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实芯结构竹木复合层积材
课题来源:国家科技攻关项目96-011-02-07-02
组织验收鉴定单位:国家林业局
验收鉴定时间:2000年9月21日
完成单位:南京林业大学竹材工程研究中心、浙江省诸暨市竹胶板厂、江苏常州戚墅堰机车车辆厂
主要完成人员:张齐生、蒋身学、朱一辛、张晓东、王春鹏、孙丰文、赵临五、关明杰
简要技术说明及主要技术性能指标
实芯结构竹木复合层积材是一种以强度高、硬度大的竹材为面层材料、急待开发工业用途的马尾松间伐材、小径材为芯层材料、间苯二酚改性酚醛树脂为胶粘剂,采用二次热压工艺胶合而制成的新型工程结构材料。国内外尚无同类产品报道。竹木复合层积材已获实用新型专利(专利号ZL962315001)。目前已成功地应用于铁路平车地板替代优质松木地板。
运用复合材料结构力学的原理,按照应力分布进行结构设计,研究、开发出既有竹材高强度、高耐磨性能、又有木材比重较轻、价格适中等特点的高性能、高附加值的新型复合材料。
采用高密度的竹帘板作面层材料,三层马尾松间伐材、小径材锯制的薄板作芯层材料,经热压胶合制成45mm厚的复合层积材替代70mm厚的松木厚板用作铁路平车地板。
加工工艺采用数层薄竹帘先热压成板,热压时采用较高的压力,使竹帘面板密实耐磨;然后与经过定厚刨削的马尾松薄板组坯,二次热压成型。二次热压时采用低压,减少木材压缩率,达到降低板材厚度膨胀的目的。
为保证胶合强度和产品的耐久性,专门研制了间苯二酚改性中温快速固化酚醛树脂胶粘剂。
根据铁道部戚墅堰机车车辆厂《铁路平车地板用竹木复合层积材企业标准》,竹木复合层积材主要物理、力学性能如下:
密度≤0.80g/cm3                  纵向静曲强度≥70 MPa
横向静曲强度≥10Mpa      纵向弹性模量≥6 000MPa
冲击韧性≥80kJ/m2              抗压强度≥10 MPa
握钉力≥1400 N            胶合强度≥1.0 MPa
成果推广应用前景
1999年8月,由中国铁路机车车辆工业总公司牵头,召集有关铁路部门在戚墅堰机车车辆厂召开了铁路平车地板用竹木复合层积材观摩会。会议认为竹木复合层积材地板经过8个月的日晒雨淋,表面质量未发现异常,解决了握钉力和摩擦系数问题,且具有比木材较高的物理、力学性能,耐老化性能好,便于组装等优点,可用于铁路平车地板。中国铁路机车车辆工业公司于2000年2月正式发文(中车机辆[2000]29号),装配竹木复合层积材地板的三台样车安排在上海局杭州北车辆段进行运行考验,并于年底提出运行考验报告。6月底,“九五”科技攻关专题现场调查专家经调查后认为竹木复合层积材地板平整、缝隙小、强度高、使用方便,明显优于现役的松木地板。
铁路平车地板用竹木复合层积材生产技术已转让给浙江省诸暨市竹胶合板厂,2001年产品正式形成生产规模。
按照目前中试产品价格,生产厂每立方米可创税利1000元;机车车辆厂每装配一辆平车(松木地板2.712 m3/车;竹木复合层积材地板1.743 m3/车)可降低成本2 500多元。
在铁路系统推广使用,每年对竹木复合层积材的需求量约8000多m3,可为生产厂创产值3 000余万元,创利税800万元;每年为铁路部门节省开支1 100多万元。
使用竹木复合层积材作为铁路平车地板,每年可替代大径级原木30000 m3,缓和优质原木供给紧张的局面;为马尾松间伐材、小径材和竹材利用开辟新的工业用途;为山区提供数百个就业岗位。
南京林业大学
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