高性能竹基纤维复合材料产业化项目
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湖北省林业局关于印发《湖北省推进竹产业高质量发展的意见》的通知文章属性•【制定机关】湖南省林业局•【公布日期】2021.11.03•【字号】鄂林改〔2021〕101号•【施行日期】2021.11.03•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】质量管理和监督,农业管理其他规定正文湖北省林业局关于印发《湖北省推进竹产业高质量发展的意见》的通知鄂林改〔2021〕101号各市、州、县人民政府,省政府相关部门:经省人民政府同意,现将《湖北省推进竹产业高质量发展的意见》印发给你们,请结合实际抓好贯彻落实。
特此通知。
湖北省林业局2021年11月3日湖北省推进竹产业高质量发展的意见竹子是速生经济物种之一,在材用、食用、景观利用等方面具有显著特点和优势。
推进竹产业高质量发展是践行习近平生态文明思想的重要举措,是服务碳达峰碳中和战略目标的具体行动,是巩固拓展脱贫攻坚成果、助力乡村振兴的有效途径,是传承弘扬中华优秀传统文化的有效载体。
为推动我省竹产业高质量发展,促进生态文明建设,现提出如下意见:一、总体要求1.指导思想。
以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,认真贯彻落实党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会和省委十一届七次、八次、九次全会精神,完整准确全面贯彻新发展理念,牢固树立绿水青山就是金山银山理念,加快构建现代化竹产业生产体系、产业体系、经营体系,推动我省由竹资源大省向竹产业强省转变,使竹产业成为湖北实现绿色崛起、促进乡村振兴的重要支柱产业,更好地服务“建成支点、走在前列、谱写新篇”和美丽湖北建设。
2.基本原则。
坚持创新驱动,以新技术新产品引领竹产业转型升级。
坚持龙头带动,提升竹产业的市场竞争力和辐射带动力。
坚持市场拉动,充分发挥市场在竹资源配置中的决定性作用。
坚持政策推动,调动各方面发展竹产业的积极性。
3.总体目标。
到2025年,全省高产高效竹林基地面积发展到50万亩,国家和省级竹业重点龙头企业达到30家,竹专业合作社发展到300个,年接待竹生态旅游康养1000万人次,全省竹产业综合年产值达到300亿元。
基金项目:广东省重大专项研发计划项目 竹重组材制备关键装备研发 (2020B020216001)ꎮ第一作者:杨娜ꎬ工程师ꎬ硕士ꎬ从事木材科学与技术研究ꎮE-mail:yangnakl1989@163 comꎮ通信作者:张亚慧ꎬ博士ꎬ副研究员ꎬ从事木材科学与技术研究ꎮE-mail:zhangyahui@caf ac cnꎮ重组竹材料技术创新与面临的关键问题杨㊀娜㊀张亚慧(1国家林业和草原局机关服务局北京100714ꎻ2中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091)摘㊀要:重组竹是将竹材重新组织并加以强化成型的一种竹质新材料ꎬ是中国拥有自主知识产权㊁并已实现产业化利用的一种竹基复合材料ꎬ具有原材料利用率高㊁力学性能优异的特点ꎬ产品可应用于室内外地板㊁家具㊁建筑结构材㊁装修装潢材ꎬ以及风电桨叶等高强度材料领域ꎮ目前ꎬ中国在重组竹制造技术领域取得重要进展ꎬ但也面临着许多制约产品开发与应用的基础研究障碍ꎬ亟待解决ꎮ文章总结了重组竹材料技术研究取得的重要进展ꎬ分析了重组竹材料在产品开发利用中尚需解决的技术问题ꎬ以期为高性能重组竹材料的理论研究和实践提供参考ꎮ关键词:重组竹材料ꎻ技术创新ꎻ基础研究DOI:10.12168/sjzttx.2021.05.010TechnologicalInnovationforBambooScrimberandItsKeyTechnicalProblemsFacedYangNa1ꎬZhangYahui2(1 DepartmentofSercivesꎬNationalForestryandGrasslandAdministrationꎬBeijing100714ꎬChinaꎻ2 ResearchInstituteofWoodIndustryꎬChineseAcademyofForestrySciencesꎬBeijing100091ꎬChina)Abstract:Bambooscrimberisanewbamboo ̄basedmaterialthatreorganizesandreconstitutesbamboointoanewform.ItisthematerialwithindependentintellectualpropertyrightsꎬwhichhasbeenalreadyutilizedinindustrializedwayinChina.Ithasthecharacteristicsofhighutilizationrateandexcellentmechanicalpropertiesꎬandcanbeappliedinindoorandoutdoorflooringꎬfurnitureꎬbuildingframesanddecorationꎬwindpowerbladesandotherhigh ̄strengthmaterialfields.AtpresentꎬChinahasmadeanimportantprogressinthefieldofbambooscrimbermanufacturingtechnologyꎬbutalsofacesmanyobstaclesinbasicresearchrestrictingproductdevelopmentandapplicationꎬwhichneedtobesolvedurgently.Thispapersummarizestheimportantprogressinthetechnicalresearchonrecombinantbamboomaterialsꎬandanalyzesthetechnicalproblemstobesolvedinthedevelopmentandutilizationofrecombinantbamboomaterialsꎬinordertoprovidereferencesforthetheoreticalresearchandpracticesofhigh ̄performancerecombinantbamboomaterials.Keywords:bambooscrimberꎬtechnologicalinnovationꎬbasicresearchꎬchallenge㊀㊀竹材具有巨大的生态㊁产业和文化价值ꎮ中国竹产业自1991年兴起ꎬ至今已发展30年之久ꎬ成为国民经济中绿色富民㊁低碳㊁可持续发展的朝阳产业ꎬ2019年中国竹产业产值接近3000亿元ꎮ2017年中国全面停止天然林商业性采伐ꎬ由此导致木材资源供给严重不足ꎬ同时人民对木材产品及优美生态产品的需求日益增长ꎬ寻找木材替代品和提高木材利用率成为迫切需要解决的问46题ꎮ中国是竹资源大国ꎬ竹产业发展水平位居全球首位ꎬ竹子生长快㊁周期短㊁材质优ꎬ是替代木材的最佳选择ꎬ因此发挥中国竹资源优势㊁创新竹材利用方式是解决木材资源短缺的有效途径ꎮ竹材人造板作为实现竹材工业化㊁规模化和高值化利用的有效途径之一ꎬ主要产品包括竹胶合板[1-3]㊁竹刨花板[4-5]㊁竹纤维板[6]㊁竹集成材[7]㊁竹层积材[8]和重组竹[9]等6大产品ꎮ其中ꎬ重组竹在总结传统重组材技术特点的基础上ꎬ攻克了竹材青黄难以胶合和竹材单板化利用的技术瓶颈ꎬ大大提高了竹材人造板的附加值[10]ꎬ实现了竹材的高值化和高效利用ꎬ并已成为中国竹产业的主流产品之一ꎮ本文总结了重组竹材料技术研究取得的重要进展ꎬ分析了重组竹材料在产业化应用中尚需解决的技术问题ꎬ以期为今后的高性能木质重组材料的理论研究和实践应用提供参考ꎮ1㊀重组竹材料技术取得的重要进展重组竹是由竹束或竹束片为构成单元ꎬ按顺纹组坯㊁经胶合压制而成的板方材ꎮ中国已自主研发出重组竹制造关键技术ꎬ并实现产业化推广应用ꎮ1 1㊀压制工艺持续优化ꎬ 结构 性能 关联研究不断深入㊀㊀在宏观方面ꎬ探讨了基本单元㊁浸渍工艺㊁固化工艺㊁压缩力度等因素对重组材物理力学性能的影响[11-14]ꎮ研究结果表明ꎬ上述因素影响胶合过程中树脂的流变性ꎬ进而决定胶合界面的性能ꎬ最终反映为材料产品性能的差异ꎻ在微观结构方面ꎬ木质基材的薄壁组织㊁导管和纤维等细胞均发生了不同程度的密实ꎬ细胞壁出现褶皱甚至压溃等现象ꎬ同时酚醛树脂在湿热 高压的作用下ꎬ与基材的裂纹以及导管㊁薄壁细胞的细胞腔之间均形成了胶合界面ꎻ在化学组分方面ꎬ细胞壁的纤维素发生结晶化和晶区出现规整化ꎬ但结晶度无明显变化ꎬ浸渍用低分子量的酚醛树脂发生了固化ꎬ并与细胞壁的活性基团发生交联反应形成疏水基团[15]ꎮ目前ꎬ已经完成刚竹(Phyllostachyssulphureavar viridis)㊁淡竹(P glauca)㊁雷竹(P praecoxf pervernalis)㊁毛竹(P pubescens)㊁红壳竹(P iridescens)㊁白夹竹(P bissetii)㊁寿竹(P bambusoidesf shouzhu)㊁台湾桂竹(P makinoi)㊁慈竹(Neosinocalamusaffinis)㊁绿竹(Dendrocalamopsisoldhamii)㊁梁山慈竹(Dendrocalamusfarinosus)㊁麻竹(D latiflorus)㊁巨龙竹(D sinicus)㊁白节竹(D albonudus)㊁毛龙竹(D tomentosus)㊁缅竹(Bambusaburmanica)㊁料慈竹(B distegia)㊁粉单竹(Bchungii)㊁撑绿杂交竹(BambusapervariabilisˑDendrocalamopsis)等19种竹材的重组竹压制工艺优化ꎬ不同竹种解剖特征的差异最终影响材料性能[16-20]ꎮ1 2㊀夯实基础理论研究ꎬ谋求重组技术进一步突破㊀㊀针对重组材料具有尺寸稳定性较好㊁强耐腐㊁力学性能高等特点ꎬ重点从单板分离㊁力学性能增强和耐水性能改善等机理㊁机制方面进行全面解析ꎮ研究表明:单板分离的机理主要是基材细胞在摩擦力㊁挤压力和切割力的作用下发生脱落和破坏ꎬ从而实现分离ꎬ并最大限度地保留了纤维的强度ꎬ使其不受损伤ꎻ力学性能增强的机理包括基本组织和导管等细胞的压缩密实增强和酚醛树脂胶黏剂与基材微观结构形成界面增强2个方面ꎻ耐水性改善的机制包括竹纤维束的表面酚醛树脂胶膜层憎水胶膜层的形成和酚醛树脂胶黏在细胞腔内胶钉的固定[21]ꎮ同时ꎬ在重组竹环境作用基础理论研究方面ꎬ基于Grotthus ̄Draper和Stark ̄Einstein定律的光化学原理为重组竹光老化降解原理提供了理论支撑ꎬ同时重组竹湿热老化降解作用遵循Fick扩散定律ꎮ上述作用机理使材料最终发生可逆的物理或化学反应ꎬ导致材料性能发生改变ꎬ从过程上看ꎬ是对竹材㊁酚醛树脂及其胶合界面的复杂作用ꎻ从效果上看ꎬ是材料的物理㊁化学和力学性能的衰减ꎻ从本质上看ꎬ是对竹材㊁酚醛树脂及其胶合界面结构与性能的56降解作用ꎮ1 3㊀应用领域不断拓展ꎬ推动产品多样化㊁功能化㊀㊀针对重组材料具有性能可控㊁结构可设计㊁尺寸规格可调整的特性ꎬ克服了速生材的瓶颈ꎬ促进重组材料产品多样化㊁系列化ꎮ重点从以下方面取得突破ꎮ1)相关学者提出了重组竹材料力学性能的可靠性评价技术[22-23]ꎬ重点表征了材料的强度指标[24-27]㊁应力应变[28-29]㊁断裂特性[30-34]和粘弹性[35-38]ꎬ研究了梁柱构件[39-46]和连接设计[47-50]优化技术ꎬ实现重组材料在建筑建构领域的应用ꎮ2)通过研发胶合技术ꎬ生产功能重组材料ꎬ改善材料使用性能ꎬ拓展重组材料产品使用领域ꎮ重点集成竹材重组单元物理化学手段预处理优化工艺㊁染料体系筛选㊁上染可控工艺以及复合压制耦合工艺等技术手段[51-52]ꎬ形成竹材重组染色复合技术体系ꎬ实现重组竹色彩调控ꎻ采用分子组装㊁尺度调控和共混复配等技术手段ꎬ完成了材料表面紫外屏蔽系统的构建ꎬ达到重组竹表观的长效防护ꎻ基于重组竹表面浸渍纸饰面与漆面涂饰的工艺优化[53-55]ꎬ实现了重组竹装饰性能的改良ꎻ采用不同添加方式和处理工艺完成对重组竹产品的物理填充ꎬ提高药剂的固着率和抗流失性ꎬ达到良好的霉菌防治作用[56-61]ꎻ通过优化无机矿物质[62]㊁氮磷系㊁硼系以及氮磷硼复合系阻燃剂[63-65]添加工艺ꎬ达到阻燃抑烟功能ꎮ通过上述研究ꎬ极大促进了重组竹产品的多样化㊁系列化ꎮ目前ꎬ竹材重组材料已经实现了从室内地板㊁家具[66-67]㊁集装箱底板[68]到风电叶片[69]㊁建筑结构[70]㊁户外材料[71]等领域拓展ꎮ2㊀重组竹产品开发需要解决的科学问题虽然重组竹材料技术取得了突破性进展ꎬ但作为一项新技术ꎬ对重组竹材料的基础研究和应用基础研究相对较少ꎬ限制了以该种材料为基础的新产品开发ꎮ因此ꎬ有必要借鉴传统复合材料的先进理论和研究方法对重组竹材料进行系统研究ꎬ从而进一步促进材料的推广与应用ꎮ2 1㊀微观结构变化重组竹的成型有冷成型热固化工艺和热压工艺2种ꎬ其区别在于热压工艺压缩过程伴随着湿热的传递过程ꎬ细胞壁组织有一个逐渐受热软化的过程ꎬ而冷成型热固化工艺则没有此过程ꎮ因此ꎬ将木质重组材料压缩至同样的密度ꎬ热压工艺过程所需要的压力只有冷成型工艺过程的十分之一左右ꎮ初步研究结果发现ꎬ在重组竹成型过程中ꎬ基材的薄壁组织几乎处于完全闭合状态ꎬ而微管束组织中的空隙也几乎被压缩了90%以上ꎮ但由于基材细胞的细胞壁厚度不同ꎬ如竹纤维是厚壁细胞ꎬ基本组织和导管是薄壁细胞ꎬ从而导致在压缩过程中各细胞受到的损害程度可能有较大差异ꎬ对于特定的材种来讲ꎬ其极限压溃值依据不同的成型工艺有所不同ꎬ不同材种的微观结构变化所呈现出的 结构 性能 关联性ꎬ有待于进一步研究确认ꎮ2 2㊀力学性能变化重组竹通过压缩密实和界面增强使力学性能得到大幅度增强ꎬ宏观表现为密度和施胶量的协同增强效应ꎬ但这种协同效应并非简单的线性关系ꎬ不同力学性能指标呈现的变化规律不同ꎬ同时竹种的差异对木质重组材料力学性能影响很大ꎮ材种的差异对力学性能的影响机制以及不同材种力学性能变化规律与极限力学性能需要进一步研究ꎮ2 3㊀材料耐候性重组竹作为一种户外用新型产品ꎬ其耐久性是评价产品在使用和存放过程中能否长期保持其性能的技术指标之一ꎮ现阶段虽然对重组材料的老化性能进行了一些探索性的研究ꎬ发现其在自然老化环境下重组材的颜色会逐渐加深ꎬ力学性能发生变化ꎬ在不同人工老化条件下重组材性能呈现不同程度的变化[72-73]ꎻ但缺乏木质重组材料在光辐射 湿热协同作用下微观层面的结构 性能关联研究ꎬ对其气候老化机理的研究尚待进一66步深入ꎬ同时在根据人工加速老化规律提出的自然老化寿命预测方法的研究还很欠缺ꎬ而这些研究对重组竹的可靠性的评价非常重要ꎮ2 4㊀其他问题重组竹材作为一种新型建筑材料ꎬ需在结构设计规范的整体框架内ꎬ规定重组竹材料及构件加工制作时的基本要求和生产制作质量控制要求ꎬ并进一步确定重组竹产品的强度等级和设计指标ꎬ规定胶合木构件设计㊁连接设计㊁防火设计的计算方法ꎮ同时ꎬ重组竹作为新开发的一种生物质基复合材料ꎬ除了上述所提到的部分科学问题ꎬ其他如热处理条件下材料的强度化学变化机理ꎬ热处理对树脂渗透性能的影响规律ꎬ材料的阻燃㊁防霉㊁防腐机理ꎬ重组材料的表面性能等ꎬ都需要进一步研究探索ꎬ以期更好地促进其技术进步和行业发展ꎮ同时对于成型制造工艺来说ꎬ工艺装备是其研究与应用的基础ꎬ现阶段ꎬ相关流程设备主要存在因无法连续化㊁衔接性差而造成生产效率低以及信息化水平偏低等技术难题ꎬ后续单机还是成套设备都将围绕高效率㊁高品质㊁节能降耗㊁提高可靠性㊁简化操作和提高适宜性等方面进行研究开发ꎮ在机械结构上应向零部件㊁装置和功能等的模块化设计发展ꎬ并采用精良的制造工艺ꎮ另外ꎬ高效利用㊁节约能耗㊁设计人性化也将成为关注的重点ꎬ最终为实现重组竹整线的连续化生产提供设备基础ꎮ3㊀结语重组竹是中国自主研发的高附加值竹材ꎬ为中国竹材加工产业提质增效和产业升级提供了强有力的科技支撑ꎬ在同类研究中处于国际领先水平ꎮ随着中国大力发展生物质建材及木竹结构建筑ꎬ重组竹的推广和应用将进入高速发展期ꎮ参考文献[1]㊀于文吉.竹编胶合板组合方式及热压工艺的研究[J].木材工业ꎬ1992ꎬ6(4):5-12.[2]张齐生.竹材胶合板的新进展[J].中国木材ꎬ1993ꎬ7(1):21-23.[3]赵仁杰.竹帘胶合板的科技创新与发展方向[J].人造板通讯ꎬ2003(5):8-11.[4]夏元洲ꎬ缪印华.用计算机图象处理法研究胶滴在刨花表面的分布[J].林产工业ꎬ1993.20(2):11-13.[5]张宏健ꎬ张福兴ꎬ廖兆明ꎬ等.竹大片/定向刨花板工业生产技术的研发和应用[J].中国人造板ꎬ2007ꎬ14(8):30-33.[6]宋孝金ꎬ叶忠华ꎬ叶友章ꎬ等.福建省几种竹材在纤维板工业上的利用研究[J].木材加工机械ꎬ2007ꎬ18(3):3-7.[7]江泽慧ꎬ常亮ꎬ王正ꎬ等.结构用竹集成材物理力学性能研究[J].木材工业ꎬ200519(4):22-24.[8]傅峰.竹帘层积材的工艺与性能[J].林业科技通讯ꎬ1999(4):6-9.[9]李琴ꎬ汪奎宏ꎬ杨伟明ꎬ等.重组竹材胶合板制造技术的研究[J].竹子研究汇刊ꎬ2003ꎬ22(4):56-60.[10]张亚慧ꎬ孟凡丹ꎬ于文吉ꎬ等.浸胶竹纤维化单板干燥温度对竹基纤维复合材料性能的影响[J].木材工业ꎬ2011ꎬ25(6):1-3.[11]程亮.重组竹材制造技术的研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学ꎬ2009.[12]孟凡丹ꎬ余养伦ꎬ祝荣先ꎬ等.浸胶量对纤维化竹单板层积材物理力学性能的影响[J].木材工业ꎬ2011ꎬ25(2):1-3.[13]徐有明ꎬ滕方玲ꎬ陈红ꎬ等.重组竹碾压疏解竹丝高效组合设备的创新研究[J].木材加工机械ꎬ2014ꎬ25(6):4-8.[14]祝荣先ꎬ周月ꎬ任丁华ꎬ等.制造工艺对竹基纤维复合材料性能的影响[J].木材工业ꎬ2011ꎬ25(3):1-3.[15]余养伦.高性能竹基纤维复合材料制造技术及机理研究[D].北京:中国林业科学研究院ꎬ2014.[16]于文吉ꎬ余养伦ꎬ周月ꎬ等.小径竹重组结构材料性能影响因子的研究[J].林产工业ꎬ2006ꎬ33(6):24-28.[17]孟凡丹.纤维化竹单板重组材的制造工艺及性能研究[D].哈尔滨:东北林业大学ꎬ2011.[18]齐锦秋.基于竹材维管束和纤维形态特征的竹基纤维复合材料性能研究[D].北京:中国林业科学研究院ꎬ2013.[19]张亚慧ꎬ孟凡丹ꎬ于文吉.白夹竹和寿竹制备竹基纤维复合材料初探[J].中国人造板ꎬ2013(1):13-16.[20]张亚梅ꎬ于文吉.麻竹制备竹基纤维复合材料的性能初探[J].林产工业ꎬ2016ꎬ43(4):16-18.[21]左迎峰ꎬ吴义强ꎬ肖俊华ꎬ等.基于响应曲面优化法的重组竹热压工艺[J].功能材料ꎬ2016(11):11196-11200.[22]上官蔚蔚.重组竹物理力学性质基础研究[D].北京:中国林业科学研究院ꎬ2015.[23]钟永.结构用重组竹及其复合梁的力学性能研究[D].北京:中国林业科学研究院ꎬ2018.[24]于子绚ꎬ江泽慧ꎬ王戈ꎬ等.重组竹的耐冲击性能[J].东北林业大学学报ꎬ2012ꎬ40(4):46-48.[25]张俊珍ꎬ任海青ꎬ钟永ꎬ等.重组竹抗压与抗拉力学性能的分析[J].南京林业大学学报ꎬ2012ꎬ36(4):107-111.[26]李霞镇.重组竹螺栓连接节点承载性能研究[D].北京:中76国林业科学研究院.2013.[27]盛宝璐ꎬ周爱萍ꎬ黄东升ꎬ等.重组竹的顺纹拉压强度与本构关系[J].南京林业大学学报(自然科学版)ꎬ2015ꎬ39(5):123-128.[28]盛宝璐ꎬ周爱萍ꎬ黄东升.重组竹的单轴与纯剪应力应变关系[J].土木建筑与环境工程ꎬ2015ꎬ37(6):24-31.[29]魏洋ꎬ纪雪微ꎬ端茂军ꎬ等.重组竹轴向应力-应变关系模型[J].复合材料学报.2018ꎬ35(3):572-579.[30]杨蕾ꎬ周爱萍ꎬ黄东升ꎬ等.基于VIC ̄3D技术的重组竹I型断裂参数确定方法[J].南京工业大学学报(自然科学版)ꎬ2016ꎬ38(5):100-104ꎬ110.[31]刘勋.重组竹材损伤断裂行为研究[D].重庆:重庆交通大学ꎬ2016.[32]潘文平.重组竹II型断裂试验研究及数值模拟[D].南京:南京林业大学ꎬ2017.[33]袁凯宇.重组竹型断裂能试验研究[D].南京:南京林业大学ꎬ2019.[34]谢鹏ꎬ刘问ꎬ胡雨村ꎬ等.重组竹横向准脆性断裂的断裂参数[J].复合材料学报ꎬ2020ꎬ37(6):246-255.[35]吴培增.重组竹蠕变性能试验与分析[D].哈尔滨:东北林业大学ꎬ2015.[36]李玉顺ꎬ张秀华ꎬ吴培增ꎬ等.重组竹在长期荷载作用下的蠕变行为[J].建筑材料学报ꎬ2019ꎬ22(1):65-70.[37]孙丽惟ꎬ卞玉玲ꎬ周爱萍ꎬ等.重组竹短期蠕变性能研究[J].林业工程学报ꎬ2020ꎬ5(2):69-75.[38]陈思ꎬ魏洋ꎬ赵鲲鹏ꎬ等.重组竹顺纹受压蠕变性能及预测模型[J].复合材料学报ꎬ2021ꎬ38(3):944-952.[39]周爱萍.重组竹受弯构件试验研究与理论分析[D].南京:南京林业大学ꎬ2014.[40]张苏俊ꎬ赵志高ꎬ张文娟ꎬ等.重组竹梁抗弯性能试验[J].扬州大学学报(自然科学版)ꎬ2016ꎬ19(1):51-54.[41]张苏俊ꎬ李晨ꎬ肖忠平ꎬ等.重组竹工字梁抗弯特性研究及模拟分析[J].林业工程学报ꎬ2017ꎬ2(1):125-129.[42]魏洋ꎬ周梦倩ꎬ袁礼得.重组竹柱偏心受压力学性能[J].复合材料学报ꎬ2016ꎬ33(2):379-385.[43]苏相宇.三种截面形式重组竹柱轴心受力性能试验研究[D].江苏扬州:扬州大学ꎬ2017.[44]周军文ꎬ沈玉蓉.重组竹梁受弯承载力数值分析[J].中国科技论文ꎬ2018(1):83-86.[45]刘玉琪.重组竹柱轴心受压试验研究[D].长沙:中南林业科技大学ꎬ2019.[46]陈伯望ꎬ高丹萍ꎬ李频ꎬ等.重组竹梁长期受弯性能试验研究及蠕变分析[J].四川建筑科学研究ꎬ2020ꎬ46(5):50-56.[47]余良崇ꎬ陈玉霞ꎬ郭勇ꎬ等.重组竹中螺钉连接性能研究[J].中国木材ꎬ2015(5):35-37.[48]周军文ꎬ黄东升ꎬ沈玉蓉.重组竹横纹销槽承压强度的试验研究[J].科学技术与工程ꎬ2017ꎬ17(32):305-309.[49]崔兆彦ꎬ王飞ꎬ徐明ꎬ等.高温下重组竹顺纹销槽承压强度试验研究[J].东南大学学报(自然科学版)ꎬ2017ꎬ47(6):1174-1179.[50]任一萍ꎬ刘红征ꎬ郭文静ꎬ等.两种树脂胶合重组竹结构材的性能比较[J].森林工程ꎬ2019ꎬ35(2):49-53.[51]胡玉安.染色重组竹制备工艺研究与性能评价[D].北京:中国林业科学研究院ꎬ2014.[52]王纯.竹束活性染料染色特性与工艺研究[D].长沙:中南林业科技大学ꎬ2015.[53]莫弦丰ꎬ关明杰ꎬ朱一辛ꎬ等.用于重组竹地板底漆的热熔漆漆膜性能研究[J].林产工业ꎬ2011ꎬ38(2):28-30.[54]苏团ꎬ于再君ꎬ侯伦灯ꎬ等.竹重组材浸渍纸饰面工艺[J].林业科技开发ꎬ2014ꎬ28(5):99-101.[55]刘学莘ꎬ林志伟ꎬ关鑫.重组竹材料表面透明涂饰性能研究[J].齐鲁工业大学学报(自然科学版)ꎬ2016ꎬ30(1):18-20.[56]魏万姝.慈竹重组材防霉技术初步研究[D].北京:中国林业科学研究院ꎬ2011.[57]杜海慧ꎬ孙芳利ꎬ蒋身学.慈竹重组材防霉性能的研究[J].浙江农林大学学报ꎬ2013.30(1):95-99.[58]张建ꎬ袁少飞ꎬ范慧ꎬ等.5种防腐防霉剂对重组竹材抑菌效果的影响[J].浙江林业科技ꎬ2016ꎬ36(5):8-12.[59]黄道榜.无机复合溶胶-凝胶对重组竹防霉性能的影响[D].福州:福建农林大学ꎬ2018.[60]占颜萍.工艺条件对户外重组竹防霉剂流失及相关性能的影响[D].福州:福建农林大学ꎬ2018.[61]李怀瑞ꎬ越显峰ꎬ靳肖贝ꎬ等.埃洛石改性酚醛树脂及其载药对重组竹防霉性能的影响[J].东北林业大学学报ꎬ2020ꎬ48(12):96-102.[62]陈卫民ꎬ李新功ꎬ袁光明ꎬ等.阻燃型竹木重组材制备及性能[J].化工新型材料ꎬ2015ꎬ43(8):93-95.[63]刘姝君.阻燃竹基纤维复合材料的制造与性能评价[D].北京:中国林业科学研究院ꎬ2013.[64]李任.阻燃重组竹的制备工艺与烧特性研究[D].杭州:浙江农林大学ꎬ2014.[65]靳肖贝ꎬ张禄晟ꎬ李瑜瑶ꎬ等.3种阻燃剂对重组竹燃烧性能和物理力学性能的影响[J].西北林学院学报ꎬ2015.30(5):214-218.[66]林举媚.重组竹应用于家具制造的关键指标评价[D].南京:南京林业大学ꎬ2008.[67]黄圣游.重组竹新中式家具的设计研究[D].南京:南京林业大学ꎬ2011.[68]余养伦ꎬ孟凡丹ꎬ于文吉.集装箱底板用竹基纤维复合制造技术[J].林业科学ꎬ2013ꎬ49(3):116-121.[69]祝荣先ꎬ于文吉.风电叶片用竹基纤维复合材料力学性能的评价[J].木材工业ꎬ2012ꎬ26(3):7-10.[70]李可.重组竹作为梁柱节点的构造设计研究[J].城市建筑ꎬ2019ꎬ16(331):117-119.[71]刘欣.重组竹户外家具设计研究[D].长沙:中南林业科技大学ꎬ2014.[72]黄小真.户外竹材重组材耐老化试验方法及性能研究[D].南京:南京林业大学ꎬ2009.[73]张亚慧ꎬ祝荣先ꎬ于文吉ꎬ等.户外用竹基纤维复合材料加速老化耐久性评价[J].木材工业ꎬ2012ꎬ26(5):6-8.86。
竹建材·竹建筑·竹文化——为中国革命做出过突出贡献的竹子作者:暂无来源:《中国林业产业》 2019年第8期文/江西省竹产业协会秘书长刘光胜竹子在各个时期发挥着重要的作用,对竹子为中国革命所做贡献,赞美的不仅仅是井冈山的竹子,更是歌颂革命根据地人民的崇高品质。
当年,满山遍野的翠竹好像是挥舞着的杀敌长剑。
军民用它作矛、作刀柄,锯成竹梆传信号,扎成竹筏送军情,编织斗笠送红军。
在著名的黄洋界保卫战中,五里横排埋竹钉,黄洋界上筑长城,军民正是利用毛竹削成尖尖的竹钉,埋在山间路旁,使敌人陷入竹钉陷阱。
井冈山的翠竹为中国革命的胜利做出了突出贡献。
所以说,井冈山的翠竹是革命的竹子。
在纪念新中国成立70周年之际,先说一下革命故事作为此文的开端,再说竹子的今天。
中国竹资源非常丰富,特别是毛竹(楠竹)资源占世界总量的72%,竹制品涉足衣食住行,竹产品产业化已是我国民族工业的重要组成部分之一。
随着科技创新和产、学、研的有机结合,企业转型升级,竹产品的创新日新月异,随着“竹建材·竹建筑·竹文化”理念的提出,竹产业的发展方向就更明确,竹材建材化已进入快车道,竹材建材化是历史的必然。
尽管竹地板、竹胶合模板产业能高效利用毛竹资源,风靡一时,但近几年来,因市场萎缩和产业升级转型而面临困境,产量日益减少,导致毛竹利用率下降,不同程度地影响了林农的收入和企业的效益,但竹材建材化的产业升级和诸多重竹材产品的出现和市场应用,让大家看到了竹产业发展的方向和路径。
一个新产品、新产业的出现难免会遇到新的问题和挑战,我们必须正确面对才是良策。
我们始终认为:竹材建材化是历史的必然!当下竹产业发展面临的瓶颈主要是毛竹资源利用率低下。
江西2018年耗竹率在28%,全国约32%左右,大量毛竹在山上自生自灭。
今年江西新任省长易炼红看到毛竹大量折断在山上,2019年4月11日在资溪县视察调研时指出:“我省毛竹不少,但是很多烂在山上,折断在山上,把毛竹充分利用,对全省的竹农都是一个利好。
科技成果——高性能竹基纤维复合材料(重组竹)制造技术技术类别减碳技术适用范围建筑、建材行业低层木(竹)结构建筑以及建筑室内/外装潢装饰材料和园林、湿地等景观工程材料领域行业现状据统计,我国建筑行业耗能约占全社会终端总能耗的30%左右,其中主要耗能原料为钢筋和水泥。
在低层建筑中采用木质结构不仅绿色环保,而且可以减少钢筋混凝土的消耗。
然而我国木材资源短缺,对外依存度超过50%,因此推广木质结构建筑难度较大。
我国拥有丰富竹子资源,竹材年产量约5000万t,但由于竹材径级小,中空、易开裂等缺陷,难以在现代木结构建筑中应用。
通过对竹材进行定向重组生产的竹基纤维复合材料,具有性能可控、规格可调、结构可设计等特点,可替代木质材料,用于木结构建筑。
目前该技术已经在全国11个竹产区推广,年产能达到100万m3,产品已经广泛地应用于建筑结构材、户外材、园林景观材等领域。
成果简介1、技术原理重组竹是以竹子为基材,利用疏解设备将毛竹纤维排列进行定向分离,形成纵向不断裂、横向相互交错的竹束(纤维化竹单板),并以竹束为构成单元,按顺纹组坯、经热压(或冷压)胶合压制而成的板方材。
该板材具有强度高、密度大、耐侯性强,可广泛用于工程建筑用结构材、梁柱、墙板、楼面板、室内外装饰装潢材料等。
竹子属再生资源,竹基纤维复合材料在建材领域可有效替代木材,大幅减少大径木材的使用量;在建筑领域可部分替代钢筋水泥、石料砖瓦、玻璃纤维等,大幅减少高能耗物资生产过程中的二氧化碳排放。
同时,竹基纤维复合材料生产过程中主要是物理压制,能耗及CO2排放明显低于钢筋水泥等传统建材,并具有储碳的功能,节能减碳效果显著。
2、关键技术(1)竹材纤维定向可控分离技术通过机械点裂、疏解辊异步差速摩擦和表面微创技术的联合实施,解决了竹材不去竹青竹黄的胶合问题;采用机械非连续分离方法,将竹材分离成1-5个维管束并形成连续的纤维化竹单板,实现了精细疏解,竹材一次利用率从20-50%提高到90%以上。
合江县竹产业高质量发展中存在问题及其对策探讨作者:曾勇来源:《南方农业·下旬》2020年第06期摘要 2018年以来,四川省合江县按照“强二产、拓三产、带一产”的思路,推进了竹产业高质量发展。
基于此,通过分析合江县竹产业发展优势和存在问题,结合实现竹产业的高质量发展提出几点对策和建议。
关键词竹产业;高质量发展;问题;对策;四川省合江县党的十九大以来,党中央坚持站在新的历史方位,立足决胜全面建成小康社会,将乡村振兴作为坚定实施的七大战略之一,提出了“产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕”的总要求。
近年来,四川省合江县坚定实施生态优先发展战略,一手抓自然生态保护恢复,一手抓现代林业产业发展,其中竹产业得到快速发展,呈现出竹林基地快速发展、竹加工体系初步形成、新产业新业态正在崛起、竹业经济持续发展等特点,为竹产业高质量发展奠定了坚实基础。
1 发展优势1.1 第一产业优势1.1.1 自然条件优越合江县属亚热带湿润气候区,气候温和湿润,年平均气温18.2 ℃,年平均降雨量1 184 mm,无霜期350 d以上,自然环境非常适合竹类生长。
竹林是合江县森林资源的重要组成部分,竹类共30多种,其中笋材两用竹可供选择的竹种有毛竹、绵竹、慈竹等丛生竹和散生竹中的大径级竹种;浆用竹可供选择的竹种有绵竹、慈竹、硬头黄、西风竹等丛生竹和散生竹中的小径级竹种;笋用竹可供选择的竹种有合江方竹、苦竹、毛竹等优良笋用竹种。
此外,手工艺用竹和观赏竹种也极其丰富。
1.1.2 竹林立体经营基础好依托丰富的竹林资源,通过“林业+特色种植”模式,合江县已发展金钗石斛、黄精、淡竹叶为主要品种的林下种植总面积达3 333 hm2,并取得了良好的经济效益。
其中,合江金钗石斛荣获国家地理标志产品保护,合江“权家成”牌金钗石斛被国家质量监督检验检疫总局列入生态原产地保护产品名单,福森石斛种植基地获得“有机转换认证证书”。
1.1.3 新型经营主体发展迅速合江县有农民林业专业合作社103家,其中有国家级示范社1家、省级示范社5家、市级示范社12家,并建立了“合作社+基地+农户”“公司+合作社+基地+农户”等基地建设和利益联结机制。
第一作者:张旺ꎬ硕士ꎬ工程师ꎬ研究方向竹基复合材料ꎮE-mail:zhangwang@tusenergy comꎮ通信作者:杜瑛卓ꎬ硕士ꎬ研究员ꎬ研究方向为复合材料ꎮE-mail:duyingzhuo@tusenergy comꎮ竹基风力发电机叶片技术及其在竹材工业化中的应用前景张㊀旺㊀杜瑛卓∗㊀雷㊀蕾㊀龙彧君㊀AndyLevers(宜宾市启迪竹创园科技有限公司四川宜宾644000)摘㊀要:竹子生长快㊁强度高㊁分布广泛㊁绿色环保ꎮ但在全球范围内对竹子的高附加值应用还处于相对初级阶段ꎬ而且工业自动化水平较低ꎮ竹基复合材料风力发电机叶片代表了目前竹材工业化应用的较高技术水平ꎬ该产品通过解决竹材离散性大㊁易开裂变形㊁与金属材料连接的稳定性差等难题ꎬ为竹材应用于更多工业级产品提供了可能ꎮ文章从竹材离散性控制㊁疲劳性能测试㊁连接设计㊁一体化结构设计以及质量控制等方面阐述了竹基复合材料风力发电机叶片技术研发中的重点与难点ꎬ期望这些技术能够为竹材的工业化应用带来启发和借鉴ꎮ关键词:竹材ꎻ工业化应用ꎻ竹基复合材料ꎻ风力发电机叶片DOI:10.12168/sjzttx.2022.04.003开放科学(资源服务)标识码(OSID):㊀Bamboo ̄basedWindTurbineBladeTechnologyandItsApplicationtoBambooTimberIndustrializationZhangWangꎬDuYingzhuo∗ꎬLeiLeiꎬLongYujunꎬAndyLevers(TUSBambooInnovationParkTechnologyCo ꎬLtd ꎬYibin644000ꎬSichuanꎬChina)Abstract:Bamboohastheadvantagesoffastgrowthꎬhighstrengthꎬwidedistributionandenvironmentalfriendliness.Howeverꎬthevalue ̄addedapplicationofbambooonaglobalscaleisstillatarelativelyearlystageꎬandthebambooindustryautomationisatalowlevel.Thewindturbinebladesproducedwithbamboo ̄basedcompositematerialsrepresentthehightechnicallevelforindustrializedapplicationofbambootimber.Thisproductopensadoorforbambootobeappliedtomoreindustrial ̄gradeproductsbysolvingtheproblemssuchaslargediscretenessꎬeasytocrackanddeformꎬandinstabilityintheconnectionwithmetalmaterials.Thispaperexpoundsthekeychallengesanddifficultiesintechnologyresearchanddevelopmentofbamboo ̄basedcompositematerialsforwindturbinebladesfromtheaspectsofbamboodiscretenesscontrolꎬfatigueperformancetestingꎬconnectiondesignꎬintegratedstructuraldesignandqualitycontrol.Itishopedtoinspiretheindustrializedapplicationofbambootimber.Keywords:bambootimberꎬindustrializedapplicationꎬbamboo ̄basedcompositematerialꎬwindturbineblade㊀㊀木质复合材料风力发电机叶片(以下简称 风电叶片 )是天然纤维工业化应用的经典之作[1-2]ꎮ20世纪80年代ꎬ欧洲复合材料风电叶片工业的创始人JimPlatts教授在英国怀特岛创建了木质复合材料叶片生产基地ꎬ以芬兰桦木复合材料为主要原材料制造风力发电机叶片ꎬ并获得成功ꎮ2004年木复合材料风电叶片技术被丹麦风电巨头维斯塔斯公司(Vestas)收购ꎻ在此之前ꎬ木质复合材料风电叶片已经批量生产超过1万片ꎬ约占当时全球风电叶片市场数量的10%ꎬ最大功11率可达5000kWꎬ同样是当时风电叶片的最大容量ꎮ可见ꎬ木质复合材料风电叶片技术已经非常成熟ꎮ2005年JimPlatts教授到中国调研ꎬ发现中国的竹材在材料特性上更适合作为风电叶片的主要材料ꎬ可使风电叶片整体设计达到更优的性价比ꎮ在此后的10余年ꎬJimPlatts带领中国的团队先后与风电产业和竹产业的龙头企业合作ꎬ并得到了中国国家能源局和中国风能协会的支持ꎬ研制的功率1500kW直径82m的竹风电叶片先后通过了静载测试㊁振动测试和疲劳测试ꎬ于2010年装机并稳定运行至今ꎮ竹基风电叶片技术的开发解决了竹材力学性能离散性高和易开裂变形等问题ꎬ为竹材工业化应用开辟了新领域ꎮ本文拟介绍竹基复合材料风电叶片技术研发的重点和难点ꎬ重点概述在克服竹材力学性能的离散性㊁疲劳性能测试以及连接设计和质量控制等方面的关键技术ꎬ希望这些技术能够为竹材的工业化应用带来启发和借鉴ꎮ1㊀竹材力学性能离散性控制竹材力学性能的离散性是阻碍其工业化应用的一个重要因素[3]ꎮ在工业产品的结构设计中ꎬ结构材料可能出现的最低性能是必须要考虑的ꎮ比如在设计风电叶片的结构时ꎬ所用材料的强度值并不是平均值ꎬ而是特征值(中国标准)或者是用平均值减去3倍方差(英国标准)ꎮ因此ꎬ即便竹材的平均力学强度非常高ꎬ但由于离散性过高而导致标准方差大㊁特征值低ꎬ在实际设计中只能使用较低的强度值ꎮ因此ꎬ为实现竹材的工业化应用ꎬ首先就要克服竹材性能的离散性ꎮ其中ꎬ测试标准㊁竹材选择和含水率是引起竹材性能离散性的3个最主要因素ꎮ1 1㊀测试标准新材料应用首先需要明确测试标准ꎮ由于测试标准不同ꎬ测试所得的材料力学性能值也会不同ꎮ然而ꎬ测试结果应能够真正代表该材料的最真实性能ꎮ这意味着不同测试标准所获得的结果之间应该有一定规律可寻ꎬ相互之间能够进行比对换算ꎻ或者在不同测试标准中只有一个最适合用来测试该种材料ꎮ由于竹材与木材在性能上高度相似ꎬ因此工业上竹材的测试标准普遍来自木材ꎮ在竹材应用于风电叶片之前ꎬ很少有人按照风电叶片的设计标准测试竹材的力学性能ꎬ因此实验中出现了木材的测试方法不适用于竹材的现象ꎮ比如ꎬ实验的竹材试件其拉伸强度高达400MPa以上ꎬ远高于木材(通常为100~200MPa)ꎻ同时竹材试件的表面较木材更光滑ꎬ在测试中多次出现试件还未拉断夹具就已经与试件脱落的情况ꎬ因此必须调整夹具ꎬ才能获得更准确并且更高测试成功率的实验结果ꎮ此外ꎬ竹材的弹性模量高达30GPa以上ꎬ同样由于表面比较光滑ꎬ使得测试结果离散性很高ꎮ实验初期ꎬ经常出现这样的情况:即使是同一个人用相同设备前后进行2次测试ꎬ所得结果也能相差5%以上ꎮ经过反复实验发现ꎬ竹材拉伸破坏强度(UTS)的平均值和特征值以及弹性模量的平均值宜采用美国试验与材料协会标准(ASTM)D3500测定ꎬ竹材压缩破坏强度(YCS)的平均值和特征值以及弹性模量的极限值宜采用ASTMD3501测定ꎬ而竹材密度的平均值和极限值以及含水率的极限值宜采用中国国家标准GB/T17657测定ꎮ基于实验研究结果ꎬ制定了«风力发电机叶片竹纤维复合材料的认证技术规范»ꎮ1 2㊀竹龄和取材部位影响竹材力学性能的因素有很多ꎬ比如竹种㊁种植地点㊁竹龄㊁取材部位等ꎮ对这些因素控制的越精细ꎬ竹材性能的离散性就越小ꎬ就越能接近工业级原材料ꎬ但随之而来也会增加原材料的成本ꎮ这就需要在性能和成本之间进行权衡ꎮ毛竹是中国竹材产量最高的用材竹种ꎮ对毛竹材力学性能测试结果显示ꎬ6年生毛竹的性能明显优于2年㊁4年和8年生毛竹ꎻ在取材部位上ꎬ竹秆中部的力学性能明显优于基部和稍部ꎬ其中以距离基部2~6m的部位为最佳ꎮ由于竹材靠近表层的竹青部位密度大㊁强度高ꎬ靠近内层21的竹黄部位密度小㊁强度低ꎬ因此表层竹篾最适合做风电叶片的原材料ꎮ对于竹篾的厚度ꎬ实验结果显示ꎬ当竹篾厚度小于1 0mm时ꎬ加工难度和加工成本显著增加ꎻ而当厚度大于2 5mm时ꎬ力学性能则显著下降ꎮ综合权衡性能与成本ꎬ以厚度1 5~2 0mm的竹篾最适合作为制作层积材的原材料ꎮ竹子的生长地点也会影响竹材的力学性能ꎬ比如生长在阳坡的竹子和生长在阴坡的竹子其力学性能存在着差异ꎮ但实验中性能最优的方案往往在商业化过程中并不可行ꎬ因为在工业化生产中还需要考虑制造成本和质量控制ꎮ事实上ꎬ中国竹材产业链上的整体机械自动化水平较低ꎬ比如层积材的组丕工艺仍需依靠人工完成ꎮ工业自动化在产业中的缺失ꎬ导致整体质量控制水平难以达到工业级原材料的要求ꎮ虽然竹材在原材料成本上有一定优势ꎬ但在转化为工业级原材料时质量控制成本会显著增加ꎬ从而使得竹材在与金属材料㊁复合材料以及木材的竞争中并不具备优势ꎮ1 3㊀竹材含水率竹材含水率对其性能离散性的影响极大ꎮ竹材的体积㊁密度㊁强度㊁弹性模量乃至疲劳强度都会受到含水率的影响[4-5]ꎮ在竹材的各种性能参数中ꎬ弹性模量受含水率的影响尤其大ꎮ在不考虑绝干的情况下ꎬ竹材含水率越高其弹性模量越低ꎮ弹性模量是很多产品结构设计中最关键的参数之一ꎮ在风电叶片的结构设计中ꎬ如果弹性模量降低会导致叶片的变形量增大ꎬ以至于会发生叶片打塔的风险ꎮ因此ꎬ控制竹材全寿命的含水率是竹材工业化应用中的关键因素ꎮ在竹叶片设计中ꎬ为使竹材具有较高的㊁稳定的弹性模量ꎬ竹材含水率应控制在6%以下ꎮ2㊀竹材疲劳性能测试2 1㊀竹材疲劳测试由于目前竹材疲劳测试没有统一的标准ꎬ为了使之能与玻璃纤维材料进行比较ꎬ竹材疲劳测试通常参考玻璃纤维复合材料的疲劳测试标准[6]ꎮ在给定应力比R=-1的条件下ꎬ施加不同的应力Sꎬ进行疲劳试验ꎬ记录相应的寿命Nꎬ然后将数据拟合分析得出S-N曲线ꎮ竹材疲劳测试时遇到的突出问题是ꎬ最先破坏的部位往往是在试件两端的夹持部位ꎬ为了能使最先破坏的部位发生在试验段ꎬ对试件两端采取了保护措施ꎬ即在试件两端套上铝制加强夹具ꎬ同时需要保证夹具端面与竹材端面对齐ꎬ两端的夹具和竹材中心需要同一条直线ꎬ最后再灌注树脂固化成型ꎮ通过对比竹材与环氧玻璃钢材料的S-N曲线显示ꎬ竹材疲劳性能明显优于环氧玻璃钢ꎮ在风电叶片行业ꎬ环氧玻璃钢的疲劳性能常数m通常为10ꎬ而竹材的m值可达到15ꎮ2 2㊀竹风电叶片疲劳性能风电叶片疲劳测试需满足«风力发电机组风轮叶片全尺寸结构试验»(IEC61400 23)㊁«风力发电机组风轮叶片标准»(JB/T10194 2000)和德国劳埃德船级社风能股份有限公司(GLwind)«风力发电机组认证指南»的要求ꎮ风电叶片疲劳分析的主要步骤是:先确定材料的S-N曲线和Goodman曲线ꎬ然后利用专业软件计算出叶片各截面的马可夫矩阵ꎬ再结合S-N曲线㊁Goodman曲线和马可夫矩阵ꎬ计算出该截面可承受的循环次数ꎬ最后根据米勒准则计算该截面累计疲劳损伤寿命ꎮ2009年采用共振法测试了1500kW直径82m的竹风电叶片的疲劳性能ꎬ满足了上述各标准的要求ꎬ并获得鉴衡认证的认证报告ꎮ风电叶片的疲劳性能取决于叶片主要材料的疲劳性能ꎬ竹材是竹叶片中最主要的材料ꎬ因此竹叶片的疲劳性能也明显优于玻璃钢叶片ꎮ3㊀竹材连接设计目前全球最长的海上风电叶片长度已经超过100mꎮ即使是陆上风场使用的风电叶片ꎬ长度也普遍在40m以上ꎮ竹板材的标准长度在2~3mꎬ而风电叶片是通过模具进行一体化成型的ꎬ叶片根部通过螺栓与风力发电机组的轮毂相连接ꎬ因31此需要考虑竹材与竹材之间的连接ꎬ以及竹材与金属材料(螺栓套)之间的连接ꎮ即使是竹自行车㊁建筑梁这类竹产品ꎬ同样要考虑竹材之间的连接以及竹材与金属材料之间的连接ꎮ因此ꎬ连接设计是竹材工业化应用中的一项关键技术ꎮ传统的金属材料工艺设计通常会考虑螺栓㊁套筒㊁焊接等机械连接方式ꎮ然而复合材料与金属材料的一个重要区别是依靠其内部纤维结构而形成的各向异性力学性能ꎮ这意味着一旦内部纤维被切断就会严重影响复合材料的力学性能ꎮ因此ꎬ复合材料广泛使用粘接方式连接代替金属材料的机械连接ꎮ3 1㊀风电叶片中竹材与竹材的连接设计在粘接方式的连接中ꎬ粘接强度与粘接面积呈正比ꎬ与胶粘剂的厚度呈反比ꎮ因此在粘接设计中应增大粘接面积㊁控制胶层厚度ꎮ与木材的连接方式一样ꎬ竹材的连接通常有斜接和指接2种方式ꎮ风电叶片整体有一定曲率ꎬ不宜使用厚度过大和长度过长的竹条ꎬ因此竹条和竹条之间的连接主要选择斜接方式ꎮ斜接的角度越大ꎬ则粘接面积越大ꎬ粘接强度也就越高ꎮ斜截面的粘接强度必须大于竹材自身的拉伸强度ꎬ以确保断裂破坏不会出现在粘接面上ꎮ通过测试不同斜接角度的粘接强度ꎬ最终按照斜率为1/25确定了斜接角度ꎮ另一方面ꎬ斜接角度过大又会造成过高的材料损耗ꎬ导致材料成本增加ꎬ采用错位组丕法(图1)则可降低材料浪费ꎮ图1㊀竹材不同组坯方式Fig 1㊀Differentassemblepatternsofbamboo3 2㊀竹材与叶根螺栓的连接设计竹材与叶根螺栓金属材料的连接(图2)ꎬ除了必须考虑粘接强度外ꎬ还要考虑粘接面两侧材料的刚度不一致而可能导致的应力集中问题ꎮ竹材和金属材料的连接设计因产品不同而不同ꎬ总体的设计原则应遵循:1)增大粘接面积ꎬ具体方式可以通过增加粘接区域的面积㊁金属表面增加螺纹或喷砂等ꎻ2)在工艺上避免胶层过厚ꎬ且保证胶层厚度均匀一致ꎻ3)优化结构设计ꎬ避免应力集中ꎬ复杂产品可以通过有限元进行分析ꎬ简单产品可以根据经验设计ꎻ4)反复测试ꎬ确保粘接强度高于材料自身的断裂强度ꎮ4㊀风电叶片的整体结构设计竹叶片中上下壳体铺放高强竹条ꎬ上下壳体通过与双腹板粘接而形成一个类似于 口 字型的结构作为主体结构(图3)ꎬ承载叶片绝大部分图2㊀叶根螺栓与竹材粘接Fig 2㊀Bladerootboltsbondedtothebamboo的载荷ꎬ而玻璃钢叶片为上下壳体中的梁帽与腹板粘接形成的类似于 I 字型的结构作为主体结构ꎮ41图3㊀竹叶片主体结构Fig 3㊀Mainstructureofbambooblade㊀㊀玻璃钢叶片的梁帽是等宽度㊁变厚度(图4)ꎬ梁帽两侧需要填充大量的高价格的巴莎木和PVC芯材ꎬ导致叶片整体成本偏高ꎻ竹叶片中竹材是等厚度㊁变宽度(图5)ꎬ由于竹材铺放多ꎬ所以大大减少了巴莎木和PVC芯材的用量ꎬ进而降低了叶片的整体成本ꎮ玻璃钢叶片 I 字型的结构与叶根相连ꎬ叶片上的载荷传导到叶根时会产生较大的应力集中ꎬ这就使得叶根结构必须过度安全以抵消应力集中ꎬ竹叶片是 口 字型的结构与叶根相连接ꎬ可以使得叶片上的载荷向叶根传导更为合理ꎮ因此竹叶片的整体结构要优于玻璃钢叶片ꎮ图4㊀玻璃钢叶片Fig 4㊀Glassfiberreinforcedplasticblade图5㊀竹纤维风电叶片Fig 5㊀Bamboofiberwindturbineblade5㊀质量控制在传统金属制造企业和复合材料制造企业中并不需要对材料含水率进行特殊控制ꎮ但在竹材工业化应用中ꎬ控制竹材全寿命含水率则是质量控制中的重中之重ꎮ在竹材制备过程中ꎬ可以通过烘干工艺来降低竹材含水率ꎮ这对绝大多数竹材制造企业来说是容易做的ꎻ但要使竹产品全寿命过程中的含水率保持稳定则并非易事ꎮ具体到竹风电叶片制造ꎬ应保障以下阶段的质量控制:1)工厂在完成板材制造和烘干后ꎬ要把板材存放于恒温恒湿的平衡房ꎬ确保库存产品含水率稳定ꎻ2)在板材运输过程中要保存于密闭环境ꎬ51比如表面包裹保鲜膜ꎬ确保途中产品含水率稳定ꎻ3)竹材入库前必须做含水率抽检ꎬ符合含水率检测要求才能入库ꎻ4)竹材在叶片厂的原材料库中ꎬ从保鲜膜取出后到叶片完成制造前ꎬ要保持处于低湿度环境ꎬ以确保含水率稳定ꎻ5)叶片制造必须选择密封性足够好的基体材料(树脂)ꎬ基本要求是分子间空隙距离小于水分子直径(比如环氧树脂)ꎬ以确保竹材内部水分子不会与外部空气中的水分子进行交换ꎻ6)在竹材外面必须有至少1层表面硬度足够高的保护层(如玻璃钢)ꎬ以保护固化后的基体材料(树脂)不被风沙所破坏ꎻ7)对叶片进行定期检查ꎬ表面出现严重破坏时要及时修补ꎮ由于玻璃纤维㊁碳纤维等传统复合材料的吸水性非常低ꎬ在绝大多数复合材料产品制造工厂都从未考虑过对材料含水率的控制ꎮ在转型生产竹基复合材料产品时ꎬ不仅需要增加控制含水率所需要的专业设备ꎬ相应改善生产环境ꎬ更需要建立相应的质量保障和质量检测流程ꎮ在大批量生产之前ꎬ这应是竹材工业化应用的重点环节之一ꎮ6㊀技术应用展望在过去20年间ꎬ中国在风力发电产业链的各个环节上几乎都已经遥遥领先于全球制造业ꎬ其中叶片产量约占全球总产量的50%ꎬ最长的海上风电叶片长度已经达到100m以上ꎬ认证㊁测试㊁供应链等环节日益完善ꎮ竹叶片在回收环保方面具有优势ꎬ但从性能到成本不再具有优势ꎮ随着中国风电叶片的单机容量㊁产能㊁产量的不断扩大ꎬ竹叶片替代玻璃钢叶片和碳纤维叶片的可能性也越来越小ꎮ然而在竹叶片研发过程中所形成的一系列技术已不断被应用于其他高端竹产品中ꎬ同时也为竹材的工业化应用带来启发ꎮ工业级竹自行车(图6)技术用到了竹材的高弹性模量以及竹材与金属的连接技术ꎬ质量可靠性远高于一般手工制造的竹自行车ꎬ可以通过各类传统自行车测试和认证标准ꎬ并且已经具备批量生产的条件ꎮ图6㊀竹基复合材料自行车Fig 6㊀Bamboobasedcompositebicycle装配式建筑是竹材工业化应用的另一个可能的领域ꎮ天津智慧山广场的户外竹结构建筑 竹之山丘 (图7)申请了吉尼斯世界纪录ꎬ成为全球最大的户外竹结构建筑ꎮ其中的建筑胶合梁用到了竹材的全寿命防水技术ꎬ以确保所有梁柱结构全寿命具有高强度和高弹性模量ꎬ确保建筑50年的结构安全性ꎮ图7㊀天津智慧山广场的 竹之山丘Fig 7㊀BambooHillinTianjinWisdomHillPlaza61㊀㊀然而ꎬ目前工业级竹材料应用于装配式建筑仍面临2个方面的制约ꎮ一方面ꎬ竹材力学性能优于木材ꎬ但因缺乏竹建筑设计标准ꎬ设计时仍需要按照木材建筑标准进行设计ꎮ这意味着竹材料的高性能未被利用ꎬ而仍然要与木材在价格上竞争ꎬ因此难以成为市场的主流ꎮ另一方面ꎬ竹木材料的全寿命含水率控制一直未被建筑行业所重视ꎬ因此从工厂生产到安装现场材料必定会出现一定程度的变形ꎬ从而导致现场安装时必须要增加打磨㊁调整等复杂工序ꎬ从安装效率到安装成本都无法与轻钢龙骨结构的快速安装相比ꎮ如果能在设计标准和质量控制方面借鉴风电产业的技术标准ꎬ工业级竹材装配式建筑完全有可能扩大其市场份额ꎬ成为竹产业的一个新的增长点ꎮ此外ꎬ竹材与木材一样具有良好的绝缘性与保温性ꎬ但由于其具有高强度和高弹性模量的特征ꎬ在很多产品中可以做到更细㊁更薄ꎬ使得其成为一些家居智能硬件的构想成为可能ꎮ这种优势在 百度筷搜 中已经有所体现(图8)ꎬ也完全可能进一步复制到智能地板和智能家居中ꎮ这将需要进一步做好跨行业的科技整合与产业协同ꎮ图8㊀创新竹制品 百度筷搜Fig 8㊀Innovativebambooproducts:BaiduChopsticksSearch㊀㊀竹基复合材料风电叶片历经10余年的研发已告一段落ꎬ但这将不是竹材工业化应用的结束ꎬ而是打开竹材与更多高端工业制造相结合的一个新的开始ꎮ参考文献[1]㊀PLATTSM.Thedesignꎬdevelopmentꎬandmanufactureoflargewood/compositewindturbinerotors[R].1990.[2]㊀ZUTECKMD.Thedevelopmentandmanufactureofwoodcompositewindturbinerotors[M].Publication:NASA.LewisResearchCenterLargeHorizontal ̄AxisWindTurbinesꎬ1982.[3]㊀PLATTSMJ.Strengthꎬfatiguestrengthandstiffnessofhigh ̄techbamboo/epoxycomposites[J].AgriculturalSciencesꎬ2014ꎬ5(13):1281-1290.[4]㊀杨永福ꎬ习宝田ꎬ李黎.竹材物理性质对切削力影响的研究[J].木材加工机械ꎬ2005(2):1-5.[5]㊀谢九龙ꎬ齐锦秋ꎬ周亚巍ꎬ等.慈竹材物理力学性质研究[J].竹子研究汇刊ꎬ2011ꎬ30(4):30-34.[6]㊀赵德方ꎬ阳玉球ꎬ张志远ꎬ等.玻璃纤维毡增强复合材料的低周拉伸疲劳性能研究[J].玻璃钢/复合材料ꎬ2016(5):41-47.71。
绿色环保建材“竹钢”科技名词定义中文名称:高性能竹基纤维复合材料(竹钢)英文名称:wooden bamboo定义:高性能竹基纤维复合材料,主要是指以竹基纤维帘为基本构成单元按顺纹理方向经热(冷)压胶合而成的板材。
依托中国林科院专利技术,由洪雅竹元科技有限公司制造的高性能竹基纤维复合材料,商标名称为“竹钢”,为世界首创的竹制品,是完全由中国人自主开发的新材料。
简介“竹钢”是以我国南方地区大量生长的竹材资源为原料,通过纤维化竹束帘制备技术、酚醛树脂均匀导入技术、连续式网带干燥技术、大幅面板坯铺装技术、成型固化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。
竹钢剖面该产品技术节省了传统的剖蔑工序,是我国在竹材加工应用领域的一项重大突破,属于竹材工业化利用的第五代技术,竹材的利用率从目前的20%~50%,可以提高到95%以上。
产品的力学性能指标,如抗弯强度可以达到350MPa以上,抗拉强度达360MPa以上,抗压强度达到140MPa以上,弹性模量达到30GPa以上,其强重比超过玻璃钢纤维复合材料,可以应用于风电叶片材料的制造。
高性能竹基纤维复合材料具有广谱可设计性,既可以用于制造高强度风电叶片材料、船舶甲板、集装箱底板以及建筑结构等工程材料,又可以用作室内装饰装潢材料、高耐候性室外材料、家具材料,具有广阔的应用前景。
材料特点“竹钢”采用纯天然慈竹经酚醛树脂热压胶合而成,具有高强度、低碳环保、高耐候性、阻燃、净化空气、使用寿命长等特点,是“以竹代木、以竹代钢”的最佳产品;是一种将竹材重新组织并加以强化成型的竹质新材料,对增加竹农的收入、促进农民就业和发展竹产区经济具有十分重要的意义。
1 绿色环保随着全球气候变暖,森林愈发显得弥足珍贵,竹钢的出现,更加有效地保护了人类的生存环境。
同面积的竹林可比树林多释放35%的氧气,也可以这样说:竹产业不仅仅是低碳产业,而更应该是负碳产业。
建筑建材领域“以竹代塑”工程材料研究现状与发展趋势目录1. 内容概要 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究意义 (3)1.3 文献综述 (5)2. 竹材及其特性 (6)2.1 竹材组成与结构 (7)2.2 竹材特性比较 (8)2.3 竹材资源分布 (9)3. 塑料材料对环境的影响 (10)3.1 塑料的产生与应用 (11)3.2 塑料的环境问题 (12)3.3 塑料回收与替代方案 (13)4. “以竹代塑”工程材料研究 (15)4.1 竹材在工程中的应用 (16)4.2 竹材改性技术 (17)4.3 竹塑复合材料 (18)4.4 竹材在建筑领域的创新应用 (20)5. 现有研究进展 (21)5.1 竹材建材的研发进展 (22)5.2 竹材与塑料的替代性研究 (23)5.3 竹材建材的性能测试 (25)6. 发展策略与展望 (26)6.1 技术研发需求 (27)6.2 政策支持与市场前景 (29)6.3 国际合作与技术交流 (30)1. 内容概要我们将对竹这种天然资源的优势,尤其是在建筑建材领域替代塑料材料方面的潜力进行详细分析。
同时,也将介绍目前国内外已有的竹基工程材料种类、应用案例和技术路线。
我们会深入探讨竹基工程材料发展所面临的挑战,包括竹材加工技术、性能优化、生产规模化和规范标准体系建立等方面。
基于现状分析和挑战展望,我们将对竹基工程材料未来发展趋势进行预测,包括材料多功能化、性能提升、应用领域扩展、产业链完善等方面,并为其未来的发展提出建议和展望。
以竹代塑是可持续发展的重要方向,竹基工程材料将为建筑行业提供更环保、更优质的绿色解决方案,并推动竹产业的转型升级。
1.1 研究背景在全球范围内,塑料污染问题的日趋严峻引发了各界关注。
传统塑料产品的广泛应用带来了废弃塑料的累积和排放到自然环境中,导致严重的生态问题。
化石燃料资源的枯竭以及石油基塑料在生产过程中排放的大量温室气体和高能耗问题,也对人类的可持续发展构成了巨大威胁。
文|叶柃 张文英中国是世界上主要的产竹国,全国竹林面积达735万公顷,竹材总蓄积量约6亿吨,每年可砍伐量约1.5亿吨。
然而,竹材每年消耗量仅4000万吨,造成极大的资源浪费。
目前,我国竹材加工业发展已经遇到瓶颈期,传统大规模消耗竹材的竹胶合板和水泥模板陷入低谷,近年来兴起的竹缠绕复合材料为竹产业发展开辟了一个新的发展方向,已被定位为国家重点战略产业,将在为国家实现科技创新、经济转型升级、推动新质生产力加快发展上起到巨大作用。
何为竹缠绕复合材料竹缠绕复合材料突破了人类几千年来对竹子应用的传统认知,拉开了传统竹产业革命的帷幕。
竹缠绕复合材料以竹子为基材,以水溶性树脂为胶黏剂,通过缠绕工艺制造成生物质新材料,由浙江鑫宙竹基复合材料科技有限公司(以下简称“浙江鑫宙”)和国际竹藤中心研发团队经过17年努力首创研制而成。
这种材料充分利用竹子轴向拉伸强度高、弹性大等自然属性,同时也利用其优良的抗形变能力、保温隔音效果、电磁波通过性能、耐候性能和阻燃性能。
竹缠绕复合材料技术可以广泛应用于管道、管廊、房屋、容器、交通工具、军工产品等多个领域,对于国民经济发展具有重要作用。
竹缠绕复合管、竹缠绕管廊、竹缠绕整体组合式房屋现已进入推广应用和产业化阶段。
目前,已实现9个生产基地生产铺设各种规格管道370公里,多个央企和地方大国企开始竹缠绕产业布局的前期工作。
竹缠绕复合管是竹缠绕复合材料的主打产品之一,具有原料可再生、承压能力强、保温性能突出、抗震抗沉降能力强、使用寿命长、节能低碳、重量轻、综合造价低等优点。
在正常使用条件下,竹缠绕复合管的使用寿命可达50年以上,长期寿命性能优于水泥、钢材和塑料等传统材料,而竹缠绕复合管综合造价低于传统管道,成本约为球墨铸铁管的80%~90%,是承压塑料管的60%~70%。
2014年,竹缠绕复合管进行了部级成果鉴定,被评为“技术达到国际领先水平”。
竹缠绕复合材料的应用2016年4月,竹缠绕管廊研制成功。
国家发展改革委办公厅关于请组织申报高性能纤维复合材料高技术产业化专项的通知文章属性•【制定机关】国家发展和改革委员会•【公布日期】2007.12.24•【文号】发改办高技[2007]3177号•【施行日期】2007.12.24•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】高新技术产业开发区正文国家发展改革委办公厅关于请组织申报高性能纤维复合材料高技术产业化专项的通知(发改办高技[2007]3177号)各省、自治区、直辖市、计划单列市及新疆生产建设兵团发展改革委,国务院有关部门、直属机构办公厅,有关中央管理企业,有关单位:根据《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》和《高技术产业发展“十一五”规划》,为满足国民经济和社会发展的需求,促进新材料产业的发展,我委决定于2008-2009年组织实施高性能纤维复合材料高技术产业化专项。
现将有关事项通知如下:一、专项的主要内容高性能纤维复合材料是指用高性能纤维与高性能基体按性能设计要求,用专门的工艺复合而成的一类新型工程材料,是新材料产业发展的重要方向之一。
发展高性能纤维复合材料,对促进国民经济的发展,提升国家的综合实力起着重要的作用。
根据我国新材料产业的现状及发展目标,按照“加速发展新材料产业,满足国家重大需求”的原则,专项重点支持碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维及其高性能复合材料的生产技术及关键装备的产业化示范,满足国民经济以及航空航天等高技术产业发展的总体需求。
具体如下:(一)高性能碳纤维复合材料。
开展高性能碳纤维及复合材料的产业化、研发以及相关标准的制定,重点支持千吨级高性能碳纤维和聚丙烯腈原丝生产工艺技术,预氧化炉、碳化炉等大型关键设备制造,纺丝油剂、碳纤维上浆剂、预浸料等重要辅助材料,以及高性能树脂基体材料、高性能碳纤维复合材料应用技术等的产业化;制定和完善高性能碳纤维生产、产品和应用的相关标准。
(二)高性能芳纶纤维复合材料。
开展高性能芳纶及复合材料的产业化,重点支持千吨级芳纶-II生产工艺技术、关键技术装备,以及高性能芳纶-II复合材料关键生产工艺技术等的产业化。
竹钢在绿色展示空间设计中的应用研究作者:张文静来源:《美与时代·城市版》2024年第02期摘要:随着时代的发展,生态环境面临着巨大的挑战,绿色设计是必然趋势,人们开发使用绿色材料刻不容缓。
竹钢是近几年新兴的一款绿色建筑材料,它的出现在一定程度上推动了我国新型绿色建筑的进一步发展。
针对如何将展示空间与时俱进地进行绿色设计这个课题,从材料角度,通过研究竹钢材料的应用性能及绿色展示空间对材料的需求,结合实际案例,了解竹钢在空间设计中的使用范围及优越性,为更好地对绿色展示空间设计做准备。
该研究可为开发绿色建材、推动绿色设计、打造新型绿色空间,进而形成节约型社会、良好生态环境提供助力。
关键词:竹钢;展示空间;绿色设计由于社会发展速度过快,空气、水、土地等资源污染随之而来,环境问题应该受到重视。
如今多数人对生态环保的认识还处于室外的空间中,而忽略了對室内空间的关注。
生活中很多案例已经告诫人们室内空间的污染更是不可忽视的,需要尽快改变观念。
将绿色建材在室内展示空间中应用起来,让绿色环保理念从展览进入千万个家庭中去,对人们优化资源利用,进而实现人与自然的和谐具有重大意义。
一、关于绿色展示空间(一)绿色展示空间的形成及内容从世界范围看,由于自然环境和生态平衡的破坏,人与生存空间的矛盾日趋突出。
绿色设计可以说是对资源最大程度上的利用。
它强调人与自然之间相互协调,设计中要考虑环境效益,尽量减少对环境的破坏。
设计师要不断地创新,运用新材料和新工艺,在不牺牲舒适性和观赏性的情况下,延长材料使用寿命。
展示空间设计主要包含四个方面,分别是装修设计、陈设设计、空间形象设计以及室内物理环境设计。
而不论是其中哪一个设计,都会用到一定的资源,同时也会在实际建设过程中对环境造成一定程度的不利影响。
绿色环保设计,主要指的是在设计过程中最大程度地降低对环境的负面影响,提供健康、可持续和资源高效的解决方案。
该设计理念一经提出就受到了较为广泛的认同,也成为现代设计领域的重点研究内容和方向。
高性能竹基纤维复合材料产业化项目融资企划书一、项目概况1、技术工艺简介(1)竹基纤维复合材料技术简介所谓的竹基纤维复合材料是以竹子为核心材料制作的一种全新工艺。
由于竹子的天然、环保、高韧性、高强度等优势。
在世界围开始大量使用,如制作成地板、建筑材料、甚至是特殊材料等。
中国是竹资源大国,现有竹类资源500余种,竹林面积520万hm2,占世界竹林总面积近25%。
据统计,中国竹产业产值1981年仅有4亿多元,2000年则达到200亿元人民币,2006达660亿人民币,2007年竹产业产值达800亿人民币,2009年900亿元人民币,2010年达到1000亿元人民币。
本项目所采用的技术采用最新竹材加工技术,对竹材进行纤维化疏解加工,从而改变其物理形态,加大竹材利用率,应用更广。
(2)加工技术的演变。
竹加工技术历史悠久,古代及近代,竹子被制作成兵器、家具、农具、厨具各类产品,而作为竹类的深层次加工制作还是二十世纪开始的。
利用机器和各类技术合成,将竹类的优势融合到其他材料之中,形成了一个全新的产业。
(3)竹材料的优劣势分析优势:环保低碳,符合现代材料的发展趋势;部结构合理,不易开裂变形;用途广泛,随着技术工艺的不断提升,竹材料被应用的围越来越大;劣势:目前竹材料工艺水平还不成熟,从价格与成本上考量并非市场主流;竹资源虽然分布广泛,但实用品种不多;2、团队简介(1)成员A,……(2)成员B,……(3)成员C,……二、技术应用与行业发展现状1、市场支撑竹材料的应用相当广泛,而本项目涉及的主要为竹板材产品,包括竹地板、复合地板、竹基建筑材料、竹基风力发电机叶片材料等。
(1)国外发达国家自本世纪初已逐步由竹地板替代木地板及其他复合材料。
从长期看,竹地板及竹饰材具有较好市场前景,2010年,我国地板总体产量约为5亿平方米,大致市场格局基本为实木复合地板(约1亿平方米)、实木地板(约4000万平方米)、竹地板(约3000万平方米)、强化地板(约3.3亿平方米)四大分割,实木地板受资源限制的影响,将走向奢侈消费先列,而竹地板与实木复合地板将逐渐扩展优势,未来竹地板与实木复合地板市场份额扩大,尤其是竹地板、不仅有实木地板的品质、而且有实木复合地板的价格,市场前景十分广阔。
(2)室外景观板材一直是防腐木的市场,但随着木材资源的紧缺及价格的日益高涨,竹基板材成为了很好的替代材料。
截止到2009年为止,我国防腐木占木材销售量的1%,总产量约在150万立方米。
而国外发达国家防腐木占木材总销售量的15%,可预期的国市场增长空间巨大。
因为防腐木用途广泛,目前对于具体的防腐木户外地板市场规模未有专门的数据,按户外地板占其中40%份额计算,2009年户外防腐木地板的市场规模为60万立方米,按均价5000元每立方计算市场规模为30亿。
(3)竹基建筑材料在建筑模板、建筑支撑材料方面的应用是一个新的方向。
由于其高韧性、可改造性强和价格较低等特点。
在现浇混凝土结构工程中,模板工程一般占混凝土结构工程造价的20%-30%,占工程用工量的30%-40%,占工期的50%左右。
随着我国房地产行业的火热以及各项工程建设的连连上马,模板行业得以快速发展。
2009年全年建筑模板使用量达5.85亿平方米,同比增速为了7.3%,到2012年底,我国建筑模板行业产量将达2.2亿平方米左右。
(4)特种行业应用。
风力发电技术日趋成熟,将成为21世纪最具发展潜力的清洁能源产品,而且其,从长远看,风电技术进步不断深化,不论工程投资还是发电成本,都会逐步接近甚至低于火电成本,风力发电是一个极具发展潜力的产业。
2009年5月,国家发改委就新的能源规划方案已报批,初步要在2020年我国风力发电装机达1. 2亿千瓦。
每年装机在1500万千瓦以上,以每千瓦造价8000 人民币计算,我国未来十年每年将有1200亿的风能市场,而叶片约占300-400亿。
2、产品竞争力分析(1)竹地板制品竹地板是竹制品中最主要的产品,销量也最为大。
包括纯竹地板、复合竹地板两种,主要以冷压与热压技术将竹材压缩或与木材胶合制成地板,工艺上并不复杂,品牌影响力、营销网络与价格是关键。
竹地板企业发展较晚,相对于木地板企业的成熟壮大,竹地板企业还处于规模零散、产量低的阶段,以排名第一的春红竹地板2011年在的销量也不过75万平方米。
竹材地板2011年十大品牌,排名不分先后。
数据来源:好购网(2)竹胶板(竹材建筑模板)竹胶板是以毛竹材料作为主要架构和填充材料,经高压成坯的建材。
主要用途是:建筑架模灌浆,车箱箱体板和箱底板,大型机械外包装板及各种需要用板材的场所。
由于竹胶板硬度高,抗折,抗压,在很多使用区域已经替代了钢模板,且竹是易培养,成林快的林木,三到五年就可以砍划,能替换木材,因此,国家林业部政策支持大力发展以竹为主要加工材料的人造板,已经在很多地方替换了木材类板材的使用。
上世纪70年代初,我国建筑结构以砖混结构为主,建筑施工用模板以木模板为主。
上世纪80年代初,各种新结构体系不断出现,现浇混凝土结构猛增。
由于我国木材资源十分贫乏,在“以钢代木”方针的推动下,我国研制成功了组合钢模板先进施工技术,改革了模板施工工艺,节省了大量木材,钢模板推广应用面曾达到75%以上,钢模板生产厂曾达到1000多家,钢模板租赁企业曾达到1.3万多家,年节约代用木材约1500万立方米,取得了重大经济效果和社会效果。
上世纪90年代以来,我国建筑结构体系又有了很大发展,高层建筑、超高层建筑和大型公共建筑大量兴建,大规模的基础设施建设,城市交通和高速公路、铁路等飞速发展,对模板、脚手架施工技术提出了新的要求。
我国不断引进国外先进模架体系,同时也研制开发了多种新型模板和脚手架。
当前,我国以组合式钢模板为主的格局已经打破,已逐步转变为多种模板并存的格局,组合式钢模板的应用量正在下降,新型模板的发展速度很快。
业人士预言,复合材料建筑模板的出现,必将打破目前我国建筑模板行业已逐渐形成的钢质模板、木胶合板模板、竹胶合板模板三足鼎立的局面,将开创一个崭新的绿色建筑模板行业,开启中国建筑施工新境界,实现中国人的绿色环保、节能高效建筑施工梦想。
(3)户外防腐木行业由于防腐木改性带来木材使用寿命的延长,让木材相对节约化,国家也有意识地推动防腐技术的发展和规模的扩大,同时呼应整体需求趋热,近几年的复合增长率保持达到30%-50% 防腐木行业品牌多为销地品牌,而且各品牌均以防腐木为核心形成多产品系列,涉及地板、木屋、围栏、木桥、垃圾桶、亭台楼阁等木结构建材及建筑,全方位服务景观园林设计需求,形成整体解决方案。
(4)风力发电机叶片材料目前掌握使用竹材制作叶片技术的除我方外还有两家,A公司和B公司。
而A公司掌握的只是高强度竹篾集成材技术,B公司掌握的只是竹基纤维复合材料技术,仅仅处在试生产阶段竹基纤维复合材料的阶段,而我方同时掌握着这两种技术,而通过这两种技术整合有利于加强材料的品质,因此在本项目上马后将有较大的竞争性。
三、初期融资使用计划1、投资(1)设备购置序号名称数量单价(元)单机功率(KW)(2)厂房. . . .按照市活动式厂房7元/㎡/月,1000㎡计,生产性成本100元/㎡/年,首年厂房投资约19.7万元。
2、费用(1)研发费用预留20万元作为首年研发经费。
(2)其他费用营业费用9.6万元(收入的1.2%计);管理费用16万元(收入的2%计);财务费用8万元(收入的1%计)主营业务税金与附加32万元(收入的4%计)总计65.6万元。
(3)人力资源招募员工30人,其中工人20人,管理人员3人,技术人员5人,行政人员2人。
按照平均工资福利保险3000元/人/月计,总计108万元。
3、流动资金流动资金合计288万元(未扣除费用).. .. ..四、投融资计划与盈利预测1、阶段性投融资计划表(单位:万元)种子期成长期成熟期2012 2013-2014 2015-2018 资金需求长期资金合计设备15020016001950厂房19.477.6620.8717.8研发2080640740流动资金2885559.24778.910626.1合计477.45916.87639.714033.9融资渠道自身积累0166.81089.71256.5.. .. ..股权融资5005000500010500贷款070015002200其他(政府补贴,商业信用05050100等)合计5005916.87639.714056.5 2、阶段性盈利计划表(单位:万元)种子期成长期成熟期2012 2013-2014 2015-2018一、主营业务收入800 4000 48750.. .. ..减:主营业务成本512 2400 26325 主营业务税金与附加32 160 1950二、主营业务利润256 1440 20475加:其他业务利润0 100 500减:营业费用9.6 48 585 管理费用16 120 1462.5财务费用8 40 487.5三、营业利润222.4 1332 18440加:投资收益0 50 200 补贴收入0 50 100营业外收入0 0 0 减:营业外支出0 50 100四、利润总额222.4 1282 18440 .. .. ..减:所得税55.6(25%计)192.3(15%计)2766(15%计)五:净利润166.8 1089.7 15674 .. .. ... . . .四、未来发展规划公司的发展战略思路是:专注于竹材工业化开发利用,以竹基纤维复合材料产业化为核心,坚持技术与应用创新的领先地位与品牌运营,统筹优化资源配置与市场格局,构建企业核心竞争力,争取在三年至五年成为一家产业专业、产品多样、市场多元化的企业。
(1)以技术为核心,以现有投资人为基础搭建公司框架,吸引优秀人才加盟,引进合作伙伴。
(2)从竹基材出发,以竹地板、竹胶版和户外建材为起点,逐步向高技术高利润率的竹基材料领域发展。
(3)一年实现室/外用竹基纤维复合材料地板及园林结构用材的产品上市、并积极涉足竹基纤维建筑模板应用;两年实现竹基纤维建筑模板规模化使用,并积极探索整栋竹基纤维复合材料结构房屋市场。
三到五年全面进军整栋竹基纤维复合材料结构房屋市场,尝试开发新型竹纤维风力发电机叶片,打开高端市场。
(4)八年后年销售规模达到2亿元,净利润超4000万元,实现进入资本市场。
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