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科研成果介绍


发布时间:2013/5/27 6:06:54 来源: 访问次数:

高性能多用途竹基纤维复合材料制造技术
  该成果技术以我国各种丰富的竹材资源如毛竹、慈竹以及竹材加工剩余物为原料,创新研发了以下关键技术:
  1、竹材青黄差速异步点裂微创技术:通过机械点裂、疏解辊异步差速摩擦和表面微创技术的联合实施,使竹材表面难以胶合的蜡质层和硅质层呈点裂或线裂分离,满足胶钉胶合理论的要求,达到改善胶合的目的,解决了竹材不去竹青竹黄的胶合问题,使我国竹材一次利用率从50%提高到90%以上。
  2、竹材原位可控分离技术:采用机械非连续分离方法 ,根据目标产品的性能要求,将竹材分离成1-5个维管束并形成连续的纤维化竹单板,解决了我国竹材资源特别是小径竹、丛生竹难以规模化工业利用的技术关键。
  3、纤维化竹单板制造技术:通过非连续裂解展平技术的实施,制造出面密度一致的纤维化竹材单板,对现有竹材人造板竹篾、竹条和竹束等为基本单元的制造技术进行创造性革新,发明了竹纤维化单板,优化了竹材人造板的结构。
  4、增强单元梯级导入技术:采用不同浓度的树脂对纤维化竹单板进行多次梯级导入,既保证了树脂施加的均匀性,又降低了施胶量,从而降低了生产成本,提高了产品质量。
  该技术开发了风电桨叶基材,集装箱底板、室外地板、建筑撑木、建筑梁柱、火车车厢底板以及水泥模板等7种新产品,并进行了示范生产。经国家林业局科技司鉴定:该成果实现了产、学、研相结合,达到了成果产业化、成果专利化、成果标准化,具有科学性、前瞻性、突破性、指导性和示范性,对推动我国竹材加工行业的科学发展和技术进步,建设资源节约型、环境友好型社会均具有重要的意义,整体技术水平达到了同类研究国际领先水平。

 

水溶性木竹材防腐防变色剂制备技术
  与CCA(铬化砷酸铜)、ACQ及铜唑类木材防腐剂相比,本技术生产的防腐剂含有机成分,应用此防腐剂处理的防腐木材达到使用寿命后,其中所含的有机物可自然降解,不会产生固体废物及涉及其回收处理问题,不会造成环境污染。目前澳大利亚、新西兰等国普遍采用沸点140~200℃的有机烃作为防腐剂的溶剂,木材处理后溶剂几乎直接向环境排放,本技术生产的制剂使用时加水稀释即得工作液,无溶剂直接向环境排放问题。本技术生产的制剂为水溶性复合制剂,其制备方法及制备工艺国内外未有报道。主成分三唑类化合物先用多元醇或醇溶解、再加入助溶剂及复合乳化剂,最后加入菊酯类杀虫剂乳液, 使用时加水稀释60~70倍即得工作液,此工作液为溶液,其稳定性能较好,放置12月无沉淀现象。国外的水溶性乳化防腐剂含三唑吡虫啉等有机成分,对腐朽菌及白蚁的防治性能较好,但对木竹材变色菌,特别是可可球毛色二孢菌(Botryosphaeria rhodina)、链格孢菌(Alternaria tenuis Nees.)和霉菌的防治能力较差。本技术制备的药剂对以上变色菌及霉菌有效。在C3使用达到标准载药量时,本药剂成本<140元/m3,只有ACQ 的35%,为有机溶剂型药剂成本的30%,与CCA的价格相当,有较好的竞争优势。
  本成果的具体技术指标如下:①本成果申请发明专利1项:水溶性的木竹材防霉防变色防虫剂组合物、其制备方法和应用,专利申请号:201010163236.9。制备的制剂中各组分的质量百分组成为:丙环唑、戊唑醇、环丙唑醇等三唑类化合物 3~8%、多元醇或醇等有机溶剂24~48%、复合乳化剂或助溶剂24~40%、N-(2-苯并咪唑基)-氨基甲酸甲酯盐酸盐 3~10%、菊酯类杀虫剂0.1~0.8%, 其余为水。②本技术生产的制剂无色、中性、对金属设备无腐蚀,制剂具有较好的抗流失性能。③室内耐腐及野外耐久试验结果表明,在C3使用条件下,戊唑醇、戊唑醇及丙环唑混剂的合理载药量分别为0.24及0.20 kg/m3。经3年野外耐久埋地试验,本技术生产的制剂在此载药量时耐腐朽指数保持在9.0以上,其中含有菊酯时,耐白蚁指数保持在9.2以上。④本技术生产的制剂对可可球二孢、链格孢菌及霉菌有较好的防治效力,在使用浓度0.3~0.4%及载药量1.5~1.8g/m2时,对可可球毛色二孢菌、链格孢菌和霉菌的防治效力达到100%。

 

木结构房屋舒适性能评价技术
  木结构房屋舒适性能评价技术包括了木结构墙体隔声性能、楼板振动性能的评价指标、指标检测方法及评价标准。对于隔声性能,确定了双室全尺寸隔声测试的方法,推导出带有墙骨无吸声材料和带有墙骨并填充有吸声材料两种木结构墙体隔声量计算表达式,建立了墙体计权隔声量回归模型,提出了住宅房屋合格的木结构外墙的计权隔声量为40dB以上。对于楼板振动性能,突破了传统的挠度控制理论,采用了静态挠度和峰值加速度双指标控制方法,并提交合格或可接受楼板的标准:f1/d^0.39≥20;楼板振动峰值加速度A小于0.4 m/s^2/N-s,同时又给出了基本自振频率f1和1kN集中荷载下的静态挠度d的计算公式,实现了目标化设计。

 

木材微波预处理技术
  未干燥木材经高强度微波处理后可使微观构造发生变化,木材渗透性显著提高,木材干燥特性得到改善;该项技术对于提高难干材干燥质量、缩短干燥周期、节能降耗及提高生产效率等将起到重要作用。
微波预处理技术可解决桉木等难渗透性木材在常规干燥过程中容易产生开裂和皱缩等缺陷,干燥周期长、能耗高等问题。本项目自主研发了木材专用微波预处理设备,并针对国内桉树木材进行了系统研究,试验表明微波处理可显著缩短木材的干燥周期、提高木材出材率;对于干燥后加工前含水率梯度大的木材经微波处理后可提高木材中水分分布的均匀性,减少加工前的养护时间,减少木材中残余应力,保证产品质量。
  本成果的技术关键:①本技术使木材处理中微波场均匀,锯材连续进给,保证了整体处理的均匀性;②木材进行微波预处理,可显著提高木材渗透性,提高干燥速率;③木材进行微波预处理后降低了木材内部的含水率梯度,减小木材内部的残余应力,木材在进一步加工中减少了变形等缺陷的发生;④依木材种类、初含水率等可对进给速度进行无级变速调节,达到锯材所需的微波处理强度,保证处理质量。
  本技术设备为一独立生产单元,不用对传统干燥设备进行改造,应用方便,成本较低。可用于实木加工企业干燥预处理,也可用于地板、门窗框材等实木产品或部件在加工前的平衡处理。本技术的推广规模灵活,产业化应用前景广阔。

 

超薄木工圆锯片制造技术
  利用超薄木工圆锯片制造技术制造出的圆锯片锯身基体1~1.2mm,锯口宽度是普通圆锯片的1/2~1/3。可以大大减少木材加工中的锯切损失、提高木材利用率、显著降低木材锯切加工能耗。在国际市场上同直径的超薄圆锯片的价格是普通圆锯片的5倍以上,而制造超薄木工圆锯片的成本一般为普通圆锯片的2倍左右。我国每年消耗的圆锯片就有一百五十万片以上。如果用超薄圆锯片替代50%普通圆锯片,按每个圆锯片可锯切5500米,锯路损失减少30%,切削能源损耗减少30%计算,每年可节约木材约500万立方米,合人民币3亿元,节约电能约7.5万千瓦时。
    利用超薄木工圆锯片制造技术生产的超薄木工圆锯片在锯齿各切削表面粗糙度、锯片径向圆跳动、锯片端向圆跳动、锯盘硬度、锯片静平衡、和锯片耐用度等各项技术指标都已达到了国际先进水平(Ake、Leitz),见检测报告。
  “超薄木工圆锯片制造技术”的关键技术为:锯片基体多次加压热处理工艺、整平与应力消除技术、锯片优化设计与激光切割技术、重力击打适张技术和微量零锯料角锯齿理论与技术。所制造的圆锯片各项指标均达到国家标准、行业标准的要求,并具有一定精度储备。超薄圆锯片比普通圆锯片的锯路损失减少30%;能源损耗减少30%。
    超薄圆锯片由于锯路窄,可以节省大量锯切损耗,在我国地板板坯、铅笔板、百叶窗板条、钢琴琴键锯切中广泛应用,但目前这些企业主要使用国外超薄圆锯片,价格非常高,是同规格普通圆锯片的5倍以上,而制造超薄木工圆锯片的成本一般为普通圆锯片的2倍左右,在国内开发、推广应用超薄圆锯片的前景很好。

 

陶瓷化单板层积材制造技术
  陶瓷化单板层积复合材料是以木材单板为基材,陶瓷、无机非金属材料为增强体或功能组元,采取浸渍、叠层复合等工艺方法制造得到的一种复合材料。这种新型木基复合材料,不仅保留了天然木材的特性,而且赋予了产品高强度、耐磨、阻燃、防腐以及尺寸稳定性好等优良性能,可以用于建筑构件、防火门窗、阻燃地板、家具制造或者作为集装箱底板等工程材料。本技术的主要内容包括陶瓷前驱液的制备方法、单板与陶瓷前驱液复合技术,叠层复合材料的结构设计与匹配技术,陶瓷化阻燃地板制造技术。创新点是:利用木材与陶瓷前驱液复合技术原理,以二氧化硅溶胶浸渍木材单板的方法实现木材与无机非金属复合以及木材与陶瓷单板的叠层结构和匹配设计,从而得到一种新型复合材料,以此为基材开发出了陶瓷化阻燃地板,属于国内外首创。


   
  木材物理力学性能快速预测技术
  木材物理力学性能快速预测技术是以近红外光谱分析技术为中心,结合X射线技术及其它常规分析技术为一体的模型分析技术,应用该项技术可以准确、快速预测木材的密度、微纤丝角和弹性模量等,对于实现人工林木材材性早期预测以及定向培育、扩展人工林木材利用,提高木材的加工综合利用率,具有重要意义。该技术的关键是选取代表性试材、通过试样与模具制作、近红外光谱扫描、木材材性测试,最终建立预测模型。技术关键主要有:(1)根据不同的样品形态,利用自行设计的平移台等,实现不同尺寸木材样品近红外光谱的快速、稳定采集;(2)建立了我国人工林粗皮桉木材基本材性和近红外光谱数据库;(3)利用化学计量学方法,建立了粗皮桉木材微纤丝角、密度、抗弯弹性模量、抗弯强度等性质的分析模型。


   
  木材低切削量锯切锯片制冷雾化冷却技术
  本科研成果属于木材机械加工领域,解决超薄圆锯片组高速锯切珍贵木材时,锯片受热变形、失稳,导致加工工件质量差、能耗高、锯片使用寿命短等问题。该技术利用制冷后温度为5~8℃的压缩空气,的压缩空气,一路制冷气体流经耐压液态冷却介质储罐内的冷却盘管对冷却液进行冷却后,经调压阀调压保证该气路系统中的制冷气体到达喷头处的压力与液体管路中的冷却液压力相匹配。另一路制冷气体直接进入耐压液态冷却介质储罐,以增加储罐内液态冷却介质的压力,在该压力作用下冷却液进入系统的液体管路。上述管路中的冷却液和压缩空气经分流阀和流量调节阀调节后分别在两个雾化喷头处混合雾化喷出,该喷头采用非均匀雾化结构设计,其冷却介质喷射强度为中间高、边缘低,雾化后冷却介质的喷射强度分布与锯片组温度场分布相对应,可实现锯片组均匀冷却。该系统通过电磁阀与多锯片锯机实现联动控制。
  本成果在木材加工利用领域可较大幅度地节省木材资源、降低加工功耗、节约加工成本,在我国地板板坯、木门板、铅笔板、百叶窗板条、红木家具锯切、钢琴琴键锯切、薄木锯切、地板表板剖分等低切削量锯切中应用广泛。具有非常可观的经济效益和应用前景。


   
  人工林杨树木材改性技术
  人工林杨木树脂增硬技术使杨木人工林木材尺寸稳定性得到改善,表面硬度提高1倍左右,静曲强度、抗压强度等提高;油饰后的产品达到我国标准所规定的指标(≤1.5mg/L)和日本标准的Fc2级所规定的指标(≤0.5mg/L)。本项技术与国外同类技术相比,成本大幅下降,游离醛得到有效控制。共获得授权专利10件。
  该技术成功地解决了酚醛树脂颜色深,合成过程爆沸,渗透性差等问题,并创新提出木材整体增强密实工艺技术,不仅明显提高了木材的物理力学性能指标,还赋予木材阻燃、耐腐等新功能,处理效果和技术成熟度都要优于国内外其他同类技术。处理后的木材性能好,可广泛应用于家具、建筑、装饰材料等行业,应用前景十分广阔。


   
  环境安全型木塑复合人造板及其制品关键制造技术
  本成果来源于“十五”国家863计划“人工林木材与合成高聚物复合材料制造技术”课题,主要包括无甲醛木塑复合装饰刨花板、混凝土模板用木塑复合刨花板、木塑复合胶合板、无甲醛实木复合地板等4项产品制造技术。解决的关键技术包括极性木材材料与非极性塑料材料的高性能复合技术;新型热压-冷压串联工艺技术;专用板坯衔接进给设备制造技术;高效率单板类/刨花类木塑复合人造板生产工艺技术。
  该技术以热塑性树脂替代常规人造板含醛胶黏剂制备木塑复合人造板,并获得了完整技术资料。产品力学性能稳定,耐水性能优异,在生产和使用过程中均无游离甲醛释放,保障了生产工人和消费者的健康安全。产品以回收塑料作为粘接材料,不仅降低了胶粘成本,还为废弃塑料的回收资源化利用提供了有效途径,减少了白色污染。
  产品技术稳定,性能优异,尤其环保性能突出,为我国人造板产品向无醛产品升级换代提供参考样本,在建筑装修、家具、包装、运输等领域均有广范应用,已进入产业化推广阶段。


   
  人造板胶粘剂热压固化介电监测技术
  该技术及具有自主知识产权的核心元器件“人造板胶粘剂现场固化介电监测装置”与“耐高温高电导率叉指电极电容传感器”,均已通过实验室基础研究和生产实际验证,并在三个示范点进行了推广应用。该技术装置性能指标如下:测量温度:室温~300℃;测量电容:0.0001pF~9.9999F;测量介电损耗角正切:0.0001~9.9999;激励频率范围:20Hz~5MHz;传感器电极间距:1.6mm。
  该技术成果可通过运用介电测试技术来研究和分析人造板胶粘剂配方与固化工艺,实现实时监测和分析,为制定最佳的人造板热压工艺曲线提供可靠的理论依据。此项成果技术在确保人造板产品的质量稳定性,提高热压工艺水平,改进胶粘剂配方的适用性程度,丰富人造板品种,乃至节能、节材、降耗,实现人造板生产过程实时监测与控制等方面有着良好的应用前景,是有效提升人造板产业核心竞争力,推动行业技术进步的关键技术措施。

 

生物质醇解液化制备液体燃料油和高值化学品
  实现了将林业生物质固体材料在130-150 ℃的较低温度和0-0.42MPa的较低压力下转化为液体燃料的目标,获得了热值达到31 MJ/Kg的燃烧性能良好的轻质燃料油。建立了轻质油中化学品的精馏分离技术体系。获得了重质油催化加氢最优工艺,筛选出可循环使用的V-W-Mo-Cu/   Al2O3高活性催化剂。获得了重质油改性制备聚醚多元醇技术,利用改性重质油制备了聚氨酯发泡材料,提高了材料的抗压缩强度和热稳定性。
  初步技术经济分析表明,以当前柴油市场批发价8485-9000元/吨计,该技术所得燃料油净利润为-385.63~129.38元/吨,若充分提取轻质油中的高值化学品,将进一步提高整个工艺的经济性。而且,该工艺的顺利实施将创造出难以估量的社会和生态效益。
  林业生物质醇液化产物的高值化利用是制约着我国生物质资源高效利用的关键技术问题,本成果通过对生物质高效液化、液化轻质油分离化学品、重质油加氢及改性制备聚氨酯材料技术的合理整合,不仅实现了林业生物质的高效利用,而且集成技术可实现液体燃料、高值化学品和高分子材料三者联产,因而应用前景广阔。

 

高效热能回收与零排放木材干燥技术
  该技术以热能回收为核心,使常规干燥排出的废热二次做功,同时发明智能专家系统,包含四组100多种常规树种的最优干燥方式,满足国家最新的干燥工艺规程,两种技术使常规干燥节能10%以上,干燥周期缩短,干燥质量提高。
  该技术已经完成高效热能回收与零排放木材干燥设备的研制并示范推广应用,技术指标通过计量认证。技术成果可替代现有低效、高能耗和高污染的常规干燥技术与设备,促进我国木材干燥技术升级,具有一定的经济效益、社会效益和生态效益,市场前景广阔。

 

地板导热效能分析技术
  提出地采暖地板导热效能的新概念,发明检测方法与仪器,制定林业行业标准《地采暖用木质地板》(LY/T1700-2007)并颁布实施,使地采暖地板有了评价的方法、标准与仪器。改进和完善地板导热效能分析测试技术,开发出具有完全自主知识产权的DBDR-Ⅲ地板导热效能分析仪,年生产能力已达12台,该仪器通过中国计量科学研究院认定,温度控制范围为5-85℃,控制精度为±0.45℃。该技术及产品DBDR-Ⅲ地板导热效能分析仪,可广泛应用于我国省级以上人造板质量监督检测机构的相关任务检测。

   
  环保型改性豆基蛋白胶黏剂合成及应用技术
  以大豆加工剩余物豆粉为主要为原材料生产环保型豆基蛋白胶粘剂,创新研发的关键技术包括:
  (1) 大豆蛋白的物理和化学复合改性技术,改性后的大豆蛋白分散液,有效地解决了传统大豆蛋白胶黏剂固含量低、粘度高的缺点;
  (2) 改性大豆蛋白的稳定交联技术,稳定交联的豆基蛋白胶粘剂,有效的解决了传统大豆蛋白胶黏剂适用期短、耐水性差的缺点;
  (3) 环保型豆基蛋白胶粘剂的性能评价技术建立,奠定了生物质胶粘剂的性能不同于合成树脂的评价技术基础,并形成“木材工业用豆基蛋白胶粘剂”行业标准草案;
  (4) 环保型豆基蛋白胶粘剂应用技术。研发了环保型豆基蛋白胶合板,达到了《胶合板》(GB/T9846-2004)Ⅰ类胶合板的性能指标要求;甲醛释放量为0.1mg/L,达到E0级;研发了 豆基蛋白纤维板,达到了《中密度纤维板》(GB/T11718-1999)的要求;甲醛释放量为1.3 mg/100 g,达到E1级。


  利用上述研制的环保型豆基蛋白胶粘剂,已经在北京和山东阳谷实现中试生产和应用,产品经用户使用,反应良好,具有广阔的应用前景。经国家林业局科技司鉴定:该成果设计思路新颖、技术创新性明显,在豆基蛋白胶黏剂改性技术领域达到了同类研究国际先进水平。

 

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