木材剩余物高效利用的影响因素研究

胡够英， 沈钰程， 刘伟忠， 姜俊鹏， 祝 超

(1.江山市检验检测研究院，浙江 江山 324110；2.江山欧派门业股份有限公司，浙江 江山 324110)

1 研究背景

森林采伐、木材加工利用后的剩余物，包括木芯、枝丫、锯末、枝条、板皮、伐根、梢头、灌木、枯倒木、根部齐头、截头、木片、碎单板等统称为木材剩余物。现在我国与一些工业发达国家相比，在对木材加工剩余物利用的表现上还相当落后，随着现代科学技术的发展，人们逐渐在木材剩余物的利用上摸索出许多途径。

木材剩余物利用是全树利用的一项重要内容，欧洲、北美和日本等工业发达国家多年来一直在进行研究，利用方法各有特点。据估计，我国木材剩余物利用量的比重占比不到10%。而世界上每年木材剩余物的产量达4～5亿m3，主要用于制取拷胶和做燃料，解决木材剩余物利用问题需要较大的投入，尤其是运输和贮存方面耗资较多，因此，如何利用木材剩余物是木材工业发展中尚未解决的问题。目前我国的森林采伐利用率为61%，剩余的39%主要是枝丫、树根、枝条等锯材剩余物，作为废料被抛弃在森林里。木材综合利用率只有63%，在37%未得到充分利用的木材中，大部分是木材加工剩余物，包括板皮、锯屑、边角料等，这其中占80%的是加工剩余的边皮料，一般形状不规则、尺寸较小、板材较薄，这类边角料现在国内外主要用作锅炉燃料、纤维板和刨花板的原料，但其树皮部分对纤维板和刨花板的质量(力学性能与外观)影响很大，一般要进行去皮处理。由于板皮的形状特点，无法利用机械去皮，因此目前国内基本上采用的都是手工的方式去除木材板皮上的板皮，生产率低下，不利于大批量工业化生产。

每年我国有上千万立方米的木材加工剩余物，仅浙江省每年就将近有300万m3的板皮料没有得到充分利用，如果利用其10%的边皮料(30万m3)，每年就可以减少5万亩优质森林的木材采伐，我国森林采伐剩余物和木材加工剩余物的利用率分别只有10%和30%，而西方发达国家的森林采伐及木材加工剩余物的利用率已经高达50%，他们享受着加工剩余物高效利用带来的便利，也缓解了森林资源危机。木材加工剩余物高效利用的影响因素有哪些，我们将如何解决这些制约因素，如何缩小与发达国家之间的差距，是一个具有非常重要意义的研究课题。

2 木材剩余物的利用途径

木材剩余物的利用主要分为化学和物理两大类，国内外专家学者经过不断研究，利用方法各具特点。从20世纪40年代以来，北美、欧洲、日本等国家和地区的研究主要集中于木质燃料、木质化树脂及家具制造业副产品等方面，广泛用于家具装饰材料、建筑结构材料、生产刨花板、纤维板、木质复合板等木质材料的原料则大部分来自小径木材、枝桠材等。

美国、俄罗斯和日本各自利用本国优势，对木材加工剩余物进行高效利用，生产出木质颗粒燃料，可作为1～20 MW等各种供热装置的燃料；糠醛丙酮树脂，可作为木质玻璃纤维复合材料的粘结剂，制成各种建筑用构件、汽车内部装饰件、日用杂品和包装材料等，以及生产燃料和工艺木屑块，极大地提高了木材加工剩余物的利用率，同时缓解了森林资源危机[1]。

与国外先进国家相比，我国木材剩余物的利用和开发还很落后，利用量少，工业化利用程度低，致使我国的木材综合利用率提高很慢。目前各林业部门已非常重视木材剩余物的利用，借鉴国外经验，引进一些先进技术和设备，加紧开发研究适合我国国情的木材剩余物产品，以缓解我国的木材供求矛盾。国内学者在木材加工剩余物高效利用方面也进行了相关研究[2]。

东北林业大学的马岩教授主要在制材、剩余物利用等行业需要的板皮数控加工数学描述理论方面进行研究，将理论与制材工艺相结合，使传统加工工艺数学化、标准化，为科学管理和数字化控制板皮利用提供理论依据。

薛志勇[3]研究了木材剩余物作为人造板和造纸的原料，在林产化工应用领域，开发松针系列产品为人们开发利用木材剩余物提供了新思路。

刘德桃等[4]采用不同的蒸煮时间、蒸煮温度和NaOH处理液浓度三项工艺参数，通过正交实验，得出最佳的工艺参数。蒸煮时间对弦长扩展率的影响不明显，但对弦高压缩率、脱水率和分离度的影响比较显著。杉木木条通过辊压后具有较好的适用性，杉木的利用率得到较大提高。黄辉[5]对木材加工剩余物综合利用过程中值得注意的一些问题进行了研究，为木材剩余物的工业化利用提供了参考。杜春贵等[6]通过利用梳解加工方法采用杉木制材板皮为主要原料，进行杉木集成材的加工工艺研究，除少数板皮不能用之外，木材利用率很高。并利用杉木板皮经梳解加工后制得的木束条，经一定的成型工艺制造细木工板芯板和包装材料。

胡勇庆等[7]为木材加工剩余板皮的利用提供了新思路，先将木材加工剩余板皮在分丝机上制备成木丝单元，这种木丝表面光滑，宽度和厚度具有一致性，优于刨花、纤维和板条，再以木丝为原料制造木丝板。刘德桃研制出一种木材木束帘芯层竹木复合板，有关技术指标可以达到国家对建筑用模板的要求，这种竹木复合板主要是以制材边皮和径向竹篾为原料，分别将木材板皮通过蒸煮、平压、辊压成木束，竹材经径向分篾，再将制好的木束和竹篾经过施胶、组坯、热压后制成竹木复合板，原料利用率得到大幅提高。

木材剩余物具有多孔隙性特点，具有一定的渗透性，利用这一特性将木材剩余物制备成缓释肥料壳体，供林木、花卉等植物施肥使用，壳体装载肥料施入土壤后，在雨水的作用下，溶解的肥料先通过木材的纹孔等固有孔隙通道、随后又通过胶粘剂降解产生的通道等渗出植物养分[8]。

目前木材剩余物的利用途径已经被国内外专家学者们研究的比较透彻，但如何提高利用效率，在使用过程中影响因素有哪些，都有待我们去研究。

3 影响木材剩余物高效利用的因素

3.1 机械化程度低，手工剥皮劳动强度大，生产效率很低

我国林区的森林主伐、木材水运、木材加工制造企业都分别需要对原木、小径木进行剥皮。手工剥皮效率很低，一个熟练剥皮工剥原木和剥枝桠的生产效率分别为0.5～2 m3/天、0.5～1 m3/天，需要耗费大量劳动力，生产成本较高。采用机械剥皮具有降低剥皮成本和提高生产效率的优点，可使剥皮成本成倍下降，生产效率提高几倍或几十倍。实现剥皮机械化，在实际生产中有着十分重要的意义，如在制材前进行原木剥皮，则制材过程中产生的大量板条和板皮，可以供造纸和生产人造板需要。此外，树皮本身也可做为化工原料(如拷胶等)和燃料。同时，由于除掉约占10%的树皮，可减少装卸与搬运的负担，用材部门可省去处理树皮的工作，改善卫生条件。

3.2 木材剩余板皮分类难度大，难以大量生产

木材剩余物分散在每个加工工序，企业生产车间比较多，难以把所有的木材剩余物进行收集。此外，木材剩余物中夹杂着各种杂质，有些可能含有砂砾，影响木材剩余物加工时刀具的选择，需要进行必要的筛选后才能使用，增加了工作复杂性，影响生产效率。

3.3 木材剩余物材性各异，制约产品的质量

木材剩余物主要是枝丫、枝条、伐根、梢头、灌木、枯倒木、板皮、根部齐头、截头、锯末、木片、碎单板和木芯等，这些材料混合在一起，其含水率、密度、材种等均不同，在进行再利用的过程中对产品质量影响较大。例如木材剩余物饲料缓释肥料壳体受木材剩余物类型壳体密度和厚度等因素的影响，释放速率随着壳体厚度的增加而减少，不同树种的木材剩余物，缓释肥料壳体的肥料释放速率也不同。

3.4 解决木材剩余物利用问题需要较大的投入，尤其是运输和贮存方面耗资较多

木材剩余物的大部分是一些形状不定、材质差异较大的枝丫、枝条、伐根、梢头等，不便于运输和储存，导致即使木材剩余物价格较板材要便宜许多，但由于利用时所要投入的成本更高，而不得不舍弃。

利用木材剩余物生产的产品，因没有相应的产品标准指导企业生产，企业无标生产，导致产品质量难以保障。

4 小结

木材剩余物的利用虽然很广泛，但其利用率受到许多因素的影响，为了提高其利用效率，提出以下建议：

(1)针对机械化程度低、手工剥皮劳动强度大的问题，可以根据木材剩余物的分类，有针对性地设计定制小型剥皮机，提高木材剩余物的利用率。

(2)木材剩余物加工企业进行合理布局，有针对性地集中建立木材加工剩余物加工企业，充分利用当地木材剩余物，可以是一厂一品、一厂多品、一地一品、一地多品。

(3)政府部门应积极开展质量帮扶，发挥技术机构平台优势，针对企业产品特性，制修订出相应的标准，指导企业发展。提升区域集群效应，协助企业解决木材剩余物的收集和储备难题，助力促进木材剩余物的高效利用。

(4)政府和社会应该培育和建立企业家市场，形成良好成长的社会环境，加强培训教育，发挥企业家团队作用，鼓励创新精神。在科技进步、产业提升中，政府及相关部门给予提供优惠政策，帮助提供科技创新资金；让企业更多地了解科技政策、科技动态；支持鼓励高新技术企业、科技型中小企业发展，在税、费的征收上给予优惠；加快技术改进步伐，加快新产品开发、提高企业市场竞争力。