速生人工林木材机械加工特点∗

黄敏高

（常州机电职业技术学院电气工程学院,常州 213164)

在我国部分地区，速生人工林通常被视为提升绿化效果的理想树种。随着我国国民经济的快速发展，我国的木材加工产业，特别是人造板产业得到了蓬勃发展，国内从事木材加工的企业，为保持木材原料资源供应稳定，降低对进口大径级木材资源的依赖程度，以速生人工林为原材料，生产锯材、刨光材以及人造板材。基于此，国家实施了速生人工林木材资源战略储备制度，由地方政府按照实际需要，重新划定区域之后专门投入到速生人工林的培育和综合利用中，这不仅能够保证木材加工企业的原料需求，还能避免天然林资源的乱砍滥伐，最大限度地保护天然林资源[1-3]。

1 速生人工林木材种植意义

随着“天保”工程的实施，一系列以“退耕还林”为主的配合措施，政府在政策层面上全面提升了对林木资源的管控力度，这能够强有力地保护自然林业资源，但对于林业资源的综合利用，特别是以原木板材加工为主的林木资源商业化运用会产生影响。为有效缓解供需矛盾，确保终端市场的林木资源能够得到有效保障，以区域为单位所进行的速生人工林培育和综合化利用工作取得了阶段性成果，而且这些速生人工林无论是初加工还是深加工基本实现了机械化，这为林木资源实现科学种植、科学利用积累了宝贵经验[4-5]。

1.1 速生人工林经济价值

据原国家林业局提供的《全国林地保护利用规划纲要（2010—2020年）》指出，随着经济社会的快速发展，木材及其制品的国内消费迅速增长，到 2020年中国木材消费总量将突破4.57～4.77亿m3，木材供应缺口将长期保持在1～1.5亿m3。

根据相关政策，我国自1998年启动了天然林保护工程，所有的“退耕还林”措施都必须充分结合生态保护工程配合落实。这有效缓解了天然林资源因乱砍滥伐而极具锐减的情况。然而，也加剧了林业产业源头与终端市场供需失衡的矛盾。

为有效缓解供需结构性矛盾，各地启动了速生人工林种植工程，特别是在一些传统林区，在封山育林的基础上，专门划定一个区域来进行速生人工林的培育和种植，经过多年的发展，已经逐步形成了“边保护、边开发”的良性循环趋势，这些规模不等的速生人工林培育措施，不仅在一定程度上满足了终端消费市场的基本需求，而且还创造出较好的经济效益。据国家林业和草原局、商务部等部门提供的数据显示，我国速生人工林产业年综合生产总值已经接近5 400亿元，约占全国林业产值的7%[6-8]。

1.2 速生人工林经济价值

全面启动速生人工林的培育工程，在强化和突出其绿化作用的基础上，也在很大程度上扭转了消费者的传统消费主张，对于之前一味强调以“原木”或者“实木”为原材料的木材加工产业中，以速生人工林资源代替，让消费者体验到了“绿色环保消费”的全新消费主张。这种社会价值所产生的影响效应是长期的，甚至有可能在一段时间内直接改变该地区的区域性产业结构[9]。

1.3 缓解木材供需矛盾

人工速生人工林经过重组、优化之后，有效改善了防腐性，这样就能够明显拓展其在终端应用环节上的适用范围，提升速生人工林的商业价值，这对于缓解一段时期以来我国优质木材的供需缺口意义重大[10-11]。

1.4 维护我国木材安全

在改革开放初期，我国部分地区，尤其是天然林主产区，不同程度上存在“以资源换金钱”的现象，这些地方也在短期内获得了较大的经济利益。然而因为乱砍滥伐情况的加剧，尤其是在毫无保护性措施的情况下对天然林资源进行砍伐之后导致天然林总量锐减，给气候、土壤、水资源造成不可逆的破坏之后，直接威胁到了我国的木材安全，促使我国木材以及整个林产工业亟待转型升级[12]。

2 主要速生人工林木材机械加工特点

由于在终端消费市场上对于木材的基本需求存在差异性，有些需要结合实际应用进行二次加工，所以在这些速生人工林的分类与加工过程中，都按照初加工、精加工这种加工方式的差异性来进行区分。

2.1 杨木机械加工特点

按照传统杨木的生产特性，其并不符合速生人工林木标准，但是经过林业技术人员优化和重新培育的“改性杨木”，其生长周期可以缩短至6～10年，而且因为其木质硬度和柔韧性都符合板材加工的基本需要，得到了有效推广[13]。

2.1.1 杨木板材初加工

由于杨木板材耐腐蚀性较高，因此在粗加工阶段，在加工的过程中，会按照杨木的基本尺寸不同程度地增加化学制剂，从而达到明显提升其木质结构韧性和防腐性的效果（如图1所示）。根据其物理特征来看，经过粗加工的LVL单板层积材可以投入使用，经过初级阶段粗加工的杨木板材其尺寸基本一致，这样便于消费者按照实际需求对其进行拼接或者裁切。一般来说，其尺寸大致被控制在：长度为4～8 m长（最长8 m,8 m以内可任意锯割），宽度为任意宽度 （常规宽度为40～200 mm），厚度为20～200 cm（最厚可以达300 mm）[14]。

图1 杨木单板层积材Fig.1 Poplar laminated veneer lumber（LVL）

2.1.2 杨木板材精加工

杨木板材的纹理线条较为美观，且色调相对较为丰富，所以无论是作为建筑构件还是家具，都能够传递出较为丰富的视觉传达信息，特别是在层次结构上的条理性能够明显提升板材的立体感效果，将其应用于文体器材上，能产生一种视觉效果上的美感，从而拓展杨木板材的实际应用范围[15]。

基于此，杨木板材在进行精细加工的过程中，对于工艺要求比较严格，以至于其价格也从初加工的1 700元/m3增加到精加工的4 500～6 000元/ m3，其中白杨木材质的板材市场销售价格基本在8 000元/ m3以上。

如此高的商业附加值说明了其精加工的工艺比较复杂，整个工艺过程主要实现两个目的，其一是有效降低甲醛含量，相关部门数据统计显示，经过精加工工艺的杨木板材甲醛含量较低；其二是进一步优化尺寸，粗加工的杨木板材尺寸较为固定，可以任意切割，但体积较大，而经过精细加工的板材，其尺寸基本上在长度为500～600 mm之间，厚度不超过100 mm，基本属于半成品尺寸。

2.2 桉木机械加工特点

桉木材质较软，其硬度、韧性和抗震性能相对较差，不过由于其天然的气干性较强，因此被大量应用在家具行业中，因此桉木在进行机械加工的过程中，无论是粗加工还是精细加工，都应围绕其终端用途来进行[16]。

2.2.1 桉木板材初加工

桉木是世界公认的三大速生人工林木木材资源之一，在国外，桉木有极为广泛的市场应用空间，由于我国桉木种植起步较晚，所以在初级加工阶段，有效解决桉木木材中可溶性物质的工艺有待提升，但国内的桉木基本被应用于家具生产与制造，所以只要将初加工的重点放在防腐性能提升上，就基本能够满足客户的需求（如图2所示）。通常，将新伐桉木在6周内进行加工，然后在温度为65～75 ℃、质量浓度为0.8%的氢氧化钠溶液中浸泡12 h，取出后在通风处晾干备用。待水分基本上以风干的方式挥发掉之后，按照长度不超过1 500 mm，宽度不超过300 mm的规格进行初加工之后，就可以投放市场[17]。

图2 经过防腐处理的柳桉木Fig.2 Preserved eucalyptus.saligna Sm.

2.2.2 桉木板材精加工

由于桉木的韧性不如杨木，所以无论是红柳桉木还是白柳桉木，都需要在完成初加工之后的3～6个月时间内完成精细加工环节，这样才能够让桉木的结构特性最大化地显现出来。其精加工的重点也在抛光和刨光两个工艺上。已经完成初加工的桉木，生材加工容易，切面光滑，磨光性好，握钉力强，干燥处理后，通常都不会对其材料尺寸进行进一步地裁切，因为有些家具，尤其是组合性质的家具其基础尺寸变量性因素较多。只需注意在刨光过程中控制温湿度，其中变温箱的温度控制在15～50 ℃之间，其物理特征变化很小，经机械或手工加工后，能直接应用于家具生产[18]。

2.3 杉木机械加工特点

老式的家具多为杉木材质，然而在现代装修和家具制造中却很少用杉木材质，这主要是因为之前黄山地区周围的杉木资源较为丰富，遵循着就地取材的原则，在杉木的资源利用中其应用范围被扩大。再加上杉木的木纤维化学稳定性较强，不易变形，实木感突出，所以仍然被广泛使用。随着一系列护林措施的实施，黄山地区的杉木资源被保护起来。现在市面上推出的杉木资源，大多都是经过人工改良之后的速生杉木，这些杉木由于是速生品种，其机械加工过程也与传统的杉木之间存在着一些差异性（如图3所示）[19-20]。

图3 杉木材质的熏蒸木桶Fig.3 Fumigation barrel made of Chinese fir

2.3.1 杉木板材初加工

杉木表面硬度较软，外力作用易引起划痕，同时结疤多，所以一般较少直接用来做家具，而是用来制作纸浆、细木工板、密度板、刨花板、龙骨，或是做成指接板用来做家具的内挡板（如图3所示）。所以其初加工工艺较简单，有些仅仅是将原木材料进行去皮处理，因为在其最终用途不确定的情况下，对其尺寸进行较为细致的分割会直接影响其用途。

2.3.2 杉木板材精加工

已经完成初加工的杉木通常具有光亮整洁的外观，颜色从白色到淡黄色，呈致密的通直纹理和光滑的质地，其干燥性能良好，经过窑干后，其强度高并且性能稳定，具有较好的加工性能，适于开槽和钻孔，易于用钉或螺丝固定。

3 结语

基于平衡型发展的原则来看，速生人工林资源的综合利用，能够有效缓解我国林木资源供需矛盾。我国速生人工林的健康可持续发展，需要制定科学的木材战略储备规划，不断提升木材加工工艺水平，实现木材资源的综合利用。建议国内的木材加工企业，尤其是以大径级木材和珍稀木材为原料的企业，尽快开展“腾笼换鸟”，实现转型升级，充分利用速生人工林木材（杨木、桉木、杉木等），生产出满足人们物质文化需要的木制产品，从而为实现我国速生人工林资源的科学永续加工利用奠定基础。