂胶一侧向拼板）、拼厚（四面刨一涂胶一正面

胶拼）一零部件精加工（以下工艺流程与其它木家具制造工艺相同）一组装一表面涂装一检验一出厂

由此可以看出：松木家具制造与其它实木家具制造的基本工艺流程是大致相同的，对这些常规工艺，本文将不再赘述。在此，我们将重点就其基材的制备、处理和加工等特殊和关键技术进行阐述。

2 松木锯材厚度规格的选择

松木锯材厚度规格的选择主要考虑下列几个因素：（1）锯材出材率。锯材为板材形式，当厚度规格过大或过小时，都会降低出材率。一般小径级材锯薄板，较大径级的材锯厚板。（2）脱脂的难易。一般说来，锯材厚度越大，脱脂所用的时间越长，木材表面强度损失也越大。（3）常用家具零部件的尺寸规格。合适的家具零部件的尺寸是决定锯材厚度规格的主要因素。

综合上述因素，松木锯材厚度规格选择及其用途如表1。

表1 松木用材厚度规格及其用途

锯材名称厚度规格（mm）用途―――――――――――――――――――――――――

薄板 20～22 板式部件、框式部件的镶板、抽屉板等

中板 26～30 台面板、板式部件镶边、框式部件的框架等

厚板 40 支撑件、柱体、腿、脚架等

3 松木脱脂工艺

松木脱脂是松木利用的关键，本技术以国外常用的蒸煮法为基础，并加以改进。

3．1 工艺流程

3．2 主要工艺参数

不同厚度的锯材应分开处理。浸泡溶液为NaHCO3＋Na2 CO3＋Ca（CIO3）2十活性剂，按适当比例混合，其PH值为10～12，在30～40℃下浸泡8～24h （视板材厚度而定）。排出溶液后，用蒸汽法加热木材至温度在60～80℃之间，保温2～4h视板材厚度而定）后，抽真空至（30～50）X 10000 Pa，维持此状态2h左右，冷却至常温出罐。

4 脱脂材的干燥

出罐时的木材含水率约为30％，且应立即烘干。烘干处理在自建的干燥窑中进行。不同板材厚度采用不同的干燥基准

5 指接接长、拼板、加厚

干燥后的板材经四面刨加工，再用以锯代刨的形式横截或纵解板材，剔除有缺陷（死节、虫眼、大树脂囊以及干燥缺陷如开裂等）的部分后，方可实施接长、拼宽和加厚。接长是指用指接的形式将相同宽度的短板在长度方向上接长成所需要的板长。先将要接长的短板两端铣平，再用加工指接样的专用铣床铣指接榫，然后涂胶和拼接。由于松木尤其是薄板经脱脂处理后其表面的材性较未脱脂的松木脆，其指接榫的形式与其它材种稍有不同。拼板是指在宽度方向上将若干窄板或接长后的窄板拼宽成家具零部件所需要的宽度。拼板结构为侧向对接，指接接长后的板条经两面刨光后在侧面直接涂胶再两边加压即可。加厚主要用于截面较大的家具零件，系用厚板正面胶拼而成（如图2所示）。将要拼厚的板用双面压刨或四面刨将正面刨平，再涂胶和两面加压。接长、拼板和加厚可采用乳白胶、改性脲醛胶、木粉胶等胶种。可用专用加压模具手工操作或机械操作。

6 存在的问题及建议

（1）脱脂溶剂不能长期反复使用，一般经10～15次循环使用后溶脂能力明显下降，故工厂生产仍有部分污水排放，虽较脱脂常用的蒸煮法等其他方法减少了大量的污水排放数量，但仍需解决排污问题。

（2）薄板及中板的脱脂率达到85％以上，完全可满足家具生产用材的要求，但厚板的脱脂率稍低，在干燥过程中局部仍有少量树脂溢出，尤其是内含树脂囊之外表处，故脱脂工艺有待进一步改进。

（3）可将防霉、阻燃等改性技术综合使用。

木材加工产品创新发展态势

产品创新是一个行业不断发展的动力企业的发展主要是通过其产品在市场的认可、流通而不断拓宽、壮大、当然，每个产品均有它发生、发展和衰亡的过程，一个产品要成为名牌，长销不衰，必须不断创新，企业才有生命力，因此，产品创新既是企业持续发展的动力，又是流通领域兴旺发达的载体，无产品也就无流通，产品品种越多，数量越大，流通就越活跃、越繁荣。

1，产品创新的主要依据

1.1市场需求

木材是当今世界最具生命力的绿色材料，据最新报导，世界木材等产品已达10万种，我国人造板产量1999年已超过1500万m3,跃居世界第二，主要相关产业，如居室装饰工程，1999年产值已达1200亿元，其中木质工程约占40%，家具行业1999年销售额已超过1000亿元，其中木制家具约占50%，随着我国“十五”计划的实施，这些产品均将有持续高涨之势。因此，木材工业被人们称誉为“常青工业”。

1.2资源状况

全球木材加工资源可供总量日渐紧张，其结构亦将发生巨大的变化，即天然林将向工业人工林急剧转变，非木材资源如竹材、农业剩余物等将大量利用，产品的回收利用和循环利用必将加强，我因今后一定时间内尚需从外国进口木材，据粗略估计，每年约达3000~4000万m3，以弥补当前的急需。

1.3技术支撑

随着木材科学基础究进一步深化和相关技术科学的进步，产品不继和向高技术含量、高附加值、生产生态、经济、社会三大效益兼顾的功能性发展是世界各国共同的主流，使市场需求、资源状况与技术进步三者紧密结合，相互促进。

2,产品创新的主要发展态势

本着经济上可行，兼顾生态、社会效益的原则，并考虑到我国即将进入世贸组织（WTO）等因素，兹就国内外20世纪后期技术成熟，已大量生产（包括少数的商品即将投产产品），并在市场已形成的主要商品简述如下：

2.1实木改性

针对实体木材使用时存在的弱点和市场要求，予以物理和化学处理，以获得较好的性能。

2.2.1改性马尾松材

马尾松是我国南方主要的商品材，但不耐腐，干燥地易开裂，特别是由于木材松脂含量多，加工不便，表面涂饰困难，因此，通常主要用以造纸和作燃料。厦门涌泉科技集团有鉴于此，特组织有关单位对其立项研究开发改性，经两年多的科技攻关，通过合理下锯，合理“脱脂”干燥，有效防腐和阻燃处理的综合改性技术，使木材尺寸稳定、耐腐、难燃、表面无溢脂现象，经济效益显著，为室内装修和家具制造的优质用材，现大量出口日本，列为免检产品，被日方称誉为“铭木”，其成果已于2001年2月通过由福建省林业厅主持的项目成果和产品鉴定。

2.1.2柳杉压缩木

柳杉为日本的首要建筑用材，但质较轻，耐腐性较差，为了改进其材性，日本マィゥシド株式会社，将木材加热到软化温度时在棚酸的药液中加压，而形成柳杉压缩木，该木材耐腐性提高，又保留木材原有的色泽和纹理，可供装饰用的方、圆材和单板现已商品化。我国柳杉产量大，便材质较日产者更软，强度亦低，建筑工程及家具制造行业多不喜利用，该项技术可供借鉴。

2.1.3改性辐射松材

辐射松是新西兰主要人工林商品材，便材质较软，耐磨性差，新西兰林业科研所为改善该性能，先将木材在压力容器中进行加压浸注处理，继后窖干，使浸渍化合物在软化的纤维中聚合成一种无毒、坚硬而又不溶的物质，从而提高木材密度（由450Kgm3增至650~680 Kgm3），扩大了用途，成为家具、地板等用材，但加工费较高，一般为辐射松材的2倍多。该产品商品名为：“idurite”。

2.1.4微波改性材

将木材（如辐射松、桉树材）经微波处理后，渗透性显著改善，体积亦膨胀增大，继注入树脂，再压缩至末处理前尺寸进行固化。该改性材性能与单板层积材（LVL）相近，但生产较简单，费用亦低，适宜低值幼龄和低密度人工林木材的改性。此技术系澳大利亚墨尔本大学林学院Vinden Torgovhikov两教授创造，并已通过中试，商品名为“Vinden”。

2.2人造成材

将成材、单板或人造板相互胶合而成的结构材。

2.2.1胶合层积木

将成材层积胶合而成的结构材，亦称集成材，英名：Glulam。一般多由针叶材组成，常用商品有：层积梁、拱形梁、特用梁等。美国生产量较大的公司有：Alamco wood products,Ametian Laminated ,Boise Cascade, Standard stractures,Willameter Industries等。加拿大有：Calvert,Structurlam Products等单位，我国光华木材厂、北京枕木防腐厂等亦曾先后生产。

2.2.2单板层积材

将同向纹理的单板组坯胶合而成的一种结构材，英名：LVL。主要用于托梁、门窗框家具等配件。1993年该产品在北美的消费量已达800万m3，预计2002年将达到2400万m3，美国和加拿大的著名厂商有：Georgia—Pacific，Pacific Woodech，Weldwood Engi-neered Products（加）。日本和芬兰均有生产，我国现在生产的有：山东苍山凯林人造板工业公司等家。

2.2.3“工”字搁栅

该产品系“工”字形复合木梁，梁腹为胶合板或定向刨花板，梁缘为锯材或单板层积材共同胶合组成。英名：I—joist。用于支撑木地板、楼板、顶栅的复合木梁，以替代实木搁栅，俗称龙骨。该产品已商品化。美国较大的生产公司有：

Willameter Industries，Stark Truss，Georgia---Pacific,加拿大的Les Chamtirs—de Chibougaman等，我国尚无生产。

2.3单元重组

通过木质刨花、纤维等单元重新排列和组合获得的产品，如传统的纤维板、刨花板、木丝板等，新研究开发而形成商品的主要有：

2.3.1定向刨花板

利用施加胶粘剂和添加将扁不窄长刨花经定向而成的一种多层结构板材，简称OSB。该产品主要用来替代结构胶合板，有于房屋的墙衬板。在美国发展迅速，年产量已逾1000万m3。著名厂商有：Georgis---Pacific，Louisiana---Pacifia，Potlach 和Weyerhuser等，加拿大的Tolko Industries。我国南京林业大学木材工业学院根据国情展开了大量科研工作，现有福建建甄木材厂、江西赣州人造板厂等5家生产，年产量约5万m3。

2.3.2麦秸均质板

以麦秸为原料，经粉碎为较均匀颗粒，以改性异氰酸酯胶为胶粘剂而制成的一种密度较均匀的板材，是20世纪九十年代初发展起来的新型板种子。性能介于刨花板和中密度纤维板两者之间。

该产品无游离甲醛释放，较刨花板表面平整、握钉力大，但又低于中纤板，价格位居两者之中，是装修和家具用的新板种，。利用麦秸生产刨花板，美国1992年即有生产，迄今已有5家，年总产量在40万m3以上，如位于美国北达科塔州（ND）Whpeton的Prime Board公司，1995年建成投产，年产量为7.5万m3。加拿大现也有2家生产，总产量达35万m3，如位于曼尼托巴（Manitoba）的Isoboard公司采用连续压机，1998年建成，年产量为25万m3。我国有几家企业正在开发，如中国林科院木工所与北京鑫源宏业投资有限公司合作，于2001年已完成麦秸均质板中试。1999年东北林业大学东大公司等单位合作正在山东汶上县筹建一套年产3万m3生产线，可望年内投产。

此外，我国光明集团今年2月与加拿大麦秸板公司合作将在我国建立年产10万m3麦秸板生生产厂，预计生产成本为木质刨花板的80%，现正积极筹建中。

2.4复合材料

由有机高分子（包括木材）、无机非金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。它既能保留原组成材料的主要特色，并通达复合效应获得原组分所不具备的性能。

2.4.1木质纤维复合材料

指木质纤维与合成纤维，施以一定量的树脂和其他添加剂结合成的一种新型材料。产品质轻，性能稳定、安全、可模压成型，经中国林科辽木材工业研究所研究开发，现已批量生产，用于汽车门等内衬材料。

2.4.2木粉一塑料复合材料

指以木粉与塑料（特别是废塑料）相互复合而成的主要供模压制品的材料。该材料质轻、尺寸稳定、强度高、耐水、耐火、生产简易、室内接湿地面用地板、日用文具等。美国威斯康辛州的North Plastics，新加坡泉顺发木业有限公司和我国深圳绿之可实业发展有限公司均有生产。商品名：“绿可”塑木产品。

2.5装饰用材

2.5.1人造装饰薄木

以普通树种大材为原料，经特殊加工制成的仿珍贵树种木材的装饰单板，是表面装饰材料中性能最优产品，早已广泛用于室内装饰和家具制造。由于天然珍贵树种优质木材资源日趋枯竭，因此以普通木材特别是速生树种木材为原为制造装饰薄木（简称人造薄木）市场甚感必要。早在1965年意大利和英国相继研制出人造薄木，1972年日本投入工业化生产，产品行销于国内外市场。20世纪九十年代我国苏州维德集团、深圳光大公司、中国林科院木工所等单位先后研制成人造装饰薄木，并已投入生产应用。1996年我国市场需求量已达7亿m2，前景看好。

2.5.2人造“云石”

利用大豆粉胶、废报纸（或木纤维）和色素，一次成型热压而成的一种新型生物复合板材，板材可加以不同色素，外观显得丰富多彩，类似“云石”。板材性能稳定，耐潮、耐火、耐磨、耐腐蚀，可用以代替大理石材，而加工性能与木材一样，适用于家具制造、住室潮湿环境的装饰。利用现有刨花板生产线适当改造后即可生产该板。该产品系由美国Phenix公司与德国申克机械公司合作开发，并已在美国Mankato(MN)生产，产品正投放美国、日本等市场试销，商品名：Envuirom。我国已有企业正在筹划引进中。

我国的新产品开发，多年来已取得了一定成绩，主要是通过引进消化吸收获得，但结合我国实际创新者较少，原因是多方面的，如主攻目标有的欠准，力量分散，配套技术不全，发挥企业两个所有制（国有、私有）的积极性不够，产业化更难，形成许多“泡沫成果”。综观西方木材工业发达国家对新产品的开发创新盲目性小，瞄准用户后，企业坚持不懈，奋力形成产业，再通过市场反馈，反复加以改进，扩大产业效益。如定向刨花板的开发，其目的在于利用低质小径材，以替代针叶材结构胶合板，五十年代未六十年代初首先由美“Elmendorf”研制成功，七十年代工定化后产量连年上升，到1998年已达1000多万m3。又如单板层积材的开发，亦系利用速生小径木和发挥单板组元的优势，以替代优质成材，研究始于七十年代，美国和加拿大的科研机构几乎同时进行，而后芬兰依靠私营企业于1976年建成了第一条生产线，日本、澳大利亚、韩国等相继生产，1993北美的产量已达800万m3。所以，我们在产品创新上亟应吸取国外有益经验，从多方面大力加以改善，使我国在木材加工产品的创新上不断健康、有效地快速发展。