木材科学与工程概论
木材科学与技术概论
课程论文学院：南方学院班级：N0807021姓名：王肖学号：N080702119课程论文题目：我国木材科学与工程学科的主要研究方向与发展前景课程名称：木材科学与技术概论任课教师：庄寿增日期：2011 年 5 月22 日我国木材科学与工程学科的主要研究方向与发展前景学生：王肖(南方学院学院N0807021班级，学号N080702119)摘要：本文主要讲述木材科学内容，包括木材显微构造、木材宏观构造以及木材物理特性，同时还详细介绍了木材干燥的方法和意义，提出我国木材未来发展前景及木材加工技术的发展。
关键词：木材科学，木材干燥，发展前景导入语：我国是即时木材生产大国，也是木材消耗大国。
木材是国民经济建设和人们日常生活中不可缺少的重要资源之一。
在水泥、钢铁、木材、塑料四大建筑材料中，木材是唯一可再生利用的循环经济材料。
随着现代工业和科学技术的发展，木材用途越来越广泛，与人们生活息息相关的木材科学越来越受到人们重视。
一、木材科学研究方向（一）木材科学研究内容1、木材的显微构造木材细胞壁主要是由纤维素、半纤维素和木质素三种成分构成。
纤维素以分子链聚集成束和排列有序的微纤丝状态存在于细胞壁中，起着骨架物质作用。
半纤维素以无定型状态渗透在骨架物质之中，起着基体黏结作用，故称为基体物质。
木质素是在细胞分化的最后阶段木质化过程中形成，它渗透在细胞壁的骨架物质和基体物质中，可使细胞壁坚硬，所以称其为结壳物质。
针叶树材的组成简单，主要由轴向管胞和木射线组成。
具有以下几个方面的特征：①组成简单②排列整齐：主要细胞在木材横切面上作整齐的径向排列③木射线不发达：木射线多为单列，部分树种具射线管胞④轴向薄壁组织量少⑤木质均匀：由于分子组成简单，排列整齐，所以材质比较均匀。
阔叶树材主要由导管分子、木纤维、轴向薄壁组织和木射线等分子组成。
阔叶树之最重特征是在导管。
具有以下特点：①组成复杂：主要细胞有木纤维50%，导管分子20%。
②排列不整齐：主要细胞在木材横切面上排列不整齐③木射线发达：木射线多为2列或以上，全部由射线薄壁细胞组成④轴向薄壁组织丰富：多数树种轴向薄壁组织含量较多，分布的形态多种多样。
木材科学与工程专业介绍
木材科学与工程专业介绍
木材科学与工程专业是一门涉及到木材材料、木材加工、木材结构和木材产品设计等方面的学科。
该专业旨在培养具有较高水平的木材科学与工程知识和技能，具备实践能力和创新能力的高素质人才。
在学习过程中，学生将学习到木材的结构、性质、加工技术以及木材产品设计等方面的知识。
具体而言，学生将学习到木材的物理、化学、力学、热力学等基础知识，了解木材材料的生产、加工、质量管理等方面的技术与方法，并能够应用所学知识设计、开发木材产品和进行木材结构设计和分析。
毕业后，学生可以在木材加工企业、家具制造企业、建筑设计和施工企业、木材科研机构等领域从事木材产品开发、设计、加工、质量检测、工程管理等工作。
该专业对于推动木材工业的发展和提高木材产品的质量和技术水平具有重要作用。
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木材科学概论期末重点
1、在刨花板的热压工艺中的三个主要参数？如何控制这些参数？①热压温度、热压压力、热压时间②热压温度：对于脲甲醛树脂，刨花板180～210℃ 。
热压压力：刨花板生产常采用的压力为2.5-3MPa，采用分段降压以保证热压质量。
热压时间：压机闭合时间的长短与厚度上的密度梯度有关，刨花板的加压时间一般为14-40s/mm厚。
2、人造板主要采用什么干燥设备？刨花板：转子式干燥机、单通道干燥机、滚筒式干燥机、三通道滚筒干燥机纤维板：一级管道气流干燥机、二级管道气流干燥机胶合板：除湿干燥机、滚筒式干燥机、网带式干燥机。
3、木材的构造包括哪几个？有哪些性能？木材的三切面是哪三个？①宏观：树皮-木质部-髓心微观：心/边材、年轮、木射线、树脂道②物理力学性能：弹性、塑性、蠕变、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、冲击韧性、抗劈力、抗扭强度、硬度和耐磨性等③横切面、弦切面、径切面4、刨花板生产过程中有什么拌胶方法？各自有什么特点？①摩擦法-----将胶液连续不断地倒入搅动着的刨花中，通过刨花间的相互摩擦作用将胶液分散开。
②喷雾法-----胶粘剂在空气压力的作用下，通过喷嘴形成雾状，喷到悬浮状态的刨花上。
③涂布法-----用施胶辊将胶液涂在刨花表面上，适用于高沾度的胶液5、人造板生产可用哪些原料？对于节约木材资源有什么好处？①原木：小径木采伐剩余物：枝桠材加工剩余物：板皮和边条、机床刨花、木芯和截头、碎单板、锯屑②通过胶接技术、复合技术和重组技术，将低质材、劣等材、速生小径材、森林抚育间伐材的枝桠和小径材，加工成为国民经济建设发展和人们生活水平提高所需要的各类人造板材6、木材干缩湿胀各向异性的原因以及减少干缩湿胀的方法？①横向大于纵向：原因：木材细胞壁次生壁中间层纤丝主轴是由C-C、C-O键连结，水分子无法进入到纤维素分子链内的长度方向。
微纤丝链状分子上的碳、氧原子只能在原子核范围内活动，其本身轴向不发生收缩。
由于正常木材细胞次生壁中层微纤丝排列方向与主轴不完全平行，而成10-30°的夹角，横纹收缩时会产生微小的分量（0.1-0.3%）。
木材科学与工程专业概论论文
木材科学与工程专业概论论文1.专业介绍木材科学与工程（代码：082002）属于工学大类，林业工程类学制：4年授予学位：工学学士1）简介木材科学与工程专业包括木材科学和木材工程两部分。
木材科学是指对木材原料的认识，包括木材的微观结构、木材种类的识别、木材这种材料的基本性质的认识。
木材工程就是通过对木材的加工，制成木制品而能被人们使用。
木材科学与工程是运用机械或物理、化学的方法，加工和处理木材，提高木材的附加值，制成保持木材基本特征的制品的加工工业，它包括制材、木材干燥、木材防腐、木材改性、木制品加工、家具制造、人造板制造、人造板表面装饰、人造板功能性加工、室内装饰、软禁制造、竹藤加工等。
不同学校可能对木材科学与工程专业方向设置不一样。
但大体上可以分为木材干燥、木材胶黏剂与涂料、木工机械与家具设计五个方向。
2）专业历史沿革、现有特色和优势“木材科学与工程”专业设置始建于1958年，专业成立之初为“木材机械加工与综合利用”，1998年专业国家教育部专业目录调整时改为现在的专业名称。
经过近50年的发展，该专业针对内蒙古西部地区森林资源状况，在“沙生灌木材性分析及其综合利用”方面形成了特有的教育教学特色，并于1990年和1996年相继成立了“工艺木工”和“室内设计”两个教育专业。
在此基础上开展了相关的“家具设计”“室内设计”、“室内陈设艺术及文化”三个专业方向的特色教育教学。
本专业培养具备木材物理化学、电工与电子技术、机械基础及木材科学与加工技术、造型艺术和设计艺术、材料科学基础、国际木业贸易等方面的基本理论和基本知识，能从事木材加工、家具设计制造和室内装饰工程、工程设计、工艺流程和设备管理、新产品开发、经营管理、木业贸易工作的高级工程技术人才。
学习的基础课程：专业概论、木材学A、木材切削原理与刀具、热工学、木工综合实习、家具设计、家具设计(课程设计)、工程木制材料；而专业核心课程是：木材干燥学A、胶粘剂与涂料A、木工机械、木制品生产工艺学、人造板生产工艺学等课程。
木材学概论
1.2木材科学发展史的简要回顾
新中国成立后，我国木材科学的研究工作， 新中国成立后， 我国木材科学的研究工作， 随着社会主义建设和国民经济发展的需要而得到 了迅速、全面的发展。 了迅速、全面的发展。全面有关木材科学的研究 机构和高等林业院校在木材构造性质、利用、 机构和高等林业院校在木材构造性质、利用、木 材保存、 材保存、木材改性及其测试和研究方法等方面的 研究都取得了很大的成就，发表了许多论文，出 研究都取得了很大的成就， 发表了许多论文， 版了一些木材学专著， 版了一些木材学专著，并在某些研究领域已经赶 上世界先进国家的研究水平。 特别指出的是， 上世界先进国家的研究水平 。 特别指出的是 ， 1985年，由中国林业出版社出版发行了成俊卿教 年 由中国林业出版社出版发行了成俊卿教 授主编的《木材学》 授主编的《木材学》，这是一部国内外罕见的高 层次的木材学巨著。结合当代木材科学的进展， 层次的木材学巨著。结合当代木材科学的进展， 李坚教授主编了《木材科学新篇》 木材科学》 李坚教授主编了《木材科学新篇》和《木材科学》 等专著，内容新颖， 等专著，内容新颖，展示了当前木材科学研究的 前沿。 前沿。
1.1 我国木质资源概况 藤类是世界植物资源和森林资源的重要组成 藤类是世界植物资源和森林资源的重要组成 部分，具有生产周期短、经济价值高、 部分，具有生产周期短、经济价值高、特殊观赏 文化价值、易实现可持续经营等显著特点， 文化价值、易实现可持续经营等显著特点，已成 为仅次于木材和竹材的重要非木材木质资源之一。 为仅次于木材和竹材的重要非木材木质资源之一。 灌木类是无明显直立主干的木本植物 是无明显直立主干的木本植物。 灌木类是无明显直立主干的木本植物。灌木的 经济价值大体可分为薪炭用灌木、工艺灌木、 经济价值大体可分为薪炭用灌木、工艺灌木、观 赏灌木、饲料灌木、香料灌木和药用灌木等。 赏灌木、饲料灌木、香料灌木和药用灌木等。 是禾本科植物，是世界重要的粮食作物。 稻是禾本科植物，是世界重要的粮食作物。 是一年生的禾本科植物， 麦是一年生的禾本科植物，是世界重要粮食作 也是我国北方的粮食主作物之一。 物，也是我国北方的粮食主作物之一。 甘蔗、 麻、棉、芦苇 、玉米 、甘蔗、高粱 等可生产 编织、 酿酒、 人造板 、纺织工业 、编织、药材 、酿酒、制糖 等原材料。 等原材料。
森工概论(木材科学与工程部分)下
家具的成本核算举例 大量的统计资料表明：木质家具原 料的成本占家具总成本的37％～40％， 根据此依据，只要计算出家具所用木质 材料的成本，即可计算出家具的总成本。 家具图：可以是效果图、三视图、 透视图等，在家具图上标明家具各部件 的名称。
所用材料的价格可到“中国木材网，网 址：”/”，或 “中国木业网，网 址：”/“ 上查找。
18mm厚中密度纤维板的价格为100元/张，则每平米的价格为33.3元/m2； 3mm厚中密度纤维板的价格为48元/张，则每平米的价格为16元/m2；
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 名城 顶板 旁板 底板 隔板 搁板 滑板 背板 柜门 柜门 数量 1 2 1 2 8 4 1 2 1 材料 中密度 中密度 中密度 中密度 中密度 中密度 中密度 中密度 玻璃 规 格 （ mm） 1500× 600× 18 2360× 600× 18 1500× 600× 18 2360× 600× 18 500× 600× 18 500× （ 600＋ 30） × 18 2360× 1500× 3 2360× 1000× 18 2360× 500× 12 合 计 ： 474.18 元 面积（m ） 部件价格 0.9 2.832 0.9 2.832 2.4 0.315 3.54 2.36 29.97 元 94.30 元 29.97 元 94.30 元 79.92 元 10.49 元 56.64 元 78.59 元
（2）通用部件式家具 各种家具的主要部件采用统一规格，而且同一规格的部件能在几种不同的家具上或同 一家具的不同部位重复使用。
（3）组合式家具 这类家具由一系列独立的单元组合而成。它们中任何一件都既可以单独使 用，又能相互配合，形成新的整体，因此，在使用时可以因地制宜，按需组合， 形成多种样式。
木材科学与工程概论
全国GDP总量4%以上
家具
5400亿元
人造板 8800万米³ 约1500亿元
木地板 3.61亿米2
约500亿元
建筑装修 约1万亿元 其中木质装修约3000亿元
家具、人造板、木地板产量均排全球第一位
木材科学与工程概论
绪论
1 木材工业在国民经济中的地位和作用
在世界公认的四大原材料中（钢铁、水泥、塑料、木材），木材是唯 一可再生对环境友好的生物质材料。与其他矿物材料相比，木材加工 耗能最低、对环境污染小，可自然降解和回收利用，树木生长过程中 还具有固碳作用。在21世纪人类生存和发展所面临的资源、能源、环 境等一系列重大问题中，木材工业具有不可替代的作用。
90年代
约800 万米³
2000年以后 约1300 万米³
木材科学与工程概论
绪论
人造板年产量、产值变化
1970年 1980年 1995年 2000年 2005年 2007年
24万米³ 91万米³ 1700万米³ 2000万米³ 6400万米³ 8800万米³
10余亿元 40 亿元 200多亿元 300多亿元 1200亿元 1500亿元
30 万米³
5.14 万米³ 4.64 万米³ 1.33 亿米³ 1.14 亿米³ 2.26 亿米³ 1.116 亿米³ 1.231 亿米³
木材科学与工程概论
绪论
制材与干燥
锯材
2001 2002 2007 2008
干燥
731 851 2829 2840
万米³ 万米³ 万米³ 万米³
80年代
约400 万米³
2000
2005
2007
2008
15.8 亿元 7.59 亿元 13 亿元 29 亿元 466 亿元
森工概论绪论木材学
*
1.7.2木材的重量 木材的重量有两种表示方法，实质比重和木材密度。
(1) 木材密度：单位体积的木材重量。 木材密度有几种表示方法，包括基本密度、生材密度、气干材密度、绝干材密度。其中基
本密度是最为常用的。(为什么?) 单位：克／厘米3(g／cm3)或公斤／米3 (kg／m3)
(2) 实质比重：无空隙的木材重量与同体积水之比；实际上实质比重是细胞壁的比重：所有木材的 实质比重几乎都相同，1.49～1.57，平均1.54。
1.4.1木材细胞壁的结构
木材是由各种不同的细胞组成的，细胞是组成木材的基本单元。
细胞的演变： 生活的细胞：细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核
死亡的细胞：细胞壁、细胞腔勇于开始，才能找到成
1.4.2木材细胞壁的结构特征
功的路
细胞壁是木材中的主要部分，占木材总量的90％以上，各种细胞壁的组成也是基本
一样，都是由三类物质组成：骨架物质(纤维素)、基体物质(半纤维素)和结壳物质(木素)。
1.2.3.木材的三个切面 木材是由各种不同的细胞组成，其形状、
大小、组织排列各不相同，而且在木材的 各个方向上所呈现的组织形态也是不同的。
要了解木材构造和性质，就必须从木 材的不同方向上进行观察和分析，引入切面的概念，
横切面：与树干轴或木纹相垂直的锯切面，即树干断面，称为横切面； 径切面：通过髓心或与树干直径方向一致的锯切面，称为径切面； 弦切面：沿着树干的长轴方向，不通过髓心与树干直径相垂直的锯切面；
Sl：很薄，大约为2～6层；厚度大约为10～22％；
基本纤丝与细胞主轴夹角约为500～700；
材料院的各个专业
南林材料科学与工程学院各专业情况一、木材科学与工程★国家级特色专业江苏省品牌专业江苏省“十二五”高等学校重点专业本专业包括材料工程、工业装备与过程自动化、木结构建筑工程、胶粘剂与涂料工程四个专业方向：1、木材科学与工程（材料工程）培养目标：培养具备工科专业的基础理论知识，具有木质材料及相关复合材料的结构、性能、加工和利用等基础理论和专业知识，具有较强创新能力和实践动手能力，能够在木材及其复合材料设计、加工、利用以及质量控制与检验等领域从事科学研究、工艺设计、产品研发、生产管理和经营等工作的复合型人才。
主要课程：工程图学、工程力学、工程材料、机械设计基础、电工及电子技术、热工理论基础、液压及气压传动、木质材料学、制材学、木材干燥、木材保护与改性、胶合材料学、木材切削原理与刀具、木材加工和人造板机械、生产过程输送与清洁生产、家具设计概论、木制品生产工艺学、人造板生产工艺学、木基复合材料及应用、木质材料表面装饰、人造板质量控制与检测等。
就业方向：1）各类人造板、家具、地板、乐器等企业从事产品开发、生产管理工作；2）建筑、海关、商检和木质产品贸易等部门从事质量检验和鉴定的工作；3）高等院校、科研院所从事教学、科研与设计工作；4）攻读本专业或相关专业研究生以及到国外高校深造。
2、木材科学与工程（工业装备与过程自动化）培养目标：培养具备工科专业的基础理论知识、木材工业装备与过程自动化、木材加工工艺、木制品数字化制造技术等方面的专业知识，成为能够在木业机械及自动化、木材加工领域从事研究与设计、新产品开发、生产管理和经营等工作的复合型人才。
主要课程：工程图学、CAD基础、工程力学、工程材料、机械设计基础、电工及电子技术、热工理论基础、液压及气压传动、木材学、木材切削原理与刀具、生产过程输送学、木材加工工艺学、人造板生产工艺学、数控技术、自动控制原理与系统、可编程序控制器原理与应用、木工机械、人造板机械、设备状态监测与故障诊断、设备管理与安装工程、木材工业生产过程自动化、CAD/CAM原理与系统、数控木工机床、木工机械设计、木工刀具设计及应用等。
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木材科学与工程概论
人造板生产工艺
定义：以木材或其他植物纤维材料为原料，经机械加工分离成各种单元材料后，施加或者不施加胶粘剂和其他添加剂而成的板材或型材。
人造板分为：胶合板plywood、单板、刨花板、纤维板、复合板等。
人造板的基本性质：物理性能、力学性能、耐久性能、功能性。
人造板的物理性能：含水率，密度，吸水率，吸水厚度膨胀率，游离甲醛释放量。
人造板的力学性能：胶合强度、静曲强度、弹性、强度、韧性、硬度、内结合强度、握钉力。
人造板的耐久性：耐紫外线、耐潮。
人造板的功能性：防火、防虫、防腐。
人造板的标准：国家标准≥行业标准≥地方标准≥企业标准。
人造板的应用：建筑、家具、装修、包装、乐器、车船、航空等。
人造板的发展前景：产业规模发展迅速、资源瓶颈长期存在、产品应用范围变化不大、技术创新任重道远。
胶合板制造工艺
胶合板定义：胶合板是以单板为主的多层材料，通常相邻层单板纹理相互垂直组坯后胶合在一起的人造板。
胶合板分为面板、芯板、长芯板（中板）、背板。
胶合板特点：增大了板材的幅面、继承了天然材的优点，弥补了缺点、提高了木材利用率。
性能：外观质量、物理性能（含水率计算公式）、力学性能（胶合强度）。
胶合板生产过程：
原木——截断——剥皮——单板旋切——剪板——单板干燥——拼接——修补——涂胶与组坯——热压——裁边——砂光——检验与分等
制造胶合板的树种
针叶材：马尾松、云南松、樟子松等
阔叶材：水曲柳、荷木、杨木、樟木、榆木、椴木、泡桐等
进口材：主要来自东南亚和非洲，柳安、桃花心木等
目前工厂常用：杨木、柳安、水曲柳、马尾松
木材结构对胶合板生产的影响
1.心材与边材：心材没有吸水性
2.年轮：阔叶环孔材、散孔材、半环孔材
3.木射线
4.树脂道
对原料的要求
1.原木质量：
对出材率有影响的缺陷：弯曲度、较大的削度、机械损伤、环裂、伤疤、空心、腐心等。
对板材质量有影响的缺陷：斜纹里、节子、涡纹、变色等。
2.原木长度：
检尺长度：4、5、6m
3.原木径级：GB最小26cm
木段热处理
木段热处理目的：软化木材，降低木材硬度，增加可塑性，提高旋切单板的质量。
木段热处理方法：水煮、水与空气热处理、蒸汽热处理。
木段热处理工艺：热处理的程度应使木芯表面达到适宜旋切的温度。
木段剥皮
木段剥皮的目的：本身与木质结合弱、长纤维易堵塞刀门、夹有杂质会磨损旋刀。
木段剥皮的要求：把树皮全部剥掉、木质部损伤越小越好、使设备的效率高，功力消耗小，结构简单，不受木材树种、径级、长度、外形等的影响，同时减少人力。
木段剥皮的方法：手工剥皮、机械剥皮（切削型剥皮机、摩擦型剥皮机、水力冲击型剥皮机）。
木段定中心
木段定中心的目的：准确定出木段在旋切机上回转中心的位置，即使木段回转中心与最大内接中心线相重合。
机械定中心：三点定心法、直角钢叉定心法、光环定心法、计算机定心法。
单板旋切原理
旋切运动由旋刀匀速进给运动和木段匀速圆周运动构成，单板厚度取决于木段旋段一周旋刀的进给量。
旋刀力学
旋刀力学：旋刀作用力、压尺作用力、卡轴作用力、压辊作用力
旋刀作用力：P1劈力（旋刀前面对已旋出单板的作用力）。
P2切削力（在该力作用下从木段上切下了单板）
P3压木段力（稳定住木段，防止木段在旋切中发生抖
动、偏移）
压尺作用力：防止背面裂缝、对木段又一个压力、从单板中压出水分
卡轴作用力：带动木段旋转
压辊作用力：防止木段弯曲，抵消垂直于轴线的作用力、公里压辊可带动木段转动，减小卡轴转矩
旋刀工艺
旋刀工艺：旋刀角度参数【研磨角（旋刀前后夹角）、后角（旋刀后面于旋刀的夹角）、补充角】、旋刀安装高度、压尺安装位置
单板质量：单板质量评价指标、单板厚度偏差、单板背面裂缝、单板表面粗糙度、单板横纹抗拉强度
单板厚度偏差
产生原因：机床精度、切削条件、木材弯曲度
产生影响：涂胶不均、压缩不均、胶合强度不均、板材易弯曲变形、成板厚度差异大
单板背面裂缝
产生原因：劈刀导致超前裂缝、单板反向弯曲、正面受压、背面受拉产生影响：背面裂缝会影响胶合强度
评定指标：平均裂隙度
单板表面粗糙度
产生原因：撕裂、木段温度过高、刀刃不锋利引起起色
产生影响：涂胶量大、影响胶合强度
评定指标：轮廓算术平均偏差、轮廓不平度十点高度、轮廓最大高度
单板横纹抗拉强度
与裂缝有关
影响单板质量的主要因素
1.旋刀工艺条件：木芯温度、木段含水度、旋刀角度、旋刀安装高
度、压尺类型与安装位置
2.机床的精度和被加工木段的刚度
3.机床保养度
单板出材率：有用单板材积与木段材积之比
单板干燥
干燥的目的：保证单板各个部位含水一致，防止产品产生变形、保证单板含水率不超过某个限定值，提高胶合板质量防止鼓包，降低能耗
干燥原理
木材中的水分：自由水、吸着水、化学水
木材中水分的移动通道：纵向通道（水分在细胞腔作平行纤维方向的移动）、横向通道（水分在细胞壁上的纹孔作追之余纤维方向的移动）木材中水分移动的作用力：毛细管张力、液体或蒸汽压力差、含水率梯度
干燥时木材内水分的移动方向：顺纤维（从木材端面排除）、横纤维（从木材的侧面排出）
干燥工艺
干燥过程：预热阶段、恒速干燥阶段、减速干燥阶段
影响单板干燥速度的因素
干燥介质：热空气温度、热空气湿度、热空气风速、热空气喷射方式单板本身条件的影响：树种、初含水率、单板厚度
单板干燥质量评价：单板干缩率、单板变形、单板终含水率、单板色变
单板干燥设备：天然干燥、网带式干燥机、辊筒干燥机、热板干燥机
单板剪切
将连续单板带剪切为单张单板
整张单板尺寸=成品胶合板宽度+加工余量（30-50mm）
先剪后干还应考虑干燥余量（100mm左右）
单板宽度：湿单板
干单板
尺寸分选：区分不同尺寸，分别堆放
质量分选：外观、强度、含水率。