木質新材料對木工機械發展的影響

 

      木質新材料是現代木材工業的重要組成和技術先導.隨著自然資源的變化和科學技術的進步單板、刨花、木材工業發展從原始的原木利用逐漸發展到鋸材,纖維,非木質和化學成分的利用,形成了新型的材料和產品,如單板層積材,集成材,重組木,定向刨花板等木質工程材料和產品、木、塑復合材料、木材/竹材復合材料/木質導電材料和木材陶瓷等木質復合材料和產品.新型材料及新型木制品結構的發展推動了木材加工機械裝備的技術進步。

      1 木質新材料發展現狀

      1.1木質工程材料和產品

      木質工程材料是將木材加工成木板、木條、單板、刨花或纖維等組元,再利用現代技術將木材組元重組為新型木質材料和產品.他們具有原始木材所不具備的幾何性能同一性,均勻性和曲面成形性.如集成材,單板層積材,單板條層積木,長條刨片層積材,重組木,定向刨花板等,。

      集成材是利用鋸制板材或方材,在平行于纖維方向用膠合劑沿其長度寬度或厚度膠合而成的一種木質材料.是一種材性與實體木材最為接近,而又優于實體木材的新型材料.集成材可以加工成通直形狀和彎曲形狀或沿長度方向截面漸變結構,也可以加工成工字形和空心方形等截面型.按用途可以分為結構用集成材和非結構用集成材.結構用集成材主要用于體育館音樂廳、廠房、倉庫等建筑物的木結構梁,其中作為三鉸拱梁的承重材具有良好的物理性能和經濟性,造型美觀,,,也可用于橋梁和車廂的承載梁.非結構用集成材主要作為家具和室內裝修用材。

      歐洲、加拿大、美國、日本等國家對木質工程材料和產品的研究比較深入,開發出許多新型木質材料結構部件和連接構件,逐漸形成了木質工程材料和產品生產的專業化,大型化和標準化體系。

      歐美各國集成材年總產量高達100萬m3.日本有近200個廠家生產集成材.國內集成材的發展,主要以非結構用集成材生產為主.目前集成材廠家已超過500家實際生產能力可達300萬m3生產、工藝和市場在國內均已成熟。

      單板層積材(LaminatedVeneerLumber,簡稱LVL)是采用旋切或刨切的單板,沿著木材的纖維方向層積膠合的木質材料.單板層積材具有力學性能均勻強度高,規格靈活多變的特點,優于實體木材.可進行鋸切,刨切,鑿眼,開榫等加工,并可進行鉚接,斜接,鉸接等后續加工特別適用于大跨度的木結構.按用途可以分為結構用單板層積材和非結構用單板層積材.結構用單板層積材主要用于建筑承重墻、隔墻、枕木等領域析架橋梁,膠合木和鋼材無法簡單替代的領域.非結構用單板層積材主要作為家具特別適合于大跨度梁和一些用實體木材,門窗構架等裝飾用材。

      在北美,單板層積材的總產量達到160多萬m3占到木材消耗量的3%.同時芬蘭,新西蘭和澳大利亞等國家也在積極開發滿足建筑用材長度和強度要求的超長部件,非結構用單板層積材以日本市場最具有代表性,其市場擁有量和進口量最大.我國單板層積材的研究,主要是利用膠合板設備生產小規格非結構用單板層積材,生產廠家己達數十家,大規格結構用單板層積材還沒有開始生產。

     1.2木質復合材料和產品

     木質復合材料是以木材(其各種形態,包括纖維,單板和刨花等)為基體材料,復合其它材料而構成的具有特殊微觀結構和性能的新型材料.通過利用木材與其它材料的復合效果克服木材主要物理力學性能的缺陷,賦予木材新的功能,以提高木材的使用價值和利用率.如木/塑復合材料、木材、/竹材復合材料等。

     木/塑復合材料是指由木纖維或植物纖維補強填充改性熱塑性塑料材料兼有木材和塑料的成本與性能,經擠出,壓制或注射成型板材或其它制品,替代木材和塑料的復合材料.木/塑復合材料可以解決傳統木材制品的易腐朽、蟲蛀、開裂、生物降解以及尺寸穩定性差的問題,其產品主要用作各種室外用結構與非結構板材及型材,環境安全型家具材和高尺寸穩定性的復合地板芯材。

     國外發達國家制造木質復合材料起源,開始逐步形成一個發展迅速的新型產業.近幾年來,高性能木/塑復合材料在世界上特別是在美國和加拿大得到快速的發展.據數據統計,在美國和加拿大約有70家企業每年生產45 ~ 67萬m3木/塑復合材料,年產值4000 - 6000萬美元,。

     國內在開始推進了木質復合材料的研究與開發,在木材表面的非極性化,木材酯化及接枝共聚處理等基礎理論以及木/塑復合材料木材陶瓷化木材,木質電磁屏蔽功能材料/竹材復合材料等開發研究方面取得了一定的進展。

     木材,將重組木的構成組元-木束,重組竹的構成組元-竹束/竹材復合材料是在重組木和重組竹研究的基礎上,采用混雜的方法復合得到既具有高強度,又具有很好韌性和加工性,兼有重組木和重組竹雙重優點的新型結構材。

     2 木材加工機械發展現狀

     隨著科學技術的進步,新材料的開發木材加工工藝理論的深化,木材加工機械在品種數量,動態和靜態性能、精度、機械化、自動化、安全性及高新技術應用等方面都有了快速的發展.木材加工機械的發展呈現出以下特點。

     3 木材加工機械的發展是新材料發展的基礎

     木材加工機械是實現木材工業現代化的重要手段.近幾年來,隨著木材工業的快速發展木質新材料和新產品不斷涌現,需要現代化的裝備滿足新材料和新產品工業化生產的需求,木材加工機械在木材工業發展中的作用越來越顯著,加快發展擁有自主知識產權的木材加工機械顯得尤為必要。

     2.1計算機數控技術在木材加工機械上的廣泛應用 隨著微電子技術,計算機技術地迅速發展及控制論的廣泛應用計算機數控技術越來越多的應用到木材加工機械上,提高了木材加工的精度,加工柔性和生產效率.具有代表性的有數控加工中心,數控鏤銑機,數控板材鋸切中心,數控多排鉆,數控餐椅組件加工中心和數控仿形刃磨機等。

     2.2新工藝技術的應用帶動了木材加工機械的技術進步 木材加工新工藝技術的不斷應用,對傳統的木材加工機械提出了新的要求,推動了木材加工行業的發展.如異型仿型制材加工技術優化了木材原料的制備工程結構用材木材指接技術提高了實木板材的質量和強度;高速多片鋸開料鋸切工藝實現了開料鋸切和刨切工序的統一,3D飾面工藝技術拓寬了人造板材的應用領域等。

     2.3各種現代先進技術應用于木材加工機械上 數控加工技術,機器人技術工業自動化技術,新材料技術和新型生物,環保裝備技術,木材無損檢測技術,信息網絡技術等現代先進技術成果開始廣泛應用于木材加工機械上,對木材加工機械的發展起到了推動,提升和改造的作用,其先進技術含量已成為市場競爭取勝的關鍵。

     2.4木材加工機械呈高速化專業化、規?；陌l展趨勢

    從原料制備,產品加工到成品木材加工機械的進料速度,加工主軸銑削速度,運輸傳送速度呈高速化發展.隨著新材料,新產品品種的增加和結構的變化,不斷開發研制出新型的木材加工機械,并越來越多地提供整條生產線的技術和設備,滿足了用戶的特殊要求,競爭能力明顯增強。

     在木材加工機械技術裝備領域德國、意大利、日本、美國等是國際木材加工機械主要生產國家,在國際市場的供給中占有主導地位.在生產總值,出口貿易額,產品的技術水平及國際專利數量方面居領先地位.國外木材加工機械正向擴大原材料應用范圍,提高其利用率和產品質量,節能以及注重環境保護等方向發展。

     我國木材加工機械行業經過發展,已初具規模并基本形成為一個完整的體系成為木材加工機械生產大國.現有600余家木材加工機械制造企業,其中有一定規模的約為200家,產品69大類1100余種.產品執行的標準與國際先進等同或等效,銷往美國,俄羅斯及東南亞等國家和地區,年工業總產值達100多億元.目前國產木材加工機械總體技術水平接近國外先進技術水平,其中削片機,重型寬帶砂光機,精密裁板機,直線封邊機等諸多品牌產品,在國內市場享有盛名,屬國內用戶首選設備。

     但與發達國家相比,我國木材加工機械在品種數量產品功能,數控普及率,加工精度和環保指標等方面還存在一定的差距,設備創新設計和工藝研究開發能力不強,尤其是主機設備和關鍵工藝技術創新能力不夠,長期處于追蹤和模仿的水平.隨著我國改革開放和社會經濟的發展,為木材加工機械制造業的發展提供了廣闊的市場空間和發展前景.但同時國外先進的木材加工設備會大量地涌入中國市場,將使我國木材加工機械制造業面臨更加嚴俊的競爭與挑戰。

     3.1開發具有自主知識產權的木材加工機械 隨著WTO的加入和知識產權法制的不斷完善,開發自主知識產權的木材加工機械非常重要.應逐步加大研發投入力度努力掌握更多的核心技術和關鍵技術,擁有一批自主知識產權的木材加工機械、提高,中國制造”的含金量,在此基礎上積極參與國際競爭”。 3.2堅持自主創新與技術引進相結合發展木材加工機械 堅持自主創新與技術引進相結合,密切跟蹤世界木材加工機械制造技術發展趨勢根據國情需要引進關鍵部件的核心技術進行學習,學習后應用和轉化,應用后自主提高.把引進技術設備作為自主創新的新起點,培育我國木材加工機械的自主品牌和核心競爭力。

     3.3結合我國國情因地制宜發展木材加工機械, 在開發和應用木材加工機械方面,應根據我國林業資源木材工業特點等現狀,結合林業可持續發展戰略和社會主義新農村建設采取多種發展模式,強化木材加工機械關鍵主機設備和工藝技術的研究開發,重點發展有中國特色和自主知識產權的高效,高附加值,精深加工,環保和節能型木材工業化生產技術與裝備。

     4 新材料的結構變化需要木材加工機械現代化

     隨著木質材料定義范圍的不斷拓展,新材料和新產品的結構發生了重大變化出現了木質結構材料室外,建筑用材等,,木質功能材料抗菌、導電等,木質裝飾材料仿真,優化等和木質環保材料吸附、保水等,形成了品種齊全,結構多樣的新型材料和產品.木材加工機械現代化是實現木材工業化的必備條件既是木材工業生產條件和生產手段現代化的標志,也是實施科技興林和林業可持續發展的重要載體.因此,木材加工機械必須隨著科學技術的發展而不斷適應現代木材工業的要求。

     隨著我國改革開放和社會經濟的發展及生活水平的提高,在建筑業的帶動下全社會對木制品,家具等主要林產品的需求日益增長.統計數字顯示,我國主要林產品進出口總額達到383.18億美元,比上年增長18.51%,我國已成為一個林業產業的大國.但是,我國還不是一個林業產業的強國,林業產業由大變強的轉變為木材加工機械制造業的發展提供了廣闊的市場空間和發展前景.所以我們要抓住發展這個歷史機遇,轉變增長方式,走科技含量高,經濟效益好,資源消耗低,環境污染少,人力資源優勢充分發揮的新型工業化和自主創新的道路,以科技創新來提高木材加工機械制造業的綜合效益,培育我國木材加工機械的自主品牌和核心競爭力.