人造板工业发展(精选12篇)
人造板工业发展 篇1
人造板制造业是高效利用木材和节约木材资源的重要产业之一。我国人造板的产量多年来位居世界第1位, 越来越多的实木制品将会由人造板产品替代, 越来越多的应用领域将会有人造板介入。人造板行业的生产可以充分利用林业等资源, 对合理使用当地森林资源, 调整当地林业产业产品结构, 增加经济增长点, 满足社会经济建设及人民群众对林产品的各种需求, 实现林业可持续发展有着十分重要的作用。
1 我省人造板行业现状
据国家林业局统计, 2011年我国人造板产量达到2.09亿m3, 比2010年增长36.19%, 到2011年底, 我国规模型人造板企业6 000余家, 产量高达近1亿m3, 是世界人造板生产、消费和进出口贸易第1大国, 主要产地集中在江苏、浙江、山东、河南、河北等地。
近年来, 我省人造板产业飞速发展, 据不完全统计, 截止2011年底, 我省人造板产量1 473.07万m3, 位居全国人造板产量1 000万m3以上的5个省 (区) 之一, 占全国人造板产量的7%, 其中, 具有一定规模的人造板企业约400余家, 获《人造板工业产品生产许可证》证企业300余家, 纳入到当地质量技术监督局备案, 属发证企业行业监督管理范围。
从我省人造板企业产品分类来看, 主要生产产品单元为:细木工板、胶合板、中密度纤维板、刨花板、浸渍胶膜纸饰面人造板、浸渍纸层压木质地板、实木地板、实木复合地板等。其中规模较大的中密度纤维板、刨花板生产企业大约40家左右, 生产能力最大的达到10万m3, 最低由于产业政策要求为不低于3万m3, 生产木地板的中型企业30余家;其余均为生产细木工板、胶合板等的小型企业。按分布区域来看, 我省纳入工业生产许可证管理发证企业人造板企业主要分布在郑州、许昌、商丘、洛阳、三门峡4个地区, 其余均为零星分布。另外未纳入工业生产许可证管理的大约有170~200余家规模较小、生产设备落后的企业, 主要分布于周口、驻马店地区及周边, 其产品质量参差不齐, 鱼目混珠。因此, 在我省人造板迅速增长的同时也暴露了许多亟待解决的问题。
2 存在的主要问题
2.1 宏观调控不足, 行业利润率偏低
近年来, 随着我省经济水平不断增长, 人民生活水平不断提高, 家装热也持续升温, 人造板市场纷纷看好, 各地一批小型人造板企业, 由于一些人造板产品单元产业技术门槛不高, 启动资金要求较低, 从而纷纷上马, 产品多为低附加值产品。其大多抱有赚一笔是一笔、挣一笔就走的思想, 未有从培育市场、培养整个产业发展的角度去考虑问题, 造成争原料、争市场, 争价格, 引发市场混乱。正规大型企业由于产品质量控制、内部规范化管理、运营成本偏高等原因, 形成普遍开工不足、行业整体利润率偏低的情况。
2.2 原材料短缺、成本偏高
随着国家天保工程的进一步实施, 各地木材砍伐的限量, 用于人造板生产的“次小薪材”和“三剩物”等原材料逐年减少, 加上众多小型企业纷纷上马, 争购原料, 形成了大型企业一方面产能达不到设计能力, 不能满负荷生产, 另一方面也提高了企业的生产成本。
2.3 企业规模普遍偏小, 规模经济效益较低
目前我省的300余家人造板生产企业中, 达到年产10万m3生产能力的企业寥寥无几, 绝大多数在3万m3左右, 甚至还有年生产能力在几百方的微型企业;没有形成产业带, 发挥区位联动优势, 规模经济效益较差。
2.4 设备陈旧, 技术含量低
从河南省林产品检测中心近年来对我省人造板产品的抽检情况和我省人造板企业发证实地核查情况来看, 除极少数规模较大企业使用进口设备, 效能较好外, 其余80%的企业还在使用90年代初期的陈旧设备, 产品生产效率较低, 能耗较大, 生产工艺较为落后, 造成影响产品质量主要因素。
3 对策
2009年10月29日, 由国家林业局、国家发改委、财政部、商务部、国家税务总局联合发布了《林业产业振业规划 (2010-2012年) 》, 已提出明确目标:
3 年内重点扶持100家国家级林业重点龙头企业和10大特色产业集群;
林业产业总产值每年保持12%左右的增长, 产业总产值将由2008年的1.44万亿元, 增加到2012年的2.26万亿元。
人造板产量稳定在1亿m3左右;林产品国际贸易总量达900亿美元以上, 其中出口总额≥500亿美元;人造板、木地板、家具、木门等优势产品, 继续保持世界出口第1地位。
迅速扩大工业原料林基地面积, 提高国内木材及林产品供给能力, 稳定木材及其制品 (含纸类) 进口渠道。全面整顿木材加工企业, 淘汰落后产品及装备。林业产业就业人数由2008年的4 500万人, 增长到5 700万人。
林业第2产业和以生态旅游为龙头的林业第3产业, 占林业总产值的比重, 分别增长到50%和18%以上。
推进林产品牌建设和市场准入, 对已颁布的70种人造板国家标准和行业标准进行全面清理, 开展中国名牌林产品的认定工作。国家的宏观政策、经济发展趋势和林业产业政策, 必将给人造板行业带来更为巨大的发展空间。
4 建议
依据以上规划要求, 针对目前我省人造板企业现状及普遍存在的问题, 提出以下几点建议:
(1) 发挥行业主管职能, 搞好统一规划, 合理布局, 重点扶持一批有一定规模的、产品具有一定技术含量、附加值高、产品前景广阔、企业竞争力强的人造板企业扩大生产规模, 限制并逐步淘汰规模小, 能耗大, 产品附加值低的小型企业。形成以郑州、许昌、洛阳为基点的基础较好的三角发展产业带, 形成区域优势, 发展规模经济。
(2) 加快企业改革, 以骨干企业为核心, 重点在三角区发展产业带的每个基点上评选 (认定) 或投入一定量资金等手段去培育一批龙头企业或优质企业, 提高龙头型企业的市场竞争力和抗风险能力, 达到优胜劣汰的目的, 在其他地市, 培育一批龙头型企业, 达到以点带面, 推动当地人造板产业形成。从而促进我省人造板产业的整体健康发展。
(3) 在三角区附近合适地带建立专门的工业原料林生产基地, 有组织、有计划的进行采伐, 有效解决企业的原料供应问题。
(4) 成立人造板相关管理及专业技术协会, 以加强与人造板企业的联系, 一是可以加强对企业的监督管理, 优胜劣汰, 维护一个良好的企业发展环境;二是可以更好的为企业服务, 在信息、技术、法律咨询等各方面提供帮助。
(责任编辑:王团荣)
人造板工业发展 篇2
河北省是全国最主要的人造板生产基地。由于欧美通过了《复合木制品甲醛标准法案》、《欧盟木材及木制品规例和新环保设计指令》,这都要求我们必须跟上步伐,加强环保监测,尤其是在我国木制品及木制家具出口欧美市场形势堪忧的“今天”。近期,河北地区受环境保护局检查,一些小厂的生产条件均未能达标,产能过剩,淘汰小厂,将出现重组合并的格局。预计11月份河北模板将步入冬季里的小春天。
我国人造板装备质量和生产规模与国际先进水平相当,但国产设备制造精度和运行稳定性与国际领先水平还有较大差距。目前,我国人造板行业有近40%的落后产生产线亟需更新换代,大量人造板生产设备的节能降耗技术改造和质量提升都是装备制造业面临的新课题。生产工具是生产力水平的最直接表现,装备行业才是世界工厂的制造者。
人造板产业现停产潮的背后,是产能过剩带来的负面影响抑或是行业新一轮洗牌的开始。遭受内忧外患”的人造板行业最终能否实现完美逆袭,回到价值竞争时代,让我们拭目以待。
人造板业是高效利用林业“剩余物”、次小薪材等的产业,主要有胶合板、刨花板和纤维板等三大类产品。在国家多项政策的大力支持下,我国人造板行业发展十分迅速,在提高木材资源综合利用率、增加森林碳汇、发展循环经济等方面战略意义显著。
人造草坪的发展变迁及前景展望 篇3
【关键词】人造草坪;起源;人造草坪在机场的应用;市场展望
显而易见,运动草坪质量的优劣将直接影响到人们在上面比赛、健身、休闲等运动的质量和草坪的使用寿命。随着对运动、健康的不断追求,人们对运动草坪的使用要求有越来越的功能和质量要求。人造草坪应时而生。
1.人造草坪的历史
1960年美国北卡罗莱纳大学纺织学院院长戴维·钱尼(David Chaney)验发了用环氧树脂制成的人造草坪实验室作品。很快孟山都旗下Chemstrand公司发明了尼龙纤维地毯 ‘tough carpeting’。1962~1966年,福特基金会和孟山都合建了由 Harold Gores博士领导的教育设施实验室,以全面寻求和推广设想中的完美的城市运动所需的面层材料。经过大量的研究和实验。1965年Chemstrand公司在美国罗德岛州普罗维登斯的摩西布朗学校铺设了‘Chemgrass’草坪—人造草坪普及应用的开端。1965年12月25日,孟山都的James A. Faria and Robert T. Wright申请了人造草坪专利(1967年7月25开始专利生效。1987年专利到期)。1966年4月棒球联赛开赛前,Chemstrand公司在当时最大的室内体育场—休斯敦的太空巨蛋球场(the Astrodome at Houston, Texas)的棒球场内场铺设了‘Astroturf’( 阿斯特罗草皮或太空草)——这就是人造草坪别称阿斯特罗草皮的起源,当年7月19日外场的人造草坪也铺设完毕。人工草皮实业有限公司(Astroturf Industry Inc.)成立于1986年。随着专利的到期,新的人造草坪公司纷纷成立,人造草坪的创新不断涌现,人造草坪迎来了爆炸式的发展。
2.人造草坪的技术发展
随着科技和市场的发展,人造草坪在材料、制造工艺、摊铺施工等方面随时都可能发生巨大变化。这些变化的目的都是让人造草坪在运动性能上更接近天然草坪,大致可划分为以下几个阶段:
第一阶段:以尼龙6材料为主料经过拉丝,编织在基布上。形状类似地毯,弹性较差,价格高。
第二阶段:以聚丙烯(pp)材料为主,经过挤出拉丝插在基布而成,摊铺草坪基材后填注石英砂顆粒,硬度大,但价钱较便宜。
第三阶段:以聚乙烯(pe)材料为主,也是经过挤出拉丝插在基布而成,铺装后并填注石英砂、橡胶颗粒,具有天然草坪的弹性,运动性能大为改善。
第四阶段:以国际足联认证要求为标准,这个阶段除了网状产品外,还出现了直曲混合等产品,材料有pe与pp混合,pe与尼龙混合,运动性能进一步加强。
第五阶段:以铺设单丝草为主。追求运动性能,辅以更理想的外观,材料性能优越,性价比较高。也有一些运动场所愿意选择卷曲草,以贴近安全、休闲等运动需求。
第六阶段:主要有三个发展方向:一为人造草加固天然草坪系统,即在通过精心规划设计的天然草坪系统上植入人造草来加固天然草坪[1]。与天然草坪相比,它减少蹬踏运动对天然草坪的伤害,降低了草坪维护费用,延长了草坪的使用寿命。二为在人造草坪的基础上填充材料种植天然草 [1]。三为具有更好缓冲性能的柔性草坪,它基本达到甚至超过天然草坪的安全运动性能。
目前国内外市场第四阶段、第五阶段产品居多,质量控制都已相当成熟,市场和产能都在急剧膨胀。第六阶段人造草坪在国外百花争鸣;国内也已研究多年,只是暂时还没出现市场化的成熟产品。第六阶段人造草坪代表了运动型草坪的高端发展方向,虽然暂时价格高,但因为高断运动场比赛场所也很多,所以也有很大的市场需求。
3.人造草坪市场的发展现状
人造草坪凭借全年全天候高频率使用、低成本便捷维护等优点,迅速成为各种运动、休闲等场地的首选面层材料。在得到国际足联、曲联、网联、英国和美国橄榄球联合会等机构的有条件认可后,市场容量得到日新月异的膨胀发展。
人造草坪的应用前景广阔,人造草坪已被广泛应用于足球场、网球场、曲棍球场、高尔夫球场、综合运动场、游乐园、幼儿园、住宅庭院、公园和商业环境等各种运动、健身和休闲场所。因人造草坪能提供更多的安全比较功能,飞机场的天然草坪也有被人造草坪替代的趋势[2]。
国际市场容量:国际市场容量巨大。美国一年的市场总量约1000-1500万平方米,欧洲大致相当约1000-1500万平方米,澳大利亚约300万平方米,还有日韩等其他国家市场。发达国家的市场在5年内逐渐由快速成长期进入稳定发展期,市场年增长率预计为10%。而发展中国家的市场增长很快,主要贡献者将为中国、印度[3]等为代表的新兴经济体,预计5年内增长率约20%。而现保有的2亿多平方米人造草坪场地每年有一部分需要翻新,估计在5年内也将逐步形成每年约2000万平方米的需求。预计全球年增长率仍将达到15%。
国内市场容量:国内市场起步较晚,但发展速度很快。综合江苏共创等人造草坪厂家网站、中工研究报告网关于人造草行业的调查研究报告和相关新闻报道得出:2009年国内人造草坪市场容量达到了约1000万平方米,2011年约1350平方米。随着国民经济的提高,特别是可预见的国家对教育、体育健身场所的不断大力投入,加上中西部、东北部等区域对人造草坪的需求量也正在迅速加大,目前人造草坪行业的大量需求正从一、二线城市向县、镇快速扩展。预计5年内增长率约20~25%左右,国内市场容量将很快达到2000~3000平方米。
4.人造草坪市场的远景展望
荷兰人造草坪生产商Desso首席商务官Alexander Collotd Escury说,“中国已经是全球第二大经济体,一个令人振奋的市场正展现在我们眼前。”令人振奋的市场,同样将会出现在中国、印度[3]等金砖国家为代表的新兴经济体。在那里,人们的生活水准得到了极大改善,对人造草坪的需求将会急剧放大。
近几年来,由于成本因素,国际人造草坪厂家基本完成了向中国的生产转移;而我国的人造草坪产能中约2/3出口供应国际市场。丰厚的利润回报,让国内外实业资本不断地讨论或正在实施人造草坪生产线的建设。
资本家想象一下就会兴奋:在5~10年内,全球人造草坪年市场容量将超过1亿平方米。而未来也许就是这样。
【参考文献】
[1]满达,包永霞,宋桂龙等.运动场草坪的坪床加固技术研究进展[J].草业科学,2010,27(7):41-47.
[2]Tim Connelly and Chuck Teubert.AIRSIDE APPLICATIONS FOR ARTIFICIAL TURF[R].U.S. Department of Transportation , Federal Aviation Administration,2006:1.
长盛不衰的梧州人造宝石加工业 篇4
调查梧州人造宝石市场的特征,将有助于为其他珠宝业走出低谷提供成功的经验。
1 地理位置优越 资源优势明显
1.1 地理
据史书记载,梧州是广西开发最早的城市之一,早在秦汉时,就是岭南的水运交通要冲,是苍梧史驻地,公元621年,废郡置州,“梧州”因此而得名。这里也是中国历史上第一个总督府的所在地。目前,梧州是中国西部开发最南边的城市,毗邻粤、港、澳,起承东启西的作用,是西部大开发的“门户城市”。[2]
另外,梧州的交通比较发达,梧州机场可以起降波音737客机,已开通国内多条航线。一条公路可达广州、深圳、珠海、香港、澳门,陆路距广州仅270公里,距深圳420公里,水路距香港仅有400多公里。2002年,广西壮族自治区人民政府在梧州召开现场办公会议敲定:要加快建设“四大项目工程”,即动工修建桂林至梧州高速公路(2009年已通车)、梧州长州水利枢纽、洛阳至湛江铁路(梧州段)、梧州河东防洪堤。上述工程已于近期陆续完工。此外,梧州铁路建设在进行之中,并且,桂林到梧州黄金水道上的五千吨码头也在积极地筹划之中。梧州即将成为东西南北向海陆空体交通网络。
梧州不仅地理位置优越,而且资源丰富。北回归线恰从市区经过,山清水秀,气候宜人,长年无冬,易于作物生长;全市森林覆盖率73%,林业资源丰富;有黄金、稀土、铜、铁、铅、锌、钛、花岗岩等17种矿产资源,且储量大;水资源丰富,全市建有中小型水电站30多座,因此梧州的水电资源充足,价格便宜。此外,与周边地区相比,劳动力来源充足,价格低。此外,梧州招商引资计划相配套的外向型工业园也能提供给投资者诸如“只收税,不收费”、“零地价”等等优惠,可降低投资方的成本,增加收益。
1.2 政策
梧州占据三大有利的政策优势:
第一,梧州位于广西壮族自治区境内,享受国家给予少数民族地区优惠政策;第二,梧州1984年就被国务院批准为甲类开放城市,享受沿海开放区的优惠政策;第三,梧州是中国西部大开发区中最近东南的城市,距粤、港、澳很近却又享受国家给予西部的相关政策,这对于投资者来说是极具诱惑力的。
梧州市政府根据自身的发展特点,为外来投资者在劳务、地租、厂房建设和税收等方面,制定了更为优惠的政策,形成了一整套适宜的地方性政策法规及其运作方式,其主要包括:
(1)凡外国投资企业生产的出口产品和企业投资总额内进口企业所需的机器设备、原材料、零配件等,免征进口关税和工商系统税;凡经营期为15年以上的生产企业,从获利年度起,免征企业所得税两年。
(2)国际客商在加工区投资建厂,三年内按实际上缴税(含产品税、营业税、增值税、所得税等)金额的45%,由财政部门返还给企业。
正是因为梧州具有上述的地理优势、资源优势、政策优势,再加上梧州市能根据中央的有关精神制定了一系列扶持宝石加工业的优惠政策,才为梧州宝石加工业的蓬勃发展打下了良好的基础。
2 梧州宝石业的兴起及发展状况
2.1 兴起及发展
梧州的人造宝石业兴起于20世纪80年代初期,刚刚起步时只是利用水晶加工一些戒面、棱珠等半成品。随后港商崔福明先生利用梧州当时低廉的劳动力,廉价的水电和港、粤、澳地区便利的水陆交通条件,抱着试试看的心态在梧州办起了第一家人工宝石加工厂,即后来的崔氏宝石有限公司进行人工宝石加工,两年内,该公司一跃成为东南亚最大的人工宝石加工企业。
紧接着,台商、港商在梧州抢滩。到了上个世纪90年代,又有泰国、韩国、墨西哥、俄罗斯、印度、美国、意大利等国珠宝商到梧州投资。梧州因此逐渐发展为东南亚最大的人工宝石加工基地。根据有关部门统计,到目前为止,梧州已经注册登记的宝石企业主要有1000多家,小规模未注册的加工厂有800多家,还有大量仅有几台或十几台切割机的家庭作坊。在梧州所辖三县一市的地区内,有将近10万人从事该行业。人造宝石一条街步埠路上就集中着200多个经营人造宝石的小铺面。这些铺面经营从梧州和梧州周边的县市收购来的已经加工成型的人造宝石,再向大的批发商供货。当走在步埠路上,经常可以看到那些珠宝店门前的小黑板上写着收购宝石成品的信息。还可以看到农民装束的人背着塑料编织袋或者拎着半旧的皮包向铺面店主交货或从店主手中接过原料后回家加工。通常每户人家一个月加工的人造宝石可增加1000~1200元的收入。在步埠路两侧的居民区中,就有从事人造宝石加工的家庭作坊,如果你有机会走进去,就会发现常常是客厅的这边在热闹地放着电视连续剧,而在客厅的那端却坐着六、七个工人在埋头做加工,不时地发出“兹兹”声。据有关部门统计,世界60%以上的人工宝石(主要是立方氧化锆)是在中国内地加工的,而其中90%是通过梧州交易的。宝石行业的发展带动了梧州的第三产业,推动了市场消费,解决了很多人的就业问题。在农业中属于农民奔小康的途径之一,还传播到了海南、广东等地区,成为当地农民闲暇时的一种副业。
2.2 现状
目前,梧州加工的人工宝石,已经由原来进口原料加工的“三来一补”方式转化成生产原材料、加工成宝石成品以及销售一条龙的形式,具有很强的竞争力。原料还是以铅玻璃、立方氧化锆及合成刚玉为主,但无论从质地还是色泽方面来说,均已经达到世界水平,而且还有大量高档的原材料,其颜色一般与天然高档宝石颜色相近,如香槟色祖母绿色的人造锆石,其原料售价可达400元/公斤。其它颜色普通的人造锆石的价格也从70元/公斤至300元/公斤不等。梧州加工的人造宝石成品主要是销往泰国、美国,其产品在中东、印度、斯里兰卡等地区也有较大的需求。梧州市人造宝石的品种十分齐全,据有关人士介绍,目前在梧州市厂商有近万种规格的人造宝石。人造宝石的款式也丰富多样,单就宝石戒面来说除了传统的圆形、椭圆形、水滴形外,梧州还能加工心形、五角形、梅花瓣形、风筝形以及凹槽、千喜之星等其它各种异于常规的款式,而且梧州同行业间调剂货品的能力非常强。如果一个工厂接下了一大笔订单,但是数量大且交货时间比较紧,那么同行业间就会对这批订单进行调剂,在最短时间内完成它,以确保整个行业对外的信誉度。除此之外,梧州还有一大批的能工巧匠,只要国际市场出现最新的人造宝石样式,梧州只需半个月的时间就能制造出来。
这么好的调剂能力和如此快的信息能力还得依赖于宝石商会。梧州宝石商会于1999年在政府的扶持下成立。商会多次组团参加大型的国际珠宝展,仅2005年一年内就组织了200多人共5次参加了香港国际珠宝展和泰国国际珠宝展,[3]引导和推动企业发展对外业务,参与国际竞争,提高经济利益,使广大的企业结交了众多的海外商家,为拓展业务打下了良好的基础。丰富的宝石式样、快捷的交货时间与极强的创新能力是梧州在国际市场赢得声誉的重要保证。
梧州人造宝石行业从整体上说还是属于劳动密集型行业。产品中技术成分较少,一个八角手、一台机器就可以加工人造宝石,而且从业人员的素质一般较低。因此,从人造宝石行业整体水平来看,梧州在世界属于中级水平,但这并不代表梧州没有顶级的企业,不能加工顶级水平的人造宝石。有很多有相当实力的宝石企业如美国宗宗集团、意大利星宝石公司、中国台湾新艺宝石公司、俄罗斯的伏尔加宝石公司及宇宙宝石公司、墨西哥的珠穆朗玛珠宝饰品有限公司等已在梧州扎根。
生产怎样的产品取决于市场需要什么样的产品。一般来说顶级产品供应欧洲市场,中档货供应中东市场和泰国市场。美国市场一般来说属于两个极端,即需要加工质量非常好的人工宝石,也需要水平较差的廉价货。而印度市场需求的却是大量的廉价人造宝石。梧州加工的产品可供应上述各个市场的需要。高档次的人造宝石无疑是被用来加工各种款式的首饰。这种用K金、白银、合成金制作的装饰用首饰在欧美市场非常畅销,每年都有意大利、德国、美国的珠宝商定期来梧州下单,采购宝石成品。许多中东的石油大亨,阿拉伯王子则喜欢用各种中档的人造宝石来装饰房间的屋顶和墙壁,用它们拼成各种各样的花纹图案,夜晚在灯光的照耀下,满室生辉,真是奢华之极!而在印度这样的国家,人们则喜欢用各种五彩的人造宝石制作相对较为低廉的首饰装饰自己。
离奇的是,东南亚一些国家在举行葬礼时有向亲人遗体抛洒宝石的习俗,美丽而又相对便宜的各种人造宝石自然成了人们的首选。正是这种大量而广泛的需求,决定了梧州作为世界上最重要的人造宝石加工和贸易基地的重要地位。
梧州今天所取得的成绩还是本地的许多厂商共同努力的结果。梧州一些特别具有代表性的企业,如公司在梧州注册,工厂却设在广州的梧州市东方红宝石有限公司;以精工细致、质量领先著称的梧州市华昌珠宝有限公司;仅作整形工序的梧州光隆珠宝有限公司;追求产品档次、产品附加值的中外合资梧州雅艺礼品有限公司等。诸如这样有特色的优秀企业,在梧州还有不少,但这样一些优秀的企业,却是“墙里开花墙外香”,销售以国外市场为主,在梧州当地未能形成自己的人造宝石市场,使得有近10万人的人造宝石从业人员的产业并没有将这一产业烘托成梧州市的支柱产业,这不由不引人深思。
3 梧州人造宝石行业分析
3.1 竞争激烈 厂家外迁
梧州人造宝石行业本来就属于劳动密集型行业,所加工的也只是人造宝石的半成品,产品附加值相对较低,加工一颗人造宝石的利润不过几毛钱,随着从业人员的增加,竞争也日趋激烈。
就以占梧州市目前宝石加工任务95%的立方氧化锆的生产者来说,其原料价格约为70~180元/kg(白色)或160~350元/kg(彩色)。相当于一颗Φ3mm的成品,其原料的成本约为0.10元,如直接出口,价格是0.30元/粒,若属梧州市外发加工者,只按0.25/粒与厂家结算。刨去“皮费”,单位利润微乎其微。
随着这些年改革开放的发展和西部的大开发,由于场地面积的局限,加上厂房租金和人员工资的提高,使得梧州也面临着其它更加便宜的劳动力市场的竞争。很多企业开始向梧州市周围的县迁移,有的甚至迁到湖南、江西甚至兰州,因为那边劳动力和水电资源都比梧州便宜。
3.2 隐蔽交易 外商得利
梧州人造宝石企业属于私营性质的较多,在经营上对市场的反馈能力强,能灵活应对。与此同时,也造成一个现象,那就是政府根本无法进行宏观调控,市场很散漫无序,集中的交易场所也只限于步埠路这样一个自发兴起的交易地段。在交易方式上存在着不规范性,往往是只要你有客商就可以进行贸易,而且彼此间互相隐瞒,与外商保持的是一种半隐蔽的单线联系方式。而外商却恰恰相反,坐在宾馆里会见不同的厂家,压低价格。梧州的厂家为留住原有的客商只有忍痛接受最低的价格,这种低价竞争使很多企业难以自存,也在一定程度上阻碍了行业在款式、品种上的创新和发展。
3.3 模仿能力强 创新力度弱
梧州人对人造宝石具有很强的加工模仿能力,国际上只要出现新款式,半个月后在梧州就可以找到类似款。但整个行业处于很被动的加工状态,只能等待客商下单,而无法主动向客商提供比他们现有款式更好、甚至是他所没有的款式,这样也就造成厂商合作的不平等性。梧州的宝石加工工厂只能算是“拿进来”,还没有做到真正意义上的“走出去”。自我设计,自我创新是提高行业附加值的方法之一。否则,梧州即便是引进最先进的设备,最先进的技术,也只能永远跟在别人后面做来料加工。
4 梧州人造宝石业的展望
总结分析梧州人造宝石市场特征,结合笔者所学知识提出如下意见:
4.1 以“宝石城”为品牌继续加强在人造宝石业中的龙头作用
梧州的人工宝石业发展至今,已经形成一个加工、贸易基地,且已有一定规模,但目前形成的只是一个粗加工基地。大多数宝石加工企业缺少现代化管理与市场经验,且偌大一个加工基地至今没有一个固定的交易场所,加工出来的宝石大都分散到外地交易去了。市政府为扶持宝石加工业做强做大,成为该市支柱产业,使宝石在加工、镶嵌成产品后然后交易,解决一个场地显得尤为重要和迫切。因此,已于2005年投入使用的梧州宝石城作为市政府一个重要项目很快得以实施,正在使用中的梧州宝石城为外商投资项目,总投资7000多万元,项目占地21998平方米,建筑面积39998平方米,其中商业面积25000平方米,设有大小商铺500间,是全国乃至东南亚宝石饰品最大的现代化专业交易中心。也是金银饰品以及旅游品的交易中心。据市政府官员介绍:梧州宝石城的建成,将结束梧州市宝石交易“有市无场“的局面,为国内外珠宝客商来梧州交易提供安全、便利的场所,为海内外举办世界级的高规模、高档次珠宝展创造条件,同时也便于政府对宝石市场的规范管理。宝石城“前店后场”的格局,十分便于进行宝石镶嵌制作,交易一条龙服务,为业主带来无限商机。通过宝石城这个行业窗口,吸引更多海内外实力雄厚的珠宝饰品企业到梧州投资办厂。为此,政府除政策有关的税收外,其余有关收费属地方收入的可以做到能减则减,可免则免。
宝石城的建成使用将是梧州宝石业发展的一个契机,可以以此作为城市品牌吸引更多外商来梧州投资。特别是吸引首饰加工的外商来投资办厂,这是宝石业发展的首选。目前,应把重点放在提高梧州人造宝石产品档次,增加产品的科技含量上,通过引进资金和技术,依托梧州人造宝石产业已有的优势,来发展首饰品及工艺礼品的加工,提高产品的附加值。
除了利用宝石城树立城市品牌外,针对盈利低、厂家外迁等现象,梧州市的一些宝石加工生产企业已经制定了应变措施,初步理顺了产、供、销整个循环各个环节间的需求关系。一方面,顺应市场规律,加强外发加工;另一方面,把握关键技术,开发新型产品。据统计,近年梧州市ф2mm~ф5mm规格产品的90%均为外发加工,而ф<1或ф>6的产品,以及如马眼形、心形、梨形等形状宝石的生产,则基本上仍在梧州市内进行,这种方式既能满足厂家不愿将技术(尤其是高新技术)过于扩散的心理,也满足了投资者“投资少见效快”的盈利心理。除了掌握住一些难度较大的规格、款式品种宝石的加工技术外,厂家还在积极地开发产品。如近几年推向市场的人造水晶工艺摆件就是一例,其中不但包含了为使造型更逼真而需增加的特殊琢磨工艺,而且各构建间的粘合也需有特殊的材料,因为各构件间的透明度很好,所以这种新型的粘胶不但要求粘结力强,而且还要具有透明度高和粘接部位不能形成气泡等高标准。另外,梧州市在引进国外先进设备和工艺方面也正在摸索有益的经验。此外,近年来的梧州本土研发的宝石自动打磨机更是独领风骚。
以广西梧州为代表的中国人工宝石切磨加工中心的形成,使世界人工宝石的加工、生产重点转移到了我国。[4]期望在不久的将来,梧州市能够从一个单纯的人造宝石加工(特别是异形宝石的加工)和贸易于一体的集散中心,有更大的发展,在现今良好的基础上,进一步发挥其龙头的作用。
4.2 开拓国际市场 完善对外贸易通道
就目前的消费情况来看,人造宝石的销售市场主要在国外,这是因为消费者观念处于不同的发展阶段。所以,梧州市加工生产的人造宝石亦多数用于出口。但是,由于产、销的关系没能很好的衔接,因而影响了整个行业的经济效益。主要表现为以下两点:1受制于国际中间商。如立方氧化锆的国际市场价是外商在国内收购的好几倍。现在的销售机制使得生产企业难以获得这部分丰厚的利润,而只能想方设法开展内部挖掘,甚至不惜互相杀价以争取订单。因此,迅速设立和扩大自己的驻外业务机构很有必要。2是产品的结构不够合理。梧州市现在出口的产品主要是粗加工产品,它们的附加值很低,在国外首饰消费市场首先注重款式,最后才看材料的潮流下,完全可以通过进行产品的深加工即镶嵌,使产品升级为高、精的高附加值产品,争取更大的效益。
4.3 积极引导国内市场
十三亿人口的中国,是一个需求量高深莫测的巨大市场,但由于受消费观念的约束,至今未能很好的去打开,这就要靠业内人士的共同努力去引导。其比较有效的途径应该是,使人造宝石的品种、质量、款式以及相应首饰的款式不断创新和更富于个性化,积极宣传以牢固树立首饰其“美化人体”的最原始功能。由于人造首饰的价值,处于我国大多数人消费能力范围之内,所以,只要引导适当,效果将很明显。而反过来,它又将促进我国人造宝石加工业的全面繁荣。
梧州的企业只有不断地完善自身,提高经济管理水平,一方面与国外积极接触,了解国际潮流;另一方面,提高自身的创新能力,努力将人造宝石产业延伸,才能将其做强、做优,再创辉煌、谱写“宝石之都”新的篇章。
参考文献
[1]梧州人造宝石生产基地.
[2]雷威.广西梧州人造宝石加工业揭秘[J].中国宝玉石,1994(4):10-12.
[3]中国人工宝石五十年、百度文库.
世界人造板机械发展现状与趋势 篇5
The Status and Trend of International Wood-based Panel Machinery
Development
Yuan Dong Fei Benhua Chen Yongguang Zhang Xunya Abstract:The technological level of international wood-based panel machinery has got a rapid and great advancement in the world with the fast development of wood-based panel industry which accords with cycle economy demand in order to economize furthest the timber raw material and the energy resources.The machinery manufacture industry of international wood-based panel has developed towards the orientation of environmentaly protectionized manufacturing,scope largescaled manufecturing,automatic controlling and digitized serving along with the extensive uses of electronic techniques,computer and information technologies.Therefore it is very important to comprehend the international wood-based panel machinery development survey,to analyze the development level of wood-based panel machinery in the wodd,and to discuss the development implications of the international wood-based panel machinery for the development tendency expectation,SO as to raise the overall technology level,increase the market competability of Chinese wood-based panel machinery and promote the sustainable development of society economy. Key words:wood-based panel machinery,status,trend
过去10年,中国经济高速稳定增长,国内房地产业、建筑装修业、家具产业和人民生活水平大幅度提高,促进了人造板工业的快速发展。人造板产量逐年增加,从1994年的665万m3[1],增长到2004年的5446万m3[2]。年均增长率达23%。2003年中国人造板总产量首次超过美国,成为全球人造板生产第一大国[3],从而带动了人造板工业化生产与设备的技术进步与飞速发展。人造板工业作为高效利用木材资源的产业,符合循环经济要求。未来10年,中国人造板工业将实现由以木质原料为主向利用木质原料和木质废弃物与非木质原料并举、由仅扩大生产规模的单一发展模式向扩大规模与节能降耗并举的复合发展模式和从粗放型经营向集约型经济的三大转变[4]。为此,中国人造板机械制造业必须抓住发展机遇,持续创新技术,研发新产品,参与国际市场竞争,不断满足国内外人造板设备市场的巨大需求,促进中国社会经济的可持续发展。1 世界人造板机械行业发展状况
人造板工业是高效利用木材或其他植物纤维资源、缓解木材供需矛盾的重要产业,也是世界林产工业的支柱产业。20世纪50年代,中密度纤维板和定向刨花板最初出现在美国市场,20年后被引入欧洲[5]。如今木质人造板仍然是国际上使用最多的木质材料之一。2000年全球木质人造板产量约1.9亿m3,其中胶合板占31%,刨花板49%,纤维板17%,较1990年增长了近60%[5]。近年人造板工业在世界各地得到飞速发展、生产能力迅速增
一方面得益于人工林木材资源,另一方面得益于人造板工艺技术的巨大进步[5]。市场需求给人造板工业发展提供了广阔的发展空间,而人造板机械的技术进步促进了整个空间的迅速填充。20世纪70年代,发达国家的人造板工业已进入作业
[6]全盘机械化、生产工序连续化、部分关键工序自动化的发展阶段。进入20世纪70年代,随着电子技术的高速发展,计算机技术、自动监测和控制技术、安全报警和处理技术、生产环境卫生监控技术等已得到广泛应用[7]。世界各国为最大限度地节约原材料和能源、提高产品质量和降低生产成本,都在进一步改进和完善生产工艺和技术装备,大力引人现代科技成果,使人造板生产装备的技术水平不断提高,生产能力持续增加[8],人造板产量不断增加,尤以西欧和北美最为显著[9]。国际人造板机械制造业呈现出以下特点。
1.1 企业重组集团化与生产规模大型化
20世纪90年代以来,为应对国际市场的激烈竞争,众多人造板机械企业进一步实现了大型化、集团化重组,促使其核心竞争力迅速提升口[5]。
德国Bison公司被德国Kvaener公司收购后又转让给Valmet公司,后来又与瑞典Sunds公司、德国Kusters公司压机部、Fahrni工程公司和Flakt纤维干燥部先后被国际造纸及矿山行业跨国公司:Metso收购,形成了.Metso人造板部,可提供中密度纤维板、刨花板和定向结构刨花板成套设备[5]。
德国Siempelkamp公司购并了Btittner,SHS及ATR等人造板设备生产厂,并在意大利CMCrexpan,Pal,Imal等企业拥有股份,形成了整条生产线设备的加工生产能力,另外还收购了Sicoplan人造板设计院,增强了公司的工程设计和安装调试指导能力[5]。
以制造连续压机闻名的德国Dieffenbacher公司收购了德国Carl Schenck公司人造板部,并在加拿大安大略省建立了Dieffenbacher北美公司,接管了精密工具制造商Karle&jlung公司,拥有了Schenkmann&Piel公司的股份,[5]进一步提高了成套设备的生产能力。这样便形成了国际人造板机械行业的三大巨头--美卓(Metso)、迪芬巴赫(Dieffenbacher)和辛北尔康普(siempelkamp)[5],他们在实施产品差异化战略方面取得成功,使得其开发能力和市场营销能力更强、产品的知名度和美誉度更高,迅速提升了企业的核心竞争力。据报道,三大集团2001年的人造板机械销售总额达到12.75亿欧元;其所交货的人造板机械成套设备已占全世界总生产能力的80%以上[5,10]。
发达国家的人造板生产企业大致可分为大、中、小型3类,其日产量依次为500~1000m3、250~600 m3和60~200m3[11]。而新建生产线的年产量一般都在10万m3以上
世界上已有30多个高产量人造板厂投产[7],如高产量定向刨花板厂:美国两厂家年产量分别为44.25万m3和29.2万m3,加拿大两厂家年产量为61万m3 42万m3;中密度纤维板厂:美国两厂家年产量分别为26.5万m3和28.85万m3,加拿大两厂家年产量为23万m3和23.9万m3;胶合板厂:美国一厂家年产量为22.1万m3,芬兰两厂家年产量分别为27万m3和20万m3;刨花板厂:德国两厂家日产量分别为1475m3。和650m3,加拿大一厂家年产量为37.17万m,31.2 生产过程自动化及运行生产安全化
生产过程自动化的目的是简化设备的手动操作,减少人为主观因素,提高产品质量和劳动生产率。如法国Isoroy公司的Ussel中密度纤维板厂,日产量230m3,整条线由计算机控制,只有7名人员监视全部生产过程;加拿大一家刨花板厂,年产量15万m3,整条生产线采用先进的设备和自动控制系统,只有4名操作人员;西欧部分生产线均通过计算机中心控制室的屏幕监视每台机器的工作状况[7,11]。
发达国家对人造板设备,尤其是高速运转的设备都要进行设备作业安全的评价,设备上必须装备有防护和联锁技术的安全装置,并贴有经欧共体安全认证的CE标志。在生产线上容易产生起火、爆炸、不安全的工序上都设置有防火、防爆、防止设备和人身事故的安全系统[11]。如德国Grecon公司的火花熄灭装置,能报出火花出现的信号,并几乎在瞬间于传感器前方6-8 m处形成短时的稠密水雾,火花便在水雾中被熄灭,以防止火花可能引起木质粉尘爆炸[7];德国Zettier GmbH公司研制的RAS 5l型起烟信号器,通过光一电传感器经常测定空气中烟气的存在,同时测出可产生的火花点[7]。
1.3 产品标准系列化同设备质量最佳化
各类人造板生产设备品种、规格齐全,达到标准化和系列化,以满足不同生产规模的需要。欧共体宣布从1993年1月起正式执行:EN 29000系列标准,采用了国际标准化组织制订的ISO9000质量管理和质量保证系列标准,要求出口到欧洲统一大市场18个国家的商品,不仅质量必须符合合同和有关技术标准,而且生产企业的质量体系也要得到ISO 9000系列标准的认可口[7,13]。产品要到世界市场上竞争,必须具备高水平的质量,质量的高低取决于产品的标准水平,从而促使各国广泛采用国际标准和某些国家先进标准来组织生产。欧美及亚太地区一些国家和地区已经对本国本地区出口企业依据ISO 9000系列标准开展了质量体系评审工作[7]。中国于1989年将ISO 9000系列标准等同纳入国家体系,正式颁布GB/T10300系列国家标准[7]。
把整个生产流水线视为一个封闭的循环系统,并用计算机对各个工序的运行加以控制,使整个系统自动调节到最佳状态,确保产品高质量[7,11],并做到设备外观美学化[11]。如加拿大魁北克一家年产15万m3的刨花板厂就采用了先进设备和控制系统[11]。1.4 设备生产环保化和技术创新持续化
人造板生产的环保问题与人造板生产工艺、所采用的原材料以及动力技
[11]术和电力技术等问题紧密相关,只能综合解决。动力技术是所有生产的推动力,它在保证生产作业的同时,又毫不怜惜地破坏环境。因此,随着环保要求的提高,各国都在加强研究和开发对环境影响最小而又能发展人造板生产的技术和装备[7]。
1.4.1 废水治理
美国采用厌氧预处理湿法硬质纤维板生产的废水,有机物负荷率在5~11kgCOD/(m3.d)COD去除率60%,可使好氧段减少过剩生物污泥70%,并可降低能耗;采用间歇式沉降充气反应器处理桉木纤维板生产中的废水,能有效地除去废水中的COD 50%~80%和BOD5(5日生化耗氧量)90%~96%[11]。俄罗斯采用阳离子活性絮凝剂处理湿法纤维板生产的废水,据称效果较好[7]。
1.4.2 废气治理
人造板生产过程中产生的废气含有甲醛、苯酚、碳氢化合物等有毒气体及大量的粉尘,有害于工人健康,污染环境。发达国家对排放废气中的有害物质含量都有严格的规定标准,经常对人造板企业的生产环境进行监测[7]。德国:Egger公司研制的刨花板生产中排出空气的净化装置,其粉尘含量小于6mg/m3,二氧化硫含量小于12mg/m3,一氧化碳减少.50%以上,碳氢化合物减少35%~80%;德国W.Kunz公司的刨花板生产用干燥机废气热净化装置,可使废气中有机杂质和甲醛含量不大于10mg/m3。奥地利Fritz Egger刨花板厂用占总投资1/3的资金安装了新型Bohler废气净化装置,不仅能有效地净化干燥过程中释放的有害气体,而且可以回收热能[7,11]。
1.4.3 粉尘处理
德国规定在工业加工环境中,木粉尘浓度应小于2mg/m3(新设备)和5mg/m3(旧设备);美国职业安全和健康管理部门要求空气中可被人体吸入的灰尘必须低于5 mg/m3。近年西欧和北美木材加工生产所用的旋风除尘器已换代为捕尘器或过滤器,有多种形式,如复式除尘一滤尘器、带水膜的旋风分离器、低速滤尘器和真空过滤器等[7,11]。德国Greeon公司研制的防止粉尘爆炸装置几乎安装在德国所有人造板生产线[7]。
1.4.4 降低噪声
研究表明,每降低噪声1dB,平均可提高劳动生产率1%,减少发病率10%~15%,降低职业病发生的危险。噪声已成为评定机床质量性质的一个重要指标[7,11]。为降低噪声,各国除改进设备本身外,还采取下列有效措施:安装吸声系统,用护板从外部包覆和用吸声板从内部包覆隔离噪声源,设置空间吸声体[7]和防护屏等。
1977年德国Kusters公司(现属美卓)率先生产了钢带辊子链式连续压机,安装在比利时年产12万m3。刨花板生产线上;Bison公司(现属美卓公司)1981年首先推出了钢带油膜连续压机。现Metso公司可提供长度为44 m的连续压机,最大产量可达35万m3/a。Siempelkamp公司1984年为美国生产了用于中密度纤维板生产的连续压机。Dieffenbacher公司1990年向丹麦提供了第一台连续压机;1997年提供了世界上第一台带有微波预热的连续压机,用于单板层积材生产;1998年提供了2 000m3/d、长度达50 m的连续压机,用于木质刨花板生产;2000年提供了世界上最大的2100m3/d、63m长、12英尺宽定向刨花板连续压机,安装在加拿大爱贝塔一条70万m3/a的定向刨花板生产线上[5]。连续压机具有生产连续、产量高、幅面大、规格灵活等特点,有效地促进了人造板工艺技术、生产线相关主机设备与控制检测技术的长足发展,从而带来了人造板[5]工业的一场革命。回顾人造板机械的发展史,三大集团无一例外都是紧紧抓住热压机这个生产线龙头设备的技术创新进行的,是目前世界上仅有的能生产连续压机的企业[5]。近期美卓公司正在开发具有创新性的喷蒸连续压机,以提供更高产量和更加灵活的产品,在同一台压机上可实现板材密度从250kg/m3。到1000kg3/m。范围内的变化;在压机进料线上喷射130℃的蒸汽,允许使用更加环保的胶粘剂,而不需要较长的热压时间[5]。2 国际人造板机械技术发展水平
随着木材资源的锐减和环保要求的提高,各国都在加紧研究和开发新工艺、新设备,世界人造板生产装备技术水平不断提高,代表国际先进发展水平的新技术主要表现在以下几个方面。
2.1 自动化控制技术
2.1.1 远程在线监控服务技术
生产线远程在线监控服务系统过去应用数字式网络和卫星通讯联络方式,现在发展到国际互联网,可保证在一天内的任何时间、全球范围内的任何地点解决用户本地的问题。在人造板生产线铺装和热压工序中,应用多媒体远程诊断、技术支持、维护和故障检修功能已经成为现实,从而节省了技术支持人员的差旅费用,大大提高了生产线运行的可靠性和生产量[5]。
2.1.2 自动化过程控制技术
应用在人造板生产上的先进自动化过程控制技术,采用分布式智能开放式系统、数据联网和中心数据库等先进技术,把一次控制与基础自动化控制完全分离,使生产线不受过程管理配置的影响和约束,具有过程及质量数据管理、生产数据管理和报告、自动更换产品、带有配方和订货管理的全自动生产和企业范围的信息口等先进功能[5]。2.1.3 连续压机紧急卸载技术
连续压机紧急卸载系统,是用于新一代连续压机的更安全、更快捷和更柔性化的独立卸载系统;一旦自动化装置失灵,紧急卸载系统可用于手动或自动卸载压机,保护压机安全,减少机器停工时间[5]。2.2 热处理技术
2.2.1 新型板坯预热技术
最近迪芬巴赫公司成功开发了一种新的板坯预热系统,通过控制饱和蒸汽加热板坯表面,用来预热定向刨花板、纤维板或刨花板板坯表面达到100℃。该技术应用在中密度纤维板厂的一台33m长连续压机上,通过对8~12mm厚度中密度纤维板的试验表明,热压时间减少15%~20%[8]。
2.2.2 喷蒸热压技术
经过半个世纪研发的喷蒸热压技术已进入实用阶段,能够明显提高刨花板生产率。喷蒸热压法是将高温水蒸汽靠外部压力注入板坯内部,使板坯整体均匀和迅速加热,可在短时间内制板[11]。采用喷蒸热压法的热压时间仅为传统压机热压时间减少15%~20%[8]。
2.2.3 连续热压技术
过改进的连续式热压机目前在新建刨花板和中密度纤维板生产线和设计中已占主导地 位,促进了人造板工业向大规模方向发展。连续式压机与间歇式压机相比具有以下优点:生产效率高、没有辅助时间、板的厚度偏差小、板面光滑平整、砂光损失小、生产板的规格灵活性大、锯成规格产品损耗小、板的断面密度分布合理以及生产能耗低等一川。连续式压机最适宜于压制厚度2.5~25mm的薄板和中厚板[11]。
2.2.4 热磨机技术
20世纪30年代瑞典Sunds公司的Asplund发明了第一台热磨机,其名牌产品L系列热磨机已遍布世界各国[7];1993年公司研制成功新型M系列热磨机,以结构紧凑、动力大、操作简单、使用经济和全自动控制为特征[7,11],成为业界
[5]高品质和高可靠性的标准;近期又新推出了P系列热磨机,与M系列相比,外形一致,但内部已有100多处改进"0,从而使人造板生产效率进一步提高、单位原料消耗显著下降、能量消耗大幅度降低、技术经济指标明显提高[5,7]。奥地利Andritz公司新推出的侧开门式热磨机产品,磨实体端盖可侧向打开,磨片的更换和维修更方便[5];提供的ABS68/70-1CP型热磨机,磨盘直径70,主电机功率11000kW,最大生产能力40 t/h,是目前世界上在线运行的最大热磨机[5]。
德国Pallmann公司生产的:PR32~60系列热磨机,主电机功率为240~8000KW,生产能力为0.9~32 t/h;PR系列热磨机的磨盘间隙可通过电子仪器连续显示,精度可达0.01mm。最新研制出的新型MDF热磨机系统PR62,综合了世界各国热磨机的特点,最重要的创新是热磨机的主轴支撑装置,即轴的前、后部安装了重型辊子轴承,便于吸收径向力,而轴的中部有特别设计的液力支撑装置,用于吸收热磨过程中的轴向力;整个装置可长期保持良好的润滑状态,从而可达到平稳而基本无磨损的工作状态[5]。
2.3 铺装机与砂光机技术
1997年市场上仅有真空铺装机和机械铺装机用于MDF生产,1999年美卓公司推出了活动式铺装机,其技术特点是铺装时铺装头的辊子可以活动;优点有:无须板坯扫平,没有纤维再循环,降低气力输送系统投资,降低了能耗和胶的消耗,更均匀的纤维含水率,优良的板坯结构整体性,铺装精度高于±2%。辛北尔康普开发的新型MDF铺装机,纤维由底部计量输送带和料仓出口前端的盘式铺装辊进入,通过2个打散辊输送到具有齿形辊(倾斜度和速度可调)的机械铺装头(倾斜角度和高度可调)上[5]。瑞典Sunds Defibrator公司1992年开发成功新型机械式分选铺装机Classi Former,成为刨花板生产上一项重大的技术进展,是从气流铺装成型技术开发成功以来最重大的突破,优点有:大大提高板面质量,减少表层用料,降低成板密度,成板的砂光量少,没有污物,板面均匀光滑,减小了热压机压板和钢带损坏危险[7,11]。
砂光机是决定成品板表面质量的关键设备之一,国际上多采用8英尺宽的在线连续砂光
机。瑞士Steinemann公司的Satos砂光机是世界著名品牌,国际市场占有率第一;2000年推出的新式Satos系列宽带砂光机,用特种矿石复合材料制成砂光机框架,温度系数仅为金属的1/50,吸收振动能力是金属的10倍[5]。意大利Imeas公司1995年为阿根廷的Masisa公司设计和交付了最新型的“超霸系列”砂光机,砂辊动平衡误差在10g内,精确砂垫挠度可调且内部带循环水冷却,采用气缸通过精密齿轮/齿条副传动两边的机械式顶杆张紧砂带,砂带调偏系统只有需要时才会摆动,适应了现代人造板工业高产、高速、超宽的生产需要,使得砂光这一环节的控制更加稳定[5]。2.4 纤维处理技术
2.4.1 纤维清洗技术
因高密度薄板对纤维质量要求高,少量金属或非金属高密度杂质就会影响产品质量,甚至损坏钢带。为满足生产高密度薄板的需要,三大公司近年均成功研发了纤维清洗新工艺,虽然技术原理和设备结构有所不同,但功能与作用基本相同。施胶纤维从干燥机出来后需要进行一次风选清洗,又称“重物分离”,将异物、纤维团、胶疙瘩等杂质除掉,确保进入铺装阶段的纤维质量。迪芬巴赫的纤维清洗技术可将95%的沙子、金属、直径超过1.2 mm的重物以及已形成立方体或球形体尺寸大于3.5mm的胶块和纤维体分离出来;用于对纤维进行风选清洗的气力系统采用“热风闭路循环式”,防止纤维冷却导致结露和胶料的预固化[5]。
2.4.2 纤维干燥技术
在MDF生产中,传统单级干燥机使用高温干燥,纤维原料易出现预固化和含水率不均匀,常发生纤维表面过干而芯部还相当湿的现象,既影响板坯热压性能,又增加施胶量。美卓推出的一个重要改进就是使用二级闪急式干燥。在二级干燥机中,第一级干燥提供快速干燥能力,干燥人口的温度与传统干燥机使用的温度基本相同,但持续时间短,这时离开一级干燥的纤维含水率还相对较高;第二级干燥在一个相对较低温度下进行,纤维在干燥管道中滞留的时间相对较长,以确保纤维更加温和地完成干燥全过程。二级干燥最新发展技术是回风系统,即把第二级干燥旋风分离器出口空气(有一定的热量且湿度低)回用到一级干燥,[5]使系统总外排风量降低,且热量消耗显著降低。
2.4.3 纤维调质技术
美卓公司为了进一步改进人造板生产线性能,研制出了能充分提高热压性能的纤维调质系统,在干燥机和铺装机之间安装,能使系统内的热空气保持适当的温度和湿度;可将板坯的温度最低加热至45℃,靠提高板坯的温度可提高
[5]压机产量20%~30%。
2.5 监测评价和节能环保技术
2.5.1 x射线多功能测量和评价技术
迪芬巴赫新近推出一种x射线多功能测量和评价系统,安装在连续压机之前铺装线上,能够探测纤维、刨花或定向刨花板坯中金属和非金属的高密度杂质,能够识别各种杂质的形状,存储各种杂质的三维图像和趋势曲线用于以后的评估,操作员可获得板坯铺装后铺装质量的整个示意图[5]。
2.5.2 节能环保技术
国际人造板工业普遍采用专用能源工厂的方式提供热能,在MDF生产线上几乎100%装备有能源工厂。能源工厂以树皮、碎料、锯屑、砂光粉,甚至热压机废气和少量的污水等剩余物为燃料,产生工厂所需的70%~90%的热能,不足部分可用天然气或燃油等作为补充燃料[5]。采用能源工厂既可节省大量的燃料成本,又可消化工厂剩余物,使工厂做到“零排放”,唯一排放点干燥机出口排出的一氧化碳和氮氧化物的浓度可达到TA空气质量标准,满足环保要求。目
[5]前,一种新的可同时提供热能和相当大一部分电能的能源工厂正在开发中。3 世界人造板机械设备发展趋势
世界人造板生产装备技术水平不断提高,国际人造板机械正向大型化、高速化、自动化和高新技术的广泛应用,扩大原材料范围、提高其利用率和产品质量,节能和开发新能源以及注重环境保护等方向发展[14]。(1)大型化。为集中信息、利于新技术采用,实现生产连续化、自动化,提高劳动生产率和降低生产成本,增强市场竞争能力,人造板厂的生产规模越来越大,所使用的人造板机械设备也越来越大。(2)高速化。人造板机械的主轴转速、进料速度等在普遍提高,设备的加工速度、运输传送速度在大大加快,从而大大提高了设备生产能力。(3)自动化。电子计算机的普遍应用,实现了设备的自动检测、自动调节和控制、自动信号连锁、保护和自动化管理,从而提高了劳动生产率、设备利用率和产品质量[14]。(4)多样化。为扩大原材料利用范围、提高木材利用率和人造板产品质量,适应木材资源不足和产品结构不断变化的要求,国际上不断开发研制新型人造板机械,从而满足市场对人造板机械产品品种不断增加的多样化需要。(5)节能化。随着能源供应越来越紧张,全球越来越重视能源节约和新能源开发,不断提高人造板机械设备的效率。(6)环保化。一些发达国家重视环境保护,增加投资在工艺和设备等方面,对人造板生产中产生的粉尘、污水、有害挥发物和噪声等的防治开展了大量研究工作,并取得了较大进展[14]。4 国际人造板机械制造业的启示
2004年世界人造板产量大约14100万m3,而中国为5446.49万m3,占到37.9%,较上年增长19.6%,雄居全球之首[4]。中国人造板工业快速增长的主要原因是国民经济高速发展的市场拉动,人造板生产技术的日趋成熟,以及人
[4]造板设备自动化水平的不断提高和生产规模大型化。中国约有180家企业生产人造板设备,向人造板制造业提供39类800多种产品[3,4],年产值超过20亿人民币[3]。中国已有400多条人造板生产线,但95%以上都是多层和单层间歇式压机[15]。国产胶合板成套设备的产能已占国内该板总产能的90%以上,国产刨花板成套设备占到了80%以上,国产中密度纤维板成套设备占到了近80%[16]。
中国与世界人造板机械制造业差距较大,但国产人造板成套设备与进口设备的差距在不断缩小。胶合板成套设备在大中型液压双卡轴单板旋切机、单板连续干燥机、胶合板热压机等主要单机设备的技术上与国际先进水平相比差距并不太大,但是高速自动定心机、高速旋切机、高速剪板机等高速设备国内还不能生产,适用于单板生产自动化的单板横拼机等芯板整张化设备还需要进口[16]。中国已基本具备设计成套中小型MDF和刨花板生产线能力,但关键设备的技术性能与先进国家产品还存在一定差距;大型生产线只能进行一些辅机配套。
国际人造板机械行业主要控制在美卓、迪芬巴赫和辛北尔康普三大集团手中[4]。其中美卓人造板机械公司是目前世界上唯一能提供全套人造板生产线设备和工艺技术以及全面的工艺解决方案的供应商,技术领先,设备集成度高,可帮助用户最大限度地创造盈利空间[17]。
中国人造板机械制造行业产值落后的主要原因是中国设备和国际设备价格相差太大[18]。目前中国人造板设备行业存在的主要问题或者说与国际三大集团相比存在的主要差距在于[4,18]:(1)科技储备和投入不足,原始创新能力弱;(2)科技资源分散,行业整体科技水平落后,企业缺乏核心竞争力;(3)健康协调发展的政策支撑体系尚不完善,宏观调控乏力。据预测,随着中国改革开放和社会经济的发展,2010年全国人造板市场消耗量将达3700万m3[14]。这为人造板机械制造业的发展提供了广阔的市场空间和发展前景。但国际先进人造板设备和人造板大量涌人,将使中国人造板机械制造业面临更加严峻的竞争与挑战。所以要尽快缩小与世界发达国家的差距,提高参与国际竞争的能力。
一是要真正按照现代企业制度,组建2~3个大型企业集团,迅速提升企业的创新能力和核心竞争力,提高企业的市场融资能力,巩固国内市场,抢占国际市场[5]。
二是要强化主机设备和关键工艺技术的研究开发,重点开发有自主知识产权的人造板生产工业化技术与设备[5,19];提高人造板成套设备的内在质量和工作的可靠性、安全性以及提高生产线的开工率,液压件、气动件、电子元件等标准件选用最好产品,加强国际配套„;通过技术改造和加强现代化技术服务实现技术升级,使客户提升产品质量并保持盈利,提高自主产品的国内外市场占有率。
三是继续实施“走出去”和“请进来”战略,不断拓宽人造板机械制造业的国际
[4,18]合作与交流的领域和渠道。加强与世界知名科研机构、大学、跨国公司的合作,密切跟踪国际人造板制造行业的科技前沿,在积极引进并消化吸收国际先进技术和管理经验的基础上,强化自主创新,扩展拥有自主知识产权的科技成果,使国产人造板生产线在自动控制、监测服务、能源利用和环保等方面有较大进展[5],提高国际竞争力。
参考文献
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浅谈人造板企业的用电安全管理 篇6
一、从安全管理上分析:
1、企业应配置相应的人员和机构;是否配备了足够的电气管理人员;是否有专门机构(如技术部门或安全部门)管理电气安全工作;工厂用电是否有专业电工并持证上岗等等;
2、应建立相应的安全用电规章制度;如各级安全生产责任制、各种电气设备的安全操作规程、配电房电气检修的第一种、第二种工作票制度等;
3、定期不定期进行安全检查;用电安全检查应和厂、车间的定期不定期安全检查一起进行,检查应有专人负责,采用《安全检查表》等现代安全管理方法对企业的用电状况进行科学的评估,将事故隐患消灭在萌芽状态。如电气线路中接地装置的检查时间为:①变配电站接地干燥季节每年检查一次;②车间电气设备的接地每两年一次;③防雷接地每年雨季前一次,避雷针装置每年一次;④手持电动工具接地(零)线使用前检查;⑤腐蚀性土壤内的接地装置每5年局部挖开检查一次;
4、安全教育主要是为了使工作人员懂得电的基本知识,认识安全用电重要性,掌握安全用电的基本方法,从而能安全地、有效地进行工作。新入厂的工作人员要接受厂、车间、生产班组三级安全教育。对一般职工应要求懂得安全用电的一般知识;对使用电气设备的生产工人还应懂得有关的安全规程;对于独立工作的电气工作人员,更应该懂得电气装置在安装、使用维护检修过程中的安全要求,应熟知电气安全操作规程,学会电气灭火的方法,掌握触电急救的技能,并应通过考试合格;
5、安全资料是做好安全工作的重要依据。为了工作方便和便于工作检查,应建立高压系统图、低压布线图、全厂架空线路和电费线路布置图等其他图纸资料;对于重要设备应单独建立资料,每次检修和试验记录应作为资料保存,以便查对。
二、从环境上分析:
人造板企业有着较高的防火防雷要求,因此防火防雷工作是电气安全工作中不可少的重要组成部分,采用科学的方法对环境进行评估以确定企业的防雷及防火等级并做为日常电气设计及维修工作的依据。
1、正确区分厂房是否为第一、二、三类的防雷建筑物,并根据建筑物的不同情况设置防雷措施;
2、应及时做好防雷工作,我省的大部分人造板企业位于山区,防雷工作是企业安全用电的一件大事。根据雷暴日的情况判断出高度多高的建筑物需要进行防雷,如福州市雷暴日天数为56.5天,为雷暴日中等偏多区;高度在20米以上的机械设备或在其它建筑物、避雷系统的保护范围之外的就必须设置避雷装置;
3、因人造板企业大量使用易燃易爆、可燃材料(原料),因此电气防火防爆也是非常重要的一环,首先应确定企业的火灾危险等级,对本企业所采用的电气设备及线路等进行专门设计及施工,在维修时也应采取相应的安全措施以防止电气火灾事故的发生。
三、从人员情况分析:
人是生产力要素中最重要的一环,人的素质决定了一个企业的整体实力和管理水平,提高人的安全用电的素质,最主要是通过安全教育和培训的方法。新入厂的工人,对用电知识一知半解,最容易产生违章操作,是用电安全中最薄弱的环节,应加强安全教育和培训,考核合格方可上岗;对管理人员来说一般都有一定的专业知识,应根据实际情况及时补充新的知识以便于管理工作;对专业电工则要求最高,应明确企业的整个供用电系统及其保护方式,在日常加强巡查,及时消除用电隐患。
四、从工艺上分析:
1、正确采用用电保护系统,在人造板企业的供用电系统中建议可广泛采用三相五线制的保护措施,可解决目前许多人造板企业用电保护系统混乱,接零与接地保护混用等通病,从根本上保障企业的用电安全。
2、人造板企业的车间如烘干车间、胶粘车间、锯木车间等都存在可能引发火灾及爆炸的环境,因此企业对在爆炸危险场所使用的防火防爆电气设备应正确选用及安装:①保持一定的防火间距;②密封;③通风;④接地。只有正确安装了防火防爆电气设备才能防止电气火灾及爆炸的危险,而这两种危险又是人造板企业中较容易发生的事故。
0表示适用,×表示不适用,⊿表示尽量避免
3、及时前采用正确的方法维修或检修电气设备,防止在维修或检修电气设备的过程中出现如电火花、电焊渣等引发电气火灾或爆炸造成人身伤害的可能性。
4、配备足够的、种类相应的消防灭火器材并及时开展消防演练或演习,使得职工掌握如何扑灭火灾及如何逃生知识。
人造板工业发展 篇7
1852年英国人Phelps把碘滴到了犬尿里, 他发现经过反映后的液体中呈现出闪烁悦目的绿色小晶体, 他把这一现象禀告他的导师—生理学家Herapath后, Herapath用显微镜对该晶体进行了细致的观察和研究, 发现在晶体和晶体交叠的一些地方是亮的, 而在另一些地方却是暗的。于是知道这是一种二向色性很强的晶体, 是一种新型的偏振材料, 后人称其为Herapath晶体。
1928年, 就读于哈佛大学物理系的19岁大学生Land, 将拌有Herapath微晶而尚未固化的塑料经由一条细狭缝压挤出来, 使那些针状的微小晶体都被相互平行地排列在塑料薄膜里, 经固化后, 制成了世界上第一种人造偏振片—J偏振片。1938年, Land又发明了H偏振片, 这是目前采用最多的起偏器, 这种偏振片并不包含二向色晶体, 而是用分子模栅替代。Land将聚乙烯醇薄膜在水蒸气浴中均匀加热拉伸, 使那些无序的相互纠合着的长键分子在沿同一方向拉伸过程中排列整齐, 然后把它浸入到含碘溶液中, 使碘分子聚合到已被拉直的分子上去, 形成一条碘链, 经晾干便成为性能优良的H型人造偏振片。
人造偏振片的发明使偏振光的应用得到迅速的发展, 1937年Land获得利用偏振片制作立体图像的专利, 1939年, 在纽约举行的国际博览会上第一次展示偏振片立体电影, 随后, 1952年, 世界上第一家偏振光立体电影院正式落成。
二、立体电影的原理
1. 双目立体视觉
眼睛除了能感受到物体的大小、形状、亮暗及表面颜色以外, 还能产生远近的感觉以及分辨不同物体在空间的相对位置。这种对物体远近的估计就是空间深度感觉。对于物体位置在空间分布以及对物体的体积感觉, 即为立体视觉。
日常人们用双眼来观察同一物体, 由于左右两眼相隔一定的距离 (成年人的双眼大约相距65mm) , 实际上两只眼睛是从两个不同的位置和方位观察这个物体的, 所以该物体在两只眼睛的视网膜上所成的像是不同的, 如图1表示两眼正对着看前方一凸棱台, L表示单独用左眼观察时的情况, R表示单独用右眼观察时情况。由于同一物体对左右两眼的相对位置不同, 在两眼视网膜上所成的像有差别。而且, 被观察的物体离我们越近, 左右两眼观察到的两个像的差别就越大, 反之, 被观察的物体离我们越远, 左眼和右眼观察到的两个像的差别越小。这两个略有差别的图像通过神经末梢传到大脑, 通过我们的生理和心理作用, 在大脑中形成了一个具有长、宽、高的三维实体。所以立体形象的形成就是因为人们两眼之间存在距离。那为什么我们闭上一只眼, 也能感觉出物体的远近、大小呢?这种空间深度感觉是建立在人们积累的经验基础之上的。当物体的高度已知时, 从物体对眼睛张角的大小来判断物体的远近, 视角小则远, 视角大则近;根据对物体细节分辨的程度来区分物体的远近, 近处的物体色彩饱和, 越远处的物体色彩越淡;根据物体之间的遮蔽关系来判断物体的深度, 前面的物体可以遮挡后面的物体;另外, 根据眼睛对观察远近不同物体的调节程度也能判断物体的远近。所以, 用单眼观看熟悉的物体, 根据人们的经验, 仍能将视网膜上的平面像, 想象成为一个空间物体, 产生空间感觉, 但是这种空间感觉是极差的。
2. 立体电影的原理
立体电影的原理就是建立在双目立体视觉的基础上的。用两台摄影机模拟左右两眼视线, 分别拍摄两条影片, 然后, 将这两条影片同时放映到银幕上, 观众在观看时要戴上眼镜, 目的就是使观众的左眼只能看到左侧摄影机拍摄的影片, 右眼只能看到右侧摄影机拍摄的图片, 两幅图像经过大脑处理, 就对银幕画面产生了立体纵深感, 立体视觉就产生了。值得注意的是在不同的观看距离上, 观众对银幕画面的纵深感是不一样的, 后排的观众比前排的观众看到的物体, 浮出银幕的距离要远, 纵深感更明显, 立体效果更强烈。放映时, 如果左右两机的胶片挂反了, 或者制作的眼镜的左右镜片放反了, 将会导致该浮出银幕的物体反倒凹了进去, 该凹进银幕的物体反倒浮了出来, 这样, 我们的视觉形象就会和我们的经验相背, 造成意识上的混乱。
三、偏光立体电影
在立体电影中, 对摄影和放映的左右眼画面分像有许多种方法。例如:红蓝眼镜法、液晶开关眼镜法、光栅法和偏振光法等多种形式。八一电影制片厂拍摄的《北京的春天》为红绿眼镜观看的黑白立体电影。右眼画面以绿色, 左眼画面以品红色叠印到一条正片上制成放映拷贝。放映时观众只要戴上右眼为红色, 左眼为绿色的镜片, 便会看成立体影像。红绿眼镜的立体电影, 因两眼色光负荷不一致, 看久后, 观众会有劳累感。
在立体电影中, 应用最广泛的是偏振光法分像, 采用这种方法分像的称为偏光立体电影。在拍摄偏光立体电影时, 用两台同步摄影机, 调整他们的位置, 使他们的拍摄角度刚好与双眼观看物体的角度一致。这样从左右两个两个不同方位拍摄下来的分别叫做“左拷贝”和“右拷贝”。在放映时, 也采用两台同步放映机, 但是在两台放映机镜头前各放一枚人造偏振片 (相当于起偏器) , 使它们的透振方向相互正交, 即银幕上的两个画面是分别用透振方向互相垂直的平面偏振光放映出来的。为了使观察者形成立体图像, 必须使他们的左眼戴上与左拷贝镜头前透振方向一致的偏振片, 右眼戴上与右拷贝镜头前透振方向一致的偏振片 (相当于检偏器) , 这样左眼只接收到左拷贝的画面, 右眼只接收右拷贝的画面, 这两个图像经过大脑的处理, 就得到和我们双眼直接看物体达到一样效果的立体图像。但是如果你摘下眼镜, 将会发现其实银幕上并没有立体景物, 看到的只是两幅少许错开并存在略微差异的平面图片。
放映立体电影时, 在普通银幕表面喷涂一层金属粒子, 以防止退偏振的产生, 达到良好的观看效果。
四、立体电影的发展
前面我们介绍的立体电影是以双机同步拍摄、双机同步放映以及双拷贝为例进行的, 这是在早期的立体电影中采用过的。随着科学的发展, 配用必要的光学附件后, 出现了单机、双镜头、单片拍摄和单机、单镜头、单片放映。
从1959年开始, 到1966年十年动乱前, 八一电影制片厂、上海科学教育电影制片厂、上海美术电影制片厂和上海天马电影制片厂等四家共摄制了长短立体影片共11部。全国各大城市可以兼映立体电影的正规影院共有18家。所有这些我国自行摄制的立体影片, 在此阶段都是双机拍摄和双机放映的偏光立体电影。
1965年, 美国的罗伯特维·伯尼尔上校研制出一种比较简便而容易推广的35mm单机偏光立体电影。1979年6月美国的一部35mm单机偏光立体电影《Sea Dream》在北京上映, 一时在北京又掀起了立体电影热。1979年底, 北京电影制片厂成立了立体电影研究组。1981年, 北京电影制片厂摄制成双机拍摄单机放映的35mm彩色偏光立体电影《欢欢笑笑》, 成为我国第一部单机放映的Spacevision式立体片。1982年又完成了彩色立体片《快乐的动物园》。与此同时, 北京电影制片厂还组织了三种摄影装置研制, 分别为:时间差分光立体摄影机、空间差偏振分光摄影装置和双镜头立体分光摄影装置。1985年, 西安电影制片厂拍摄了我国第一部用单机拍摄、单机放映的彩色35mm立体片《他, 我们见过》, 1987年又拍摄了35mm单机立体故事片《恐怖的鬼森林》。这样, 立体电影很快便推向了全国各省市数以千计的放映单位。
近年来, 在3D (三维立体) 电影的基础上, 又出现了4D电影, 4D电影是指将银幕空间的立体效果同观众厅里的特殊效果如下雪、刮风、闪电、喷水、振动、坠落、气味等结合在一起, 使观众在收看立体电影的过程中, 不仅有视觉感受, 另外还有触觉、嗅觉、听觉的感受, 使观看到的画面显得更真实、形象和逼真。
计算机和信息科学的发展使得当前的三维立体仿真模拟技术已经相当完善, 几乎达到了和实景拍摄同样的效果, 并且由于它不受自然条件和人为因素的影像, 将会越来越多的应用到立体电影的制作当中。我们相信, 随着科技的进步, 立体电影将会散发出更加蓬勃的生机, 给我们带来更新奇的感受!
参考文献
[1]张以谟.应用光学[M].北京:机械工业出版社, 1982
人造板工业发展 篇8
本届展会以“展实力、寻商机、求效益”为核心。展览面积超过2 万平方米, 展位数目超过800 个, 较去年均有显著增长。展示范围包括人造革合成革、人造革合成革原辅材料、人造革合成革机械设备、生产技术、鞋类、鞋用化工类、机械设备类等人造革合成革产业链相关环节的产品技术展示。来自30 多个国家和地区的300 余家企业带来了10000 多款国内外行业前沿新产品、新技术。
中国鞋业协会、巴基斯坦手套制造商协会、日本塑料加工行业协会、韩国PU协会、泰国化工商业协会、土耳其皮革行业协会等国内外知名协会组团参展、参观本届展会, 形成了强大展团和买家团。
为了给参展商家打造一个国际化的展示舞台, 展会组委会还联合德国、印度、英国、日本、台湾、巴基斯坦、香港等国家的50 多家媒体, 全面宣传本届展会, 特别是日本的Chemical Daily (日本化学工业日报) 、印度的Chemical Weekly (印度化工周刊) 、德国的PU杂志、台湾鞋讯杂志等知名杂志媒体也悉数来到展会现场。
展会期间, 主办方特别举办了“第五届中国生态合成革论坛暨中国合成革技术与市场研讨会”、“特邀买家项目对接及签约仪式”、“T型台模特走秀”等活动, 为第五届中国 (上海) 国际人造革合成革工业展览会增添无数亮点。
中外人造板甲醛释放限量标准对比 篇9
目前, 生产人造板使用的胶粘剂大多数是为以甲醛为主要原材料的脲醛树脂胶粘剂。它具有生产成本低, 原材料来源充足, 生产工艺简单, 使用方便, 胶层固化后无色, 胶接性能优良, 耐水、耐湿性能较好, 用途广泛等优点, 成为人造板材用胶粘剂的主要品种, 占人造板用胶量的90%左右, 广泛用于生产纤维板、胶合板、刨花板、细木工板等人造板。但使用脲醛树脂胶粘剂制造的产品会连续不断地慢慢释放出甲醛, 因此, 脲醛树脂胶粘剂游离甲醛的污染和危害问题备受关注。
1 甲醛的主要危害
甲醛是一种无色、有强烈刺激性气味的气体, 有较高毒性的物质。它不仅污染环境, 而且对人体的眼、鼻、喉等器官有强烈的刺激作用, 产生变态反应, 使人体的免疫功能异常。空气中甲醛浓度为0.1mg/L时有异味和不适感;0.5mg/L时可刺激人体眼睛引起流泪;0.6mg/m3时会引起咽喉不适、恶心、气喘等, 当空气中的甲醛浓度达到230mg/L时可导致死亡。基于甲醛散发对人体的危害性, 世界各国对人造板甲醛释放限量都作了严格的规定, 进行限量要求。
2 人造板中释放甲醛的来源
人造板在实际使用过程中会慢慢释放出甲醛。甲醛释放与外在条件, 如温度、湿度有关, 也与内在因素如木材种类、胶种及工艺条件有关, 人造板中甲醛释放的途径主要有以下几种[1]:
2.1 人造板反应过程中的残留甲醛
脲醛树脂是尿素和甲醛在水溶液中反应生成的。在制胶过程中, 由于缩聚反应的可逆性、不可避免地在脲醛树脂胶中残留有游离甲醛。
2.2 人造板生产过程中的甲醛释放
人造板在热压过程中, 在一定的温度作用下, 树脂发生缩聚反应而固化, 固化后胶层后含有不稳定基团, 在固化和压制过程中, 固化不完全的树脂在热、水的作用下, 发生分解释放出甲醛。
2.3 人造板中甲醛延续释放
在人造板堆放和使用过程中原先存在的少量甲醛, 由于受到环境温度、湿度等影响, 产品内的胶层在老化过程中会继续释放出甲醛, 而且固化后的脲醛树脂有可能水解而释放出少量的甲醛。
3 世界主要国家和地区的甲醛释放量限定
3.1 欧盟
E级是国际上界定板材甲醛含量的一个通行已久的说法, 已成为人们熟悉的甲醛释放限量等级标志。欧盟标准EN13986《建筑用人造板性能、合格评定和标志》中规定了木制品E1和E2级的具体分级标准。标准规定:E1级木制品可直接用于室内, 甲醛释放限量应≤0.124mg/m3或≤3.5mg/m2h, 甲醛含量应≤8mg/100g。E2级木制品则必须经过修饰处理, 方可用于室内, 其甲醛释放限量限定为3.5~8mg/m2h, 甲醛含量在8~30 mg/100g内[2]。检测方法标准分别使用气候箱法、气体分析法和穿孔萃取法。
欧盟只接受甲醛释放限量达到E1级标准的板材, E2级产品在他们的某些国家是不允许上市的, 能上市的也不能用于室内。一些欧洲人造板制造商生产所谓E0级的板材, 这是一个自控标准, 要求用气候箱法和萃取法检测出的值接近E1级的一半左右[2]。欧美等发达国家人造板企业为数不多, 都是大规模的, 产品质量稳定性好, 按照行业协会制定的技术标准生产和销售, 由第三方认证, 不存在政府监督一说。
3.2 美国
2011年, 美国正式实施《复合木制品甲醛标准法案》, 为在美国供应、销售或制造的硬木胶合板、中密度纤维板及刨花板订立全国甲醛释放标准。标准规定:带单板核心的硬木胶合板, 甲醛释放量不得超过0.05ppm;带复合核心的硬木胶合板, 甲醛释放量不得超过0.05 ppm;中密度纤维板, 甲醛释放量不得超过0.11 ppm;薄身中密度纤维板, 甲醛释放量不得超过0.13 ppm;刨花板, 甲醛释放量不得超过0.09ppm[3]。甲醛限量标准被大幅度提高, 甚至高于世界主要国家现行标准的1000倍。以刨花板为例, 我国标准中E1级甲醛释放量不得超过9mg/100g, 而美国新法案规定的刨花板甲醛释放量不得超过0.09mg/kg, 约为我国现行标准的1/1000。
3.3 日本
日本现行木制建材等级标准中甲醛释放量标准是用干燥器法“F”和“☆”表示级别的, “☆”数越多, 级别越高。见表1:
2007年日本《建筑基准法》明确规定, 禁止使用F☆级材料在室内使用, 对F☆☆级材料应严格限制使用量, F☆☆☆级材料适当限制使用, F☆☆☆☆级材料不限量。日本没E0级一说, F☆☆☆☆甲醛限量是2008年日本首次推出的, 其甲醛释放限量甚至低于目前我国饮用水标准中0.9mg/L的甲醛含量, 目前规定的F☆☆☆☆和F☆☆☆级甲醛释放限量限值, 也明显低于欧洲和美国的标准, 在一定程度上来说, 日本对人造板及其制品甲醛释放量的要求是世界上最严格的。据统计, 目前日本生产的木制品产品中, 50%达F☆☆☆☆级标准, 其余的50%达到F☆☆☆级标准。
3.4 中国
我国现行的人造板甲醛限量国家标准是参照欧盟的甲醛限量标准制定和划分的, 沿用欧洲E1、E2标准, 这个说法也已写进国标中。2001年, 国家质检总局发布了《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》 (GB18580-2001) , 标示了E1、E2两种甲醛释放量的等级标志, 规定E1级的产品可直接用于室内, E2级的产品必须经饰面处理后才能用于室内, 见表2[4]:
2004年, E0级第一次正式出现在国家标准《胶合板》 (GB/T9846.1~9846.2-2004) 中。目前, 除浸渍胶膜纸饰面人造板产品外, 胶合板、细木工板、刨切单板、装饰单板贴面人造板、体育馆用木质地板、单板层积材六种产品的甲醛释放量标准均增加了E0级。至此我国国标中甲醛释放限量有E0、E1、E2这3个限量级别, 即E0≤0.5mg/L、E1≤1.5 mg/L、E2≤5.0mg/L (另一种计算标准为3mg/100g、9 mg/100g、30mg/100g) 。E0标准是目前国际高健康标准, E1是国家强制性的健康安全标准线, 从多年抽检结果看, 我国大多数是E2级产品, 而美国、日本多采用酚醛胶, 故甲醛释放量很低, 他们主要使用E1级产品, E2级产品也有一定的市场。
3.5 中、日、欧洲甲醛释放量标准对比
单从表3中的数据指标来看, 标准好象有一定的对应关系, 但其实不尽然, 因为各国的检测方法不是完全一致, 对应性仅可以作为参考。要彻底解释清楚这个问题, 我们要了解甲醛释放量的测定方法。通常有二种方法, 一种叫干燥器法, 另一种叫气候箱法[5]。
(1) 中国和日本采用的都是干燥器法, 甲醛释放量的单位是mg/L。干燥器法就是将15cm×5cm的试样放在20℃的蒸馏水上方24小时, 测定水中所溶解的甲醛含量。这种方法测出的甲醛含量是样品释放的甲醛溶解在水中的含量。
(2) 欧洲采用的是气候箱法, 甲醛释放量的单位是mg/m3。气候箱法是将1m2的试样放在1m3的容器中, 抽取空气以测定空气中的甲醛含量。因气候箱法检测结果最接近于实际使用状况下的甲醛释放, 故在司法程序和仲裁程序中, 使用气候箱法测定。
4 建议
在充分了解了人造板中甲醛释放量的限量要求后, 我们应尽可能地采取有效措施减少人造板中的甲醛释放, 从而提高我国人造板的质量。
(1) 建立和完善企业质量保证体系, 督促企业提高质量管理水平, 树立创优名牌意识, 提高生产企业的质量意识
甲醛释放量问题一直是影响人造板质量问题的重点, 出现甲醛释放量超标这个问题, 主要是由于使用了不合格的胶粘剂及采用了不正确的施胶工艺以及热压工艺造成的, 所以企业要严格原材料采购验证、严格按工艺技术要求生产, 严格出厂检验, 同时积极引用或采用国外先进技术和国际标准, 确保产品质量的稳定。
(2) 采取先进生产工艺, 使用新技术, 努力降低游离甲醛含量, 使之符合日益严格的环保法规的要求
我国人造板企业一般规模都不大, 约80%的脲醛胶粘剂是人造板加工企业自产自用, 脲醛胶的生产比较分散, 生产专业化技术水平较低, 易造成游离甲醛含量较高, 污染较严重。如果胶粘剂企业能形成规模化、规范化生产, 运用微机系统进行制胶生产控制, 采用先进的温度、PH值等测量方法, 对生产过程进行连续、全过程跟踪, 必然会提高脲醛胶粘剂的产品质量, 保证胶粘剂的内在质量与最终质量指标的统一。
(3) 积极开发新原料、新胶种, 特别是人造板用低成本无醛胶粘剂
一般来说, 用脲醛胶或改性脲醛胶只能制造出E1、E2的板材, 无醛胶制造E0级是发展方向。科研部门和人造板生产企业应进一步加大胶粘剂生产工艺的研究, 研制开发适合人造板工业使用的绿色环保型胶粘剂。
(4) 加大规范市场监督抽查和执法力度
监管部门要大力宣传《产品质量法》、《标准化法》、《消费者权益保护法》等法规和标准;加强市场准入制度, 督促企业全面落实质量安全主体责任, 对不合格产品和质量问题严重的企业要坚决查处;指导企业改进质量管理, 完善质量标准、计量保障体系, 完善检验条件, 严把产品出厂检验关, 生产出物理性能最好、甲醛释放限量最低的优质产品。
参考文献
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[4]GB18580-2001, 室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量[S].
无机胶合人造板技术的重大突破 篇10
镁水泥制品半干法热压成型工艺在四川(成都)新木通风净化有限公司研制成功了,这是继2002年在国内首次研制成功镁质硫铝酸盐水泥(又称镁铝硅酸盐水泥专利号:ZL02133685.7)后又一重大技术突破。镁水泥制品半干法热压成型工艺节约劳动时间、缩短生产周期、加大植物纤维掺量、提高复合板材强度,为实现无机胶合人造板规模化批量生产奠定了基础,从而推动镁水泥在人造板的应用上开辟了新的道路。
本文根据镁水泥水化反应规律分析湿料法辊压成型工艺的弊端,又从环境保护高度指明有机胶合人造板缺陷,还从理论上阐述镁水泥半干法热压成型工艺的原理,尤其是利用可再生性资源秸秆生产镁质硫铝酸盐水泥复合的秸秆板进行系统论证。希望在技术溢出效应的作用下,推广半干法热压成型工艺,实现资源的有效配置和合理利用,达到在短期内解决我国木材供需结构矛盾的目的。
2 问题的提出
2.1 湿料法辊压成型工艺的弊端
湿料法辊压成型工艺在我国十分普遍。菱镁防火板就是采用这一工艺生产的。据统计,在我国防火板年产量约7~8亿平方米,其中出口量占三分之一以上。但是,这一工艺很不合理。若用氯氧镁水泥作为胶黏剂,解决不了吸潮返卤问题;就是用硫氧镁水泥生产防火板,也解决不了强度低的问题。在这里,有必要分析湿料法辊压成型工艺的弊端。
我国杰出的镁水泥专家祝志雄工程师提出的按氯化镁溶液浓度决定需液量的配比方法,揭示了氯化镁溶液浓度和反应生成物之间的数学关系。
祝志雄指出:如果轻烧氧化镁的质量为m,活性氧化镁含量为α:氯化镁溶液重量为Q,百分比浓度为β,则配合比的数学关系式为:
这一公式表明,如果氯化镁溶液的浓度低,则需液量较少。采用湿料法辊压成型工艺生产防火板,氯化镁溶液的浓度不但低,而且需液量较大,否则就无法提高植物纤维掺量。显然,这样的配比方法违反祝志雄推导的公式。按照质量作用定律,化学反应的速率和参与反应的有效质量成比例。氯化镁溶液浓度低,水的有效质量大,自然和氧化镁反应生成氢氧化镁的速率较大。只有水的消耗使氯化镁溶液的浓度提高后,才和氧化镁反应生成氯氧镁水泥5Mg (OH) 2·MgCl2·8H2O(5·1·8型)、3Mg (OH)2·MgCl2·8H2O(3·1·8型);而氧化镁在反应中消耗后,剩下的则是没有参与反应的氯化镁。由于氯化镁以游离态存在于防火板中,一旦湿度较高,氯化镁就要从防火板中析出,产生吸潮返卤。因此,湿料法辊压成型工艺解决不了氯氧镁水泥生产的防火板吸潮返卤问题。
例如,采用22°Be'氯化镁溶液生产防火板,22°Be′氯化镁溶液的百分比浓度为20.39%。在轻烧氧化镁活性含量60%的条件下,将这一浓度代入祝志雄公式中,则100kg轻烧氧化镁只需要22°Be′氯化镁溶液55kg,这样少的需液量是无法满足30%~50%的植物纤维掺量搅拌后辊压制板的,只有增加用液量。若按MgO/MgCl2为7个摩尔比计算,则需液量为99kg,这样就有44kg的氯化镁溶液过剩。过剩的氯化镁溶液除一部分待板坯水分蒸发后与氧化镁生成5·1·8型、3·1·8型外,大部分以游离态氯化镁存在于防火板中,形成了吸潮返卤的隐患。
朱玉杰等把氯化镁溶液浓度和强度关系列出表格,浓度和强度几乎成偏态分布曲线[1]。这样,氯化镁溶液浓度除存在一个临界浓度外,还存在一个最佳浓度。从朱玉杰文章的表格中可以看出氯化镁溶液的最佳浓度为26°Be′,采用26°Be′的氯化镁溶液浓度是无法用湿料法辊压成型工艺生产防火板的。
祝志雄推导公式的原理同样适用于改性硫氧镁水泥、碱式硫酸镁水泥,甚至于镁质硫铝酸盐水泥。在这三种水泥中,也同样存在硫酸镁的最佳浓度问题。采用湿料法辊压成型工艺生产防火板就要增加大量的植物纤维,硫酸镁溶液的浓度就要低于最佳浓度甚至临界浓度,虽然生产的防火板不存在吸潮返卤,但低浓度硫酸镁溶液生产的防火板,水化反应产物中氢氧化镁占的比例较大,所生产的防火板基体材料的强度较低,防火板的强度就要受到影响。
既要满足溶液的最佳浓度要求,又要大掺量植物纤维,只有半干法热压成型工艺才能实现。
2.2 有机胶合人造板的缺陷
目前,有机胶合人造板所用的胶黏剂主要有:脲醛树脂胶黏剂(urearesins,UF),酚醛树脂胶黏剂(phenolicresins,PF),三聚氰胺树脂胶黏剂(melamineresins,MF),间苯二酚树脂胶黏剂(resorcinolresins,RF),环氧树脂胶黏剂(epoxyresins,EP),聚醋酸乙烯酯树脂乳液胶黏剂(polyvinylacetate,PVAc),水性高分子异氰酸酯胶黏剂(aqueousvinylpolymersoution-isocyanaleadhesives,API),热熔胶黏剂(hot-meltadhesives)等。有机胶黏剂价格贵,生产的板材成本高;有机胶黏剂生产的人造板不防水、不防火、易霉变、易老化、使用寿命短,其中用得较多的是脲醛树脂、酚醛树脂,而这些树脂含有大量的甲醛,污染环境,损害人体健康。
2.3 半干法热压成型工艺的优点
半干法热压成型工艺可以在溶液最佳浓度状态下实现大掺量植物纤维生产。我们研制成功镁质硫铝酸盐水泥,是在提高铝聚合度的前提下,利用氧化镁作为碱性激发剂,硫酸镁和其它硫酸盐作为硫酸盐激发剂共同作用于火山灰质材料所生成的一种新的镁水泥,这种镁水泥很适应于半干法热压成型工艺,因为在反应温度较高时才能加速Al2O3的溶解,而半干法热压成型工艺为Al2O3的溶解提供了较为有利的条件,使反应生成物以水化硫铝酸镁和水化硅酸镁为主。由于半干法热压成型工艺可以在硫酸镁溶液最佳浓度下生产,所以人造板的基体材料的强度较高。采用镁质硫铝酸盐水泥生产的人造板,防火、防水、防霉变、防老化,不含甲醛,具有有机胶合人造板所没有的优点。
3 半干法热压成型原理
3.1 短时高温对水化反应的作用
镁水泥的水化反应是个放热反应,放出的热量越多,水泥的晶格就越稳定。但是,镁水泥的水化反应有一个临界温度。低于临界温度,参与反应的离子处于相对静止状态,水化反应不能进行。高于临界温度,离子由静止向运动转化,获得一个初动能。温度越高,初动能越大,参与反应的离子碰撞的几率增加。离子碰撞化合后要释放能量,这种现象用于半干法热压成型工艺有利于能量向板坯内梯度传递。按照动量守恒定律,离子碰撞后形成的水化反应产物,仍处于运动状态,只是由于质量的叠加,运动速度降低。而由于化学键使水化产物的凝聚,质量的增加,运动速度进一步降低,产生沉淀,使强度上升。因此,半干法热压成型工艺的短时高温,就是给予参与反应的离子一个较大的初动能,使水化反应迅速进行,强度迅速上升,达到固化的要求。
3.2 板坯养护
有机胶黏剂和无机胶黏剂不同,有机胶黏剂固化后,强度基本上不再上升。例如脲醛树脂固化温度在100℃~115℃,酚醛树脂在135℃~145℃,三聚氰胺树脂在120℃~130℃,而异氰酸酯树脂在100℃以下,这些树脂固化后所胶合的板材一次就完成了。无机胶黏剂强度上升几乎成逻辑型规律曲线:前期缓慢发展、中前期加速度发展、中后期减速度发展和后期饱和发展。热压成型工艺只是缩短强度前期缓慢发展和中前期加速度发展时间。所以热压成型脱模后,板坯必须进入到自然养护阶段,使板坯中的无机胶黏剂像正常浇筑一样,继续强度上升。
3,3半干法热压成型的目的
满足成型要求是半干法热压的目的。所谓成型就是板材在厚度规的控制作用下,板材不反弹、不变形、不龟裂、可脱模。这一目的,基本上和湿料法辊压成型工艺脱模时一样,并不是和有机胶黏剂一样达到最终强度的目的。
4 半干法热压成型应用的范围
镁质硫铝酸盐水泥具有强度高、碱度低和与植物纤维复合能力强的性能。利用镁质硫铝酸盐水泥生产人造板,可解决我国木材供需结构的矛盾。植物纤维的来源有两种:一种是木材类植物纤维,利用各种几何形状的木材类植物纤维可生产纤维板、木丝板、刨花板、木屑板;另一种是非木材植物纤维,主要是秸秆,采用不同加工方式可生产秸秆纤维板和秸杆碎料板。
4.1 木材类植物纤维人造板
木材类植物纤维人造板主要有纤维板、木丝板、刨花板、木屑板。笔者发表在2012年第3期《中国建材科技》杂志上的《镁水泥木丝板复合原理和制作工艺分析》和2013年第2期《中国建材科技》杂志上的《无机胶合中密度纤维板复合原理和关键工艺分析》的文章已经作了分析,这里就不再赘述。至于镁水泥刨花板、木屑板,其热压成型原理是一样的,不同的只是力学性能分析,力学性能分析的应用只是对各种不同几何形状的木材纤维在人造板中排列方式差异,例如定向刨花板,可采用二维状态力学分析,其力学原理也是相同的。
4.2 非木材植物纤维人造板
我国木材资源稀缺,而各种农作物的剩余物秸秆又泛滥成灾。若用于燃烧,在消耗氧气的同时,产生二氧化碳,造成环境污染;若过腹处理(用于饲养草食类动物如牛、羊等),降解后还得产生二氧化碳,重回自然。只有用于生产人造板,才能固碳,减少二氧化碳的排放量。
非木材植物纤维由于纤维短、灰分高等,抗拉强度大都低于木材类植物纤维,但只要合理应用,完全可以生产出满足不同需要的人造板。
为避免秸秆表面腊质层和硅质层对镁质硫铝酸盐水泥胶合的负面影响,一般生产镁水泥秸秆人造板采用纤维分离后具有一定长径比的植物纤维或经过粉碎后的秸秆碎料生产。笔者发表在2005年第11期《人造板通讯》杂志上的《试论无机胶合非木材植物纤维人造板的生产方法》以及发表在(第六届全国人造板工业科技发展研讨会论文集(2007)》上的《非木材人造板无机胶合原理探讨》的文章,对利用细长秸秆通过施强板的方法生产薄板坯,再通过无机胶合生产人造板进行了论述。在半干法热压成型工艺中,由于镁质硫铝酸盐水泥显碱性,在碱、水和高温作用下秸秆不仅出现软化,而且纤维素、半纤维素在热解和水解中能使其活性重新组合,通过木素的融合纤维之间形成氢键作用实现自胶接。在热压成型中,参与反应的离子化合后释放能量向板坯内传递,使镁水泥的强度很快通过前期缓慢发展阶段和中前期加速度发展阶段。因此,热压成型工艺生产的人造板是在自胶接和无机胶黏剂的双重作用下生产的。如果是生产秸秆纤维人造板,抗弯强度较高;如果是生产秸秆碎料人造板,可通过增加一些弹性模量高的纤维如玻璃纤维提高抗弯强度,达到使用要求。生产秸秆碎料人造板工艺简单,投入资金较少,一般企业都能承受。公司开发成功的镁水泥秸秆碎料人造板,技术成熟,完全可以满足使用要求。我国《建筑材料行业“十二五”科技发展规划》规定,达到30%及以上秸秆的利废水平,财税可享受国家优惠政策。证明采用半干法热压成型工艺生产秸秆人造板是国家政策支持的产品,因而应该大力推广。
5 应用前景
一种新产品是否具有生命力,取决于该产品的使用价值和使用范围。半干法热压成型工艺生产的人造板防火、防水、防老化、防霉变、不含甲醛,因而具有较大的使用价值、发展空间和广阔的市场前景。
菱镁行业生产的目的是最大限度地满足不断提升的社会需求。墙体材料和人造板在社会需求中占有的份额很大。
墙体材料占房屋建筑材料的70%,据统计,目前我国每年新增建筑面积高达18亿~20亿平方米,是世界最大的建筑市场。2010年,我国新型墙体材料占墙体材料总产量的55%;据统计到2015年,新型墙体材料所占比重达65%以上。建筑业的加速发展已成了我国新的经济增长点。一是新型墙体材料在墙体材料总产量中的相对增长;二是高于GDP的年均增长率的绝对增长。随着城市化进程和新农村建设的步伐加快,对墙体材料的需求越来越多、质量要求越来越高,节能环保和便于机械化施工的各类墙体材料在技术进步的推动下如雨后春笋般涌现出来。如果利用半干法热压成型工艺生产镁质硫铝酸盐水泥胶合木墙体材料用于建筑,由于胶合木热阻比钢材、混凝土、砖大得多,在建筑节能上有着得天独厚的优势。
当代经济学家主张对产品“从摇篮到坟墓”(fromcradetograve)的生命周期(lifecyleassessment)分析,无论是墙体材料还是装饰装修材料、家具等都是耐用消费品,产品的使用寿命长,消费存量增长的速度就快。用不了很长的时间,人们将会发现,衡量人们的富裕程度的提高不是以人均国民生产总值的增长为标准,而是以人均消费现量和消费存量的增长为尺度。这样,使用寿命长的产品将在内涵上增加人们的消费存量,提高人们的富裕程度。半干法热压成型工艺生产的镁质硫铝酸盐水泥制品的使用寿命极大地高于热力学介稳相的氯氧镁水泥、硫氧镁水泥制品,因而最大限度地利用了稀缺的自然资源,对可持续发展有着重要的作用。
6 结语
半干法热压成型工艺生产的镁质硫铝酸盐水泥人造板的问世,将加速菱镁行业调整产业结构的步伐,正如多米诺效应一样,取代湿料法辊压成型工艺已成了技术进步的必然。
南京航空航天大学余红发教授指出:开发和生产环保型镁水泥人造板,“对于调整镁水泥的现有产品结构,改变传统落后的浇注辊压生产工艺、发展机械化程度高的半干法热压工艺,提供了新的契机[3]。”一是墙体材料市场,二是装饰、装潢和家具的人造板市场,这两个巨大的市场正在召唤着菱镁行业。
参考文献
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[2]中国菱镁产业发展规划(纲要)[Z].中国菱镁行业协会年会会刊.2013:9
神奇的人造昆虫 篇11
日本东京大学从事机器人研究的工程师们,在研究机器人的基础上,灵感驱使他们想制造人造昆虫,用它们对温室花朵进行人工授粉,引开或杀死庄稼的害虫。于是他们先研究昆虫习性,然后再模拟昆虫,最终制造出人造昆虫。
东京市中心有一个研究昆虫的实验室,室内有一些塑料盒,盒子里爬满了蟑螂,它们身上的翅膀都被剪掉了,而改用微型集成电路代替。专家们对其他许许多多的昆虫研究后认为,要设计制造一种人造昆虫是很困难的事,要制造一种十全十美的微型装置简直是浪费时间。他们发现昆虫移动方式比任何一种微型机构装置移动方式要复杂得多,于是他们想借助昆虫的神经系统,按人的指令作出反应。这是因为活昆虫的神经细胞一般说来是1~100万个,而人的脑细胞却有1000亿个。
一开始,专家们利用雄性蚕蛾实施研究计划。因雌性蚕蛾交配期内会发出信息素,雄性蚕蛾的感觉器官检测到此信息后,会向翅膀和肢体肌肉发出信号。如果雄性蚕蛾的右侧感觉器官检测到此信息素,它就会向右转。为了跟踪信息素的气息,雄性蚕蛾就要不断地改变前进方向,以至于它是沿曲折线或锯齿形路线前进。奇怪的是,专家们用电信号去刺激雄性蚕蛾左侧触须,它不向左转,却向右转。这一表现与蚕蛾跟踪信息素的表现是完全不同的。研究人员分析后认为,人工发出的电信号刺激了蚕蛾的“机械感觉神经元”,形成了逃跑的运行机制,这类机理便成了他们制造人造昆虫的基础。
在美国加州大学,工程师们花了10多年时间,用微型铰链、齿轮和发动机,组成了一个蚂蚁状的人造昆虫。
人造蚂蚁现已被用来搜集军事情报,它身上安装有各类传感器,用来搜集目标信息,一旦发现要攻击的目标,就用微型高效炸药进行攻击,它所需的能源是由高能电池和太阳能电池供给。人造蚂蚁可通过插孔、通风孔等孔隙潜入敌方计算机内部,破坏集成电路和芯片,使其系统瘫痪、通信失灵。利用它还可以作潜伏很深的间谍,让它们偷偷地爬进电子战系统的主机内,无声无息地潜伏其中,可潜伏多年。一旦战争爆发,它们被启动,群起而攻,瞬间就会使该系统瘫痪,甚至毁于一旦。
另外,还有一些国家的科研人员对蝴蝶、蜜蜂、蟋蟀和甲壳虫等昆虫进行了研究,有的已研制成功。在瑞典举办的一次国际传感器学术年会上,有一位专家在报告时放映了一段精彩录像:三只人造蝴蝶翩翩起舞、栩栩如生,它们在外界交变磁场作用下,作了编队飞行表演,一会儿成一字形,一会儿成品字形,就像真蝴蝶一样。
专家们还制造出一种专门在管道内爬行的小昆虫,它的直径8毫米,全长20毫米,躯干直径5.5毫米,长13毫米,其头部有触须,尾部有极细的导线。充电后,它会沿着管道慢慢向前蠕动,爬行速度为每秒6毫米。如果爬行中遇到不连续的地方就停下来,撑开尾部的三足,固定躯干,头部的摄像机便拍下这不连续处的情况。
环保人造板脲醛树脂技术开发原理 篇12
由于我国森林资源并不丰富,因而木材利用率较高的人造板得到了迅速发展。不管原来的树种和外形如何,通过制成纤维或刨花,加以化学树脂粘合,使过去难以利用或丢弃的“次、小、薪”材都得到了充分利用。人造板既保留了天然木质纤维的一些特点,又吸收了化学树脂的性能优势。人造板的物理力学性能指标(内结合强度、静曲强度、表面强度、吸水厚度膨胀率及握钉力等)及环保指标(甲醛释放量)均要依靠所采用的树脂胶粘剂来保证。它要求树脂粘接力强、耐水、耐潮、无毒、无臭、价廉……使用时必须是液体或浆状以便施胶,而在热压过程才完成最后树脂的固化。到目前为止,人造板所用胶粘剂中,脲醛树脂仍占到90%以上。
要使树脂能满足要求,必须弄清其结构与性能的关系,同时通过设定反应参数和控制指标,使树脂具有所要求的结构和性能。
脲醛树脂是一种高分子化工产品,但在制胶过程中只能让它形成分子量较小的线性或平面结构(胶体),可溶于或悬浮于水,有一定的稳定性和相应的贮存性能。在制板热压过程中,吸附了胶水的纤维、刨花或薄板,在一定的温度和压力下,能快速聚缩成分子量很高的三维立体结构(固化),从而形成性能优良的纤维板、刨花板或胶合板。
1 加成和缩聚反应阶段的关键参数为摩尔比、pH值、温度及终点的掌握
虽然脲醛树脂合成机理较复杂,但主要包括加成和缩聚反应2个阶段。首先在中性或弱碱性介质中进行加成反应,1分子甲醛与l分子尿素生成一羟甲基脲。
undefinedOH (1)
2分子甲醛与l分子尿素生成二羟甲基脲。
undefinedOH (2)
反应(1)与(2)均为可逆反应。如甲醛过量很多,二羟甲基脲还有可能继续与甲醛反应生成三羟甲基脲,甚至四羟甲基脲。
第二步缩聚反应(树脂化反应)是在弱酸条件下进行的。
(3)至(6)及进一步的缩聚反应均为不可逆反应。
研究表明,在缩聚反应中以一羟甲基脲与二羟甲基脲为基础而分别生成的产物,最终对树脂性能的影响各不相同。反应(2)表明,要获得较高比例的二羟甲基脲,必须加大加成阶段摩尔比(F/U),即>2。这样最终固化树脂交联度提高,具有较高胶合强度。但如果二羟甲基脲过多,最终树脂制成板的耐水性反而下降,这是因为树脂中含有大量未反应的羟甲基亲水基团,当树脂固化后,仍有较强吸水性。既然加成反应(1)与(2)均为可逆反应,那么产物中含有一羟甲基脲是必然的也是必要的。因为一羟甲基脲对调节树脂性能和分子量分布有重要作用。
结合实际生产过程,再进一步分析其中原理。
为便于搅拌,首先往反应釜加入全部或大部甲醛(F)水溶液,开动搅拌并加碱,调pH至7.2~7.8。如碱性过强(pH=11~13),加成反应中也可生成一羟甲基脲,但羟甲基之间易脱水生成二甲基醚,不溶于水而变浑。因为尿素(U)溶于水,是很强的吸热过程(吸热量高达242 kJ·kg-1),为避免降温引起溶解速率降低而浪费时间,先升温到50 ℃左右再加入第一批尿素。此阶段摩尔比F/U在2.1左右(中国专利CN 1262301中,F/U1 =2.1,美国专利US 5681917中,F1/U1=2.19)。因加成反应是放热反应,故温度会自然上升到90 ℃左右,达到缩聚反应的需要。用甲酸调pH值,以便在酸性条件下的缩聚反应。缩聚反应较剧烈,同时放热,它是整个操作的核心环节,必须控制好pH值及温度,加酸不能太快,以避免局部酸性强,反应过快而产生胶碴,甚至出现整釜凝胶或游离醛偏高等问题。根据经验pH值一般在4~6,温度在85~95 ℃。酸性较弱时,温度要高些,两者理想的对应关系见图1。
反应终点的控制是树脂生产操作的核心技术。一般从加入酸溶液后,10 min内需检测黏度情况,从而估计聚合度及分子量,以便控制反应速度和时间。采用T-4杯法检测黏度则简单易行,当黏度达到16~17 S(35 ℃)就可达到要求,有人测出此时缩聚物分子量约160~580[1],尚未形成立体高分子。这一阶段生成的树脂是胶粘剂中的骨干组份,对板的各项物理力学性能指标起着重要作用。终点达到后立即用烧碱溶液调pH=7.5~8.5,并加第2批尿素。尿素加入量是以此时设定的摩尔比而定的。中国专利(CN 1262301)推荐体系总的摩尔比为F/(U1+U2)=1.40,并加入占总尿素质量0.5%-2%的三聚氰胺(M),以改善板的质量指标。因三聚氰胺较贵,也有加其它助剂代替的。pH值的调节根据测到的黏度值来确定(终点出现时间较快且数值较大,pH取上限)。从反应(6)可见,缩聚反应会放出甲醛,因而加入第2次尿素的目的就是使它与游离甲醛进行加成反应,由于摩尔比的限制,此时以生成一羟基甲脲为主。如pH太低,会导致树脂后期缩聚反应加快,从而导致最终的聚合度(黏度)增大。加入第2批尿素后,在75~80 ℃范围内保温20~50 min,让其与反应物中的游离甲醛转化。时间太短或温度太低都将导致反应不完全,游离醛增大。
过去人造板脲醛树脂的制造到此为止[2],即尿素分二次加入,不加三聚氰胺,最终摩尔比1.45,但以这种树脂制板,甲醛释放量将大大超标。这是因为在热压过程中,不但树脂溶液含有末反应的甲醛,而且树脂基团(羟甲基、亚甲基醚及半缩甲醛)均会放出甲醛,脲醛树脂在最后固化时也会产生新的甲醛。
三聚氰胺与甲醛聚合并形成高分子的过程,并不产生新的甲醛。三聚氰胺甲醛树脂具有较佳的强度、耐水性与稳定性,因而在制胶过程中加入一些三聚氰胺,可以改善胶水性能。
2 加入第3批尿素,保证人造板环保指标甲醛释放量达标
目前国内大都在上述加成与缩聚阶段完成后,再加第3批尿素,投料温度在65~70 ℃。此时釜内游离甲醛已很少,故第3批尿素只参与少量加成反应。但它能在最后制板热压过程中,与游离甲醛结合并参与树脂固化反应。为确保尿素溶解完毕并达到捕捉游离甲醛的目的,一般投料后在50~55 ℃保温20 min左右。第3批尿素加多少为宜,要根据甲醛释放量、板的各项物理力学指标和助剂的选择与热压参数的调节等因素综合而定,从而既环保(E1)又优质。中国专利(CN 1262301)推荐最终摩尔比F/(U1+U2+U3) =1.03~1.09。也有人将最终摩尔比控制在≤1。根据最终摩尔比便可算出第3批尿素的加入量。
3 助剂的作用
过去不加第3批尿素,最终摩尔比在1.5左右,树脂溶液(胶水)透明度、稳定性均好,且粘接力强,但人造板甲醛释放量高达30~50 mg·(100 g)-1。《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量GB 18580-2001》(强制性标准)早已把纤维板的甲醛释放限量从过去GB/T 11718-1999(推荐性标准)的≤40 mg·(100 g)-1,改为≤30 mg·(100 g)-1(E2)及≤9 mg·(100 g)-1(E1)。降低脲醛胶最终摩尔比对降低甲醛释放量是最有效的方法,但会造成胶的分子结构发生变化;而尿素分批投料会造成树脂分子量分布差别增大,均会使粘接性能跟随之下降。一般认为最终摩尔比F/U=1.2~1.4时,人造板既有较低的甲醛释放量,又有较高的物理力学性能,两者可兼顾。但以摩尔比1.3的脲醛胶生产的人造板,其甲醛释放量往往达不到E2级[4],因此必须继续降低摩尔比,但随之而来的是树脂水溶性下降、贮存期缩短、固化时间延长,人造板的物理力学性能也下降等不良影响。当最终摩尔比F/U=1.05左右时,纤维板的甲醛释放量可降至12~15 mg·(100 g)-1[5],如要继续依靠降低最终摩尔比来降低甲醛释放量便有相当的难度。可见,要达到E1标准还要采取其它措施,如用三聚氰胺改性或添加助剂(或称促进剂)以改善胶和板的性能,同时胶粘剂中反应程度不高的甲醛及尿素加成物必须在热压过程的短时间内完成反应,因而通常还加固化剂。目前市场上供应的助剂种类繁多,要根据自身工艺及设备条件进行挑选。E1环保优质制造过程对摩尔比细微变化很敏感,因而对原料质量及计量的控制显得很重要。由E2向E1的过渡,是整个企业水平的提高。也就是说,光靠制胶技术改进还不够,还要调整热压与纤维干燥后的含水率等工艺参数,改善检测和化验的装备,减少误差,提高企业管理水平,从严从细一丝不苟,才能实现E1产品工业化稳定生产。我们最近的实践,证明这样的理念是正确的。
4 捕醛胶
如不改变E2级胶水制备过程,只是在施胶前将E2级胶水与捕醛胶混合,然后再施胶于纤维或刨花,也能制出E1级板。这在北美地区比较通行[6]。这种捕醛胶实际上就是摩尔比(F/U)≤0.4的脲醛树脂。其优点是E2胶在数量及制造工艺均与原有的一致,从而保证了板的物理力学性能。第二部分胶除了捕醛作用外,还有增加粘接力的作用。它毕竟也是胶,在热压过程中还能进一步参与胶的固化反应,因而可使E1级板在生产过程中避免因胶性能的变化而出现种种问题,使生产能顺利进行。
5 改变脲醛树脂的结构
上述脲醛树脂制造工艺通称为碱-酸-碱工艺。也有先在强酸(pH≤3)条件下,让甲醛与尿素缩合生成环状Uron结构,以改善脲醛树脂的结构,通称为酸法工艺。Uron环耐水解能力强,并可降低树脂交联度,增加树脂长度,从而改善初粘性,提高预压性。酸法工艺的关键是在强酸反应时要加入一种助剂(反应导向剂),使甲醛与尿素生成Uron环。避免一羟甲基脲与二羟甲基脲脱水生亚甲基脲,并很快特变为聚亚甲基脲(C2H4N2O)n,一种没有粘性的无定形沉淀。但Uron环数量过多会使树脂固化速率减缓、粘接力差,故应控制在10%左右为宜。
摘要:结合生产过程剖析环保脲醛树脂技术开发原理,探讨树脂制造的最佳工艺和操作控制。
关键词:环保,脲醛树脂,反应原理,操作控制
参考文献
[1]李东光.脲醛树脂胶粘剂[M].北京:化学工业出版社,2002.
[2]林景武.二次甲醛投料对脲醛树脂性能影响的探讨[J].中国胶粘剂,1992,(1):33-34.
[3]张运明,袁军,曾灵.脲醛树脂尿素甲醛的供应和计量[J].中国胶粘剂,2008,(5):54-57.
[4]雷得定,李建章.环保人造板用脲醛树脂胶粘剂生产及配套枝术发展趋势[J].中国人造板,2007,14(4):33.
[5]沈丹,雷得定.环保高密度纤维板生产成本与性能问题系统解决方案的研究(Ⅰ)[J].人造板通讯,2004,11(2):8-10.
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