木材加工

木材加工

木材加工(wood processing),以木材為原料,主要用機械或化學方法進行的加工,其產品仍保持木材的基本特性。在森林工業中,木材加工業和林產化學加工同為森林採伐運輸的後續工業,是木材資源綜合利用的重要部門。

原理


木材加工技術包括木材切削、木材幹燥、木材膠合、木材表面裝飾等基本加工技術,以及木材保護、木材改性等功能處理技術。切削有鋸、刨、銑、鑽、砂磨等方法。由於木材組織、紋理等的影響,切削的方法與其他材料有所不同。木材含水率對切削加工也有影響,如單板製法與木片生產需濕材切削,大部加工件則需乾材切削等。乾燥通常專指成材幹燥。其他木質材料如單板、刨花、木纖維等的乾燥,都分別是膠合板刨花板、纖維板製造工藝的組成部分。木材膠粘劑與膠合技術的出現與發展,不僅是木材加工技術水平提高的主要因素,也是再造木材和改良木材,如各種層積木、膠合木等產品生產的前提。木材表面塗飾最初是以保護木材為目的,如傳統的桐油和生漆塗刷;後來逐漸演變為以裝飾性為主,實際上任何錶面裝飾都兼有保護作用。人造板的表面裝飾,可以在板坯製造過程中同時進行。木材保護包括木材防腐、防蛀和木材阻燃等,系用相應藥劑經塗刷、噴灑、浸注等方法,防止真菌、昆蟲、海生鑽孔動物和其他生物體對木材的侵害;或阻滯火災的破壞。木材改性是為提高或改善木材的某些物理、力學性質或化學性質而進行的技術處理。在採用上述各種加工技術時,不同的樹種所產生的反應,可顯示出不同的性狀,稱為木材的工藝性質或加工特性。

特點


研究木材加工工藝技術的學科是木材工藝學,它以木材學為基礎,應用物理學、化學、生物學,以及機械工程、熱工學等領域的理論和方法,是一門多種專業交叉的綜合性學科。
優點
木材具有重量輕、強重比高、彈性好、耐衝擊、紋理色調豐富美觀,加工容易等優點,自古至今都被列為重要的原材料。木材工業由於能源消耗低,污染少,資源有再生性,在國民經濟中也占重要地位。現在產品已從原木的初加工品如電桿、坑木、枕木和各種鋸材,發展到成材的再加工品如建築構件、傢具、車輛、船舶、文體用品、包裝容器等木製品,以至木材的再造加工品即各種人造板、膠合木等,從而使木材工業形成獨立的工業體系。
缺點
防火性能較差,宜腐朽變質,易受蟲害,對使用環境如濕度等要求較高。

歷史沿革


木材加工行業業已成為立國內發展速度較快且具有良好前景的製造產業之一,其增長速度大大超過整個製造業的平均水平。2001-2010年木材加工行業產值年均增速達到25%,銷售收入年均增長率達到26%。2010年,業實現工業總產值6744.25億元,佔GDP的比重近2%。
木材具有重量輕、強重比高、彈性好、耐衝擊紋理色調豐富美觀、加工容易等優點,從古至今都被列為重要的原材料,木材工業由於能源消耗低、污染少、資源有再生性,在國民經濟中占非常重要地位。
產品已從原木的初加工品如電桿、坑木、枕木等各種鋸材,發展到成材的再加工品,如膠合板、纖維板、刨花板等各種人造板,從而使木材工業形成獨立的工業體系。
受國際資本大量流入的推動,中國木材加工行業迅速發展,產能迅速提高。
數據顯示,2010年全國鋸材產量3722.63萬立方米;木片、木粒加工產品1873.51萬實積立方米;木竹地板產量達到4.79億平方米; 2010年人造板產量達到15360.83萬立方米,其中,膠合板7139.66萬立方米,纖維板4354.54萬立方米,刨花板產量1264.20萬立方米,單板產量為2724萬立方米,人造板表面裝飾板產量為2.95億平方米。

中國簡史

中國在石器時代已以石為刃,刳木為舟,開始了木材加工的歷史。青銅時代,出現了鋸條的雛形;春秋時期相傳魯班發明墨汁、角尺等多種木工工具。秦漢之際,木工工具種類益多,錛、鑿相繼發明。北魏時賈思勰在《齊民要術》中對木材的加工和利用均有論述。沿至唐、宋,已採用鋸開、氣干、拼合、包封等較為複雜的技術製造木柱,並有了提高木結構穩定性的蒸煮和乾燥處理方法,以及加楔、留縫技術。明代傢具以其結構精巧、造型簡樸馳名中外。
1949年後,中國依靠自己的森林資源,進行木材的合理利用和綜合利用,木材生產基地與木材加工工業體系逐漸形成,有關的科學研究也得到較大發展。從1949~1986年,木材產量從年產 567萬立方米增加到6502萬立方米;鋸材從1950年產344萬立方米增加到1986 年產1505萬立方米;膠合板從1953年產3.54萬立方米增加到1986年產61.1萬立方米;刨花板1962年產0.54萬立方米,到1986年產21萬立方米;纖維板1959年產1.16萬立方米,到1986年產 102萬立方米。三聚氰胺裝飾板於60年代初開始生產,1986年已發展到年產1000多萬立方米。在研究工作方面,1958年建立中國林業科學研究院,並設置木材工業研究所。其後地方性的木材工業研究機構陸續在北京、上海、哈爾濱等地成立。各省林業科學研究所也大都有木材加工的科研部門,北京、南京和東北林業大學及其他林學院有木材加工系。1980年中國林學會成立了木材工業學會。在對國產木材性質進行研究的基礎上出版的《木材學》以及小型纖維板的生產技術和利用國產材料設計、製造的三聚氰胺裝飾板生產線等,都具有中國特色。林業部林產工業設計院擔負木材加工的工藝、設備和建廠的設計任務,現在全國已有7個林業機械廠具備木材加工成套設備的製造能力。
2005年,中國木材幾大主要類別的產品出口幾乎都處於增升態勢。從數量上看,原木、鋸材、膠合板、纖維板、傢具五大類產品與2004年同期相比,分別增加16.94%、35.68%、30.45%、355%和18.27%;從價值金額看,則同比分別增加了5.73%、34%、55.32%、393%和29.43%。這組數字充分說明,2005年中國木材製品工業的發展取得了快速進步,即使在原木和鋸材等很大程度上依賴進口的品類上,中國木業界也進行了積極的探索,變進口為出口,以得到其中的價值提升。
2006年以來,中國林業產業總值每年以兩位數的速度遞增,突破了9000億元。中國木材工業呈現出投資主體多樣、產業規模擴大、產業聚集度提高的良好趨勢,已初步實現3個戰略性轉變:由利用天然林為主向利用人工林為主的轉變;由擴大生產規模的單一發展模式向擴大規模與節約使用並舉的複合發展模式的轉變;由利用一個市場、一種資源向利用國內、國外兩個市場、兩種資源的轉變。
2008年以來,我國的膠合板、纖維板和刨花板進口較2007年減少。2008年前3季度共進口膠合板234524立方米、纖維板248607噸、刨花板182017噸,分別比2007年同期下降1.75%、26.39%和25.07%。對國外高檔的實木傢具需求量增加,2008年前3季度共進口實木傢具18389.62萬美元,同比增長66.89%。
2008年前3季度出口到美國的膠合板由2007年同期的1501363立方米,下降到2008年同期的1065772立方米,下降29.01%;在中纖板出口方面,2008年前3季度出口完成1542895噸,比2007年同期減少24.63萬噸,下降13.77%;刨花板出口方面,2008年前3季度完成97757噸,比2007年同期增長7.27%;在木傢具出口方面,2008年前3季度出口完成50.48億美元,比2007年同期增長5.7%,其中廣東省增長0.25%。

歐洲簡史

歐洲在1348年出現框鋸;但18世紀以前;歐美國家的木材加工基本上處於手工操作階段。歐洲文藝復興期間,木製品的鑲嵌工藝達到很高水平。由於傢具等木製品裝飾的需要促進了單板製造技術的發展,法國在18世紀初、中期發明了單板旋切機和刨切機。19世紀中葉,首先在德國建成膠合板廠。20世紀20年代初,出現了以人造板為基礎的新型工業門類。它與制材、木製品工業組成木材加工工業的3大分支工業系統。到40年代,木材加工進入綜合利用階段。60~70年代是人造板品種迅速增加和產量持續增長的時期,制材產量比重則相對下降,傢具工業產品由傳統結構轉向板式結構。歐洲部分國家不增加森林採伐量而木材工業產品成倍增加,反映了木材綜合利用技術臻於成熟。與此同時,木材工藝學也逐漸按產品種類及工藝性質建立起相應的分支學科,如制材、木材切削、木材幹燥、木材防護、木材膠合、木製品製造工藝、人造板製造工藝、木材改性和木材表面裝飾等。

現代時期

中國木材加工業的逐漸機械化始於清末。這時外商在中國建立機械化制材廠,繼而發展地板、門窗等以房屋建築為對象的木材加工廠;20世紀初又設廠生產膠合板。從50年代中期起,膠合板生產有了發展,接著並開始製造刨花板及纖維板;表面裝飾材料及層積材等也陸續出現。這標誌著中國的木材加工業已進入以綜合利用為中心的現代化時期。

發展前景


木材加工已成為一個穩定的工藝系統,專門化程度不斷提高。電子計算機的應用,對制材技術的革新,木製品加工工業系統的變革,以至人造板生產工藝和產品設計工程的發展,都產生了重要作用。今後微處理機將更加深入到許多木材加工工藝領域,如原木、鋸材的檢尺、分等,木材、單板等乾燥過程的控制以及熱壓工藝參量的調節等。同時,生物工程應用於纖維分離過程的可能性也已出現,定向技術的進一步提高,有可能使刨花和纖維按照產品用途性能的要求進行組織和紋理排列,成為木材加工中的最新技術。此外,在新技術革命的影響下,無木芯旋切、無膠膠合、無屑切削,以及木製品工業中應用柔性加工系統等的試驗研究,都預示木材加工技術將進一步發生重大的變革。