中國(guó)綠色時(shí)報(bào)7月3日?qǐng)?bào)道(記者 張興國(guó))
竹材加工領(lǐng)域正在經(jīng)歷一場(chǎng)革新,。
歷經(jīng)十幾年研究,“原態(tài)重組等四種竹材加工關(guān)鍵技術(shù)裝備開發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目產(chǎn)生一系列創(chuàng)新成果,。我國(guó)有了竹材加工專用設(shè)備,,有望就此告別多年使用木工機(jī)械加工竹材的歷史,推動(dòng)竹材加工最終走上機(jī)械化,、自動(dòng)化,、智能化的道路。項(xiàng)目研發(fā)出竹材原態(tài)弧形重組技術(shù),,并研制出專用成套設(shè)備,,較大幅度提高了原料利用率,增強(qiáng)了材料力學(xué)強(qiáng)度,,減少了膠黏劑用量,,拓展了板材應(yīng)用領(lǐng)域。
研究成果由國(guó)家林業(yè)局北京林業(yè)機(jī)械研究所,、南京林業(yè)大學(xué),、中國(guó)福馬機(jī)械集團(tuán)有限公司、湖南省林業(yè)科學(xué)研究院,、安吉吉泰機(jī)械有限公司,、中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所、福建省大田縣金門油壓機(jī)制造有限公司7家單位共同完成,,既有科研院所和高校,,又有一線機(jī)械制造企業(yè),。北京林機(jī)所所長(zhǎng)傅萬(wàn)四擔(dān)任項(xiàng)目主持人,主要完成人包括中國(guó)工程院院士張齊生等一批國(guó)內(nèi)頂級(jí)專家,。
傅萬(wàn)四說(shuō):“市場(chǎng)有需求,,我們有基礎(chǔ)?!?/p>
我國(guó)竹資源豐富,,竹林面積、蓄積及竹制品產(chǎn)量和出口額均居世界第一,。竹材加工是一項(xiàng)龐大產(chǎn)業(yè),,是實(shí)現(xiàn)林木資源循環(huán)利用的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè),竹碳,、竹醋,、竹纖維、竹家具,、竹工藝品等竹制用品更是充斥著我們的生活,。可是,,我國(guó)竹產(chǎn)業(yè)仍處于半機(jī)械半手工狀態(tài),,多年來(lái)主要依靠借用、代用,、改造木工機(jī)械,,加工效果極不理想。
傅萬(wàn)四解釋說(shuō),,竹材和木材的纖維素,、半纖維素和木質(zhì)素含量不同,竹材中空,、有弧度,,竹青和竹黃物理理學(xué)性能差異巨大,可以劈裂加工,、拉絲加工,,這些特性木材不具備,木工機(jī)械加工竹材難以勝任,。
可不可以進(jìn)口,?歐美國(guó)家只使用竹產(chǎn)品,卻沒有竹產(chǎn)業(yè),,當(dāng)然也就談不上專用的竹材加工機(jī)械,。韓國(guó)和我國(guó)臺(tái)灣省在20世紀(jì)80年代曾有較好的竹材加工產(chǎn)業(yè),但由于勞動(dòng)力成本和竹材價(jià)格上漲,產(chǎn)業(yè)逐漸萎縮和轉(zhuǎn)移,,專用機(jī)械研發(fā),、生產(chǎn)無(wú)以為繼。
正是在這樣的背景下,,“原態(tài)重組等四種竹材加工關(guān)鍵技術(shù)裝備開發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目提出并上馬,,堅(jiān)持十幾年不輟。
傅萬(wàn)四說(shuō),,北京林機(jī)所長(zhǎng)期致力于林業(yè)機(jī)械化研究,,雖不是研究竹材專用設(shè)備,但機(jī)械原理相通,。同時(shí),,張齊生院士帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì),給予項(xiàng)目組強(qiáng)有力的技術(shù)支撐,。
項(xiàng)目鑒定會(huì)上,,專家評(píng)價(jià),“研究成果填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白,,總體達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先,、部分處于國(guó)際先進(jìn)水平”。業(yè)內(nèi)評(píng)價(jià)研究實(shí)現(xiàn)了4點(diǎn)創(chuàng)新,。
創(chuàng)新點(diǎn)一,,發(fā)明了竹材原態(tài)重組技術(shù)與裝備。
竹材斷面呈弧形,,外有竹青,、內(nèi)有竹黃。用傳統(tǒng)方法加工,,先要去掉竹青、竹黃,,然后將竹片加工成矩形,,最后實(shí)現(xiàn)“矩形重組”。去掉竹青,、竹黃,,降低了竹材的強(qiáng)度;弧形竹材加工成矩形竹片,,最大利用率只有40%,,最大重組厚度也只有20毫米,只能作為板材使用,。原態(tài)弧形重組,,顧名思義,是將竹材加工成弧形竹坯,保持天然竹結(jié)構(gòu),,進(jìn)行“弧形重組”,。因?yàn)楸A袅酥癫牡幕《龋亟M材強(qiáng)度提高,,竹材利用率達(dá)到70%,,一次重組厚度達(dá)到45毫米,可用作板材或方材,,能夠替代實(shí)木,。
“資源利用效率更高,板材強(qiáng)度更大,、重量更輕,,用膠更少、更為環(huán)保,?!北本┝謾C(jī)所副研究員周建波說(shuō)。他是項(xiàng)目主要完成人之一,。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研發(fā)了竹材定型弧銑機(jī),、竹材弧形重組高頻拼板機(jī)、弧形竹片精銑機(jī),、去內(nèi)節(jié)破竹機(jī),、竹片指接機(jī)等竹材原態(tài)弧形重組技術(shù)裝備。目前,,這些設(shè)備已應(yīng)用在浙江,、湖南等地多家竹材企業(yè)的集裝箱底板、弧形材家具等生產(chǎn)線上,,生產(chǎn)的成品已投放市場(chǎng),,獲得良好社會(huì)反響。
創(chuàng)新點(diǎn)二,,開發(fā)了承載型竹基復(fù)合材料制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備,。
受規(guī)格和力學(xué)性能制約,傳統(tǒng)竹基復(fù)合材料僅適用于家裝或小制品制造等領(lǐng)域,,難以應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)等承載型用途,。周建波說(shuō),項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開發(fā)了竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)刨花板(竹質(zhì)OSB),、大規(guī)格竹篾積成材,、對(duì)剖聯(lián)絲重組3種竹基復(fù)合材料制造關(guān)鍵技術(shù)及裝備,攻克了竹基復(fù)合材料難以應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu),、車船制造等承載型用途難關(guān),,拓展了竹基復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域。竹質(zhì)OSB技術(shù)已經(jīng)國(guó)家林業(yè)局鑒定為“技術(shù)創(chuàng)新性較強(qiáng),處于國(guó)際先進(jìn)水平”,,并被國(guó)家林業(yè)局科技司列入100項(xiàng)科技成果推廣項(xiàng)目,。
創(chuàng)新點(diǎn)三,創(chuàng)制了竹材基本單元加工關(guān)鍵共性技術(shù)裝備,。
該項(xiàng)成果包括突破剖分,、粗刨、精刨,、切割,、開榫關(guān)鍵技術(shù),創(chuàng)新研制剖竹機(jī),、竹材切割機(jī),、作榫機(jī)、竹片四面刨床,、多軸竹材精銑機(jī)5種關(guān)鍵裝備,。周建波說(shuō),竹材基本單元加工設(shè)備在生產(chǎn)效率,、降低能耗等方面,,都表現(xiàn)出極大優(yōu)勢(shì)。剖竹機(jī)可將生產(chǎn)效率提高2-3倍,,節(jié)電25%,。竹片四面刨床可降低裝備生產(chǎn)成本15%,同時(shí)提高加工精度20%以上,,加工效率提高50%以上,。
創(chuàng)新點(diǎn)四,突破了竹材熱壓機(jī)3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),。
竹子變成竹材,,熱壓是必須經(jīng)過的工序。過去,,竹材生產(chǎn)大多采用蒸汽加熱的單向加壓成型法,,能耗高、效率低,。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)突破了竹材熱壓機(jī)3項(xiàng)關(guān)鍵裝備技術(shù),變單向加壓為雙向加壓同時(shí)側(cè)壓,,使熱壓過程加熱更迅速,、均勻,能耗更低,。傅萬(wàn)四打了一個(gè)形象的比喻:“就像熱餅一樣,,傳統(tǒng)加熱方法是在大鍋里熱,高頻熱壓方法就如同把餅放在微波爐里加熱?!?/p>
迄今為止,,項(xiàng)目取得累累碩果,共開發(fā)裝備32種,,開發(fā)新材料4種,、新工藝5項(xiàng),獲得國(guó)家授權(quán)專利65件,,獲得科技獎(jiǎng)勵(lì)5項(xiàng),,通過檢驗(yàn)、檢測(cè)29項(xiàng),,頒布實(shí)施企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)13項(xiàng),。項(xiàng)目研究成果已在全國(guó)300多家企業(yè)推廣應(yīng)用,并建成5個(gè)設(shè)備制造基地,,累計(jì)銷售竹工設(shè)備2603臺(tái),,近3年新增銷售額62994萬(wàn)元,利潤(rùn)達(dá)到11423萬(wàn)元,,部分技術(shù)裝備市場(chǎng)占有率超過60%,。
傅萬(wàn)四說(shuō),他和團(tuán)隊(duì)正在研制一條集材料生產(chǎn),、深加工于一體的竹材生產(chǎn)線,。他們的目標(biāo)是,盡快實(shí)現(xiàn)我國(guó)竹材加工的完全機(jī)械化,、自動(dòng)化,、智能化,大幅提高生產(chǎn)效率,、降低生產(chǎn)成本,。
2016年,這一研究成果成為中國(guó)林科院首度頒發(fā)的5項(xiàng)年度“重大科技成果獎(jiǎng)”之一,。此前,,項(xiàng)目組還獲得了北京市科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)、第十六屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng),、第四屆和第六屆梁希林業(yè)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng),、中國(guó)林業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新獎(jiǎng)。
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