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木材工業是什么技術?

作者:化工綜合網發布時間:2022-03-15分類:膠粘劑瀏覽:108


導讀:以木材和木質材料為原材料,經機械或(和)化學方法加工后,其產品仍保留木材基本特性的產業部門。在森林工業系統中,木材工業和林產化學工業同為采伐運輸(見森林采運)工業的后續工業。木材具...

以木材和木質材料為原材料,經機械或(和)化學方法加工后,其產品仍保留木材基本特性的產業部門。在森林工業系統中,木材工業和林產化學工業同為采伐運輸(見森林采運)工業的后續工業。木材具有重量輕、強度高、彈性好,色調豐富、紋理美觀、加工容易等優點,迄今世界各國都將木材作為重要工業原材料。木材工業能源消耗低,環境污染少,資源有再生性,其產品對國家經濟建設和人民生活有密切的關系,因而在國民經濟中占有重要地位。按其產品性質可大致分為鋸材、人造板、木制品等3個工業門類。前兩類屬材料性生產,為其他工業部門提供原材料,后一類工業的產品則直接進入使用領域。

木材工業的發展,是以社會需求為動力,以木材資源的消漲變化為基礎,以各種新工具、新設備、新技術和木材學不斷進步,所有這些共同作用,促進了木材工業的發展。

中國木材工業

分簡史、現狀、生產技術和展望4部分記述。

簡史

遠在石器時代,中國出現了石斧,已經“以石為刃,刳木為舟”;青銅器時代出現了銅鋸的雛形,開始有了沿長度方向截割木材的工具;春秋時期墨斗、角尺的發明,使木材加工技術進入了營造工程時期;后歷秦、漢,降至唐、宋,木工工具日見完備,在木結構建筑中,已能應用鋸剖、氣干、拼接、包封等較為復雜的技術制造木柱,并開始對木材進行蒸煮、干燥等處理,以提高木結構穩定性;明代家具制造,更以其結構精巧、造型簡樸典雅達到很高水平,至今仍馳譽海內外。這一段漫長的歷史時期,從發生、發展到成熟所經歷的時代,是中國木材加工的手工業階段。現存的許多木結構建筑及木制品,成為中國傳統文化中重要組成部分之一。而歷代所留下的著述如《魯班經》、《營造法式》(北宋李誡著)等,都已成為中國木材加工技術史上的重要文獻。

19世紀末,中國上海、青島、福州、哈爾濱等城市設立專業制材廠,20世紀初出現膠合板廠,中國木材工業開始進入機械化時代。50年代后,木材工業走上有計劃的發展道路。50年代中期,中國開始生產合成樹脂膠粘劑,為木材工業產品的提高和發展提供了物質條件,從此纖維板、刨花板、層積材、改良木以及表面裝飾材料先后出現,標志了以木材綜合利用為中心的中國木材工業開始進入現代化時期。

現狀

中國木材工業從1949年后本著依靠自己資源為主,建立木材生產基地與木材工業體系的原則,逐步改造舊企業和建立新企業,主要產品有較大增長(以下數字不包括臺灣省),從1950年到1988年,鋸材從年產344萬立方米增加到2621萬立方米;膠合板從年產1.69萬立方米增加到82.7萬立方米;刨花板、纖維板從50年代中期開始研究,隨后建廠生產,1988年產量已分別達到48.3立方米和148.4萬立方米。三聚氰胺裝飾等貼面板從50年代末開始至1988年產量已達3000萬平方米。由于纖維板、刨花板及裝飾板等產品于50年代末相繼實現了工業化生產,中國木材工業就初步形成了獨立和完整的體系。

現代木材工業加工技術的科學研究,在國際上始于20世紀20年代初。通過科學實驗,在以木材學為基礎,吸收了物理、化學、生物,以及熱力學、機械工程學等學科的理論與方法,整理、分析了木材加工長期實踐經驗,加以發展和提高,逐步形成了一門高度綜合的木材工藝學。隨著木材工業不斷發展,出現了許多新產品、新工藝,木材工藝學也按產品類別和工藝性質建立了相應的分支學科,如制材學、木制品生產工藝學、人造板制造學,以及木材切削學、木材干燥學、木材膠合工藝學等,已成為趨于完整的一個技術學科體系。1958年中國林業科學研究院組建了木材工業研究所,其后地方性木材工業研究機構亦陸續在北京、上海、哈爾濱等地成立。各省林業科學研究所大部設有木材加工的科研部門(見中國森林工業科學研究機構)。全國林業高等院校和農業院校的林學系,大都有部分教師及科研人員從事木材材性與加工技術的研究工作。有些學校還設有林產工業或木材工業的研究機構。物資部門亦先后在北京、上海和天津等城市建立了以實用和經濟為主的木工研究單位,與木材加工有密切關系的家具研究所,在輕工業系統中,遍及全國各省、自治區、直轄市。建材工業部門則設有建材人造板研究所。木材工業建設工程的勘察設計,由林產工業設計院和各省林業勘察設計機構(見中國森林工業勘察設計機構)擔任。中國林業機械公司所屬林機廠和為數眾多的木工機械廠具有制造木材工業成套生產設備能力。林業部在北京設有林業機械研究所,原第一機械工業部在福州設有木工機械研究所。1980年,中國林學會在福州成立了中國木材工業學會(見中國森林工業學術團體),為開展群眾性的學術交流建立了組織。

木材工業生產技術

木材是一種非均質的各向異性的材料,在樹木生長過程中又往往發生許多天然缺陷如節子、裂紋等以及遭受生物侵害所造成的缺陷如蟲眼、腐朽等(見木材生物危害缺陷)。木材就帶著這些缺陷進入生產過程,造成加工上許多復雜問題。制材屬于初級加工,不提供直接使用的成品,所以缺陷對生產所產生的影響并不顯著。膠合板工業由于木材的天然缺陷,使提高制造過程連續化自動化程度的難度加大。木制品由實體木材為主要單元材料所組成,結構比較復雜的木制品如家具等,其自動化程度的提高就更為困難。纖維板、刨花板系先將木材制成纖維或刨花,材質不均及各種缺陷雖已基本排除,但木材豐富的色調和美觀的花紋也隨之消失,以致產品表面不得不進行加工處理,這是木材工業的一個特殊性。木材工業產品除鋸材外,極少是由單一技術加工,大都需用綜合性技術,其中木材切削、木材干燥和木材膠合為基本加工技術。

木材切削

木材機械加工主要是改變木材規格、形狀的過程,完成這一加工過程主要是經過木材切削。木材切削包括:鋸、刨、銑、旋(車削)、鉆、砂磨等多種方式。制材工業主要用鋸切;絕大部分單板用旋切方法制造;木制品生產則幾種切削方式全都使用。砂磨似不屬于切削加工方式,但如將砂磨工具上的砂粒看作刀刃,則實質上是一種密集型的多刃切削法。木材切削加工又可分為有屑切削與無屑切削兩種類型,大部分切削加工均屬有屑切削,單板旋切、刨切、剪切則為無屑切削。由于木材的組成、紋理、年輪等影響,使銑削加工有順銑、逆銑之分。由于鋸切進料時紋理對刀刃切削方向不同而有縱剖、橫截之別。木材含水率對切削加工也產生影響,大部分加工件需干材切削,而單板制造、工藝木片生產則需濕材切削,這是木材切削與其他材料切削的不同之處。

木材干燥

木材在樹木生長期間就飽含水分,但為改善其使用性能,又必須通過干燥將一部分或大部分水分從木材中排除。因此,木材干燥是木材加工工藝中必不可少的重要環節,也是木材工業中一項重要生產技術,這是與金屬等無機材料加工完全不同的一個方面。通常所說木材干燥,系指成材干燥,其他如單板、刨花、木纖維等材料的干燥,分別為膠合板、刨花板、纖維板制造工藝的組成部分。

木材干燥過程的起始狀態與終了狀態與蒸發水分所耗熱量的關系等問題的研究,為干燥靜力學的內容;討論木材含水率梯度與干燥過程中所形成的溫度梯度對干燥速度的關系及干燥勢對干燥過程的作用等方面的問題構成干燥動力學;研究干燥過程中傳熱、傳質、干燥阻力及干燥介質狀態參數與干燥速度之關系等內容為干燥熱物理學。以上述內容為基礎,結合空氣動力學的應用,以達到加快干燥速度和提高干燥質量的目的為干燥技術。對不同樹種、規格、最終用途的被干燥木材,根據干燥技術所制訂的操作條件和程序為干燥基準。由此可見,木材干燥學是一門實踐性極強的學科。

木材膠合

任何工業產品的生產過程中,凡是以零、部件組成的成品,都有一個接合問題。木材工業產品的接合,從利用摩擦力、機械力的榫接、釘接、螺栓接合、鉸鏈接合發展到膠接,使接合形式由點的接合發展為線及面的接合,使制品的力學強度和剛度顯著提高。合成樹脂膠粘劑的出現,促使膠合技術進步和膠合質量提高,終于導致人造板工業體系的形成。所以木材膠合是對木材工業發展有重要影響的一項基本加工技術。現正開展的無膠膠合技術的研究,實質上是利用木質纖維素材料自身所含有的物質,經過一定條件的處理使之活化而產生膠粘作用的“自身膠合”,并非真正無膠膠合。

木材切削、木材干燥和木材膠合是木材加工的三項基本技術,木材工業的絕大部分產品在生產過程中必須用到這三項技術。木材對于切削、干燥和膠合等加工操作的抵抗能力和適應程度,統稱為木材的工藝性質。

展望

中國木材工業所需原料供應結構,隨著客觀資源情況的變化,將從傳統的以天然林木材轉變為以人工林、速生林木材為主;從傳統的大徑材轉變為中、小徑材及間伐材為主;從傳統的少數常用樹種轉變為速生樹種、多樹種和多種植物資源為主;從傳統的實體木材轉變為人造板等復合材料為主。同時,隨著產品消費結構的改變,以及新技術革命帶來的巨大影響,木材工業也將發生巨大的變化。

產品結構的改變

①膠合板工業中的單板將成為一種商品,并以單板的再加工形成一個新的工業門類。它將包括裝飾用單板如刨切單板、組合薄木、層積薄木以及屬于卷材形成的微薄木、增強性成卷薄木,也包括單板再加工所得產品如單板層積材等。②膠合木的生產,今后主要以小料縱接、橫拼、層積膠合而成。將成為和人造板材并列的人造成材,從而使人造木材產品系列趨于完整。③為了使劣質材優化利用和充分利用,木材改性材料的數量、品種都將進一步增加。④非木材人造板將有較大發展。

生產工藝的變革

①工藝技術的改革。制材工業在提高質量的基礎上,仍將以提高出材率為主要任務,繼續進行減少切屑消耗的努力,向少切屑、無切屑鋸切技術發展。木制品工業如家具工業為適應市場的變化,生產方式將逐漸演變為以小批量、多品種為主,現有生產線也將為柔性制造系統所取代,從而引起家具生產工藝的全面變革。人造板工業在大幅度增加品種的過程中,現有生產工藝也將因此發生變化。以無卡軸為特征的新一代單板旋切機已在中國制成,向往已久的無木心旋切技術已有可能性。“無膠”膠合技術在80年代中期開始在中國進行研究并已取得初步成就。這些技術的變革對木材工業將產生重大影響。刨花定向技術的進一步提高,將達到纖維在板坯表面按照天然木材的紋理或根據設計的圖案花紋排列的水平,使人造板表面獲得更高的裝飾效果。②高技術的應用。計算機作為工業控制用于制材工業已有一定基礎,今后進一步發展并與其他高技術如激光鋸切等相配合,有可能在精密鋸切或無屑鋸切方面取得突破。人造板工業中的計算機應用亦已起步,并已在部分工廠用于控制熱壓機操作。迄今為止,以單板剪切工序的應用所取得的效益最為顯著。計算機今后的進一步推廣,必須首先研究傳感技術和研制相應的儀器設備,更要提高執行元件的制造水平。③生物技術應用于木材工業已有較長的歷史。過去主要是研究生物對木材及木制品的破壞性及其防治方法,是從消極方面去考察其破壞作用。現正轉向積極方面的研究,如木質素的生物降解、纖維的生物分離。試驗證明用生物分離纖維可提高纖維得率和質量,降低能源消耗。可以預料,生物技術在木材工業中的應用前景廣闊,一門新的加工技術行將形成。

產品設計技術的強化

這是商品經濟中產品競爭能力的源泉。木材工業中許多部門都必須發展這項技術,它的內容包括產品功能設計、外形藝術設計、產品結構設計、生產過程的工藝設計、設備設計、生產線設計等。木制品工業生產方式向多品種小批量、短周期轉變后,客觀上就不能不加強產品設計工作。人造板工業通過原材料的不同,顆粒形狀的變化,規格差異以及改性措施的相互結合,復合材料產品品種將成千上萬地涌現,更需要借助產品設計來完成。因此,展望未來,產品設計技術必將得到強化和發展。

見世界森林工業。

標簽:木材工業什么


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