珍貴木材的高效綜合利用研究?

陳 年

（江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院， 贛州 341000）

隨著天然林資源的減少，能源、環(huán)境等問題的日益突出，我國木材資源的供需矛盾也隨之加劇[1-2]。QB/T 2385—2018《深色名貴硬木家具》標(biāo)準(zhǔn)涉及珍貴木材樹種101 種，其中29 種屬于GB/T 18107—2017《紅木》中規(guī)定的樹種，但我國自有名貴硬木只有22 種，其余均為進(jìn)口材[3-4]。我國90%以上珍貴木材加工企業(yè)原材料需進(jìn)口[5-6]，粗略統(tǒng)計(jì)珍貴木材的利用率僅能達(dá)到25%左右，甚至更低。如黑酸枝種類中的東非黑黃檀，因其天然缺陷嚴(yán)重，平均出材率僅為8%～13%[7]。因此，提高珍貴木材的綜合利用率，符合保護(hù)生態(tài)環(huán)境、節(jié)約利用資源、提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值目的。

1 珍貴木材利用概況

珍貴木材主要為闊葉材，闊葉樹材材質(zhì)致密、有獨(dú)特香氣、木材紋理精美細(xì)膩、制品經(jīng)久耐用，但其原木多具彎曲、開裂、空心、夾皮、偏枯、樹瘤、心邊材明顯等缺陷，因而導(dǎo)致制材出材率低。

珍貴木材的交易不同于普通木材，均以稱重原木的形式進(jìn)行。進(jìn)入木制品（主要為家具）加工企業(yè)后，由于木材珍貴，大部分企業(yè)根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)造型自行鋸解開料，在原木鋸解過程中，為獲得符合要求的規(guī)格材，需剔除珍貴木材的各種缺陷。根據(jù)企業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，該過程產(chǎn)生的木材浪費(fèi)最大，平均達(dá)總量的38%左右[7]。

圖1 彎曲木材Fig. 1 Wood bending

圖2 木材開裂Fig. 2 Wood cracking

圖3 白皮木材Fig. 3 White leather wood

家具等木制品生產(chǎn)包含多次烘干、毛料鋸刨切加工、凈料開榫頭榫眼加工、鋸切彎曲件加工、雕刻加工、不合格零部件換件、刮磨打磨等工藝過程，粗略統(tǒng)計(jì)，此過程木材平均浪費(fèi)35%左右[7]。

綜合珍貴木材從原木制材到制造出家具成品全過程，浪費(fèi)合計(jì)達(dá)72%左右，僅有28%左右的珍貴木材應(yīng)用于最終木制品。板皮、邊角料、不規(guī)則材等被不少企業(yè)粗放囤積于企業(yè)倉庫或露天場(chǎng)地[8]，邊角料最終充當(dāng)薪材低價(jià)出售。而這些稀缺的珍貴木材生長(zhǎng)年限極長(zhǎng)，有些樹種需生長(zhǎng)幾十到幾百年才能成材。

圖4 木屑浪費(fèi)Fig. 4 Sawdust waste

圖5 彎曲件加工浪費(fèi)Fig. 5 Waste of bending parts processing

圖6 零亂堆放的邊角料Fig. 6 Scattered wood scraps

2 珍貴木材高效利用方法

提高珍貴木材利用率是個(gè)綜合問題，涉及原木鋸解、木制品設(shè)計(jì)、木制品制造過程中的諸多環(huán)節(jié)[8-11]，本文從優(yōu)化鋸材下鋸工藝、低質(zhì)材集成利用、低質(zhì)材貼面包覆利用、低質(zhì)材原木藝術(shù)創(chuàng)作利用、低質(zhì)材分類分級(jí)綜合利用等幾個(gè)方面對(duì)珍貴木材的高效利用進(jìn)行研究。

2.1 優(yōu)化鋸材下鋸工藝

將珍貴原木鋸解成符合木制品（家具）加工所需毛料，該過程可采用帶鋸或圓鋸?fù)瓿伞Ｏ落彿ò凑珍彊C(jī)切削刀具數(shù)分類，可選擇單鋸法和組鋸法；按照鋸解過程翻轉(zhuǎn)原木順序分類，可采用四面下鋸法、三面下鋸法和兩面下鋸法。

單鋸法，即一臺(tái)機(jī)床，一根鋸條或一片圓鋸片，一次加工一道鋸口，一次鋸解出一塊鋸材[12]。單鋸法不論是用圓鋸還是用帶鋸，對(duì)珍貴木材鋸解都比較適用。組鋸法，即一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)床，用兩根或兩根以上的鋸條或鋸片，每次可鋸切兩塊或兩塊以上的鋸材[12]。組鋸適合加工徑級(jí)大且通直的原木。四面下鋸法屬于單鋸法里的一種下鋸法，即原木在跑車大帶鋸上翻轉(zhuǎn)下鋸，在鋸下四塊完整板皮后原木形成整方料，再進(jìn)行規(guī)格材下鋸[12]。三面下鋸法同屬單鋸法里的下鋸法，原木在跑車帶鋸上先鋸去一側(cè)板皮，或帶鋸一些毛邊板，然后翻轉(zhuǎn)扣下，依次平行下料或鋸制毛邊板[12]。兩面下鋸法，也是單鋸法里的一種，即原木在跑車帶鋸上依次鋸解毛邊板[12]。上述幾種下鋸法優(yōu)缺點(diǎn)如表1 所示。

由于珍貴木材原木大部分具彎曲、開裂、空心、夾皮、偏枯、樹瘤、心邊材明顯等缺陷，為提高出材率，在原木制材環(huán)節(jié)上可優(yōu)化鋸解方案，并引用先進(jìn)的鋸解設(shè)備與技術(shù)（如更薄的鋸條及激光切割技術(shù)）。另外，應(yīng)選用具有較高技能和熟練程度，責(zé)任心強(qiáng)的技術(shù)工人進(jìn)行操作。由表1 分析得出，應(yīng)視具體原木徑級(jí)、缺陷選擇下鋸法，推薦使用的下鋸法為帶鋸或圓鋸單鋸法，結(jié)合選用四面、三面、兩面下鋸法。

圖7 珍貴木材高效利用方法示意圖Fig. 7 Schematic diagram of highly efficient utilization of precious wood

表1 下鋸法種類與優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比Tab.1 Comparison of the types, advantages and disadvantages of sawing procedure

2.2 低質(zhì)材集成利用

本文將鋸解產(chǎn)生的不能直接用于家具等木制品制作的板邊、白皮、加工邊角余料、缺陷嚴(yán)重?zé)o法鋸解取料的珍貴木材原木等統(tǒng)稱為珍貴木材低質(zhì)材。

圖8 珍貴木材低質(zhì)材集成利用工藝流程Fig. 8 Integrated utilization process flow chart of lowquality precious wood

通過優(yōu)化鋸解工藝，鋸材出材率達(dá)到65%左右，將其用于家具等木制品生產(chǎn)，而剩余35%左右未被企業(yè)充分利用的材料[7]可對(duì)其進(jìn)行開發(fā)再利用。通過分揀，視規(guī)格大小進(jìn)行再鋸解，用平壓刨加工成相應(yīng)的小規(guī)格板塊、板條等，根據(jù)家具制品設(shè)計(jì)需要，在不降低品質(zhì)和外觀的前提下進(jìn)行接長(zhǎng)、拼寬等，形成集成珍貴材[13]。工藝流程如圖8。

2.3 低質(zhì)材貼面包覆利用

對(duì)于鋸材貼面包覆使用，QB/T 2385—2018《深色名貴硬木家具》中有以下描述：采用天然優(yōu)質(zhì)實(shí)木鋸材為基材，表面包覆深色名貴硬木加工制成的家具，包覆層厚度≥6 mm[3-4]。內(nèi)部材質(zhì)應(yīng)符合GB/T 3324—2017《木家具通用技術(shù)條件》的規(guī)定，如果樹種不一致，在商品中應(yīng)注明為“XXX深色名貴硬木包覆家具”，如果同樹種，則注明“XXX深色名貴硬木家具”，去掉“包覆”字眼[3-4]。

貼面包覆利用低質(zhì)材，在不影響使用強(qiáng)度等質(zhì)量的前提下，可通過挖除缺陷部位并嵌補(bǔ)上材種材色紋理相同的木材，再在表面用同樹種紋理、符合制品整體設(shè)計(jì)要求的優(yōu)質(zhì)材進(jìn)行包覆。這種方法只適用于家具制品的腿、立柱、扶手等零部件，不宜在大面板上使用此方法。貼面包覆工藝流程如圖9 所示。

圖9 珍貴木材低質(zhì)材貼面包覆工藝流程Fig. 9 Paste coating process flow chart of low-quality precious wood

2.4 低質(zhì)材原木藝術(shù)創(chuàng)作利用

圖10 樹瘤Fig. 10 Tree tumor

圖11 工藝椅Fig. 11 Craft chair

將彎曲、內(nèi)朽、樹瘤等缺陷嚴(yán)重的珍貴原木用于開發(fā)珍貴木材工藝制品，如藝術(shù)茶桌、造型擺件等。利用有缺陷的珍貴原木進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作，要遵循“物盡其用”的原則，通過對(duì)原木外形分析與融入藝術(shù)設(shè)計(jì)的隨形創(chuàng)作[14-16]，使作品既有審美功能，又具實(shí)用功能，實(shí)現(xiàn)低質(zhì)珍貴木材高值利用的目的。

利用有缺陷的珍貴原木進(jìn)行藝術(shù)創(chuàng)作，可結(jié)合傳統(tǒng)文化，將傳統(tǒng)文化元素有機(jī)地融入藝術(shù)作品中，使缺陷珍貴原木煥發(fā)生命力[17-19]。運(yùn)用恰當(dāng)?shù)匿徑?、挖料、雕刻、鑲嵌等工藝技術(shù)，將造型、材質(zhì)、工藝有機(jī)結(jié)合，創(chuàng)作出令廣大消費(fèi)者喜愛的珍貴原木工藝作品，既充分利用了珍貴木材資源，又實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)價(jià)值。原木藝術(shù)創(chuàng)作利用工藝流程如圖12 所示。

圖12 珍貴木材低質(zhì)材原木藝術(shù)創(chuàng)作工藝流程Fig. 12 Art creation process flow chart of low-quality precious wood

2.5 低質(zhì)材分類分級(jí)綜合利用

圖13 凌亂堆放的余料Fig. 13 Precious wood scraps piled up in disorder

圖14 整齊堆放的規(guī)格邊角余料Fig. 14 Specifciations and precious wood residues stacked in order

圖15 珍貴木材低質(zhì)材分類分級(jí)綜合利用工藝流程Fig. 15 Classification and comprehensive utilization process flow chart of low-quality precious wood

前文提到，家具等木制品制作過程中約35%左右的材料被浪費(fèi)，對(duì)這部分珍貴木材應(yīng)根據(jù)材種、規(guī)格、形狀、缺陷等進(jìn)行分類分級(jí)管理[7-11]，規(guī)格比較大的木料可采取集成加工利用，規(guī)格較小的木料用于開發(fā)珍貴木材小工藝品。

將珍貴木材邊角余料用于開發(fā)小工藝品，可基于其精美紋理與質(zhì)感，對(duì)其進(jìn)行分類、設(shè)計(jì)、制作，變廢為寶、以拙成巧[20]，如可用于制作工藝茶具配飾件（茶杯墊、茶桌擺件等）、書桌配飾件（筆架、筆插、名片盒、香插、裝飾擺件等）、純盤玩裝飾件（汽車掛件、吊牌、鑰匙扣、木戒指、木串珠等）、家居類用品（木梳、發(fā)簪、木筷、木勺、木盤、小型按摩健身物件等）、其他類（隨形雕刻、微型家具等）。工藝流程如圖15 所示。

3 結(jié)語

對(duì)于珍貴木材的高效利用，加工企業(yè)應(yīng)組建團(tuán)隊(duì)、形成共識(shí)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，組建專門團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)珍貴木材的綜合利用，企業(yè)是小投入大回報(bào)。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)充分考慮木材材性、形狀特征與制品零部件尺寸、造型設(shè)計(jì)相結(jié)合，即要滿足造型功能要求，又要規(guī)避珍貴木材缺陷，做到材盡其用；在珍貴原木鋸材開料、毛料加工、凈料加工等環(huán)節(jié)，首先應(yīng)采用合理的制材方法，優(yōu)化適合珍貴木材的制材工藝，注重先進(jìn)鋸切技術(shù)的應(yīng)用，提高鋸材出材率；對(duì)彎曲、開裂等缺陷嚴(yán)重的珍貴原木和家具制品加工過程產(chǎn)生的邊角余料，可進(jìn)行分類分級(jí)二次開發(fā)用于木藝產(chǎn)品，真正做到全過程最大化綜合利用珍貴木材，據(jù)此提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。