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木質(zhì)新材料對(duì)木工機(jī)械發(fā)展的影響
新材料是現(xiàn)代木材工業(yè)的重要組成和技術(shù)先導(dǎo)。隨著自然資源的變化和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，木材工業(yè)發(fā)展從原始的原木利用逐漸發(fā)展到鋸材、單板、刨花、纖維、非木質(zhì)和化學(xué)成分的利用，形成了新型的材料和產(chǎn)品，如單板層積材、集成材、重組木、定向刨花板等木質(zhì)工程材料和產(chǎn)品，木/塑復(fù)合材料、木材/竹材復(fù)合材料、木質(zhì)導(dǎo)電材料和木材陶瓷等木質(zhì)復(fù)合材料和產(chǎn)品。新型材料及新型木制品結(jié)構(gòu)的發(fā)展推動(dòng)了木材加工機(jī)械裝備的技術(shù)進(jìn)步。
1、木質(zhì)新材料發(fā)展現(xiàn)狀
1.1木質(zhì)工程材料和產(chǎn)品
木質(zhì)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(xiàn)代技術(shù)將木材組元重組為新型木質(zhì)材料和產(chǎn)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(zhǎng)條刨片層積材、重組木、定向刨花板等。
集成材(GluedLaminatedTimber，簡(jiǎn)稱Glulam)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(zhǎng)度、寬度或厚度膠合而成的一種木質(zhì)材料。是一種材性與實(shí)體木材最為接近，而又優(yōu)于實(shí)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(zhǎng)度方向截面漸變結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)用集成材和非結(jié)構(gòu)用集成材。結(jié)構(gòu)用集成材主要用于體育館、音樂廳、廠房、倉(cāng)庫(kù)等建筑物的木結(jié)構(gòu)梁，其中作為三鉸拱梁的承重材具有良好的物理性能和經(jīng)濟(jì)性，造型美觀，也可用于橋梁和車廂的承載梁。非結(jié)構(gòu)用集成材主要作為家具和室內(nèi)裝修用材。
歐洲、加拿大、美國(guó)、日本等國(guó)家對(duì)木質(zhì)工程材料和產(chǎn)品的研究比較深入，開發(fā)出許多新型木質(zhì)材料、結(jié)構(gòu)部件和連接構(gòu)件，逐漸形成了木質(zhì)工程材料和產(chǎn)品生產(chǎn)的專業(yè)化、大型化和標(biāo)準(zhǔn)化體系。
歐美各國(guó)集成材年總產(chǎn)量高達(dá)100萬m3。日本有近200個(gè)廠家生產(chǎn)集成材。國(guó)內(nèi)集成材的發(fā)展始于20世紀(jì)80年代，主要以非結(jié)構(gòu)用集成材生產(chǎn)為主。目前集成材廠家已超過500家，實(shí)際生產(chǎn)能力可達(dá)300萬m3，生產(chǎn)、工藝和市場(chǎng)在國(guó)內(nèi)均已成熟。
單板層積材(LaminatedVeneerLumber，簡(jiǎn)稱LVL)是采用旋切或刨切的單板，沿著木材的纖維方向?qū)臃e膠合的木質(zhì)材料。單板層積材具有力學(xué)性能均勻、強(qiáng)度高、規(guī)格靈活多變的特點(diǎn)，優(yōu)于實(shí)體木材?？蛇M(jìn)行鋸切、刨切、鑿眼、開榫等加工，并可進(jìn)行鉚接、斜接、鉸接等后續(xù)加工，特別適用于大跨度的木結(jié)構(gòu)。按用途可以分為結(jié)構(gòu)用單板層積材和非結(jié)構(gòu)用單板層積材。結(jié)構(gòu)用單板層積材主要用于建筑承重墻、隔墻、析架、橋梁、枕木等領(lǐng)域，特別適合于大跨度梁和一些用實(shí)體木材、膠合木和鋼材無法簡(jiǎn)單替代的領(lǐng)域。非結(jié)構(gòu)用單板層積材主要作為家具、門窗構(gòu)架等裝飾用材。
在北美，單板層積材的總產(chǎn)量達(dá)到160多萬m3，占到木材消耗量的3%。同時(shí)芬蘭、新西蘭和澳大利亞等國(guó)家也在積極開發(fā)滿足建筑用材長(zhǎng)度和強(qiáng)度要求的超長(zhǎng)部件，非結(jié)構(gòu)用單板層積材以日本市場(chǎng)最具有代表性，其市場(chǎng)擁有量和進(jìn)口量最大。我國(guó)單板層積材的研究始于20世紀(jì)80年代后期，主要是利用膠合板設(shè)備生產(chǎn)小規(guī)格非結(jié)構(gòu)用單板層積材，生產(chǎn)廠家己達(dá)數(shù)十家，大規(guī)格結(jié)構(gòu)用單板層積材還沒有開始生產(chǎn)。
1.2木質(zhì)復(fù)合材料和產(chǎn)品
木質(zhì)復(fù)合材料是以木材(其各種形態(tài)，包括纖維、單板和刨花等)為基體材料，復(fù)合其它材料而構(gòu)成的具有特殊微觀結(jié)構(gòu)和性能的新型材料。通過利用木材與其它材料的復(fù)合效果，克服木材主要物理力學(xué)性能的缺陷，賦予木材新的功能，以提高木材的使用價(jià)值和利用率。如木/塑復(fù)合材料、木材/竹材復(fù)合材料等。
木/塑復(fù)合材料是指由木纖維或植物纖維補(bǔ)強(qiáng)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(jīng)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(fù)合材料。木/塑復(fù)合材料可以解決傳統(tǒng)木材制品的易腐朽、蟲蛀、開裂、生物降解以及尺寸穩(wěn)定性差的問題，其產(chǎn)品主要用作各種室外用結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)板材及型材、環(huán)境安全型家具材和高尺寸穩(wěn)定性的復(fù)合地板芯材。
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家制造木質(zhì)復(fù)合材料起源于20世紀(jì)80年代,并于90年代中期開始逐步形成一個(gè)發(fā)展迅速的新型產(chǎn)業(yè)。近幾年來，高性能木/塑復(fù)合材料在世界上特別是在美國(guó)和加拿大得到快速的發(fā)展。據(jù)1996年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),在美國(guó)和加拿大約有70家企業(yè),每年生產(chǎn)45～67萬m3木/塑復(fù)合材料，年產(chǎn)值4000—6000萬美元。當(dāng)前在美國(guó)木/塑復(fù)合材料市場(chǎng)份額比較大的公司有TREX公司,ANDERSEN公司和STRANDEX公司等。
國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)90年代后期開始推進(jìn)了木質(zhì)復(fù)合材料的研究與開發(fā)，在木材表面的非極性化、木材酯化及接枝共聚處理等基礎(chǔ)理論以及木/塑復(fù)合材料、木質(zhì)電磁屏蔽功能材料、木材陶瓷化、木材/竹材復(fù)合材料等開發(fā)研究方面取得了一定的進(jìn)展。
木材/竹材復(fù)合材料是在重組木和重組竹研究的基礎(chǔ)上,將重組木的構(gòu)成組元—木束、重組竹的構(gòu)成組元—竹束,采用混雜的方法復(fù)合,得到既具有高強(qiáng)度,又具有很好韌性和加工性,兼有重組木和重組竹雙重優(yōu)點(diǎn)的新型結(jié)構(gòu)材。
2、木材加工機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、新材料的開發(fā)、木材加工工藝?yán)碚摰纳罨?木材加工機(jī)械在品種數(shù)量、動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能、精度、機(jī)械化、自動(dòng)化、安全性及高新技術(shù)應(yīng)用等方面都有了快速的發(fā)展。木材加工機(jī)械的發(fā)展呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：
2.1計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)在木材加工機(jī)械上的廣泛應(yīng)用
隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)地迅速發(fā)展及控制論的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)越來越多的應(yīng)用到木材加工機(jī)械上，提高了木材加工的精度、加工柔性和生產(chǎn)效率。具有代表性的有數(shù)控加工中心、數(shù)控鏤銑機(jī)、數(shù)控板材鋸切中心、數(shù)控多排鉆、數(shù)控餐椅組件加工中心和數(shù)控仿形刃磨機(jī)等。
2.2新工藝技術(shù)的應(yīng)用帶動(dòng)了木材加工機(jī)械的技術(shù)進(jìn)步
木材加工新工藝技術(shù)的不斷應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)的木材加工機(jī)械提出了新的要求，推動(dòng)了木材加工行業(yè)的發(fā)展。如異型仿型制材加工技術(shù)優(yōu)化了木材原料的制備；工程結(jié)構(gòu)用材木材指接技術(shù)提高了實(shí)木板材的質(zhì)量和強(qiáng)度；高速多片鋸開料鋸切工藝實(shí)現(xiàn)了開料鋸切和刨切工序的統(tǒng)一；3D飾面工藝技術(shù)拓寬了人造板材的應(yīng)用領(lǐng)域等。
2.3各種現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于木材加工機(jī)械上
數(shù)控加工技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)和新型生物、環(huán)保裝備技術(shù)、木材無損檢測(cè)技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)成果開始廣泛應(yīng)用于木材加工機(jī)械上，對(duì)木材加工機(jī)械的發(fā)展起到了推動(dòng)、提升和改造的作用，其先進(jìn)技術(shù)含量已成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)取勝的關(guān)鍵。
2.4木材加工機(jī)械呈高速化、專業(yè)化、規(guī)?；陌l(fā)展趨勢(shì)
從原料制備、產(chǎn)品加工到成品，木材加工機(jī)械的進(jìn)料速度、加工主軸銑削速度、運(yùn)輸傳送速度呈高速化發(fā)展。隨著新材料、新產(chǎn)品品種的增加和結(jié)構(gòu)的變化，不斷開發(fā)研制出新型的木材加工機(jī)械，并越來越多地提供整條生產(chǎn)線的技術(shù)和設(shè)備，滿足了用戶的特殊要求，競(jìng)爭(zhēng)能力明顯增強(qiáng)。
在木材加工機(jī)械技術(shù)裝備領(lǐng)域，德國(guó)、意大利、日本、美國(guó)等是國(guó)際木材加工機(jī)械主要生產(chǎn)國(guó)家，在國(guó)際市場(chǎng)的供給中占有主導(dǎo)地位。在生產(chǎn)總值、出口貿(mào)易額、產(chǎn)品的技術(shù)水平及國(guó)際專利數(shù)量方面居領(lǐng)先地位。國(guó)外木材加工機(jī)械正向擴(kuò)大原材料應(yīng)用范圍，提高其利用率和產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)能以及注重環(huán)境保護(hù)等方向發(fā)展。
我國(guó)木材加工機(jī)械行業(yè)經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，已初具規(guī)模并基本形成為一個(gè)完整的體系，成為木材加工機(jī)械生產(chǎn)大國(guó)?，F(xiàn)有600余家木材加工機(jī)械制造企業(yè)，其中有一定規(guī)模的約為200家，產(chǎn)品69大類1100余種。產(chǎn)品執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際先進(jìn)等同或等效，銷往美國(guó)、俄羅斯及東南亞等國(guó)家和地區(qū)，年工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)100多億元。目前國(guó)產(chǎn)木材加工機(jī)械總體技術(shù)水平接近國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平，其中削片機(jī)、重型寬帶砂光機(jī)、精密裁板機(jī)、直線封邊機(jī)等諸多品牌產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)享有盛名，屬國(guó)內(nèi)用戶首選設(shè)備。
但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)木材加工機(jī)械在品種數(shù)量、產(chǎn)品功能、數(shù)控普及率、加工精度和環(huán)保指標(biāo)等方面還存在一定的差距，設(shè)備創(chuàng)新設(shè)計(jì)和工藝研究開發(fā)能力不強(qiáng)，尤其是主機(jī)設(shè)備和關(guān)鍵工藝技術(shù)創(chuàng)新能力不夠，長(zhǎng)期處于追蹤和模仿的水平。隨著我國(guó)改革開放和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為木材加工機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)空間和發(fā)展前景。但同時(shí)國(guó)外先進(jìn)的木材加工設(shè)備會(huì)大量地涌入中國(guó)市場(chǎng)，將使我國(guó)木材加工機(jī)械制造業(yè)面臨更加嚴(yán)俊的競(jìng)爭(zhēng)與挑戰(zhàn)。
3、木材加工機(jī)械的發(fā)展是新材料發(fā)展的基礎(chǔ)
木材加工機(jī)械是實(shí)現(xiàn)木材工業(yè)現(xiàn)代化的重要手段。近幾年來，隨著木材工業(yè)的快速發(fā)展，木質(zhì)新材料和新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，需要現(xiàn)代化的裝備滿足新材料和新產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)的需求，木材加工機(jī)械在木材工業(yè)發(fā)展中的作用越來越顯著，加快發(fā)展擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的木材加工機(jī)械顯得尤為必要。
3.1開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的木材加工機(jī)械
隨著WTO的加入和知識(shí)產(chǎn)權(quán)法制的不斷完善，開發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的木材加工機(jī)械非常重要。應(yīng)逐步加大研發(fā)投入力度，努力掌握更多的核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，擁有一批自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的木材加工機(jī)械，提高“中國(guó)制造”的含金量，在此基礎(chǔ)上積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。
3.2堅(jiān)持自主創(chuàng)新與技術(shù)引進(jìn)相結(jié)合發(fā)展木材加工機(jī)械
堅(jiān)持自主創(chuàng)新與技術(shù)引進(jìn)相結(jié)合，密切跟蹤世界木材加工機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)國(guó)情需要引進(jìn)關(guān)鍵部件的核心技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)后應(yīng)用和轉(zhuǎn)化，應(yīng)用后自主提高。把引進(jìn)技術(shù)設(shè)備作為自主創(chuàng)新的新起點(diǎn)，培育我國(guó)木材加工機(jī)械的自主品牌和核心競(jìng)爭(zhēng)力。
3.3結(jié)合我國(guó)國(guó)情，因地制宜發(fā)展木材加工機(jī)械
在開發(fā)和應(yīng)用木材加工機(jī)械方面，應(yīng)根據(jù)我國(guó)林業(yè)資源、木材工業(yè)特點(diǎn)等現(xiàn)狀，結(jié)合林業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)采取多種發(fā)展模式，強(qiáng)化木材加工機(jī)械關(guān)鍵主機(jī)設(shè)備和工藝技術(shù)的研究開發(fā)，重點(diǎn)發(fā)展有中國(guó)特色和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效、高附加值、精深加工、環(huán)保和節(jié)能型木材工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)與裝備。
4、新材料的結(jié)構(gòu)變化需要木材加工機(jī)械現(xiàn)代化
隨著木質(zhì)材料定義范圍的不斷拓展，新材料和新產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化，出現(xiàn)了木質(zhì)結(jié)構(gòu)材料（室外、建筑用材等）、木質(zhì)功能材料（抗菌、導(dǎo)電等）、木質(zhì)裝飾材料（仿真、優(yōu)化等）和木質(zhì)環(huán)保材料（吸附、保水等），形成了品種齊全、結(jié)構(gòu)多樣的新型材料和產(chǎn)品。木材加工機(jī)械現(xiàn)代化是實(shí)現(xiàn)木材工業(yè)化的必備條件，既是木材工業(yè)生產(chǎn)條件和生產(chǎn)手段現(xiàn)代化的標(biāo)志，也是實(shí)施科技興林和林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要載體。因此，木材加工機(jī)械必須隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷適應(yīng)現(xiàn)代木材工業(yè)的要求。
進(jìn)入21世紀(jì)，隨著我國(guó)改革開放和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及生活水平的提高，在建筑業(yè)的帶動(dòng)下，全社會(huì)對(duì)木制品、家具等主要林產(chǎn)品的需求日益增長(zhǎng)。統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，2005年我國(guó)主要林產(chǎn)品進(jìn)出口總額達(dá)到383.18億美元，比上年增長(zhǎng)18.51%，我國(guó)已成為一個(gè)林業(yè)產(chǎn)業(yè)的大國(guó)。但是，我國(guó)還不是一個(gè)林業(yè)產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)國(guó)，林業(yè)產(chǎn)業(yè)由大變強(qiáng)的轉(zhuǎn)變?yōu)槟静募庸C(jī)械制造業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)空間和發(fā)展前景。所以我們要抓住發(fā)展這個(gè)歷史機(jī)遇，轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式，走科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮的新型工業(yè)化和自主創(chuàng)新的道路，以科技創(chuàng)新來提高木材加工機(jī)械制造業(yè)的綜合效益，培育我國(guó)木材加工機(jī)械的自主品牌和核心競(jìng)爭(zhēng)力。
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