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第七章木材强化采用物理的、化学的或机械的诸多方法加工或处理木材，使低质木材的密度（或表面密度）增大、力学强度（或表面硬度和耐磨耗性）提高，或整体力学功能提高，这种加工或处理过程称为木材强化。1、定义木材+水溶性低分子量树脂的溶液中浸渍时→树指扩散进入木材细胞壁并使木材增容（Bulking）→干燥（低温除水分，高温使树脂固化，生成不溶于水的聚合物）→浸渍木。7.1浸渍木2、浸渍木的制造方法（1）浸渍用树脂使用较好的是酚醛树脂，比脲醛树脂的抗缩率和耐老化性能好。用于浸渍木的酚醛树脂为A阶段树脂(即甲阶酚醛树脂)，其固含量为33％一70％，pH值为6.9—8.7。7.1浸渍木浸渍用树脂间苯二酚树脂糠醇树脂脲醛树脂酚醛树脂（2）浸渍木制造工艺①单板浸渍依单板厚度和浸渍要求定。A、制造家具用的厚度≦0．8mm的湿单板，在30％一60％的固含量树脂液中浸渍1—2h。B、厚单板，其浸渍时间则需加长。C、薄而平的单板有较多的横断纹理，毛细管吸收溶液容易，可以使用60％一70％的树脂溶液，通过涂胶机1—2次即可达到所需的树脂量。7.1浸渍木D、较厚的直纹理单板（3mm），通常需要强力处理。含水率最好控制在20％一30％左右，可用压辊装置进行压缩→回复过程中吸收溶液。E、厚1．6mm以上单板，主要采用处理罐加压浸渍。根据单板渗透性的不同，施加0.15—1.5MPa的压力，并保持10min~6h。7.1浸渍木②单板干燥处理过的单板→密实堆垛并覆盖存放1—2d（使树脂在木材内通过扩散均匀分布）→干燥。注意：干燥速度不宜过快，以防树脂过多地转移到单板表面。合理的工艺规程应是：在60℃下干燥8h或在72℃下干燥3h，以除水分，接着升高温度使树脂聚合固化。7.1浸渍木3、浸渍木的性质(1)浸渍木的尺寸稳定性ASE随木材细胞壁内树脂含量的增加而增加，当木材中含脂率为35％左右时，ASE达最大值70％左右。酚醛树脂浸渍处理木的抗缩率高于脲醛树脂处理木。7.1浸渍木3、浸渍木的性质(2)浸渍木的其它性质酚醛树脂浸渍木在耐腐、耐酸、绝缘性能方面↑，而且其耐热性也↑。与素材相比，浸渍木的顺纹抗压强度↑，顺纹抗拉、顺纹剪切强度↓，冲击韧性↓，故不能用于对冲击强度有严格要求的场合。7.1浸渍木4、浸渍木的用途主要用作汽车模具，模具的面板需用整张浸渍木制成。由于浸渍木具有良好的耐久性能，亦可用作各种壳体模压用模具。7.1浸渍木木材压密是通过软化、压缩、定形的工艺过程，使软质木材的密度（或表面密度）和强度（或表面强度）得以提高，从而达到木材强化目的的方法。木材压密所得得制品为各种形式得压缩木（木材通过热压处理而制成的质地坚硬、密度大和强度高的材料）。7.2木材压密单轴（单方向）压缩回形压缩全面压缩木材压缩的方法端向压缩（弯曲木）横向压缩：壁腔大的早材被压缩(弦向、径向压缩)木材压缩之前的预处理：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，可产生普通压缩木、药物压缩木、金属化压缩木和整形压缩木1、木材压密实机理为提高各树种木材的力学性质或强度，在不破坏木材细胞壁的前提下，可用压缩密实方法，来增加木材单位体积的物质(密度)。压缩密实应对木材纹理方向垂直施压，所有针叶树材和阔叶树材都应径向压缩，除阔叶树散孔材外。木材压缩密实必须先经水热处理。7.2木材压密1、木材压密实机理7.2木材压密木材的压缩与回复表面压密木材SEM图2、压缩木制造方法（1）木材压缩永久回复率r压缩木的缺点是尺寸不稳定，在潮湿条件下压缩木会吸水回弹，r越小，压缩木质量越好。r=（tr-tc）/（t-tc）×100%t-压缩前板坯的初始厚度；tc-压缩后的厚度；tr-压缩木最大回复后的厚度。7.2木材压密永久回复率与加压温度，水分含量、压力、压缩时间有一定的关系。温度越高，压缩的永久回复率越小(可从54％下降到10％)；压缩时水分含量越高，回复率也越小。当温度升高时，含水率和热压时间对回复率的影响将逐渐减小。7.2木材压密在玻璃化转变温度下(170℃—180℃)木素会呈现软化及塑性流动，使压缩产生的内应力↓，此时制得的压缩木称为稳态压缩木(Staypak)，即能够保持压缩状态。稳态压缩木的尺寸稳定性较好，外观上颜色变深，呈金黄色乃至深褐色。7.2木材压密2、压缩木制造方法（2）压缩制备要点①树种选择以选用材质均匀、纹理直、水不溶性抽提物含量低的木材，如桦木等为好。7.2木材压密②素材含水率及预处理热压时木材细胞壁中应具有不少于6％的水分，水分可减少压缩变形过程中的内摩擦系数，为使木材塑化所需的水分不致于很快逸出，板坯在压缩前先经常压蒸汽处理1—1.5h。7.2木材压密预处理常压气蒸水蒸煮高温高压水蒸气处理③热压后应保压冷却制造压缩木另一要点是在热压过程结束后，应在保持压力的情况下冷却，冷却后再解除压力，取出压缩木。如果趁热冷却，被压缩的木材会产生反弹。7.2木材压密（3）压缩木方法平压、辊压和静水压等，其中主要采用的是单轴平压。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7.2木材压密2、压缩木制造方法（3）压缩木方法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。7.2木材压密2、压缩木制造方法（3）压缩木方法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。7.2木材压密3、压缩木种类（1）普通压缩木仅对木材进行水热处理而不进行浸渍树脂等特殊处理直接压缩而成。木材压缩密度与木材的压缩程度成正比。经过压缩后的木材，其吸水、吸湿速率变得缓慢，当压力增大到一定的压缩程度时，强度增加不再明显常见木材最适宜的压缩率，松木55%-60%;桦木45-50%；云杉和杨木65-70%压缩木主要缺点：耐湿耐水性能不高，在吸湿的条件下，压缩木有恢复原有状态的趋势工艺流程：7.2木材压密板材软化处理横向压缩高温处理冷却出料高温高压蒸气处理为保证压缩木的物理性能，一般采用两种方法：对压缩木进行热处理，消除内应力，减少回弹、降低吸水膨胀率和吸湿膨胀率压缩木生成后放在恒温恒湿的条件下贮存和加工，加工后的成品应立即进行浸油或涂饰处理3、压缩木种类（2）表面压密处理A、将干燥的软质木材锯材的表层部分浸泡在水中预定得深度，当渗入一定量得水后，经微波辐射加热、整体压缩，再干燥固定。工艺流程：7.2木材压密板材干燥横向压缩高温处理冷却出料高温高压蒸气处理微波加热表层浸水3、压缩木种类（2）表面压密处理7.2木材压密优点：集中在需要硬度和强度的表层进行了压密强化处理，未压密部分仍保持较低密度，整体木材体现很高的强重比和利用效率（家具台面）3、压缩木种类（2）表面压密处理B、单板+PF树脂，经微波干燥后，直接涂胶粘剂，贴在板材上，热压后制得。工艺流程：7.2木材压密板材干燥横向压缩浸渍树脂冷却出料微波加热减压3、压缩木种类（3）整形压缩木应用木材可塑化原理，加热处理木材使之塑化后，经压缩、整形处理，使木材从原木状态加工成方形或矩形的木材。工艺流程：7.2木材压密板材干燥横向压缩浸渍树脂冷却出料微波加热减压主要原料：中小径级间伐材前期不能有效投入市场的主要原因：小径级间伐材均为未成熟材，所以物理和机械强度都低于成熟材材质不均匀程度较高不能集中起来大量投入市场供应加工过程中材料利用率低，生成流通费用高，产品价格高4、压缩木的性质木材经压密后力学强度大于素材，主要表现为冲击韧性提高（1.5-2倍），硬度、耐磨性提高。但压缩木会吸湿回弹，尺寸不稳定。如何解决吸湿回弹问题？7.2木材压密5、压缩木的用途纺织用木梭、纺纱管、球磨机中的球、器具柄、火车上的刹车块、矿井用锚杆。7.2压缩木木柄木球木梭纺纱管5、压缩木的用途作为楼梯扶手、小柱子、家具面板、室内装修等。7.2压缩木楼梯扶手木材层积是将小径级的低质材通过分割层积方式做成规格结构材料的方法。层积木由一定形状（短而薄或旋切的厚单板等）的板材，涂胶层积，施压胶合而成的具有层状结构和一定规格、形状的结构材料。7.3木材层积我国的森林资源大径级天然森林日渐短缺，取而代之的是以人工速生林、小径木为主的低质林木（径级小，材质差，难以直接利用）。层积木集成材（胶合木）单板层积材LVL层积材特点在分割、层积过程中将木材的缺陷剔除，或使其均匀分布，使制品的整体强度、可靠性、允许应力比原料低质木材大为提高，同事在分割、层积过程中能将木材的生长应力分散，使得制品的体积稳定性也得到大幅度的提高。单板层积材LVL-平行胶合板由旋切制得的单板，以顺纹方向按序组坯，端部斜接、搭接或对接，然后经涂胶、热压等工序压制而成的一种高强度的结构材料；具有工程性能均匀和规格灵活多变的特点，它优于实体木材，特别适用于大跨度的木结构上。7.3木材层积LVL非结构材（即非承重构件）。结构材（即承重构件）LVL的主要生产工艺过程：单板层积材的生产工艺与胶合板极为相似两种工艺中的单板生产过程几乎完全相同最大的差别在于组坯热压和产品的后期处理工序（1）强度性能。单板层积材作为木质结构材料，其强度性能对其应用有很大影响。根据实践结果，人们认为单板层积材虽然某些性能不如成材，但单板层积材使其原木本身的缺陷（节子、裂缝、腐朽等）均匀分布在单板层积材（LVL）中，平均性能优于成材。（2）蠕变性能。单板层积材有良好的抗蠕变性能。LVL的性能（3）抗火灾性能。单板层积材（LVL）抗火灾性能优于钢材。（4）耐久性单板层积材（LVL）经加速老化试验发生的破坏比成材胶合时胶层破坏最小。GBT20241-2006单板层积材单板层积材LVL-的用途用于民宅建筑和商业建筑中，可广泛用于房屋、结构框架和地板系统中。也可用作车辆材、造船材及制作枕木等，可广泛应用于从承重结构、非承重结构到家具框架等各个领域。7.3木材层积（1）木造建筑物中的结构材。（2）家具、门窗、室外装饰材料。（3）工业原料日本林业试验场实验的落叶松LVL：集成材（胶合木、指接板）使用短而窄的锯制板材，进行层积胶压，在性能方面优于LVL和成材。（同样可消除木材中的缺陷对材料性能的影响，有效利用小料，能减少大断面材的弯曲和变形，性能上由于LVL和成材）7.3木材层积集成材生产工艺备料蒸煮及干燥（解除内部应力，减少干燥不均与变形）梯形材及锲材的加工横向胶合（涂胶和热压）指接加长层积后加工(1)集成材由实体木材的短小料制造成要求的规格尺寸和形状，做到小材大用，劣材优用。(2)集成材用料在胶合前剔除节子、腐朽等木材缺陷，这样可制造出缺陷少的材料。配板时，即使仍有木材缺陷也可将木材缺陷分散。(3)集成材保留了天然木材的材质感，外表美观。(4)集成材的原料经过充分干燥，即使大截面、长尺寸材，其各部分的含水率仍均一，与实体木材相比，开裂、变形小。集成材的特点(5)在抗拉和抗压等物理力学性能方面和材料质量均匀化方面优于实体木材，并且可按层板的强弱配置，提高其强度性能，试验表明其强度性能为实体木材的1.5倍。(6)按需要，集成材可以制造成通直形状、弯曲形状。按相应强度的要求，可以制造成沿长度方向截面渐变结构，也可以制造成工字型、空心方形等截面集成材。(7)制造成弯曲形状的集成材，作为木结构构件来说，是理想的材料。(8)胶合前，可以预先将板材进行药物处理，即使长、大材料，其内部也能有足够的药剂，使材料具有优良的防腐性、防火性和防虫性。(9)由于用途不同，要求集成材具有足够的胶合性能和耐久性，为此，集