90年5月(第107期)
組合木材之研製及加工利用
壹、前言
隨著世界人口增加與經濟成長,民生所需之林產工業發展迅速,致使森林遭受不當或過度伐採,森林蓄積與林地面積也隨之急遽減少,因此如何有效利用森林資源,實為現今世界各國共同關注之課題。同時,由於人類物質享受不斷提高,日常生活中的廢棄物迅速增加,在台灣地區一般廢棄物中,產生為數不少的木質廢料與塑膠廢棄物,若不善加處理,易衍生諸多環保問題。因此如何妥善處理廢棄物,進而轉換成有用資源,達到再生利用之目標,世人應予以高度重視。又由於全球性的環保意識日益高漲,各原木生產國紛紛採取限制原木或木材出口的措施,因此如何提高國內木材自給率與尋求木材供給來源,乃政府與業界急待解決的問題。近年來,政府大力推廣人工造林,造林樹種中以杉類為主,多已達疏伐撫育階段,惟疏伐木多屬中小徑木,材質較差,若能善加利用,將有助於提高國內木材自給率。
林業試驗所有鑑於國內現有森林資源有效利用與廢棄物再生利用之重要性,近年來致力於組合木材之研製及加工利用研究,並已獲致良好成果,為國內林產工業提供新的產品與技術。
貳、研究內容與成果
一、利用疏伐木及廢料研製耐燃纖維水泥板
有鑑於防火板之需求殷切與發展潛力,故以省產造林疏伐木及含纖維廢料為材料,應用二氧化碳噴壓法快速製板的特性,其流程係先將木材及纖維廢料磨碎處理後,再拌和波特蘭水泥倒入成型裝置,排除板坯內之空氣後,再將二氧化碳以100psi噴入,板坯可生成具有強度之碳酸鈣,而在4-5分鐘內硬化成纖維水泥板;各板經耐燃試驗均符合中國國家標準(CNS6532)耐燃三級所規定之發熱性、發煙係數、餘焰時間等各項標準。經由系列研究顯示:以二氧化碳噴壓法製造纖維水泥板,除了具有快速成板、品質良好的優點外,且對原料的選擇範圍非常寬廣,不再如使用傳統製法時,只能選用杉木等少數樹種,且曠費時日。因此,省產針、闊葉樹之疏伐木,家具廠之木質廢料、蔗渣、稻草、稻殼、廢紙及紙廠之污泥(纖維泥)等皆可利用。由於纖維水泥板不但耐燃性優良,且具有抗蟲蟻、尺寸安定等良好特性,應用該法製板,除可將省產疏伐木研製成合乎規定之耐燃木質建材,並能將廢棄物資源化。
二、利用廢棄木質粒片與廢棄塑膠製造塑膠木料複合板
本項研究為了有效利用木質廢料與協助解決國內廢棄物處理問題,進而達到資源再生之目標,以廢棄木料與廢棄塑膠在不同之混合比下製造塑膠木料複合板,並進行靜曲、厚度膨脹率與耐久性等試驗。由研究結果得知,複合板之靜曲強度隨塑膠含有率之增加而明顯增大,此乃熱壓製板時,塑膠因受熱而產生融流並相互融合,形成立體網狀結構,又由於熱壓過程中板內所發生之壓力,使得部份塑膠的融流進入木質粒片凹處或孔隙而產生投錨效果。複合板之厚度膨脹率隨塑膠含有率之增加而明顯降低,此係因塑膠具有不吸水的特性,同時利用電子顯微鏡可觀察到塑膠以薄膜狀被覆於木質粒片之外表,使得粒片之吸水與膨脹明顯降低,而獲得良好之尺寸安定性與耐久性。
三、以造林木製造化粧合板之研究
本項研究為了開拓國內針葉樹造林木加工利用之新途徑與提高造林木之利用價值,探討以杉木造林木製造合板的適性。試驗中以造林木之杉木單板作為中板,進口之放射松單板為面板與中板製造合板,又以所製得之合板作為台板製造化粧合板。試驗內容包括合板拉伸剪斷膠合強度試驗、嵌板剪斷強度試驗、合板欠膠之檢測與化粧合板塗膜表面性質試驗。由試驗結果得知以杉木為中板所製得合板其拉伸剪斷膠合強度與放射松為中板者相近,並且較市售柳桉合板為佳,而以杉木為中板之合板無論剪斷方向與面板木理平行或成45°,其嵌板剪斷膠合強度皆較放射松為中板者略小,雖然剪斷方向與面板木理平行之嵌板剪斷強度較市售柳桉合板大,但是剪斷方向與面板木理成45°時則較小。由超音波檢測合板欠膠之試驗結果得知無欠膠即膠合正常部位之超音波穿透時間為1.8-1.9μs,而欠膠部位之超音波穿透時間長達2.8-3.9μs,兩者差異明顯,因而可使用超音波進行合板之非破壞試驗。又由化粧合板塗膜表面性質試驗得知化粧合板經NC塗料塗裝後,其光澤度、硬度與接觸角均較無塗裝者明顯提高。
參、結論與建議
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隨著世界人口迅速增加,全球森林資源日益減少,為有效利用森林資源,廢棄木料之再生利用為今後林產業與學術界刻不容緩的課題。因此建議政府各有關單位,對今後國內廢棄木料再生利用工程,如回收、分類與處理應作適當之考量與規劃。
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近年來,由於供作合板原料之天然林闊葉樹大徑原木日益減少而有匱乏之虞,因此屬中、小徑木人工林造林木的利用倍受矚目。先進國家已有多年致力於針葉樹合板之研發與生產並有相當之成就,而國內對針葉樹合板之認識仍屬不多。為了順應世界合板工業之潮流與森林永續經營之目標,政府應結合林業、林產相關產、官、學各單位推動針葉樹合板之生產與加工利用。
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由本研究得知以國產杉木造林木旋切之單板,由於節多、品質較差只適作合板之中板而降低其利用價值。為了提高國產針葉樹造林木利用價值,今後在人工林經營方面應加強中後期之撫育作業,生產節少、幹直之原木,以供作合板面板之用。
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基於各類纖維水泥板不但耐燃性優良,且具有抗蟲蟻,尺寸安定性良好等特性,故應用二氧化碳噴壓該法製板,可迅速將省產疏伐木及農林廢棄物,研製成合乎規定的耐燃建材,故可拓展疏伐木之利用途徑,並能將廢棄物資源化,減輕環保壓力。