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园区企业清研沙柳:这项工艺让沙漠“长”出新“建材”

内蒙古清研沙柳产业工程技术中心有限公司

发布日期:2019-06-14

近日,科技日报记者走进位于鄂尔多斯市伊金霍洛旗江苏工业园区的内蒙古清研沙柳产业工程技术中心有限公司(以下简称清研沙柳)的生产车间,工人们正在加紧赶制一批节能窗构件和明式仿古家具产品。看着一件件精美的高档家具,人们很难相信,这些产品的原料是来自沙漠中的沙生灌木——沙柳。清研沙柳经过多年的潜心研发,累积合成了一套表现卓越的重组木材生产制备工艺,用自主知识产权的核心技术集成,重新定义了国内重组木产业的发展之路。


资源紧缺,重组工艺担起使命


“这是一套沙柳重组木的仿古榻,相同体积和规格下,梨木或檀木的产品要几十万元,而我们的产品价格只有不到一万元,而且阻燃性、密实度等性能更佳。”清研沙柳总经理李一抚摸着一套仿古榻的靠背告诉记者。


木材、钢材、水泥、塑料是现代人类社会的四大基础建材,而历史最为悠久的木材,更是人类千百年来赖以生存发展的重要建材。随着社会的进步和生活水平的提高,人类对木材的需求逐渐超过了原生木材的供应能力,甚至威胁到森林生态系统。


2017年,我国木材消费总量超过6亿立方米,其中进口占比51%。此外,我国早已全面禁止了用于木制品加工的森林砍伐,而一直出口中国的俄罗斯也开始逐步加大对我国木材进口的限制。


李一告诉记者:“对森林资源的保护和木材供应的限制,使我国木基材料的生产加工行业出现了大量缺口,依靠新技术研发生产重组木,成为市场的迫切需求。”


“重组木材的生产,就是将速生树种通过新技术和工艺重新组合生成一种性能优化的木基材料,说起来简单,其实需要一整套集成技术的支撑。优质的重组木材,除了要保留原生木材的所有特性,更要优化和提高原木的诸多性能,例如力学强度、防水性、阻燃性、耐腐蚀性、抗白蚁啃食性、热传导系数等。”李一说。


为什么可以将沙柳作为重组木的原材料?李一给出了答案。


在鄂尔多斯广袤的沙漠里,沙柳是最为寻常的灌木。作为沙漠治理的先锋树种,沙柳具有旱不死、涝不死、牛羊啃不死、刀斧砍不死的强大生命力。此外,由于沙柳还具有“平茬复壮”的生长需求(每三到五年要平茬一次),这也为重组木生产制备提供了源源不断的原材料。


资源紧缺,重组工艺担起使命重组木的制备,前提条件是不破坏木纤维的天然排列顺序,保留基本特性。所谓沙柳平茬,主要是指对沙柳的枝干进行剪切,而剪切下来的枝条就是重组木的原料。


技术集成沙生树种“改头换面”


“作为灌木植物,沙柳枝条直径很小,呈条状,且直径相差不大,类似枝丫材,但其纤维形态较好,木纤维所占比例较大,其长度为 0.35—0.77毫米,壁较厚,在 2—4微米之间,是制造重组木的优质材料,这是我们研发制备工艺的基础。”在清研沙柳 1.5 万立方米生产线旁,公司研发团队带头人、清华大学天津高端装备制造研究院沙产业制备研究所总工程师李茂林详细介绍道。那么如何以沙柳为材料制造重组木材,是将沙柳枝干进行粉碎压缩就可以了吗?其实,远远没有那么简单。


李茂林说:“整个制备工艺的首道程序是将沙柳枝条剥皮、碾压、分丝,在此过程中,必须要在保留沙柳内部细胞排列结构的基础上对沙柳丝条进行改性处理,将细胞里的自由水、糖分、黑霉菌所需的营养物质全部抽取出来,然后用我们研发的改性剂进行填充和置换。”


据了解,整个置换过程的关键技术是细胞破壁技术,不仅要打破植物细胞壁,还要充分完成成分的置换。由企业自主研发的改性剂,含有阻燃性能材料和防腐剂,因此,重组木的阻燃性较原生木大幅增强,而使用寿命也大大延长。


将改性好的丝条进行含水率控制,是整个工艺的另一难点,而清研沙柳研发团队,可以根据不同地域(空气湿度不同)的使用要求,将含水率准确控制在不同的高标准工艺设计要求指标之上。


“原材料工艺处理完成后,就要将丝状的改性沙柳制备成为大小不同的坯材,我们称之为‘定向组坯’。这是一个物理加压过程,与普通木材加压不同,重组木加压需要足够压力使原料径向(圆上任一点通过圆心的直径方向上)与切向(圆周任一些点的切线方向上)压溃后沿纵向裂开,但是压力又不能过大,避免压断纵向纤维。”李茂林告诉记者。


经过加压后的坯材随后进入模具,接受最后一道工艺处理——热处理,其目的是消除木材应力,这也是木材、钢材等建材下线之前必经的工艺处理。重组木的加压和热处理过程要防止纤维断裂和纤维碳化,因而工艺对压力、温度的控制要求极为苛刻。李一向记者出具的查新报告显示,其消除沙柳坯材应力的核心技术为国内最新,且为清研沙柳独有。



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