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竹帘胶合板的科技创新与发展方向

发布日期:2012-03-04 15:02 作者:admin 点击:

    竹帘胶合板作为建筑模板,有素板与覆膜板之分,自1991年通过湖南省科委技术鉴定后,10年多来发展很快。根据中国模板协会资料,生产厂家有200多个,建立生产线300多条,年生产能力达7000万m2。它不仅是竹材人造板的一个重要品种,也是具有中国特色的建筑模板品种。但目前存在许多问题,诸如产品价格滑坡,质量下降;工艺技术停滞,科技创新乏力等等。面对剧烈的市场竞争,企业的经营者往往采用降价销售的策略,大打价格战。例如覆塑竹帘胶合板在1994年前后平均销价为5500元/m3左右,目前仅3000元/m3左右,降价幅度为45%。由于销价大降,为了保本多数厂家以牺牲质量为代价来经营,严重影响了市场信誉和市场份额,反过来又使价格滑坡,形成了一种恶性循环。科技创新成果虽然不少,但由于缺少转化资金,推广应用力度不够。我们认为作为生产厂家要在市场竞争中立于不败之地,必须树立质量第一、品牌第一、信用第一的思想。将目前市场上的价格战转变为品牌战略。作为高等院校和科研院所要不断进行科技创新,并大力推广应用科技创新成果,使之转化为生产力,使性能/价格比大大提高,从而提高竹帘胶合板本身的科技含量,增强它在建筑模板的诸多品种中的竞争力。

    竹帘胶合板是一种资源利用型产品,它的科技创新包括竹材资源的高效利用、产品结构的改进、工艺与设备的创新、能源消耗与产品成本的降低、产品使用特性的改善等。现根据11年来的科学研究成果与生产实践经验,提出竹帘胶合板科技创新的构想与全面系统的实施方案,以期通过它的实施使竹帘胶合板的生产跃上一个新台阶,更有成效地继续向前发展。

    1 竹树资源全方位利用与竹材高效加工利用我国

    竹材的加工利用虽然处于世界领先地位,竹材的工业化利用比重也逐年增加,但主要是指径级较大的毛竹,中小直径的杂竹,除少量作为造纸和竹碎料板原料外,基本上未进行工业化利用,并且即使是毛竹其加工利用率也不高。在我国木材资源长期短缺的情况下,全方位、高效率加工利用竹材资源,以弥补木材资源之不足,具有很重要意义。所谓全方位加工利用竹材资源,是要求对具有经济利用价值的各个竹种,不论其径级大小都进行有效的工业化利用;而竹材的高效加工利用是要求寻求一种出材率高、加工效率高和产品性能高的工业化利用方法。我院在1999年采用径向剖蔑、径向胶合方法研制的径向竹蔑帘复合板系列产品,是对竹材资源全方位、高效加工利用进行探索的一个具体实例。当然方法还很多,但需要进行长期的科技创新,才能达到此目标。

    径向竹蔑帘复合板系列产品的竹蔑加工,是采用对竹材进行径向剖蔑来取代传统的弦向剖蔑。由于径向竹蔑无须剔除竹青、竹黄而能有效地进行径向胶合,它克服了目前国内外竹质胶合板普遍采用弦向胶合,必须剔除竹材弦向面内外两侧难以胶合的竹青、竹黄,导致竹材利用率降低的缺点。径向剖蔑的竹材利用率可由弦向剖蔑的65%左右提高到90%左右,而且可以利用装备有锥形刀轮的径向剖蔑机,实现机械化剖蔑,使剖蔑效率大大提高。更重要的是径向剖蔑可以适应不同竹种和不同径级的竹材加工,这不但增加了工业化利用的竹材资源数量,而且可以实现竹材资源的全方位利用。

    2 产品结构的改进

    长期以来竹帘胶合板的结构是以弦向竹蔑帘为主体材料作芯层,竹席为表层的板材。这种结构存在两个方面的缺点,一是弦向竹蔑帘的竹材利用率低,使产品的竹材成本居高不下;二是表层竹席加工难度大,而且不利于产品质量,如:表层竹席的弦向竹蔑厚度仅0.5mm,剖蔑工作量大;竹席编织只能采用手工、效率低;竹席施胶无论采用辊涂、淋涂或浸胶方式都难以达到均匀;竹席的经纬交叉结构使其表面在热压后仍然存在凹凸不平现象,严重影响板材的外观,即使用浸渍纸,进行一次热压的复塑竹帘胶合板,也存在板面不平和颜色深浅不一的缺陷。针对竹帘胶合板存在的上述缺点,经分析认为可以对其产品结构进行如下两个方面的改进:一是用径向竹蔑帘替代弦向竹蔑帘作板材的主体材料,以提高竹材利用率;二是用木单板替代表层竹席。木单板可以是材质较软的人工速生材单板,由于材质较软,热压成板时可以填补竹蔑帘所造成的沟槽痕迹,使板面平整光滑,也有利于对板面进行等厚砂光,从而提高板面质量和减少厚度偏差。此外,木单板的纹理方向与芯层竹帘垂直,即木单板的长度为板材的宽度,使木单板的生产与供应更易得到解决。采用这种产品结构,与现有结构相比其优势是显而易见的。

    3 降低板材密度,改善综合性能

    竹帘胶合板的密度多为0.95—1.05g/cm3,它不仅远高于木材人造板的密度,也高于竹材胶合板、竹地板的密度。板材密度高虽然有力学强度高的优点,但存在许多负面效应,若在保证一定力学强度的前提下,降低其密度,将给产品带来如下好处。

    3.1减少单位产品的原材料消耗量

    当竹帘胶合板的密度由1.0g/cm3降低到0.8g/cm3时,则单位产品的竹帘用量可以节约20%,据概略计算每m3成品可相应降低竹材成本约400元。

    3.2改善产品物理性能

    密度高的竹帘胶合板,由于板坯厚度偏差造成板内各处的密度差异较大,在储存和使用过程中吸湿或吸水后,必然造成厚度膨胀率的差异较大,密度大的部位厚度膨胀率大,反之则小,因而极易造成板材的翘曲变形和表面不平。这对于钢框竹帘胶合板模板来说,将严重影响其加工性能而无法使用。若降低产品密度并进行等厚砂光,可以较好的改善板材的尺寸稳定性和形状稳定性,这无疑将有利于板材的应用。

    3.3提高产品的使用性能

    密度高的板材在使用时存在两个问题:一是过于笨重增加工人劳动强度;二是难以在施工现场进行锯、刨等切削加工和钉接合,增加了使用时的操作难度。高密度的竹帘胶合板甚至要用钢钉或预先钻孔的方法,才能进行钉接合。当密度降低到0.8g/cm3或以下时,板材的难锯、难刨、难钉钉、难搬运与装卸的“四难”问题将得以解决。由于板材的使用能性大大提高,必将受到施工单位与施工操作者的欢迎。

    4 工艺创新,提高经济效益

    4.1调整工艺流程

    竹帘胶合板现行的工艺流程是干竹帘浸胶后再干燥,然后组坯,再热压成板。这种工艺流程的缺点:一是各个工序之间不能连续;二是湿竹帘干燥浸胶后又回头进入同一台干燥机进行第二次干燥,不但造成半成品回头运输,影响车间物流畅通,更重要的是使干燥机负荷过大;三是喷气式干燥机的投资大,能耗高,使竹帘的干燥成本居高不下。为了克服上述弊端,调整后的工艺流程如下:干竹帘浸胶堆码气干—4组坯—4预热热压。其特点是取消了竹帘的第二次干燥,用竹帘的堆码气干和板坯的预热来取代。板坯的预热是在特殊结构的装板机上进行的。这种工艺的优点如下:①可以大大节约浸胶竹帘的干燥成本,并且由于减少了干燥工序,竹帘不容易损坏,因而有利于提高组坯效率和板坯质量;②生产流程上无交叉回头现象,有利于车间物料的有序流通,也减少了物料搬运的工作量;③预热后的板坯进入热压机后,可以缩短热压时间和提高热压机的生产率。

    4.2设计多功能生产线,采用不同的制板方式生产多个产品品种

    现有的竹帘胶合板生产线可以通过技术改造设计成多功能生产线,克服仅能生产素板和复膜板两个品种的局限。在新设计的多功能生产线上,可以根据市场不同时期的需要,采用一次热压和二次加工的制板方式来生产不同档次的多个产品品种,如一次复塑竹帘胶合板、浸渍纸贴面竹帘胶合板、涂膜竹帘胶合板和素板等。二次加工制板可以消除一次热压制板存在的板面色差和厚度偏差大的缺陷,大大提升了产品档次,从而为产品的出口创汇创造了条件。

    4.3改进热压胶合工艺,提高产量降低能耗

    竹帘胶合板现行的热压胶合工艺,无论素板与复膜板全都采用冷—热—冷工艺,其优点是板材平整不翘曲,板面质量好且有光泽,卸压时不会产生鼓泡缺陷。缺点是热压周期长,降低了热压机的生产率,而且需要消耗大量的蒸气与冷却水,增加了产品成本。为了改变这种状况,进行了大量的热—热胶合工艺研究。研究结果表明:当采用一种中温快速固化(115—125℃)的酚醛树脂胶、分段卸压和卸板后立即进行密堆加压等工艺措施后,热—热胶合工艺是完全可行的。这样不仅可使热压机的生产效率提高一倍,同时节约了大量的蒸气和冷却水。如果进一步采用板坯预热工艺与热—热胶合工艺相结合,热压时间还将缩短,热压机生产率还将进一步提高。

    5 研制专用设备,提高加工效率

    为了实现工艺技术创新的需要,我们设计并在加工制造如下几种专用设备,以期提高加工效率。

    5.1径向竹蔑的加工设备

    径向竹蔑具有竹材剖蔑利用率高的优点。为了提高加工效率,必须研制竹筒去内节机和径向剖蔑机。这两种设备虽然结构简单,但刀头的设计与加工难度较大,因为竹材是一种禾本科植物纤维材料,每一根竹材的形态各不相同。从加工工艺上要求刀头的结构,要适应在2600mm竹筒长度上的弯曲度、尖削度和不圆度的变化。目前这两种设备的设计已经完成,正在试制样机。竹筒去内节的刀头与径向副蔑机锥形刀轮的结构见图1和图2。这两种设备投人使用后,径向剖蔑将比人工剖蔑的效率提高10倍以上。

    5.2横向进料织帘机

    现有各种类型的竹蔑织帘机都是采用竹蔑纵向进料与经线交叉两个动作的配合来完成的。对于长竹帘来说,由于竹蔑长达2600mm,尽管进料速度较高,但每根竹蔑的进料时间仍然较长,因而影响了织帘机的生产效率。我们己设计了竹蔑横向进料织帘机,由于竹蔑横向进料的行程比纵向进料行程大为缩短,因而进料时间也相应减少,生产效率可以大大提高。

    5.3板坯预热装置

    为了实现竹帘胶合板工艺流程的调整和采用板坯预热工艺,我们设计了板坯预热装置。这种装置有两种结构方案,一种是在现有装板机的基础上加以改造。它包括在装板机的两侧安装散热器和顶部安装轴流风机;在装扳机的四周与顶部安装密封与保温隔热材料。这种结构需要解决油缸在90℃左右环境温度下的正常工作问题。另一种结构是采用链条带动横杆进行提升装板,推板器同样也采用链条拉动。空气加热与气流循环装置,密封与保温隔热装置与前一种结构基本相同。

    6 加强应用研究、扩大产品应用领域、开拓产品新市场

    目前,我国的竹帘胶合板主要用作建筑模板,而模板市场竞争剧烈,售价一直在滑坡,盈利空间越来越小,甚至威胁到企业的生存,因此,必须加强其应用研究,扩大产品的应用领域。根据竹帘胶合板的物理力学性能,我们认为它不仅是一种建筑模板,还可以用作重型机器的包装材料,汽车、火车的车厢底板和集装箱底板,这些领域的应用量是非常之大的。即使作为建筑模板,也存在一个产品市场的拓宽问题,我们要使这一具有中国特色的建筑模板,由国内市场推向国际市场,因为国外尚没有竹胶合板模板,而它的力学强度远高于世界著名的维莎模板,只要采用二次加工方式,消除厚度公差和板面色差两大缺点,打入国际市场是完全可能的。就国内市场而言,目前竹胶合板模板的应用仍局限在部分大、中城市,还没有推广到所有的大、中城市,如上海的建设规模如此之大,但用量极小,更何况还有成千上万的小县城和农村集镇基本上没有应用,所以发展空间很大。此外,竹胶合板模板目前主要用于房屋建筑,只有少量高质量的竹胶合板模板用作高速公路、铁路、桥梁和隧道模板。随着我国基础设施建设规模的扩大和西部开发力度的加强,这类模板的市场潜力极大。希望有实力和有远见的企业家,适当增加投入进行技术改造,积极创造条件生产高档次的竹胶合板模板,以满足国内桥梁模板的需要,并努力开拓国际市场。目前浙江已有几个厂家在生产桥梁模板,并且经济效益不错,如杭州竹材模板联营公司的西湖模板、浙江省奉化市茂森竹业公司的茂森模板、浙江雁杰公司的雁翔牌模板等。在2002年中国模板协会厦门会议上,中建国际建设公司提出了开发与应用”95系列钢框胶合板大模板”的研究报告,报告认为用竹(木)胶合板与钢框相结合制作钢框胶合板大模板是国际上普遍应用的方式,比全钢大模板有更多的优点,这也为竹胶合板的应用开辟了新的应用方式,我们要抓住这些机遇。

竹帘胶合板在短短的11年时间内得到了迅猛的发展,是国家建设的需要,也是竹业和建筑业同仁多年努力的结果,但目前面临着严峻的市场形势,相信在国家有关方面对竹产业发展的高度重视和支持下,通过加强科技创新和企业管理力度,努力提高产品质量和开拓新的应用领域,我国竹帘胶合板的生产定将跃上一个新台阶,也必将出现一个崭新的局面。

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