什么是胶合木?
将木材纹理互相平行的板材或小方材先在长度或宽度方向上分别作端接或边拼,形成层板,再在厚度方向上层积胶合而成的木质材料。又称胶合层积木。它与人造板同样具有改良材质和扩大用途的作用。胶合木的用途广泛,主要用作房屋建筑的屋架、梁、拱、柱、门窗框;木船的龙骨、桅杆;车辆的底梁、厢框。还可用于家具、体育用品、枕木、犁辕、飞机螺旋桨、工艺品等。
简史
胶合木用作建筑结构始于1893年,瑞士巴塞尔(Basel)城建造的一座音乐厅采用胶合木作拱架。1905年德国人奥托·黑策尔(OttoHetzer)在瑞士获得“胶合木构造法”专利。这一技术在欧洲得到应用并在1900年前后传入美国。从30年代起,胶合木在房屋建筑方面的应用得到了发展。1948年中国在淮南煤矿建造职工宿舍全部采用上海扬子木材厂所制造的胶合木拱形屋架。1963年北京市光华木材厂试制成功跨度长26米无金属胶合木屋架。1989年铁道部北京防腐厂和中国林业科学研究院木材工业研究所、中国建筑技术开发公司合作为亚运会工程康乐宫嬉水乐园结构,制成跨长30米的胶合木大梁。胶合木开始时使用酪素胶,以后应用脲醛树脂胶、酚醛树脂胶和间苯二酚—苯酚—甲醛树脂胶,使胶合性能得到很大改善,用途也随之扩大。
胶合木种类
按使用条件、形状和用途可分为3类:①室外用胶合木和室内用胶合木。前者以间苯二酚—苯酚—甲醛树脂胶和酚醛树脂胶等具有高度耐水、耐候性能的胶粘剂胶合;后者以脲醛树脂胶或三聚氰胺改性脲醛胶等具有耐湿或耐水性能的胶粘剂胶合。②直形胶合木和弯曲胶合木。前者多用作房屋的梁和柱,后者常用作拱及造船用的龙骨、肋骨、船头与船尾骨架料;按上述制品的断面形状又可分为矩形、工字形、T形、箱形等。③结构用胶合木和非结构用胶合木。前者用作承重构件,后者作非承重构件。
胶合木主要特点
①强度性能高。结构用胶合木的静曲强度比木材约高23%,静曲弹性模量约高22%。这是因为在制造过程中将一些木材天然缺陷如节子、腐朽等切除或使集中的材质缺陷合理分散,改善了木材的强度不均匀性。②尺寸稳定性好。因层积用板材经过干燥、胶压成大规格材,内部含水率均匀,避免了大尺寸木料难于干燥、易开裂翘曲等毛病。③可以利用小规格材制成大规格材,为小径木、板皮、短料的利用提供了途径。④可以根据强度的需要设计和制造变断面构件和弯曲、异形构件。胶合木与锯材相比,其缺点是制造同规格材料,能源消耗高,加工工序多,又需用胶粘剂,故成本高。此外,在加工技术、加工设备和质量管理方面的要求也较严。
胶合木制造
制造工艺过程如图1。
图1层板材料
根据胶合木用途选择层板的树种、等级、厚度等。树种宜采用胶合性能良好、不易开裂和翘曲的针叶树材或具有上述性能的阔叶树材。中国国家标准“木结构设计规范(GBJ 5—88)”对胶合构件的用材等级、承重胶合木结构选材、树种选用等方面均作了规定。构成一根胶合木的各层层板厚度、树种应相同。常用的层板厚度为20~50毫米。中国采用针叶树材和软阔叶树材时,层板厚度不大于40毫米,采用硬木松或硬质阔叶树材时不宜大于30毫米。对于弯曲胶合木的层板厚度不应大于其曲率半径的1/300,同时其厚度不应大于30毫米。层板含水率应在8~15%之内,尽量减少各层板之间含水率差异,或控制在规定含水率的士2%范围内。
胶接技术
层板接长宜采用指接(见指接成材)。在不具备指接技术条件下则可采用斜接,即将要接长的两块板材端部切削成相同倾斜的平面,然后互相胶接在一起的纵接方法(图2a)。斜接接合强度好,但木材损耗大。其接合强度决定于倾斜比t/1,一般采用t/l=1/8~1/12。为了节约木材和减少胶接工作量,在胶合木中受力不大的部位也可有限地使用对接(图2b)。对接时,两块对接的板材厚度差不应大于0.1毫米。层板的拼宽一般都用边拼。接长或拼宽后的层板要经过刨光,其刨光质量应满足如下要求:①上、下胶合面应密合,无局部透光。个别部位因刀口缺损造成的凸痕不高出板面0.5毫米。②在刨光木板中,靠近木节处的粗糙长度应不大于10毫米。刨光后的层板应在12小时内进行胶合,至多不超过24小时,并在涂胶前要清除表面的尘灰和油污等。
图2胶粘剂
层积胶合时要根据胶合木用途、使用环境、作业条件等因素选择胶粘剂。结构用材常用间苯二酚—苯酚—甲醛树脂,它能在常温下固化,具有优良的胶合性能和耐老化性能。亦可采用酚醛树脂。非结构用胶合木常用脲醛树脂胶或三聚氰胺改性脲醛胶。常用的涂胶设备有四辊筒涂胶机、淋胶机和喷胶机。涂胶量对小型材料一般为250克/平方米,对大型结构材为350~400克/平方米。
组坯
在层积组坯时,要注意做到:两个相接的胶合面的纹理应相似(因弦切材不宜与径切材相胶合);将接头和拼缝分散配置,避免集中或层叠在一起;两层间指接接头间距应不小于10t,两层间斜接接头间距应不小于20t(图3),两层层板拼缝间距应大于板厚(图4)。胶合木的外层宜采用等级高的锯材,在芯层可选用较低等级的锯材。在弯曲胶合木中,外层应采用整板,不宜用纵接或边拼的层板。
图3
图4坯料加压
要求沿材长各部分受压均匀。压力大小根据木材的密度、板面加工精度、胶液粘度等条件决定。加压所用的单位压力:针叶树材为0.5~1兆帕;阔叶树材为1~1.5兆帕。在压制过程中,加压和养护可以在同一设备上完成,也可以分别在两种装置中完成。加压设备应根据加热方式、产品规格、产量大小等来选择(表1)。
表1螺旋加压、油缸加压装置适于长大材和弯曲材长时间加压的常温和中温空气加热方式。压机、连续加压适于产量高、规格材的短时间加压的高频加热和热板加热方式。压制好的胶合木坯料还要经过刨光、砂光、截料和表面装饰等工序制成胶合木成品。
胶合木的物理力学性质
对使用有重要影响的性质有胶合强度、胶层剥离率、静曲强度及静曲弹性模量、燃烧安全性。
胶合强度
反映胶合木的胶合质量的重要指标之一。它是胶层在外力作用下达到破坏时所测出的单位胶合面积上的应力。对试件作顺纹剪切试验时按下式计算:
按照中国国家标准GBJ 5—88《木结构设计规范》的规定,胶合木的胶合强度应符合表2所列规定值。
表2木材破坏率
衡量胶合质量的另一个指标。它是试件在测定胶合强度时,当试件受剪破坏时,胶合面上木材破坏面积与整个胶合面积之比。通常采用目测法,准确到5~10%即可。木材破坏率按下式计算:
胶层剥离率
反映胶合木耐用程度。胶合木在使用过程中,受到大气温度特别是湿度变化、紫外线照射、大气中有害物质的作用,使木材产生膨胀与收缩,引起各层木板之间尺寸的变化,并作用于胶层形成内应力,导致胶层龟裂及剥离,影响胶合木的使用寿命。一般采用人工加速老化试验促使胶合木端面胶层产生剥离,按其端面胶层剥离总长度与试件端面胶层总长度之比来衡量。剥离率按下式计算:
静曲强度与静曲弹性模量
它们是衡量胶合木强度性能的两个主要指标,特别在结构用途中尤为重要(表3)。影响胶合木静曲强度的主要因素有:组成胶合木的木材本身强度;各层木板的层积配置;胶合质量等。在相同厚度的胶合木中,层积层数增加亦可显著提高其强度性能。
表3燃烧安全性
木材虽是易燃物,但用于建筑构件的胶合木因断面较大,遭火灾时断面缩小,燃烧较慢,因而延长了倒塌时间,提高了火灾安全性。胶合木梁的安全燃烧时间可按下式计算:
式中 t为安全燃烧时间(分);D为燃烧前梁的高度(厘米);d为燃烧后的梁高(厘米);β为炭化速度,胶合梁平均炭化速度为0.05~0.06厘米/分。为了提高安全性,一般采用在胶合木表面涂布防火石棉层或防火涂料,以延长着火时间。
(一 ) 设计与科技进步的关系(技术与设计的关系)
科学技术的含义: 科学技术是指人类在利用、控制和改造自然过程中,按照待定的目的,根据自然与社会规律所创造的,由物质手段和知识、经验、技能等要素所构成的整体系统。在设计过程中技术体现在:生产技术、产品技术、操作技术三方面。
设计总是受着生产技术发展的影响。技术包括生产用的工具、机器及其发展阶段的知识,它是生产力的一种主要构成要素。设计是设计人员依靠对其有用的、现实的材料和工具,在意识与想象的深刻作用下,受惠于当时的技术文明而进行的创造。技术形成了包围设计者的环境,无论哪个时代的设计和艺术都根植于当时的社会生活,而由于环境状况的种种改变,也就改变了设计者进行工作所使用的材料。随着技法、材料、工具等的变化,技术对设计创造产生着直接影响。
(二)设计与科学技术的历史演变 (简述科技进步给设计带来的影响,或:为什么说一种新材料的诞生往往给设计造成重大影响?)
设计总是受着生产技术发展的影响。随着技法、材料、工具等的变化,技术对设计创造产生着直接影响。设计是在工业革命后开花结果的,这使我们不可避免地思考设计与科学技术之间深刻的关系。
( 1 ) 首先,设计与制造的分工。18世纪,建筑师首先从“建筑工会”中分离出来,使建筑水平的智力活动。随着劳动分工的迅速发展,设计从制造业中分离出来,成为独立的设计专业。机器生产同时导致了标准化和一体化产品的出现,各种优质钢材和金属被应用于设计。
( 2 ) 以科学技术为基础的工业革命导致了20世纪初各种设计思潮的产生,同时为设计的发展打开了广阔的前景。科学技术进步,必然创造出与其相应的机器和工具,接着又凭借这些工具和机器不断改变着人们的生活方式。例如福特生产线的发明;西门子电梯的发明等。
广告设计从本世纪20年代起甚嚣尘上,而CI设计也有了特别的重要意义。
( 3 ) 一种新材料的诞生往往给设计造成重大影响,例如轧钢、轻金属、镀铬、塑料、胶合板、层积木等等。毫无疑义,塑料是对20世纪设计影响最大的材料。这种复合型的人工材料易于成型和脱模,且成本低廉,因此很快在设计中应用开来。塑料在20世纪20年代已建立起了它的工业地位,并且被工业设计师们赋予了社会意义,成为“民主的材料”。我们可以看到,新材料的出现益是鼓励着设计师进行新的形式探索。它们受到工业设计师的青睐,被用于各种产品上,更适宜设计的个性发挥和产品符号的灵活运用。
( 4 ) 与再现和复制技术有关的机器的相继诞生使视觉传达的领域不断扩大。1839年,摄影技术发明,照相印刷使视觉表现迅速扩大,翻开了现代视觉传达史的第一页。1930年照相的铜版技术发明,使摄影从此在广告设计中占住了确定位置,并成为今天照相设计的基础。1895年卢米埃兄弟的伟大发明—电影,是在摄影的基础上产生的。电影的出现又导致了另一种传达媒体一一电视的诞生。20世纪30年代,由于收音机、电视机等多种新媒体的使用,加之大量的信息要求,广告产业迅速发展,伴随着视觉传达技术的不断创新,视听觉中如投影、电子音乐和幻灯的组合,照明板形成的映象,音响的视觉化,用激光进行的视觉传达等,极大地丰富了视觉设计的表现手法,同时大大地扩大和深化了视觉传达领域。
( 5 ) 新兴的信息技术引起设计生产及设计模式划时代的变革。如果说现代主义设计运动是对工业革命的反响,那么后现代主义设计便是对信息技术的反响。
① 信息技术以微电子技术为基础,而微电子技术最先得益于20世纪40年代末晶体管的发明,它使电子装置的小型化成为可能,从而为后来的自动化小批量生产以及信息处理中起关键作用的计算机开辟了道路。小批量生产为设计走向多样化提供了可能。后工业时代的设计把消费生活的类别、风格输入到生产过程中,其技术要求更加智能化,更加灵活,以适应不同消费者的文化背景,逐步顾及生产产品的社会条件。
② 在各种形式的设计制作中,计算机的帮助更显而易见。80年代随着计算机的普及,CAD软件已成为广大设计师的常用工具。计算机使平面设计师可以自由地“借用”无数的图像资料,并且可以兼编辑与设计师于一身,设计出富有人情味和人性的产品。
③ 软件技术不仅改变了设计的过程,而且改变了设计的概念。在计算机的帮助下,设师可以直接了解他的设计品效果究竟如何,因此设计获得了传统手工艺生产的某些特质,即强调产品的使用、操作上的便利、功能上的灵活性以及使用者特殊要求的适应性。由于计算机技术的高度发达,传统的设计观念已从有形的物质领域扩展到了无法触摸的程序领域。
(三)设计与科学技术的关系论述
首先,设计与科学技术相互影响:科学技术的发展给设计提供新的手段,技术的发展给设计提供新的材料;科学技术的发展给设计师提供新的课题;设计也是科学技术发展的重要组成部分,设计可以为科学技术服务。
其次,设计是科学技术商品化的载体。物质形态的科学技术只有在被社会接纳、被社会消费情况下,才能转化成巨大的社会财富。科学技术是通过设计向社会自我表达,设计使新技术“可能”转变成现实。
第三,从本质上看,设计是科学技术与艺术统一的产物。科学与艺术的共同技术是人类的创造力,科学家和艺术家在探求世界本质的过程中,其目的是为了揭示客观和主观世界中隐含的矛盾、结构和谐与秩序。这种目标上的结合、相关、沟通,正是科学与艺术互为影响、互为补充、互为交叉的内在基础。在古汉语中,技、艺部分合成“技艺”。在希腊词汇中艺术一词的词意几乎等同于技艺。
因此,艺术与技术具有同源关系。手工业时代的技术与艺术完美结合,造就了传统工艺的辉煌,它是科学与艺术结合的历史形态。而由工业革命催生的现代设计的发展是现代生产技术和方式进步。设计史上每一次重大的突破都是大胆采用现代技术的结果。因此,设计的发展尤其需要科学技术作为先导,同时,科学技术也需要以设计作载体展示出来。可以肯定,科学技术对我们的生活影响越深,建立在科学、技术基础上的审美取向也会越趋明显。
植物单宁与甲醛(或乙醛)在催化剂(酸或碱及少量金属离子)作用下,通过亚甲基桥与多聚黄酮类化合物分子中A环的反应位置键合,生成一种不溶性聚合物,聚合物与增强剂(苯酚、间苯二酚、酚醛或脲醛等)共聚,再加入填充剂(木粉、可可粉等),即可制成热固性或冷固性单宁胶粘剂。它可以部分代替酚醛胶或苯酚—间苯二酚胶,用于室外级胶合板、刨花板、层积木和指接木的生产。
简史
1918年姆克科伊(J.P.McCoy)提出单宁可作为酚醛缩合的一种成分的见解。1932~1942年摩根(G.J.Morgan)、菲利浦斯(R.Philips)等先后用单宁研制过各种模塑材料。1950年达尔顿(L.K.Dalton)用亚硫酸盐处理黑荆树单宁、桉树皮单宁,以降低粘度,制成的树脂优于脲醛树脂。1957年普洛姆里伊(K.F.Plomley)和希利斯(W.R.Hillis)等人用黑荆树单宁和红树皮单宁制成室外级胶合板用的胶粘剂。1961年安德森(A.B.Anderson)等人研制成刨花板用松树皮单宁胶粘剂。1971年南非联邦的博克瑟斯与舒克斯股份有限公司(Boxes&Shooks ltd.)取得黑荆树单宁胶的专利权,并开始用于刨花板生产。1975年以来,赛阿伊门(H.M.Saayman)、皮兹(A.Pizzi)等先后对单宁胶的质量问题进行研究,提出不少改进方案,使单宁胶推广应用取得很大成效。
中国在1949年以前,徐僖等人曾利用五倍子单宁制成热塑材料。1976年湖南一家木材厂曾试用红根栲胶作脲醛树脂填充剂、酚醛树脂促固剂和湿法纤维板的施胶剂。1977年张英伯等研制落叶松单宁胶并进行刨花板生产应用试验,取得良好结果。
20世纪70~80年代,单宁胶特别是黑荆树单宁胶代替酚醛胶已取得很大成就,南非联邦生产船用胶合板、室外级刨花板、瓦楞纸板、指接木等已全部使用黑荆树单宁胶。澳大利亚、新西兰、芬兰、巴西、印度、马来西亚等也大量使用单宁胶作木工胶粘剂。
性质
单宁胶以含缩合类单宁的栲胶为主要原料。缩合类单宁从化学结构上分间苯二酚型(如黑荆树单宁、6745木单宁)和间苯三酚型(如落叶松单宁)单宁(见图)。缩合类单宁由黄酮体化合物聚缩而成。黄酮体化合物包括黄烷-3-醇、黄烷-3,4-二醇和羟基芪。在两个芳香核之间以碳直链相连。黄烷醇分子直链有三个碳(C6·C3·C6 型)。羟基芪的直链有两个碳(C6·C2·C6 型)。黑荆树单宁中主要的黄酮体化合物是(—)-菲瑟亭醇和(—)-刺槐亭醇,黑荆树单宁由这类化合物聚缩而成聚合度不同的单宁,其分子量在600以上,平均分子量为1250。
单宁与甲醛作用时,通过亚甲基桥(—CH2—)与A环的反应活性基(4,6位或4,8位)键合生成聚合物,由不溶直至不熔,这是制胶的基本原理。
单宁胶的理化性质包括以下内容:
粘度
随栲胶含固量、栲胶中高分子的树胶量、胶的温度、pH值等变化而改变。单宁胶主要缺点是粘度高,影响施胶。可通过化学处理,降低胶的含固量或添加粘度低的树脂加以改进。
胶凝时间
不同单宁在不同pH值条件下反应活性差别较大。35%浓度的黑荆树、红树和辐射松单宁,pH值6时的胶凝时间分别为56、13和3分钟,说明单宁的反应速度辐射松>红树>黑荆树。
甲醛用量
单宁所需的甲醛量很少。黑荆树单宁需3~4%(作刨花板胶粘剂需6~8%),红树单宁需4%,辐射松单宁需6%的甲醛作交联剂。
从性质上讲,单宁胶应与合成树脂性质相同。如粘度适中,生活力长,有足够的陈化时间,胶合质量达到合成树脂的标准等。
配方应用
单宁胶可分热固(100℃以上固定)和冷固(20~30℃固定)两类。
热固胶配方
热固又分室内和室外两级。单宁代替苯酚制成的胶,主要用来制造室外级刨花板、胶合板、层积板、瓦楞纸板。冷固胶用于指接木和工艺品(如乐器等)制件的粘接。
胶合板用单宁胶的配方
①室内级胶。黑荆树单宁(份重)100,水100,氢氧化钠(1.15)、椰子壳粉(10~15)、多聚甲醛(10)。这种胶质量优于脲醛树脂,但成本较高。②室外级胶。配方如下:
单宁胶
单宁—酚醛—甲醛树脂100份(其中单宁50%)
面粉(200目)
20份
木粉(200目)
5份
水 25份
甲醛(37%)2.5份
胶合条件
单板(松木)
单板含水 6~8%
施胶量 200克/立方米
加压温度 120℃
压力 9.87×105帕
加压时间 1分/毫米厚度
胶合板性质
木材破坏率(干)90~100%
湿强度(12小时煮沸)59.22×105~69.09×105帕(60~70千克/平方厘米)
木材破坏率(湿)40~70%
商品化的用于室外级的黑荆树单宁胶,已有很大改进,单宁代替苯酚量已达90%左右,胶的质量符合要求。配方如下:
改性黑荆树栲胶 36.4(份重)
脲醛加强剂 6.78
多聚甲醛 4.10
水 41.22
消泡剂 0.15
防霉剂 0.40
椰子壳粉 6.75
胶的粘度 0.23帕秒
pH 4.8~5.1(使用时)
生活力 5小时
刨花板用单宁胶(室外级)的配方 室外级胶配方如下:
黑荆树栲胶 95.0(份重)
水 138.0
氢氧化钠 1.6
增强树脂 5.0(烘干重)
多聚甲醛 15.0
胶的粘度(25℃)0.015~0.02帕秒
胶压条件
温度 160℃
压力 13.82×105帕
树脂固体(表层)14%(芯层)10%
板的质量
容重 700千克/立方厘米
质量 加压浸泡厚度增加<12%,符合ASO115—1968要求
冷固胶配方
以单宁为原料制成具有高度活性的、交联度高的冷固化胶粘剂是80年代才发展起来的。1978年皮兹(A.Pizzi)推荐一种快速冷固单宁胶。先取90份含固66.7%的黑荆树栲胶,9.6份38%甲醛,30份甲醇和0.3份消泡剂,在室温下混合。于76℃下加热回流10~15分钟,在pH4.5时,保持回流120分钟,然后加30份99%的间苯二酚和30份水,将温度降到62℃,再加2.4份25%氢氧化钠溶液,混合物再回流60分钟,蒸出过量的甲醇,冷却、贮存。
使用时,上述树脂加16份96~97%粉状多聚甲醛,7份椰子壳粉(200目),7份木粉(200目),1份工业渗润剂,加适量水使粘度达到0.26~0.30帕秒。
用上述冷固单宁胶胶接木片,胶的干燥剪切强度为5508.9千帕(799磅/平方英寸),木材破坏率100%。达到商用苯酚—间苯二酚—甲醛冷固胶的标准。
标准
单宁胶应符合酚醛胶(室外级)和脲醛胶(室内级)标准。用作胶合板标准可分A级(相当于72小时煮沸)、B级(6小时煮沸)、C级(抗热水)和D级(抗冷水)。
趋势
缩合类单宁(特别是黑荆树单宁)能代替苯酚制成胶粘剂。胶的优点是:固化时间短、涂胶性能好、热压时间短、耐水性良好;胶的毒性小、无腐蚀作用;制造容易、成本低。这种胶已取得巨大成功,其使用价值和经济效果已受到世界各国木材加工业的关注和重视。
由于世界性的石油产品成本增高,苯酚价格昂贵,而人造板用胶粘剂的量有增无减,因而促使人们从再生资源开发质优价廉的制胶材料(如单宁)。利用再生资源生产胶粘剂,对于石油资源缺乏、石化产品短缺而又需发展木材加工业的发展中国家有着重要意义。在开发利用中,对生长快、含量高、性能好、成本低的黑荆树单宁应予高度重视。
中国需要大力发展人造板工业,与之相应的胶粘剂也要加快发展。因此,今后利用国内自然条件和加工能力,通过大力发展黑荆树,每年提供大量黑荆树单宁用来制胶,对人造板工业的发展将起到重要的保证作用。
木材加工技术包括木材切削、木材干燥、木材胶合、木材表面装饰等基本加工技术,以及木材保护、木材改性等功能处理技术。切削有锯、刨、铣、钻、砂磨等方法。由于木材组织、纹理等的影响,切削的方法与其他材料有所不同。木材含水率对切削加工也有影响,如单板制法与木片生产需湿材切削,大部加工件则需干材切削等。干燥通常专指成材干燥。其他木质材料如单板、刨花、木纤维等的干燥,都分别是胶合板、刨花板、纤维板制造工艺的组成部分。木材胶粘剂与胶合技术的出现与发展,不仅是木材加工技术水平提高的主要因素,也是再造木材和改良木材,如各种层积木、胶合木等产品生产的前提。木材表面涂饰最初是以保护木材为目的,如传统的桐油和生漆涂刷;后来逐渐演变为以装饰性为主,实际上任何表面装饰都兼有保护作用。人造板的表面装饰,可以在板坯制造过程中同时进行。木材保护包括木材防腐、防蛀和木材阻燃等,系用相应药剂经涂刷、喷洒、浸注等方法,防止真菌、昆虫、海生钻孔动物和其他生物体对木材的侵害;或阻滞火灾的破坏。木材改性是为提高或改善木材的某些物理、力学性质或化学性质而进行的技术处理。在采用上述各种加工技术时,不同的树种所产生的反应,可显示出不同的性状,称为木材的工艺性质或加工特性。
特点
研究木材加工工艺技术的学科是木材工艺学,它以木材学为基础,应用物理学、化学、生物学,以及机械工程、热工学等领域的理论和方法,是一门多种专业交叉的综合性学科。
优点
木材具有重量轻、强重比高、弹性好、耐冲击、纹理色调丰富美观,加工容易等优点,自古至今都被列为重要的原材料。木材工业由于能源消耗低,污染少,资源有再生性,在国民经济中也占重要地位。现在产品已从原木的初加工品如电杆、坑木、枕木和各种锯材,发展到成材的再加工品如建筑构件、家具、车辆、船舶、文体用品、包装容器等木制品,以至木材的再造加工品即各种人造板、胶合木等,从而使木材工业形成独立的工业体系。
缺点
防火性能较差,宜腐朽变质,易受虫害,对使用环境如湿度等要求较高。
开办小型木材加工厂发展前景很好,木材加工已成为一个稳定的工艺系统,专门化程度不断提高。电子计算机的应用,对制材技术的革新,木制品加工工业系统的变革,以至人造板生产工艺和产品设计工程的发展,都产生了重要作用。
今后微处理机将更加深入到许多木材加工工艺领域,如原木、锯材的检尺、分等,木材、单板等干燥过程的控制以及热压工艺参量的调节等。同时,生物工程应用于纤维分离过程的可能性也已出现,定向技术的进一步提高。
有可能使刨花和纤维按照产品用途性能的要求进行组织和纹理排列,成为木材加工中的最新技术。此外,在新技术革命的影响下,无木芯旋切、无胶胶合、无屑切削,以及木制品工业中应用柔性加工系统等的试验研究,都预示木材加工技术将进一步发生重大的变革。
木材加工技术包括木材切削、木材干燥、木材胶合、木材表面装饰等基本加工技术,以及木材保护、木材改性等功能处理技术。切削有锯、刨、铣、钻、砂磨等方法。由于木材组织、纹理等的影响,切削的方法与其他材料有所不同。
木材含水率对切削加工也有影响,如单板制法与木片生产需湿材切削,大部加工件则需干材切削等。干燥通常专指成材干燥。其他木质材料如单板、刨花、木纤维等的干燥,都分别是胶合板、刨花板、纤维板制造工艺的组成部分。
木材胶粘剂与胶合技术的出现与发展,不仅是木材加工技术水平提高的主要因素,也是再造木材和改良木材,如各种层积木、胶合木等产品生产的前提。木材表面涂饰最初是以保护木材为目的,如传统的桐油和生漆涂刷;后来逐渐演变为以装饰性为主。
实际上任何表面装饰都兼有保护作用。人造板的表面装饰,可以在板坯制造过程中同时进行。木材保护包括木材防腐、防蛀和木材阻燃等,系用相应药剂经涂刷、喷洒、浸注等方法,防止真菌、昆虫、海生钻孔动物和其他生物体对木材的侵害;或阻滞火灾的破坏。
木材改性是为提高或改善木材的某些物理、力学性质或化学性质而进行的技术处理。在采用上述各种加工技术时,不同的树种所产生的反应,可显示出不同的性状,称为木材的工艺性质或加工特性。
扩展资料:
历史沿革
木材加工行业业已成为立国内发展速度较快且具有良好前景的制造产业之一,其增长速度大大超过整个制造业的平均水平。2001-2010年木材加工行业产值年均增速达到25%,销售收入年均增长率达到26%。2010年,业实现工业总产值6744.25亿元,占GDP的比重近2%。
木材具有重量轻、强重比高、弹性好、耐冲击纹理色调丰富美观、加工容易等优点,从古至今都被列为重要的原材料,木材工业由于能源消耗低、污染少、资源有再生性,在国民经济中占非常重要地位。产品已从原木的初加工品如电杆、坑木、枕木等各种锯材。
发展到成材的再加工品,如胶合板、纤维板、刨花板等各种人造板,从而使木材工业形成独立的工业体系。在森林工业中,木材加工业和林产化学加工同为森林采伐运输的后续工业,是木材资源综合利用的重要部门。
参考资料来源:百度百科-木材加工
木材加工技术包括木材切削、木材干燥、木材胶合、木材表面装饰等基本加工技术,以及木材保护、木材改性等功能处理技术。切削有锯、刨、铣、钻、砂磨等方法。由于木材组织、纹理等的影响,切削的方法与其他材料有所不同。木材含水率对切削加工也有影响,如单板制法与木片生产需湿材切削,大部加工件则需干材切削等。干燥通常专指成材干燥。其他木质材料如单板、刨花、木纤维等的干燥,都分别是胶合板、刨花板、纤维板制造工艺的组成部分。木材胶粘剂与胶合技术的出现与发展,不仅是木材加工技术水平提高的主要因素,也是再造木材和改良木材,如各种层积木、胶合木等产品生产的前提。木材表面涂饰最初是以保护木材为目的,如传统的桐油和生漆涂刷;后来逐渐演变为以装饰性为主,实际上任何表面装饰都兼有保护作用。人造板的表面装饰,可以在板坯制造过程中同时进行。木材保护包括木材防腐、防蛀和木材阻燃等,系用相应药剂经涂刷、喷洒、浸注等方法,防止真菌、昆虫、海生钻孔动物和其他生物体对木材的侵害;或阻滞火灾的破坏。木材改性是为提高或改善木材的某些物理、力学性质或化学性质而进行的技术处理。在采用上述各种加工技术时,不同的树种所产生的反应,可显示出不同的性状,称为木材的工艺性质或加工特性。
形成层向内分生所形成的次生木质部部分。即由髓心到韧皮部之间那部分。多年生的乔木、灌木和木质藤本植物都能产生木材,其特征为具有管状分子,是树木的茎干、枝条、根部的重要支持组织和输导从土壤中吸收水分(包括养分)的组织。作为建筑或工业原材料使用时将树木的次生木质部称之为木材。
木材(或木质部)是由许多形状、大小、排列和特征不同的细胞所组成。构成此类细胞的物质是细胞壁物质,它是由纤维素(骨架物质)、半纤维素(基质)和木质素(结壳物质)等组成的聚合物的复合材料,系天然的、生物性的、可再生的资源。
木材优缺点
木材作为一种材料具有许多特有性质,是人类赖以生存的重要资源。虽然木材有易燃、易腐朽、虫蛀等缺点,但其质轻,一般树种的木材密度介于0.3~0.8克/立方厘米之间,可借助简单的工具即可进行切削等加工为成品。木材易于结合,除了可用各种形式的榫结合外,还可使用钉、螺丝钉和金属连接器等进行连接,或用胶胶合,制成胶合板、层积梁、层积木及其他许多预制构件等。木材具有天然的材色与花纹,经表面处理后增加其装饰价值。干的木材对热和电的绝缘性都很好。它还是一种弹性—塑性材料,具有吸收一定的能量,在损坏时先有外形变化如裂纹等,并能发出吱吱声的信号,以示警告。木材至少具有9倍于钢材的吸收冲击的能力。木材具有较高的强重比,以花旗松与低碳结构钢在相同的重量下比较,前者与后者的抗弯强度为2.6∶1。木材在合适的环境条件下使用常具有非常好的耐久性,经过药剂处理或油漆加工可增加防腐、防虫和防潮湿能力,延长使用年限。有的木材耐久可达几百年甚至千年以上。木材的纵向热膨胀性甚小,这对结构材十分重要,横纹热膨胀则高于金属,但木材随着温度升高而引起的大小增加,常随着木材干燥引起的干缩而抵消,还引起木材强度的增大。木材还可用机械的或化学的方法使解离成单个细胞,是制浆造纸的优良原料。木材尚可利用一些适合的单体进行浸注以改良木材的性质供特殊用途。木材是一种各向异性和非均匀质的材料,反映在木材物理—力学性质的各个方面,给木材的加工利用带来非常复杂的问题。木材具有吸湿性,受大气温、湿度变化的影响,干缩湿胀引起木材尺寸和形态的改变往往由于内外湿度梯度以及各向异性的关系而发生开裂、翘曲等缺陷。木材含水率在纤维饱和点以下的范围内变动还影响木材的强度和其他物理性质(导电性等)。木材是生物性有机物质易遭受真菌、细菌和昆虫等侵蚀而败坏。木材由于长期暴露,受风蚀作用和氧化作用而降解。从利用的观点上看,木材具有一些天然缺陷,如木节、斜纹、应力木等,降低了它的利用价值,但也可利用木材的某些天然缺陷,如木材的斜纹理制作出具有美丽花纹的高级家具和室内装饰用品。综上所述,木材有着许多优点常为人们喜爱和利用,亦有一些缺点需要人们进一步研究和改进。
木材用途
木材有着十分广阔的用途,除用做建筑构件、家具、电杆、枕木、坑木、桥梁等外,还可制成胶合板、刨花板、纤维板、层积结构材等。木材尚可用于造纸、纸板、人造纤维、醋酸纤维素、玻璃纸、照像软片、炸药、合成海绵、漆、塑料制品、乙醇、甲醇、醋酸、合成香草醛和许多其他化学衍生物等。木材经浸胶成型可用做导弹(北极星式)的前锥体和用塑料加压浸注的木材再经原子辐射使硬化制成一种复合材料。由于木材的声振特性及其辐射能力,常可用于制乐器;由于木材在空气声波的作用下,有吸收、反射(扩散)和透射声能的作用,常利用木材的这些声学性质,并与其他材料配合建成一些音质较好的建筑物。木材还是一种为人们所喜爱的能源材料,是一种再生资源,与煤、石油和矿产等是会逐渐耗尽的不同,林木只要进行科学的管理和合理经营,是可以做到永续利用的。