全 文 ： 第 vy卷 第 w期u s s s年 z 月
林 业 科 学
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吉林省实木产品生产中的木材损失研究
李成元
k北华大学林学院装饰工程系 吉林 tvustvl
关键词 } 木材损失 o产生原因 o改进措施 ∀
收稿日期 }t|||2sz2uy ∀
ΣΤΥ∆Ψ ΟΝ ΤΗΕ ΩΟΟ∆ ΩΑΣΤΕ ΙΝ ΤΗΕ ΠΡ Ο∆ΥΧΤΙΟΝ ΟΦ ΤΗΕ ΣΟΛΙ∆
ΩΟΟ∆ ΠΡ Ο∆ΥΧΤΣ ΙΝ ϑΙΛΙΝ ΠΡ ΟςΙΝΧΕ
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( Βειηυα Υνιϖερσιτψ Φορεστρψ Χολλεγε ∆εχορατινγ Ενγινεερινγ ∆επαρτµεντ ϑιλινtvtstv)
Αβστραχτ : ׫¨ ¤√ µ¨¤ª¨ º²²§∏·¬¯¬½¤·¬²± ³¨µ¦¨±·©µ²° ²¯ª·²¶²¯¬§°µ²§∏¦·¶¬± ¬¯¬± °µ²√¬±¦¨ º¤¶ts qx h ∗
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Κεψ ωορδσ: • ²²§ º¤¶·¨ o≤¤∏¶¨ oŒ°³µ²√¬±ª ° ¤¨¶∏µ¨¶
锯切用原木加工利用过程中 o实木产品是主要产品 o因此 o提高原木到实木产品成本k原木价格占
总生产成本的 ys h以上l o增强木业企业市场竞争能力 o改善目前经济效益状况皆有重要意义 ∀
1 吉林省原木到实木产品木材利用率概况
吉林省木业企业锯切用原木径级一般为 t{¦° ∗ vs¦° o平均直径为 uy¦° o平均长度 w ° ou等以下
原木居多 ∀主要实木产品有实木地板 o复合木地板 o实木门 o指接木门框 o集成材 o百叶窗等 ∀具有一定
规模的企业平均木材利用率为实木地板 uv1w h ktv个厂家平均值l o实木家具 t{ h kz个厂家平均值l o
复合木地板k柞木 o色木 o桦木lts1x h kz个厂家平均值l o实木门k红松lus h kts个厂家平均值l o指接
木门框k杨木 o红白松 o椴木ltz1z h kt个厂家l o集成材 }硬材 tu h ky个厂家l o软材 tz1z h kv个厂家
平均值l o百叶窗k椴木lt{ h kv个厂家平均值l ∀上述数据表明 }实木产品生产过程中 o仅有 ts1x h ∗
uv1w h的原木木质部转变成了主要产品而木质部的大部分却变成了副产品和加工剩余物 o在现有木材
工业基础k设备 o人员 o原料等l上 o为了大幅度降低实木产品生产过程中的木材损失 o有必要弄清楚产
生木材损失的原因 ∀
2 木材损失
u1t 原木降等损失 森工局制材厂的原木楞场一般从冬季开始贮存大量原木以备木材采伐淡季加
工 o原木以密堆方式储存 o这种原木储存方式带来了两个后果 }ktl楞垛的密堆结构不利于楞垛内空气
循环 o原木中部水分蒸发较慢而原木两端暴露于干燥条件较好的空气中水分蒸发较快 o加大了原木中
部和端部干燥速度差异 o经过春季后 o硬材原木端都普遍发生裂纹 o裂纹深度一般在数厘米以上 ∀有端
裂的原木锯剖成锯材后 o在干燥过程中锯材端部裂纹进一步扩展 o增加了锯材损失 ∀为防止硬材锯材
端裂扩展 o许多厂家将锯材端裂截掉后进行沾腊处理 o然而这并非上策 o因为 }增加了沾腊成本约 xs元
r°v ~沾腊后因封住了水分移动通路 o干燥过程中锯材端部含水率始终较高 o干燥生产中常发生端部内
裂 ∀kul木腐菌最适宜生长的木材含水率为 vs h ∗ ys h ∀为防止和减少变色 !腐朽和虫害引起的木材
损失 o东北地区只能采取迅速降低原木含水率的方法来保管原木 o而密堆原木后 o由于水分蒸发缓慢 o
木材含水率不可能迅速下降 o因而延长了木腐菌在原木中的生长时间 o尤其夏季温度k木腐菌最适宜生
长温度为 ux ε ∗ ws ε l o木腐菌更容易繁殖和生长 o大量原木损失便不可避免 ∀
u1u 原木材长损失 森工局贮木场一直按国家标准进行造材生产 o原木长度规格少 ~锯材 !刨光材 !实
木产品长度规格多 o所以 o生产中原木与锯材长度 o锯材与刨光材 !实木产品长度不相匹配情况常见 o因
而制材和深加工过程中产生了大量的各种截头 o平均长度k敦化林业局制材厂实测lw ¦°以上 o其木材
损失率k锯材平均长度按 t °计lw h以上 ∀
u1v 锯材规格质量 具有吉林省一般制材水平的敦化林业局制材厂第 v工组和较高制材水平的白河
林业局先威木制品公司制材车间生产的 ws °°厚度白松板材厚度锯解误差k表 tl数据表明 }吉林省一
般制材水平厂家锯解误差以 ws h概率分布在 wsn vp s °°之间 o较高制材水平厂家则以 zt h概率分布在
wsn vp s °°之内 ∀一般制材水平厂家若通过努力k见 v1vl达到较高制材水平 o则可节省锯材损失 s1|v h
k大于 wv °°和小于 ws °°的误差各取 t °°l ∀
锯材规格质量差不仅增加刨光量 o而且对干燥质量和干燥时间有重要影响k李成元 ot||vl ∀为分
析锯解误差产生原因起见 o将锯解误差分为若干种类是必要的 ∀表 u显示 }总锯解误差 Στ中板间误差
Σβ最大 ,其次为板内误差 Σω ,而板内误差中板长度方向板内误差 Σωλ又大于板宽度方向板内误差 Σωω ∀
Σβ是摇尺误差所致 ; Σωλ主要与锯条稳定性差有关 ,锯条稳定性与修锯质量尤其是适张度大小 !锯卡间
隙 !张紧力大小等诸多因素有关 ; Σωω 主要由小带锯进料机构结构与精度决定的 ,因此 ,导致锯解误差
大的主要因素是摇尺误差 ,其次为锯条稳定性 ,再次为小带锯进料机构 ∀
表 1 40 µ µ 厚度白松板材厚度锯解误差分布
Ταβ .1 ∆ιστριβυτιον οφ τηετηιχκνεσσ δεϖιατιον οφ τηε ωηιτε πινεσαων τιµ βερ 40 µ µ ιν τηιχκνεσσ
锯材厚度
≥¤º±·¬°¥¨µ·«¬¦®±¨ ¶¶
k°°l
小于 ws1ss
¨¶¶·«¤± ws qss
ws qss ∗ wv qss
ws qss ∗ wv qss
大于 ws1ss
 ²µ¨ ·«¤± ws qss
概率
°µ²¥¤¥¬¯¬·¼
k h l
≠ { qss ws qss xu qss
 tw qss zt qss tx qss
≠敦化林业局制材厂第 v工组 ot||{年 w月测量 ∀ ‘²qv ªµ²∏³²© ⁄∏±«∏¤ ƒ²µ¨¶·µ¼ …∏µ¨¤∏≥¤º °¬¯¯ o ° ¤¨¶∏µ¨§¬± „³µ¬¯qt||{ q
 白河林业局先威木制品公司制材车间 ot||{ 年 w 月测量 ∀ ≥¤º¬±ª º²µ®¶«²³ ²© ÷¬¤±º ¬¨ • ²²§¨ ± °µ²§∏¦·¶ ≤²°³¤±¼ o …¤¬«¨
ƒ²µ¨¶·µ¼ …∏µ¨¤∏ ° ¤¨¶∏µ¨§¬± „³µ¬¯ot||{ q
表 2 40 µ µ 厚度白松板材锯解误差种类
Ταβ .2 Χλασσιφιχατιον οφ τηετηιχκνεσσ δεϖιατιον οφ τηε ωηιτε πινεσαων τιµ βερ 40 µ µ ιν τηιχκνεσσ
k°°l
平均厚度
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板间误差
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板内误差
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板宽度方向板内误差
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板长度方向板内误差
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≠ 白河林业局先威木制品公司制材车间 ot||{ 年 w 月测量 ∀ ≥¤º¬±ª º²µ®¶«²³ ²© ÷¬¤±º ¬¨ • ²²§¨ ± °µ²§∏¦·¶ ≤²°³¤±¼ o …¤¬«¨
ƒ²µ¨¶·µ¼ …∏µ¨¤∏ ° ¤¨¶∏µ¨§¬± „³µ¬¯ot||{ q
u qw 最优原木条件 研究证明 }在一定的生产条件k设备 o工艺 o技术 o管理l下 o生产一定的主产品时 o
肯定存在径级和长度最适合该主产品的一批原木 o这些原木被称为最优条件原木 ∀因此 o生产某种主
产品前应借助计算机软件进行模拟制材生产 o定量分析加工各种原木的生产成本以确定利润多少 o确
定最优条件原木后进行制材生产 ∀如加工最优条件原木则可以降低原木消耗 ts1yv h k见 v1xl ∀
u1x 优化下锯法 我国木材工业尚处于初级阶段 o其特征之一是从造材 !制材 !干燥到深加工 o生产整
体性不佳 ∀换言之 o从造材到深加工生产过程中的前生产影响后生产 ~各生产过程中的前工序影响后
工序 o因此 o必须以实木产品的最终效果k成本和质量l统一考虑和要求 o实施各生产和各工序才能获取
理想的最终效果 ∀例如 o我国一直强调和沿用 w面和 v面下锯法 o这些下锯法的主要优点是可以实现
原木翻转下锯 o对原木材质的选择性好 o因而可提高锯材材质质量 o然而这些下锯法在某些条件下对实
木产品最终效果产生不良影响 }ktl这些下锯法锯割出来的许多板材不能平衡板材两侧内应力 o干燥过
程中产生大量侧k横l弯k¦µ²²®l o生产实践证明 }干燥变形中侧弯所占比例相当大 o而且所有变形中损失
木材最多 ~kul生产较小规格刨光材时 o与两面下锯法相比 o这些下锯法出材率低 o这是因为 ≠两次裁边
ytt 林 业 科 学 vy卷
k制材过程中裁边 o干燥后纵剖时仍产生侧边废料l未能充分利用原木尖削部分 o总锯割面积大 o故锯
路损失多 ~≈制材生产效率低下 ~…与两面下锯法相比 o小带锯和裁边锯对锯材规格质量的影响大 o在
我国现有国产制设备精度条件下 o不利于提高锯材规格质量 ∀
u1y 干燥损失
干缩率 吉林省柞木 !水曲柳 !榆木 !色木 !落叶松新材干燥后弦向干缩率均在 ts h以上 o原因是
干燥初期热湿处理时间k龚仁海 ot||zl过长和最终含水率过低 ∀若将弦向干缩率减少到 z h k见 v1yl o
则可减少锯材损失 v h ∀
干燥变形 吉林省难干材一二级不足 zs h o干燥变形大的主要原因为ktl锯材厚度误差大 o白河
林业局生产实践证明 }材堆内同一层板材之间厚度差超过 v °°时 o有的板材就夹持不住 o干燥变形增
加 ~kul板材两侧内应力不平衡 ~kvl锯材的纹理倾斜程度大 ~kwl干燥基准过硬等 ∀若将 t !u级材提高
到 {x h k见 v1yl o则可减少干燥材损失 u1zx h k国标中限定侧弯 }u级材 s1x h ov级材为 t1s h o干燥
材平均厚度取 vs °° o宽度 tss °° o长度 tsss °° ou级材刨光损失为 xrtss ≅ tss h € x h ov级材为
tsrtss ≅ tss h € ts h ot !u级材由 zs h提高到 {x h时 o减少干燥材损失 zs h ≅ ts h ∗ {x h ≅ x h
€ u qzx h l ∀
u1z 加工余量
企业一般根据经验值或小批量试生产来确定湿锯材的加工余量 o所留加工余量往往偏大 ∀敦化某
厂 vu °°厚度指接材实际加工余量为 ts °° ∀企业技术人员不清楚怎样正确确定加工余量 o包括方
法 !步骤和公式 ∀当然干燥变形大 o锯解误差大 o机床制造和调整精度低也是原因 ∀
3 改进措施
v1t 造材 将现在的原木贮存改为原条贮存 o这种作法可以减少原木端裂损失 ∀根据实木产品长度
要求和用户对原木材长需要进行造材 o以减少材长截头损失 ∀松江河林业局采用这种造材方式取得了
较好的效果 ∀
现有贮木场独立核算和独立造材生产 o不利于提高木材利用率 o应使造材与制材 !干燥 !深加工形
成一条龙生产 ∀
v1u 原木保管 需较长时间保管原木时 o可考虑原木端部涂防裂剂或用帆布等遮盖原木端部 o将现在
的密堆原木方式改为通风较好的有垫条的楞垛结构 ∀
v1v 锯材规格质量 将锯材厚度公差严格限制在 v °°以内 ∀生产实践证明 }国产制材设备只要精心
操作 o提高修锯质量 o经常维修设备 o则完全可以将厚度误差控制在 v °°以内 ∀
v1w 下锯法 较小径级原木 o较小规格光材以采用两面下锯为宜 ~较大径级 !质量差的原木 o材质要求
高的锯材以采用 w面和 v面下锯有利 ~研究新下锯法做到不同原木不同产品采用不同下锯法 ∀
v1x 原木条件优化设计 优化设计步骤如下 }ktl收集和测取有关数据 ∀kul建立数学模型 }
目标函数 } Μαξι µιζε Ζ = ρ τ ρ ω ρ ηΠλτωη ≅ Φτωη + ρ δ ρ λΠu ≅ Γδλ ≅ Ξδλ + ρ δ ρ λΠv ≅ Εδλ ≅
Ξδλ − ρ δ ρ λΧ ≅ Ξδλ − ρ δ ρ λΧΜ ≅ Ξδλ − ρ δ ρ λΣλ ≅ Χ ≅ Ξδλ − ρ δ ρ λΣu ≅ Γδλ ≅ Χ ≅ Ξδλ ρ δ ρ λΣv ≅
Εδλ ≅ Ξδλ
约束条件 }
原木约束 ρ δ ρ λΞδλ [ Ι Ξδλ
锯材约束 Φτωη − ρ δ ρ λΧΦδλτωη ≅ Ξδλ [ s
设备约束 ρ δ ρ λΤt δλ ≅ Ξδλ [ Μt
ρ δ ρ λΤu δλ ≅ Ξδλ [ Μu
式中 } Ζ为利润k•  …r«l ~τ为锯材厚度k°°l ~ω锯材宽度k°°l ~
ρ δ ρ λΤv δλ ≅ Ξδλ [ Μv
非负约束 } Ξδλ , Φτωη > s
式中 }Ζ为利润 Är«~ τ为锯材厚度 ° ~ ω为锯材宽度 ° ~ η为锯材长度 ° ~ δ 为原木直径 ° ~ λ为原
木长度 ° ~ Χ为原木到厂价格 Är°v ~ ΧΜ为生产成本 Är°v ~ Χφδλτωη为不同直径 !长度原木生产不同
厚度 !宽度 !长度锯材的出材率 ~ Εδι为不同原木转换成锯屑的百分比 ~ Φτωη为不同厚度 !宽度 !长度锯
材材积 °vr«~ Γδλ为不同原木转换成废料的百分比 ~ Ι Ξδλ为可供应的不同直径 !长度原木数量 °vr«~
ztt 第 w期 李成元 }吉林省实木产品生产中的木材损失研究
Μt为大带锯最大生产率 °¬±r«~ Μu 为小带锯最大生产率 °¬±r«~ Μv 为裁边锯最大生产率 °¬±r«~
Πtτωη为不同厚度 !宽度 !长度锯材平均价格 Är°v ~ Πu 为废料的平均价格 Är°u ~ Πv 为锯屑的平均价
格 Är°v ~ Τt δλ为大带锯加工不同直径 !长度原木的生产率 °¬±r°v ~ Τu δλ为大带锯加工不同直径 !长度
原木的生产率 °¬±r°v ~ Τv δλ为裁边锯加工不同长度原木的生产率 °¬±r°v ~ Ξδλ为不同直径 !长度原木
材积 °vr«~ Σt为锯材销售成本k占原木价格的百分比l ~ Σu为废料销售成本k占原木价格的百分比l ~
Σv为锯屑销售成本k占原木价格的百分比l ∀kvl编制计算机程序 ∀kwl计算各种原木加工后的利润 ∀
kxl确定最适合k盈利最多l加工的原木条件 ∀该成果应用于指接木门框生产 o降低了原木消耗 ts1yv
h ∀
v1y 干燥损失 为减少干燥损失 o可采用如下措施 }ktl减少干燥初期热湿处理时间或取消干燥初期
热湿处理 ∀白河林业局生产实践证实 }取消干燥初期热湿处理后 ows °°厚度柞木 !水曲柳 !榆木板材
弦向干缩率均减少了 vs h以上 o降低了蒸汽消耗 xs h ∀kul根据具体生产条件和干燥窑的性能逐步调
整干燥基准 o最终确定适合本厂的合理干燥基准 o不要照搬别人的干燥基准 ∀白河林业局柞木 !水曲柳
一二级材均超过了 {x h ~kvl依据实木产品的用地平衡含水率决定干燥最终含水率 o先平衡处理后进行
应力解除处理 o提高最终含水率均匀度 o防止干燥材过湿 o更不要过干 ∀kwl减少锯材厚度公差 o提高锯
材表面光洁度 ∀kxl尽可能采用两面下锯法 ∀kyl平行于原木中心线下锯 o减少锯材的纹理倾斜程度 ∀
v1z 加工余量 确定加工余量 ( Τ) 的步骤如下 :(t) 测量总锯解误差( Στ) }≠一至两班内抽取 ux组
锯材 o每组 w块k每组内锯材连续抽取l o每块锯材两端 us ¦°以内每边测量 v点厚度 ~计算 Σω 和 Σβ
然后按 Στ = Σωu + Σβu 计算 Στ ∀kul测取平均干缩率 ( Ασ) }≠选择标准的弦切板和径切板各 ts块 o
两端 us ¦°以内划线测量厚度和宽度后放入窑内不同位置 o干燥后重新测量厚度和宽度 ~ 计算 Ασ ∀
kvl测量刨光余量k Πl o方法同ktl ∀kwl计算 Τ : Τ = t .yv Στ( Φ + Π)/ (t − Ασ) o式中 t1yv为保证 |x
h刨光材无漏刨系数 ~ Φ为最终产品尺寸 ∀应用上述方法确定指接木门框加工余量后 o保证废品率小
于 x h的情况下 o加工余量减少了 u1uv °° ∀
上述措施得以实施后原木到实木产品木材利用率可提高 z1u h ∀
参 考 文 献
李成元 1 锯材加工质量对锯材干燥质量和时间的影响 1 林产工业 ot||v ouskyl }tx ∗ ty
龚仁海 1 汽蒸时间对木材弦径向干缩的影响 1 林业科技 ot||z ouukul }wt ∗ wu
{tt 林 业 科 学 vy卷