微米木纤维模压制品的研究与开发

微米木纤维模压制品的研究与开发

纳米纤维模压产品是由纳米纤维木材细胞纵向开裂而成新高度人造的木基材料。这种新型人工模压木材不仅具有高强度和高冲击强度，而且具有美观、高耐腐蚀性好、产品质量高、有机杂质含量低、易于加工的优点。广泛应用于汽车零部件的加工和家具模压制品的开发。微米木纤维模压制品的研制将开拓高质量绿色模压木制品生产的新领域，提供国际领先的木纤维加工工艺技术，其工业化前景广阔，必将产生可观的经济效益。1．有利于最大的经济效益由于人们生活水平的提高，人类对回归自然和环境质量的要求越来越高，实木制品由于它的天然外观和优质触感成为高档的消费产品，但随着我国优质木材资源的日益短缺，寻找天然实木制品的有效替代品成为木材加工领域的前沿课题。微米木纤维模压制品以次小薪材为主要加工原料，利用微米技术模压成型，其质感可与天然木材媲美，而且其强度和密度均高于同类材质的天然木材，是近几年国际上出现的最新人造木制品。这种新型木制品首先出现在汽车行业，应用于汽车变速杆手柄、仪表盘及车门内衬等，还将推广应用于家具和人造木质复合材料制品，是实木制品的有效替代品，一旦进行产业化开发，必将对我国木制品工业产生巨大影响，其经济效益也将十分显著。微米木纤维模压制品的原料包括短周期工业用材、人工林的间伐材和各类废材等可以加工次小薪材的材料，利用它们不但可以在极低的原材料投资下得到最高效益的产出回报，而且在产量上也不受原材料供应的限制，利用次小薪材完全可以解决我国木制品加工大规模产业化原料不足的问题。项目产业化投资完成以后，将依靠全套国产自动化和模压化生产技术，替代现在的全套进口设备，提高木制品的质量以满足人们的消费需求，彻底解决实木加工工艺复杂的问题，使我国可以在短期内普及微米木纤维模压制品，解决现在实木制品价格高和原材料紧缺以及塑料仿实木制品变形大、易老化、易损坏等问题。微米木纤维模压制品从基础理论研究到关键设备、关键工艺都是我国自主开发的，具有自主知识产权，因此可发展大规模模压加工法生产微米木纤维模压制品，使其作为实木雕刻木制品的更新换代产品，添补我国大规模模压加工法生产木纤维模压制品的空白，使我国的大规模模压加工木制品技术达到国际领先水平。2微生物纤维模压制品的研究长木纤维模压制品的开发是德国的研究人员于20世纪90年代开始的，产品主要应用于汽车行业。现在，成套生产设备中的模压关键设备在德国已经成为定型产品，他们的模压制品工业化生产已经完全自动化和数控化。长木纤维模压制品在美国、德国、意大利和加拿大等发达国家已经开始推广。1996年我国开始研究高档长纤维异型车用木制品，1998年长纤维木制品的制造技术进入实验室研究阶段，2004年黑龙江省科技厅出资资助长纤维异型车用木制品的研究。东北林业大学林业与木工机械工程中心首创了微米长木纤维模压理论，成功地设计了全套微米长纤维异型车用木制品的关键设备，并完成了样机试制及试验台的设计、制造和试运行工作，在实验室成功试制出了微米木纤维异型车用模压零件，获得了关键工艺参数和产品特性参数。实验试制的微米木纤维模压制品具有天然木本色和纹理，密度在1.05g/cm3以上，强度超过同树种的实木，其模压工艺和关键设备的研究为将来模压微米长纤维木制品工业化生产技术的开发打下了基础。东北林业大学与浙江某公司合作完成了黑龙江省科技攻关项目《微米长木纤维模压异型汽车构件技术研究》，东北林业大学的木工机械和模压自动化技术，可以解决我国长纤维异型车用木制品加工机械模压化、降低产品成本和投资数量等问题，将在全国率先普及长纤维异型车用木制品。我国次小薪材生产工厂的数量名列世界前茅，但规模都较小。从全国木制品的需求来看，市场一旦打开，就需大规模产业化生产，而现在的生产企业都是小规模的。在汽车行业的带动下，微米木纤维模压制品将逐渐推广到其它木制品，对我国的新型人造木制品产业化开发起到积极的促进作用。东北林业大学林业与木工机械工程中心提出的微米长木纤维异型车用木制品的加工理论和加工设备，打破了德国垄断世界长纤维异型木制品生产技术的局面，将大大减少进口设备和技术的投资，为实现其产业化提供必要的技术支持。3．有利于为汽车模压制品的生产提供更广阔的市场和潜力借鉴德国长纤维异型车用木制品工业化生产经验，微米木纤维模压制品将首先在汽车行业进行推广。目前东北林业大学林业与木工机械工程中心计划在样机及试验台试验的基础上，针对不同的用户和投资规模，设计开发各类形状制品模压加工的关键设备，以适应我国异型车用木制品市场的需要，力求使其进一步完善、提高，形成产业化生产能力。目前，异型车用木制品生产企业对异型木制品加工新工艺非常感兴趣。低投资和高产出关键设备的试制成功和投产，将对提高我国异型车用木制品生产企业生产水平和企业的经济效益产生重大影响。微米木纤维异型车用模压制品在我国普及后，微米木纤维模压制品在家具市场将会有更广阔的产业化前景。实木雕刻家具往往由于形状复杂而使生产工序繁多、工艺复杂、生产效率低，而微米木纤维模压制品只需合理设计模具形状和模压方法就可以解决这些问题，而且由于生产企业已具有成熟的生产技术和设备，企业可进一步扩大投资，经过设备改造和模具更新，产品完全可以走向更广阔的家具市场。例如东北林业大学林业与木工机械工程中心同北京铭龙天同科技有限公司合作，为浙江某家具企业开发的年产12万只沙发扶手的数控加工生产线，如能结合微米木纤维模压技术，将很容易实现大批量微米木纤维模压沙发扶手的生产。微米木纤维模压制品还将成为其它仿木制品的有效替代品，主要是木纤维塑料复合材料制品和塑料仿实木制品。木塑复合材料是以木纤维或植物纤维作为增强材料,以热塑性塑料作为基体材料复合而得到的一种新型材料，木塑复合材料具有木材的外观，目前已经被广泛用于汽车工业、建筑业、运输业和航空业等领域。但木纤维和塑料基体的界面相容性问题一直未能得到很好解决，影响了木塑复合材料的性能。而微米木纤维模压制品在强度、寿命和档次上都明显高于木塑复合材料制品，随着其产品产业化不断扩大，在很多场合都可以替代木塑复合材料制品。另外，塑料仿实木制品利用木材的外观和低廉的价格虽然占据了很大的市场，但塑料仿实木制品无论从强度、耐用性还是档次上都无法与天然木材相比。微米木纤维模压制品在不久的将来会以木材的天然美感和高性价比夺回被塑料和木塑仿实木制品所占据的市场。微米木纤维异型车用模压制品的研制成功将很快带动微米木纤维模压制品在家具市场、塑料和木塑仿实木市场的产业化开发，全面的产业化将为林业企业提高效益、扭亏增盈、摆脱困境、充分利用次小薪材和废材、保护我国林木资源做出贡献。4经济效益分析东北林业大学林业与木工机械工程中心开发的微米木纤维异型车用模压制品的关键设备国产化率可以达到99%，生产产品的利润率超过20%。关键设备售价按5万元计算，其它设备投资4万元，木制品模压创造的单位纤维产值按5000元/m3计算，年加工2000m3木纤维的企业将年创产值1000万元，利润200万元以上。以我们试验的微米木纤维模压汽车换档杆手柄为例，单位成本低于16元/个，在市场售价为30元/个，工厂的员工18人，产品的利润率超过40%。对设备制造厂家来讲，设备售价9万元时的制造成本可以控制在6万元之内，这将给木工机械制造企业带来相当大的经济效益。同时，还将给次小薪材生产企业带来综合效益，带动木工机械和次小薪材生产行业的发展，微米木纤维模压制品产业化将产生巨大的社会效益和经济效益。生产新型次小薪材微米长纤维异型车用木制品，符合国家产业化向深加工方向发展的方针对提高