木材是怎么形成的(放眼未来，来看看一些先进的木材加工技术都有哪些？)

Posted 2023-05-29

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木材是怎么形成的(放眼未来，来看看一些先进的木材加工技术都有哪些？)

传统的木材加工技术已经不能适应当今全新的发展形式，现代加工技术也是在这一过程中逐渐实现对传统木材加工技术的取代。在全新的加工技术下，木材的特性与价值可得到最大限度的发挥，甚至可实现对一些新特性的创造。这对木材应用范围的拓宽有极大的促进作用。

对先进的加工技术进行利用不仅可提高木材加工企业的竞争优势，同时可在一定程度上帮助相关企业实现经济效益最大化，因此在现代木材加工中融入先进技术是十分有必要的。

01 什么是现代木材加工技术

社会在不断发展，技术也在进行不断的更新，人们对木材的基本特性也提出更高要求，其中主要包括木材的高弹、纹理以及色调等，防火防腐等要求也是其必不可少的组成部分。

传统工艺已经不能实现对社会发展的有效适应，现代木材加工技术主要是基础木材学、应用物理学以及生物学结合的基础上进行，其中还包括化学、热工学以及声学等必不可少的部分。

在对上述原理进行充分利用的基础上对木材进行加工就是指现代木材加工技术，不仅可对木材的使用特性进行有效提高，同时可对其系统性活动进行最大限度的保持。

02 现代木材加工技术的发展

木材加工已成为一个稳定的工艺系统，专业化程度不断提高。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，信息化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变革。

需要关注的是，全球环境的持续恶化使得国际对环境污染和能源浪费的关注度逐渐提高，这也促使木材加工技术的发展要兼顾绿色环保的主题。

03 目前较前沿的木材加工技术类型

以下对目前全球范围的木材加工中较为前沿的加工技术进行普及性介绍，这些技术中有的已经得到广泛应用，有的尚处在研发测试阶段，有的可能还会在适用性上产生疑点。但不管怎样，希望通过这些介绍能为新技术的推广和提高木制品行业现代化带来一些信息和思考。（文中涉及的技术均来自网络与文献，无法提供产商）

03-1 CVD涂层技术

CVD涂层技术即化学气相沉积技术，其主要原理是采用各种金属类（如镍、铜、钛、钴、铬、钽、铝等）化学物质或混合物质在刀片表层形成一层涂抹效果或沉积膜，通过加强稳定性、耐磨性、韧性乃至切割性等以提高刀具的使用效率。

英国制造研究部门早前已经通过钛化合物和其他金属混合物在刀具表面沉积涂层来达到提高刀片耐磨度的试验，得出其性能高于常规刀片的4倍左右。

万奈特（美）公司也利用钛铝化合物的混合体在超晶体刀具表面进行涂层覆盖，且使用效果至少提升一半左右的工作效率。德国教授发现采用微米级别的氧化铝涂层的陶瓷刀具的切割效果远远大于常见刀具的切割效果。而日本三菱集团研发的特殊钛金属超级涂层刀具，表面光滑且韧性极高、耐磨和稳定性都有很优秀的表现。

03-2 高速切削技术

高速切削技术的原理是利用提高加工工具单位时间内的转速来增强刀具、砂轮的使用效果，缩短完成一件产品加工制造的时间。但是这种技术对刀具的挑选比较苛刻，一般的定义是5～10倍于常规切削速度的切削称为高速切削。在Salomon理论成立的前提下，特定材料切削速度达到极限速度时的切削状态就应称为高速切削，高速切削不仅仅通过速度来划分，而是跟材料的物理力学性能和切削状态密切相关。

高速切削技术是一个非常庞大而复杂的系统工程，它涵盖了机床材料的研究及选用技术，机床结构设计和制造技术，高性能cnc控制系统、通讯系统，高速、高效冷却、高精度和大功率主轴系统，高精度快速进给系统，高性能刀具夹持系统，高性能刀具材料、刀具结构设计和制造技术，高效高精度测试测量技术，高速切削机理，高速切削工艺，适合高速加工的编程软件与编程策略等等诸多相关的硬件和软件技术。

只有在这些技术充分发展的基础上，建立起来的高速切削技术才具有真正的意义。所以要发挥出高速切削的优越性能，必须是cad/cam系统、cnc控制系统、数据通讯、机床、刀具和工艺等技术的完美组合。

03-3 米改性加工技术

纳米改性加工技术主要是利用纳米科技对木材原料的基本性能进行优化的一种加工技术。它是将微波处理技术与压力浸渍等方法有机结合提升木材的渗透性，然后尽可能多的使前驱溶液进入木材原体的内部结构中，以木材为原生场所，发生原位反应生成纳米材料后成为新型的复合材料。

生成的无机纳米体可以改变木材的性能。不同材料的纳米体还有不同的表现，如氧化钛纳米体可以提升木材的硬度；氧化硅纳米体可以保温；银铜等金属氧化物的纳米体具有较强的光谱杀菌能力等等。

03-4 超级木头

人类使用木头建造房屋的历史超过一万年，但原生木材的机械性能早已不能满足人类日益增长的需求。2018年2月8日，Nature在线发表了美国马里兰大学的研究团队关于超级木头的最新发现。由胡良兵教授和李腾教授共同领导的研究团队发明了一种简单有效的方法可以把原生木材直接处理成为一种超强超韧的高性能结构材料。

通过这种方法获得的超级木头的各项机械性能，包括拉压弯强度、韧性、刚度、硬度、抗冲击性能等，都超出原生木材10倍以上。其拉伸强度达到587 MPa，可以和钢材媲美；而比拉伸强度高达451 MPa cm^3/g，超过几乎所有的金属和合金材料，甚至包括钛合金（244MPa cm^3/g）。

在过去的7年，马里兰大学团队一直致力于纤维素科技的研发，发明了一系列的围绕纳米纤维素和木头的高科技，包括超透明纸，海水淡化木头，透明木头，超白木头，催化木头，最近的超级木头。这一系列的技术正通过Inventwood LLC 公司产业化。

03-5 超声波切割加工及在线检测技术

超声波切割技术是利用工具端面做超声振动通过磨料的机械碰撞作用、磨抛和超声波的空化作用加工木材的一种技术。超声波切割技术虽然对木材的硬度有所要求，但它依然对木材部件各种形状的加工有很好的适应度，而且操作精度很高，可以有效提高生产效率。

在线检测技术是利用带锯自控与声控、激光标准检测系统数据库有机结合在一起组成的信息自动化系统的木材加工技术。该技术主要是对木材在加工过程中的实际情况进行实时检测，通过三维立体的检测判断出木材产品表面粗糙度的情况，并智能的对实际情况作出不同程度的切削处理。可以有效去除木材的飞边毛边现象，具有较高的实用性。

03-6 绿色加工技术

绿色环保加工技术主要是应现代社会环保节能减排的要求而出现的一系列新概念加工技术。如木材加工过程中的除尘、除噪振技术以及废旧木材的回收再利用技术。除尘技术目前的主要办法是采用高效旋风分离器对废材进行分离筛选或在砂光打磨段采用分层过滤除尘器。而除噪振技术则是通过研究刀片在空气中产生阻力和空气流的相关性来寻找减小噪声和振动的技术。

较前沿的排废减污手段目前有DDBD技术和光氧催化技术。DDBD ：Double Dielectric Barrier Discharge，即双介质阻挡放电。通过这种方式产生等离子体，裂解工业废气中的各组成份，使之发生分解，氧化等一些列复杂的化学反应。光氧催化：利用特制的高能高臭氧UV紫外线光束照射废气，裂解工业废气，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链，在高能紫外线光束照射下，降解转变成低分子化合物，如CO2、H2O等。

包括家具在内的木制品生产，是一项传统的劳动密集型行业，但随着近些年科学技术的发展进步，尤其是信息化的普及和渗透，木制品制造发生了巨大变化，“工业4.0”，“无人化工厂”等等概念层出不穷，而事实上，诸多新技术的应用确实给木制品生产带来了质与量的飞跃。笔者相信，随着像文章介绍的现代木材加工技术真正的成熟与普及，这个传统行业必然会不断焕发新彩。