木質(zhì)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、倉庫等建筑物的木結(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。可進(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。
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