一、 概述
“高性能多用途竹基纤维复合材料制造技术”是以我国南方地区大量生长的竹子资源为原材料,通过采用竹材纤维可控分离技术、原竹单板化展平技术、竹基纤维复合材料制造单元的优化技术、竹材广谱胶合技术、竹材增强单元导入技术等多项技术集成,实现竹基纤维复合材料的高性能和可调控,最终制造成高性能多用途竹基纤维复合材料。该项技术是我国在竹材加工应用领域又一重大突破,属于竹材工业化利用的第五代技术。关键技术主要包括:
竹材纤维原态可控分离技术
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即通过专用设备,将竹材纤维进行原位可控分离,以利于新的复合体的导入,从而提高竹材的物理力学性能。
竹材单板化技术
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将空心的圆筒竹材经过纤维原态可控分离技术进行处理后,变成可以任意组坯的纤维化竹材单板,从而使的竹基纤维重组复合材料任意性能设计成为可能。
竹青竹黄广谱胶合技术
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通过微创点裂、差速异步等关键技术的实施,使得在不去竹青竹黄的条件下,形成优良界面胶合,从而大幅度提高了竹材利用率。
竹材纤维均匀施胶技术
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采用二次纤维差异化浸胶技术,使得竹基重组纤维材料的浸渍胶粘剂的均匀性得以保证。
热压技术和温度传导同步技术
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竹基纤维复合材料热压工艺技术、竹基复合材料芯层温度传导与热压压力同步技术:降低原先工艺中板材应力过大,板材易变形的技术难题;解决和提高了原重组竹表面不平整的技术难题。
二、主要技术指标
竹材的利用率从现有的20%~50%左右提高到90%以上,在加工过程中不用清除竹青竹黄,劳动生产率提高2倍以上。产品的力学性能指标如抗弯强度可以达到300MPa以上,抗拉强度达到270GPa以上,抗压强度达到140MPa以上,弹性模量达到27GPa以上。
高强度竹基纤维复合材料具有广谱可设计性,既可以用于高强度的风电叶片材料、船舶甲板、集装箱底板以及建筑撑木等工程材料的制造,同时也可以用于装饰装潢材料、高端家具材料等;既可以用于室内材料的制造,也可以用于高耐候性室外材料,具有广阔的应用前景。
三、市场前景分析
采用本项技术既可以开发市场现有的大规模工业化生产的产品,如竹材水泥模板、重组竹材等,也可以开发高性能产品,如风电桨叶、火车以及船用材料等。
l 集装箱底板;
l 竹材水泥模板;
l 室内外重组竹地板材料;
l 建筑工程用撑木;
l 风电桨叶用材料以及船舶用材料;
l 其它如在铁路轨枕、矿山坑木以及建筑踏板材料领域,在国内外均有较大的市场潜力。
四、设备投资估算
以年产2万立方米集装箱底板项目;年产4万立方米高档水泥模板项目;年产4万立方米高档重组竹材项目的竹产业工程研发中心为例,设备1500万元(按照3台热压机计算);厂房8000平方米,办公楼1000平方米;研发中心1000平方米。产值5亿元左右。
五、经济效益分析:
1、竹材成本:按照1吨竹材600元计算,生产1立方米集装箱底板需要2吨竹材,计1200元。
2、胶粘剂成本:每立方米产品需要240公斤胶粘剂,大约合计1200元。
3、人工以及水电气和管理费用,根据目前相关产品计算大约为每立方米500元。
4、其他不可预见费用150元。
产品成本合计3050元/立方米,目前同类产品出厂价格5700~6000元/立方米。。
六、合作方式
合作方式:技术转让
联系单位:中国林科院木材工业研究所
通讯地址:北京颐和园后林科院木工所