木材軟化處理的物理方法到底有哪些?
從功能和審美的角度出發(fā),木制品常需要做成曲線或曲面形狀。彎曲木制品不僅附加值高,而且通過(guò)彎曲工藝能有效利用木材。彎曲木制品可通過(guò)實(shí)木和人造板兩種原料分別獲得,其中實(shí)彎曲木制品又可通過(guò)實(shí)木鋸解和實(shí)木彎曲工藝生產(chǎn)獲得,而膠合彎曲和模壓等工藝是生產(chǎn)人造板彎曲木制品的主要途徑。
在當(dāng)前木制品生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)木彎曲生產(chǎn)較為普遍。實(shí)木彎曲就是在木材軟化的基礎(chǔ)上對(duì)兩端施加力矩和壓力,通過(guò)模具使木材彎曲成特定的形狀。由于在整個(gè)彎曲過(guò)程中沒(méi)有破壞木材的纖維,彎曲后的木材力學(xué)性質(zhì)不會(huì)發(fā)生大的改變;其次,實(shí)木彎曲的環(huán)保性好,如水熱軟化處理的曲木在整個(gè)工藝中不用任何化學(xué)藥劑,不對(duì)人和環(huán)境造成危害。
那么,木材軟化處理的物理方法有哪些呢?
01傳統(tǒng)水熱處理
水熱軟化處理分為水煮和蒸煮兩種,分別以液態(tài)水和水蒸汽作為傳熱介質(zhì)。水熱處理(蒸煮法)軟化木材,主要是利用水對(duì)纖維素的非結(jié)晶區(qū)、半纖維素和木素進(jìn)行潤(rùn)脹,為分子劇烈運(yùn)動(dòng)提供自由體積空間,靠由外到里逐漸對(duì)木材進(jìn)行傳導(dǎo)加熱,使分子獲得足夠的能量。在水、熱的作用下,纖維素非結(jié)晶區(qū)濕脹,木素呈粘流態(tài),半纖維素失去其聯(lián)結(jié)作用,木材塑性加大。
1.1水煮方法
水煮方法會(huì)使木材含水率增高,彎曲后干燥時(shí)間延長(zhǎng)。此外因細(xì)胞腔內(nèi)自由水的存在,在彎曲過(guò)程中,易產(chǎn)生靜壓力而造成廢品。目前生產(chǎn)中經(jīng)常采用汽蒸,主要是飽和蒸汽蒸煮。
1.2氣蒸方法
氣蒸時(shí)間與彎曲方材的厚度、含水率、樹(shù)種和要求的塑化程度有關(guān)。蒸煮不足則塑化不好,容易在劇烈彎曲程度下產(chǎn)生破壞;蒸煮過(guò)度則順紋抗拉,使其順紋抗壓強(qiáng)度降低,方材將難以承受在彎曲過(guò)程中端面產(chǎn)生的壓縮變形而被破壞。所用蒸煮設(shè)備應(yīng)靠近曲木設(shè)備,每次蒸煮的木材數(shù)量不宜過(guò)多,以免表面過(guò)分冷卻和蒸煮過(guò)度。放在蒸煮設(shè)備內(nèi)的木方之間要留出 6~8 mm 的間隙,使其均勻受熱,縮短蒸煮時(shí)間,保證彎曲質(zhì)量。蒸設(shè)備直徑一般為 250~400 mm,不宜太大。鍋的長(zhǎng)度稍大于彎曲零件的長(zhǎng)度。
02新式水熱處理方法
傳統(tǒng)水熱木材軟化處理多以液態(tài)水或飽和蒸汽為加熱介質(zhì);現(xiàn)如今微波、高頻等多種新式加熱方法也被用于木材軟化處理。微波加熱法是一類利用極性電介質(zhì)在微波形成的高頻率電場(chǎng)中將發(fā)生極化,極化分子將跟隨電磁場(chǎng)的變化而反復(fù)運(yùn)動(dòng)并在克服分子間作用的阻礙時(shí)產(chǎn)生大量熱量,實(shí)現(xiàn)從內(nèi)部加熱木材的加熱方式。
水熱-微波聯(lián)合處理工藝可在一定程度上緩解新式水熱處理方式能耗大的問(wèn)題,其將水熱處理與微波處理進(jìn)行聯(lián)合,先利用水熱處理提升木材溫度并降低木材組分的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,其后利用微波處理快速提升木材芯層的溫度,消除木材內(nèi)部溫度梯度。
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