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重組工藝讓沙漠“長”出新“建材”
來源:科技日報 | 作者:pmoc500c7 | 發布時間: 2019-05-10 | 1014 次瀏覽 | 分享到:

 

 

    近日,科技日報記者走進位于鄂爾多斯市伊金霍洛旗江蘇工業園區的內蒙古清研沙柳產業工程技術中心有限公司(以下簡稱清研沙柳)的生產車間,工人們正在加緊趕制一批節能窗構件和明式仿古家具產品。

  看著一件件精美的高檔家具,人們很難相信,這些產品的原料是來自沙漠中的沙生灌木——沙柳。清研沙柳經過多年的潛心研發,累積合成了一套表現卓越的重組木材生產制備工藝,用自主知識產權的核心技術集成,重新定義了國內重組木產業的發展之路。

  資源緊缺,重組工藝擔起使命

  這是一套沙柳重組木的仿古榻,相同體積和規格下,梨木或檀木的產品要幾十萬元,而我們的產品價格只有不到一萬元,而且阻燃性、密實度等性能更佳。清研沙柳總經理李一撫摸著一套仿古榻的靠背告訴記者。

  木材、鋼材、水泥、塑料是現代人類社會的四大基礎建材,而歷史最為悠久的木材,更是人類千百年來賴以生存發展的重要建材。隨著社會的進步和生活水平的提高,人類對木材的需求逐漸超過了原生木材的供應能力,甚至威脅到森林生態系統。

  2017年,我國木材消費總量超過6億立方米,其中進口占比51%。此外,我國早已全面禁止了用于木制品加工的森林砍伐,而一直出口中國的俄羅斯也開始逐步加大對我國木材進口的限制。

  李一告訴記者:對森林資源的保護和木材供應的限制,使我國木基材料的生產加工行業出現了大量缺口,依靠新技術研發生產重組木,成為市場的迫切需求。

  重組木材的生產,就是將速生樹種通過新技術和工藝重新組合生成一種性能優化的木基材料,說起來簡單,其實需要一整套集成技術的支撐。優質的重組木材,除了要保留原生木材的所有特性,更要優化和提高原木的諸多性能,例如力學強度、防水性、阻燃性、耐腐蝕性、抗白蟻啃食性、熱傳導系數等。李一說。

  為什么可以將沙柳作為重組木的原材料?李一給出了答案。

  在鄂爾多斯廣袤的沙漠里,沙柳是最為尋常的灌木。作為沙漠治理的先鋒樹種,沙柳具有旱不死、澇不死、牛羊啃不死、刀斧砍不死的強大生命力。此外,由于沙柳還具有平茬復壯的生長需求(每三到五年要平茬一次),這也為重組木生產制備提供了源源不斷的原材料。

  技術集成,沙生樹種改頭換面

  重組木的制備,前提條件是不破壞木纖維的天然排列順序,保留基本特性。所謂沙柳平茬,主要是指對沙柳的枝干進行剪切,而剪切下來的枝條就是重組木的原料。

  作為灌木植物,沙柳枝條直徑很小,呈條狀,且直徑相差不大,類似枝丫材,但其纖維形態較好,木纖維所占比例較大,其長度為0.35—0.77毫米,壁較厚,在2—4微米之間,是制造重組木的優質材料,這是我們研發制備工藝的基礎。在清研沙柳1.5萬立方米生產線旁,公司研發團隊帶頭人、清華大學天津高端裝備制造研究院沙產業制備研究所總工程師李茂林詳細介紹道。那么如何以沙柳為材料制造重組木材,是將沙柳枝干進行粉碎壓縮就可以了嗎?其實,遠遠沒有那么簡單。

  李茂林說:整個制備工藝的首道程序是將沙柳枝條剝皮、碾壓、分絲,在此過程中,必須要在保留沙柳內部細胞排列結構的基礎上對沙柳絲條進行改性處理,將細胞里的自由水、糖分、黑霉菌所需的營養物質全部抽取出來,然后用我們研發的改性劑進行填充和置換。

  據了解,整個置換過程的關鍵技術是細胞破壁技術,不僅要打破植物細胞壁,還要充分完成成分的置換。由企業自主研發的改性劑,含有阻燃性能材料和防腐劑,因此,重組木的阻燃性較原生木大幅增強,而使用壽命也大大延長。

  將改性好的絲條進行含水率控制,是整個工藝的另一難點,而清研沙柳研發團隊,可以根據不同地域(空氣濕度不同)的使用要求,將含水率準確控制在不同的高標準工藝設計要求指標之上。

  原材料工藝處理完成后,就要將絲狀的改性沙柳制備成為大小不同的坯材,我們稱之為定向組坯。這是一個物理加壓過程,與普通木材加壓不同,重組木加壓需要足夠壓力使原料徑向(圓上任一點通過圓心的直徑方向上)與切向(圓周任一些點的切線方向上)壓潰后沿縱向裂開,但是壓力又不能過大,避免壓斷縱向纖維。李茂林告訴記者。

  經過加壓后的坯材隨后進入模具,接受最后一道工藝處理——熱處理,其目的是消除木材應力,這也是木材、鋼材等建材下線之前必經的工藝處理。重組木的加壓和熱處理過程要防止纖維斷裂和纖維碳化,因而工藝對壓力、溫度的控制要求極為苛刻。李一向記者出具的查新報告顯示,其消除沙柳坯材應力的核心技術為國內最新,且為清研沙柳獨有。

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