木质制品生产工艺学(十三五江苏省高等学校重点教材)

第1章 绪 论 木质材料具有重量轻、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。木质制品是以木材或含木质纤维类材料为加工原料而制成的产品。 现代的木质制品已从原木的初加工产品，如电杆、坑木、枕木和各种锯材，发展到成材的再加工品，如建筑木构件、木质家具、室内装饰制品、房车内饰、游艇船舶及其装饰、文体用品、包装容器等木质制品、木质板材的再造加工品以及利用各种人造板加工的制成品，形成了独立的木质材料加工工业体系。木质材料加工工业由于具有能源消耗低，污染少，储碳、固碳资源可再生，环境友好等优点，在国民经济中占有重要地位。 1.1研究对象和内容 木质制品生产工艺学以木质制品的材料、结构、工艺为研究对象，研究木质制品材料的性质、结构组成以及加工工艺和设备等。 材料研究指了解材料的结构、性质及主要技术特性，以便选用满足产品生产工艺和质量要求的材料，即如何利用材料的特性。木质制品有特殊工艺和技术质量要求，因此还应了解如何改变材料的特性来满足这些需要，通过物理方法、化学方法或二者结合的方法来改变材料的颜色、力学强度、尺寸稳定性，以增加其力学强度等性能，目前采用比较多的改变材料特性的方法有木材软化、漂白及染色、木材塑化等，以满足对木质制品的特殊工艺技术要求。 结构研究的目的是使木质制品的结构设计更加合理，满足生产线上设备工艺布置要求，生产效率更高，装配、运输更简单方便。研究结构与木质制品强度特性之间的关系，从而使得木质制品满足人们的不同需求，如待装式结构 (RTA)的研究就是为了便于运输、销售和生产等。 工艺研究主要目标是解决生产过程中存在的各种工艺技术问题，以提高木质制品的生产效率、降低木质制品的生产成本、提高材料的利用率、挖掘设备的潜能、扩大其使用范围，合理的工艺设计及设备选型可以保证和提高木质制品的产品质量以及生产效率；同时，还应研究新的加工工艺来适应木质制品的特殊工艺要求。工艺研究还包括生产过程管理的研究，如生产定额、成本核算等内容。 1.2木质制品的分类 木质制品在生产、生活中应用广泛，种类繁多，几乎涉及人们生产生活的各个领域，难以将其全部罗列，并且同样一件木质制品，在不同的场所有不同的用途和属性，它可能是成品，也可能是半成品材料。木质制品通常按材料、用途和结构三种方式进行分类。 1.2.1木质制品按材料分类 木质制品按其使用的木质材料性质来分类，可分为实木制品、木质复合材料制品、实木与木质复合材料制品等类型。由锯材加工而成的木质制品属于实木制品；由人造板材料加工而成的木质制品属于木质复合材料制品；由锯材和人造板及两种以上材料加工而成的木质制品属于实木与木质复合材料制品。 1.2.2木质制品按用途分类 木质制品按用途可分为木质家具、建筑用木质制品、交通工具中的木质制品、作为容器用的木质制品、工农业用木质制品、军用木质制品、文娱器具及民用其他类型的木质制品等。 (1)木质家具是人们昀常见的木质制品。它既是人类文化的重要组成部分，也是人类日常生活与工作中不可缺少的器具，不管在住宅，还是在现代办公、医疗、教学等公共建筑中，木质家具都占有重要的位置。 (2)建筑用木质制品是指构成建筑体一部分的木质制品。这类木质制品一般应用于建筑的木质构造组件，如建筑的梁、构架、楼梯、门窗；或作为建筑装饰的木质制品，如木质地板、装饰木质线条、木质墙板等；或加工制作成木制房屋等。 (3)交通工具中的木质制品是指作为交通工具的全部或部分结构及装饰部件的木质制品。这类木质制品一般作为交通工具的结构部件，如木船只、木马车等；或作为交通工具内部的装饰部件，如车辆、船舶装饰、装修制品等。 (4)作为容器用的木质制品是指用以容纳或包装物体用的木质制品。这类木质制品主要有两大类，一类是化学工业用的容器木质制品；另一类是货物包装运输、贮存用的木质包装箱或托盘等。 (5)工农业用木质制品是指用于工农业生产、仓储设施、木质机器和机械设备、木质构筑设施等的木质制品，如大量的手持工具、木质传动装置的风车和水车、木质纺纱机和构件等。目前，由于生产技术的革新和新型功能材料的出现，这类木质制品大部分被其他材料所取代。 (6)军用木质制品是指各种武器、军用器械及其他军工用品的木质配件。这类木质制品一般会按照要求加工成各种零部件，如枪托、枪械和弹药包装箱。这类木质制品现在也正逐渐被其他材料取代。 (7)文娱器具及民用其他类型的木质制品是指作为各种民用木质生活工具或文化娱乐器具的木质制品。这类木质制品按照使用要求加工成各种工具、用具和零部件，如体育运动器械、文教用品、乐器产品等。 1.2.3木质制品按结构分类 木质制品的结构多种多样，结构繁简程度也有很大差异，简单者 (如面板、木槌等 )只由一块木材加工而成，烦琐者 (如家具、房屋等 )则包含着复杂的结构和众多的零部件。 木质制品按照结构分类可分为框架式结构木质制品、板式结构木质制品、箱式结构木质制品、弯曲结构木质制品和其他结构木质制品等。 (1)框架式结构木质制品指木质制品的主体结构采用以框架支撑体系为主，围合填充或装饰等后续处理为辅的形式。这类木质制品较为常见，如家具中的椅子和桌案等。 (2)板式结构木质制品指以各种独板、拼板或嵌板为主体，先制作各种板件，然后经拼贴、拼合或镶嵌等方法制成的木质制品。这类木质制品主要有地板、板式家具制品等。 (3) 箱式结构木质制品与框架式结构木质制品不同，不存在独立的内在框架，它是以同构件本身起主要承载作用的木质制品。这类木质制品主要有各种木箱、木盒和木质壳体器具等。 (4) 弯曲结构木质制品指主要构件或主体形态是经过弯曲加工处理的木质制品。例如，经过锯制弯曲、软化加压弯曲或胶合弯曲等工艺加工而成的木构件，还有弯曲家具的扶手、木制弓等。 (5)其他结构木质制品指除以上常用结构的其他类型木质制品，如利用金属件连接结构、旋切成型结构、挖制成型结构等加工而成的木质制品，主要有木楼梯立柱、木雕工艺品、建筑木制附件等。 1.3木质制品的现状与发展 1.3.1主要木质制品行业的发展现状 1. 木质家具行业发展现状 目前，中国是世界家具的生产和出口大国，我国木质家具产值占世界家具产值**，家具出口量居世界**。由于国内经济不断增长，国内家具消费逐年增加。虽然经历了 2008年以来世界金融危机的影响，但是进入 2011年后家具出口呈现了恢复性的增长态势，同时家具行业投资也保持较高增长。家具行业的技术发展主要体现在设计研发和制造工艺两方面，同时，企业注重对计算机技术、自动化技术、材料技术和管理技术的研发与应用，通过引进国外先进制造设备和改进国内机械设备来提升家具产业的制造能力和管理水平。在市场变化和竞争日益激烈的环境下，为了适应市场的发展要求，很多家具企业在技术上实现了快速转型升级、创新经营发展，一些家具企业还在生产加工和管理中广泛运用了信息化和自动化技术，有的家具企业还运用了智能化技术。 2. 木门、窗行业发展现状 木门是以实木或其他木质材料为主要原料制作的门窗框和门窗扇，通过五金件连接而成。木门加工是一个既古老，又新兴的行业。随着木材加工业的发展，木门的加工方式由传统的全实木材料、手工制造，发展为以实木、人造板为主要原材料，以机械化和智能化加工为主要的生产方式。木门作为传统建筑中应用昀早的产品，凭借其独有的木材纹理、良好的触感和隔音效果以及结构与装饰的多样化、个性化等特点，深受消费者的喜爱。我国木门行业发展迅速，我国既是木门制造大国，也是木门消费大国。据统计，目前我国木门加工企业有 1万多家，达到规模化生产的有 3000多家。随着市场发展，借助现代化的手段，木门加工生产行业也在不断应用和发展新材料、新工艺和新设备。 建筑外窗是建筑物不可缺少的组成部分，它除了具有采光、通风等作用，还具有隔热保温的功能。此外，建筑外窗造型和色彩的选择对建筑物室内外的装饰效果影响也很大，建筑外窗是木质制品中加工技术发展昀快的行业。 20世纪 90年代以后，木窗行业开始向技术密集型、专业化方向发展。据中国林产工业协会木门窗产业分会的估计，在国内木窗行业 100余家企业中，80%以上的企业拥有成套的木窗加工技术中心，大部分企业引进德国或意大利的先进设备及门窗加工系统，部分领先企业的加工技术及产品质量可达到欧洲同步先进水平。目前，木窗的市场占有率约为 0.3%，而国际市场中木窗的市场占有率约为 30%，市场潜力还很巨大。国内上下游全面覆盖的产业链条和产业集群仍在发展过程中，木窗由早期只在一线城市别墅项目中应用，发展到目前应用于中高层及高层住宅项目，并推广到二、三线城市的高端项目中。随着国家对建筑节能的不断重视，木窗产品在技术性能上也向着被动式木窗发展，为被动式建筑提供配套用窗。 3. 木地板行业发展现状 自 1995年，我国木地板行业进入快速发展、产量稳步提升阶段，实现了从小到大、由弱到强的发展，已出现多种类、多规格和多档次的产品，形成了从生产、销售到售后服务相配套的产业体系。目前，我国从事木地板生产及相关配套企业约有 3000家，从业人员有 100多万。在强化木地板、实木复合地板和实木地板等主导产品的基础上，在表面装饰材料、产品功能材料和应用领域等方面不断创新，开发出仿古、仿实木、浮雕面、拼花、抗静电、抗菌、吸音、变色、户外、除甲醛、高湿场所用、体育场馆用、集装箱用等款式和功能型新产品。 4. 定制家居行业发展现状 “定制”这一家居概念是强调个性与实用，注重协调美观与绿色环保，以满足消费者不同的需求，演绎着家居行业新的发展主题。整体定制橱柜在市场上发展得越来越快、成为越来越多的家居消费者购买的首选，主要是因为它能够更好地利用空间，满足个性化的需求。 近年来，由于消费主体和消费观念的转变，人们对家居个性化、人性化、智能化、健康化和功能化的追求不断提高，从原来的入墙收纳柜体 (橱柜、衣柜、书柜等 )向其他家居品类延伸。随着整体家装、三维家装设计软件在家装公司的应用普及，推动家居消费者由购买单品家具产品向基于整体居住空间的成套产品采购发展。中国定制橱柜的高速和多样化发展已引起整个家居行业的重视。据不完全统计，定制橱柜作为装修建材木质制品的重要元素，定制家居行业的产值每年都以翻倍的速度增长，在整个家居产业中占据的市场份额已经达到 10%～15%，且还有很大的发展空间，但定制橱柜不会完全取代传统的家具，而是以多种产品同场竞技、互补态势出现。 5. 木制玩具产业发展现状 我国是*大的玩具生产和出口国，玩具产量占世界玩具总产量的 2/3以上。我国木制玩具约占玩具市场总量的 10%，产品主要有纯木制玩具 (如手工雕刻制品 )、复合木制玩具 (如胶合板制成的拼图 )、木辅玩具 (如木制惯性小汽车 )等。木制玩具生产企业主要分布在浙江省、广东省和山东省，其中浙江省丽水市云和县曾被命名为“中国木制玩具之乡”，拥有木制玩具企业约 700家，其木制玩具产量占全国的 70%、世界的 40%。 1.3.2木质制品加工工艺发展 木质制品加工在我国是一门传统产业，随着社会的发展，该行业的加工作业方式和技术水平等均发生了巨大的变化。 (1)生产方式发生变化。木质制品行业自古以来就以手工操作为主，无论是建筑木结构，还是木质家具、木盆、木桶等器皿，都是以手工现场制作为主，而且前店后坊、家庭手工作坊的生产方式比较普遍。中华人民共和国成立后，木质制品行业的生产方式和生产规模发生了一些变化，逐步走向企业化发展道路。改革开放以后，该行业实现了飞跃