人工木材從“形似”走向“神似”\東陽將隨機(jī)抽查環(huán)保整治不到位紅木企業(yè)
不過,始終有一種材料一直無法被完全取代,那就是木材。因其質(zhì)輕又兼顧韌性以及易加工等特性,這些都是人工材料無法取代的。
近日,中國科技大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院教授俞書宏帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)傳來好消息,該團(tuán)隊(duì)以傳統(tǒng)酚醛樹脂和密胺樹脂為基體材料研制出了樹脂基仿生人工木材。神奇的是,它不僅化學(xué)組分上接近天然木材,而且,在其內(nèi)部也有類似天然木材的取向孔道結(jié)構(gòu)。
正是這樣的結(jié)構(gòu),讓人造木材的壁厚和孔尺寸具有較好的可調(diào)控性,壓縮屈服強(qiáng)度也與天然木材相當(dāng)。而且,除了質(zhì)量輕、強(qiáng)度高,它與天然木材相比還具有耐腐蝕、隔熱和防火等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)悉,這種人工木材有望代替天然木材,實(shí)現(xiàn)在苛刻或極端條件下的應(yīng)用。
選取材料
使用人工材料模擬天然木材并不是件容易的事情,為何選擇使用傳統(tǒng)酚醛樹脂和密胺樹脂為基體材料呢?俞書宏在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)解釋說,因?yàn)槟静幕瘜W(xué)成分主要是由基體材料木質(zhì)素和填充材料纖維素纖維組成。這兩種組分復(fù)合成“鋼筋混凝土”結(jié)構(gòu),才讓木材雖然輕卻具有非常高的強(qiáng)度。“基體材料木質(zhì)素是一種典型的無定型結(jié)構(gòu)的多酚聚合物,它就像一個(gè)堅(jiān)固的三維網(wǎng)絡(luò)將纖維素纖維牢牢地束縛在木頭孔壁之內(nèi)?!痹谌斯ず铣傻幕瘜W(xué)產(chǎn)品中有一種聚合物與木質(zhì)素非常類似,就是酚醛樹脂。它具有很好的可加工性,定型后可以通過加熱來交聯(lián)固化,且固化后具有非常好的力學(xué)性能。而密胺樹脂也具有類似特點(diǎn),所以,研究人員選擇了這兩種樹脂作為人工木材的基體材料。
但在之前的研究中,使用陶瓷粉末材料和膠黏劑的混合漿料較多。這種混合漿料可以通過取向冷凍并干燥后,再在1500℃以上的高溫下進(jìn)行燒結(jié),但這樣獲得的陶瓷塊體材料強(qiáng)度不理想。另外一類是將聚合物溶液進(jìn)行取向冷凍,干燥后制得聚合物基仿木結(jié)構(gòu)材料,強(qiáng)度也非常低,目前主要用于細(xì)胞工程等領(lǐng)域。
經(jīng)過一系列試驗(yàn)證明,傳統(tǒng)酚醛樹脂和密胺樹脂組合的新材料,比天然木材更耐腐蝕,且它被火焰引燃后還能迅速自動(dòng)熄滅。而傳統(tǒng)的陶瓷基仿木結(jié)構(gòu)材料雖然具有很好的防火性能,但是隔熱性能很差,因?yàn)樘沾杀旧砭途哂泻芎玫膫鳠崮芰ΑT诒WC質(zhì)量輕、強(qiáng)度高性能的前提下,其他仿木結(jié)構(gòu)材料很難做到防火跟隔熱一體化,然而,這一難題卻被俞書宏研究團(tuán)隊(duì)破解了。
這讓研究人員看到新材料更多應(yīng)用的前景,比如與石墨烯復(fù)合的人工木材具有良好的隔熱效果,且易于大規(guī)模生產(chǎn)。
模擬天然木材孔道是個(gè)難題
人造木材的基體材料確定后,擺在研究人員面前的問題是如何復(fù)原天然木材的孔道結(jié)構(gòu)。為何要復(fù)原孔道結(jié)構(gòu)?因?yàn)樘烊荒静闹员3种|(zhì)量輕、強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn),就是因?yàn)榇嬖诳椎澜Y(jié)構(gòu)。也就是說,如果無法復(fù)原孔道結(jié)構(gòu),那么人工木材就只能是“形似”,而無法達(dá)到“神似”。
研究人員嘗試著在冷凍狀態(tài)下,將樹脂的水溶液置于冷臺(tái)之上,與冷臺(tái)接觸的液體開始結(jié)冰,冰晶會(huì)沿著溫度梯度方向生長。樹脂材料因?yàn)槭艿奖У挠绊懶纬煽妆?,將冰晶升華和固化后,原來因?yàn)楸嫉目臻g形成的孔道就自然而然地留在基體內(nèi)。方法說起來簡單,但實(shí)現(xiàn)起來并不容易?!爸皇茄芯靠椎溃覀兙突私鼉赡甑臅r(shí)間?!庇釙暾f。
在研究過程中,研究人員遇到大大小小很多問題,最困難的環(huán)節(jié)應(yīng)該是樹脂材料在冷凍干燥之后、固化之前,如何維持取向孔道結(jié)構(gòu)。因?yàn)榛w材料采用的是液態(tài)的樹脂,但在冷凍干燥之后、固化之前這個(gè)空檔期,冰晶已經(jīng)升華,而液態(tài)樹脂尚無法維持固定的形狀,所以在重力作用下液態(tài)樹脂會(huì)發(fā)生蠕變,導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)完全塌掉。
為了解決這一問題,研究人員尋找添加另一種材料作為臨時(shí)支架來穩(wěn)定樹脂。經(jīng)過研究,他們發(fā)現(xiàn)殼聚糖是非常合適的臨時(shí)支架材料。因?yàn)樵诟稍锴闆r下殼聚糖是固體,能夠維持特定的形狀,而且殼聚糖與樹脂具有非常強(qiáng)的靜電相互作用,在冰晶升華之后,殼聚糖能夠?qū)⒁簯B(tài)樹脂牢牢束縛住,克服其蠕變行為,為他們加熱固化樹脂爭取了時(shí)間。
在這項(xiàng)研究中,俞書宏等研究人員利用新開發(fā)的“自組裝和熱固化”技術(shù)制備人工木材,制備過程分兩步:取向冷凍技術(shù)定型和樹脂加熱固化成型。雖然這兩項(xiàng)技術(shù)并非新技術(shù),但將取向冷凍和樹脂固化結(jié)合使用的技術(shù)卻是首創(chuàng),“這兩種技術(shù)的結(jié)合并非簡單的1+1,而是需要克服很多技術(shù)難題”。俞書宏坦言。
批量生產(chǎn)還需時(shí)間
“新的方法具有簡單、易操作等優(yōu)點(diǎn),所得的新型人工木材不僅具有類似木材的取向孔道結(jié)構(gòu),而且力學(xué)強(qiáng)度與天然木材相當(dāng),更重要的是,人工木材還具有很好的耐腐蝕、隔熱和防火性能?!庇釙瓯硎?,這種材料不僅材質(zhì)性能優(yōu)異,而且制作成本不高。
但是,目前人工木材還無法走出實(shí)驗(yàn)室
首先,材料品種有限,現(xiàn)下僅限于酚醛樹脂和密胺樹脂,研究人員還需要進(jìn)一步開發(fā)其他工程材料或自然材料的仿木材結(jié)構(gòu)材料,拓寬材料種類。因?yàn)榉尤渲兔馨窐渲际堑湫偷拇嘈圆牧希褂眠^程中很容易發(fā)生脆性斷裂。
其次,新材料的成本還需進(jìn)一步控制,因?yàn)楝F(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)和時(shí)間成本來自于冷凍干燥機(jī)的使用過程?!袄鋬龈稍飼r(shí)間取決于樣品尺寸,樣品越大、越厚,所需時(shí)間越長,因?yàn)闃悠分行奶幈A需要更長的時(shí)間?!庇釙杲忉屨f。而且,在實(shí)驗(yàn)室,樣品的長度受冷凍平臺(tái)尺寸和凍干機(jī)尺寸的限制,另外,這種方法制備的樣品厚度也有極限,最高大約5厘米。制備更厚的樣品,則需要選用其他冷凍方法了。
“如果冷凍干燥過程可以用更簡單、省時(shí)的技術(shù)替代,批量生產(chǎn)將成為可能?!庇釙暾f。
昨日下午,我市紅木行業(yè)環(huán)保整治雙隨機(jī)執(zhí)法抽查部署會(huì)在市環(huán)保局召開。副市長胡宏立參加。
我市已成立了五個(gè)執(zhí)法工作組,重點(diǎn)對(duì)我市已責(zé)令關(guān)停、停產(chǎn)整治和已安裝并運(yùn)行環(huán)保設(shè)施的紅木企業(yè),就擅自恢復(fù)生產(chǎn)、環(huán)保設(shè)備安裝不到位和不正常運(yùn)行環(huán)保設(shè)備等情況進(jìn)行依法查處。
若發(fā)現(xiàn)環(huán)保方面問題,交由市環(huán)保局進(jìn)行立案查處;發(fā)現(xiàn)存在其他違法問題,則函告相關(guān)執(zhí)法部門進(jìn)行處罰。另外,市中央環(huán)保督察整改領(lǐng)導(dǎo)辦公室也根據(jù)市紅木辦提供的紅木企業(yè)名單建立執(zhí)法檢查數(shù)據(jù)庫,每周由市紀(jì)委監(jiān)督,從數(shù)據(jù)庫中抽取每組不少于2家企業(yè)作為隨機(jī)檢查對(duì)象,并于當(dāng)天交付五個(gè)執(zhí)法組進(jìn)行檢查。
1、東南亞鋸材市場:人工柚木后市或?qū)⒂瓉砝?。業(yè)內(nèi)人士表示,隨著緬甸等地天然柚木資源的不斷減少,以及緬甸對(duì)天然柚木的出口限制力度越來越大,天然柚木的供應(yīng)量將逐漸減少,市場需求缺口將越來越大。在此情形下,為了彌補(bǔ)需求缺口,人工柚木或?qū)⒊蔀槭袌鲂聦?。業(yè)內(nèi)人士指出,與天然柚木相比,目前人工柚木存在油性少、心材小邊皮大等問題,但勝在價(jià)格便宜,而且人工柚木也同樣具備著天然柚木的某些特性,如穩(wěn)定性好等。因此人工柚木的未來發(fā)展前景十分看好。目前廣東市場人工柚木長3m以上、厚5cm、A級(jí)報(bào)價(jià)5000—5500元/立方米。
老撾方面,在老撾木材貨源持續(xù)緊缺的情況下,老撾木材市場表現(xiàn)較為冷清,不少商家表示目前老撾材的庫存已經(jīng)基本被清空,商家無生意可做。老撾各種類材種當(dāng)中,梢木、卡絲拉等貨源極其緊缺。目前廣東市場老撾梢木長2.2—2.6m、厚2.5—5cm、A級(jí)(大枋)報(bào)價(jià)5500—7000元/立方米;卡絲拉長2.2—2.6m、厚5cm、A級(jí)報(bào)價(jià)4500—4800元/立方米。
2、非洲鋸材市場:隨著淡季情緒的越來越加濃郁,之前火熱的非洲木材市場也開始逐漸轉(zhuǎn)冷,行情開始步入下行通道。另外價(jià)格方面,有商家表示目前非洲材的價(jià)格已經(jīng)漲至高位,而且考慮到年底銀行還款期限將到,不排除個(gè)別商家會(huì)有讓利走貨的舉動(dòng),因此非洲材的價(jià)格再繼續(xù)上漲的可能性已經(jīng)不大。
非洲克隆市場買氣較好。據(jù)商家反映,今年以來因緬甸克隆供應(yīng)短缺,下游不少商家轉(zhuǎn)而采用非洲克隆代替,繼而帶動(dòng)了非洲克隆銷量的上升,市場表現(xiàn)整體不俗。不過商家也表示,非洲克隆的產(chǎn)量少,難以實(shí)現(xiàn)大批量供應(yīng),導(dǎo)致其市場空間相對(duì)狹窄,行情多處于不溫不火的態(tài)勢(shì)。目前廣東市場非洲克隆長2—4m、厚5cm、A級(jí)報(bào)價(jià)4000—4500元/立方米。
黃玫瑰市場交易有所起色。有商家表示,由于小斑馬的價(jià)格奇高,下游部分家具商家為了節(jié)約成本轉(zhuǎn)而采用黃玫瑰代替,繼而推動(dòng)了黃玫瑰市場交易的上揚(yáng)。目前廣東市場黃玫瑰長2—4m、厚5cm、A級(jí)報(bào)價(jià)6500—7500元/立方米。
3、歐美鋸材市場:近期北美木材市場表現(xiàn)依然較為穩(wěn)定,行情無明顯的變動(dòng)。在各種類材種當(dāng)中,紅橡、白蠟?zāi)救允潜泵啦牡闹饕灰撞姆N,市場熱度相對(duì)較高,而黑胡桃等高端材種則相對(duì)冷門,出貨量較為有限。商家同時(shí)指出,近兩年來隨著各方面成本的不斷上漲,下游家具商家為了節(jié)省成本,出現(xiàn)了“以低替高”的現(xiàn)象,例如用紅橡代替白橡,或者白蠟?zāi)敬婕t橡等。“之前高檔酒店、辦公家具市場使用白橡的居多,但是近兩年來辦公家具等市場在材種的選擇上已經(jīng)逐漸傾向于紅橡。這樣一來勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致白橡的市場空間不斷萎縮?!庇猩碳冶硎尽D壳皬V東市場紅橡長2.15—3.05m、厚2寸、FAS級(jí)報(bào)價(jià)8200—8600元/立方米;白橡長2.15—3.05m、厚2寸、FAS級(jí)12500—13500元/立方米。
4、科技木市場:近期,科技木市場的整體走勢(shì)依然不甚樂觀,行情維持弱勢(shì)整理格局。有市場商家向記者反映,科技木主要用于酒店、商品房等室內(nèi)裝修,同時(shí)也可以用作家具,但是近兩年來隨著實(shí)木風(fēng)潮的興起,消費(fèi)者更傾向于選擇實(shí)木作為家居裝飾,再加上酒店的裝修市場已經(jīng)接近飽和狀態(tài),下游市場對(duì)科技木的需求量逐漸減少,科技木的市場行情也因此步入下行通道。目前廣東市場白木科技木長2.2m、厚10cm、統(tǒng)材報(bào)價(jià)4000—4300元/立方米;沙比利科技木長2.2m、厚10cm、統(tǒng)材報(bào)價(jià)4100—4400元/立方米。
2014年的尾巴隱約可見,對(duì)紅木市場來說,這個(gè)年頭已經(jīng)可以定性為“不好過”。但與冷清的國內(nèi)市場形成強(qiáng)烈對(duì)比的是,剛剛公布的2014年紅木進(jìn)口數(shù)據(jù)相當(dāng)亮眼。海關(guān)木材進(jìn)口數(shù)據(jù)顯示,2014年1~10月份我國累計(jì)進(jìn)口紅木184.60萬立方米(以原木材積計(jì)),同比增長91.55%;總金額達(dá)24.05億美元,約147.94億元人民幣,同比增長123.85%,而同期進(jìn)口木材整體增速受到國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)不景氣大環(huán)境影響,雖然依舊保持了兩位數(shù)增長,但較往年相比增速放緩,累計(jì)進(jìn)口木材7347.70萬立方米(原木材積計(jì)),同比增長僅13.30%;進(jìn)口總額達(dá)167.75億美元,同比增長28.36%。國內(nèi)市場不景氣,但紅木進(jìn)口量依然暴漲,說明國內(nèi)的紅木廠商對(duì)后市依然抱有信心,繼續(xù)囤積木材,以備市場回暖,2015年不暖,2016年也許會(huì)暖?
其實(shí)“紅木”一詞并不具有分類學(xué)含義,只是明清以來中國人對(duì)優(yōu)質(zhì)硬木的一種約定俗成之稱,是特別具有中國特色的木材稱謂。按國家標(biāo)準(zhǔn),“紅木”包括2科5屬8類33種,2科是豆科、柿樹科,5屬是以樹木學(xué)的屬來命名的,即紫檀屬、黃檀屬、柿屬、崖豆屬及鐵刀木屬。8類則是以木材的商品名來命名的,即紫檀木類、花梨木類、香枝木類、黑酸枝木類、紅酸枝木類、烏木類、條紋烏木類和雞翅木類。紅木是指這5屬8類木料的心材,即樹木的中心、無生活細(xì)胞的部分。除此之外的木材制作的家具都不能稱為紅木家具。從明清至今,紅木家具似乎一直作為身份、地位、財(cái)富、品味的一種象征,大富大貴者專享,普通人是可望不可及的。如今隨著收入水平提高,更多普通人有能力也有欲望得到此等高級(jí)享受。有需求就有市場,2003年至2013年被業(yè)界稱作紅木家具的“黃金十年”,關(guān)于這10年,只用一個(gè)關(guān)鍵字就足以形容:漲!這個(gè)10年漲不停的行業(yè)裹入巨量資本,催生無數(shù)新富豪。但從環(huán)境角度看,這也是“野蠻十年”、“毀滅十年”,大自然用數(shù)百年甚至數(shù)千年積蓄的森林,在短短10年里遭到瘋狂劫掠。因?yàn)椤凹t木”是一種很難再生的稀缺資源,它們材質(zhì)堅(jiān)硬、生長緩慢,成材至少需要幾百年時(shí)間,比如紫檀要長成材,需要八九百年乃至上千年的時(shí)光。我國古代南方也曾生長著很多珍貴木材,因?yàn)榛适屹F族的窮奢極欲,早在明清時(shí)期它們就被砍伐殆盡了,后來的用材很多是從所謂的“南洋”進(jìn)口,這真是毀完自家后院又去禍害別人。現(xiàn)在為了滿足新一代消費(fèi)者對(duì)紅木家具的熱愛,我們從全球各地的主要紅木產(chǎn)地大量進(jìn)口珍貴木材,例如今年1~10月,我國從東南亞進(jìn)口紅木達(dá)106.7萬立方米,占進(jìn)口總量的58%,從非洲地區(qū)進(jìn)口紅木達(dá)75.02萬立方米,占進(jìn)口總量的41%,從中南美洲地區(qū)進(jìn)口紅木達(dá)2.89萬立方米,占進(jìn)口量的1%。
在有些國家用珍貴樹種做家具是違法的,而我們這里民間輿論還在為此大吹特鼓,不以為恥反以為榮。可以這樣說,紅木家具熱更像是環(huán)境災(zāi)難,事實(shí)上,很多現(xiàn)代的紅木家具粗制濫造,充其量只能算是明清古典家具精品的拙劣模仿者,卻浪費(fèi)了大量珍貴木材。森林的減少會(huì)直接影響氣候,從某種意義上說,紅木家具的鼓吹者、紅木廠商和紅木消費(fèi)者都應(yīng)該在一定程度上為亂砍濫伐、環(huán)境惡化負(fù)有責(zé)任,我們呼吸的污濁空氣也許最初的源頭是一片被毀的熱帶雨林,而在那個(gè)森林倒下的紅木最終制成的家具可能正擺放在你家的客廳里。為環(huán)境著想,甚至僅僅為減輕自己的罪惡感,都請(qǐng)放“紅木”一馬吧。當(dāng)我們看到非洲、中南美洲的熱帶森林被砍伐得滿目瘡痍,當(dāng)我們看到有人拆掉老撾人的老房子只是要找一兩根紅酸枝老料,難道不該思考一下:作為自然界的一小部分,人類的貪欲是否應(yīng)該如此毫無節(jié)制不受約束?一部分人是否有權(quán)利因自身的私欲而犧牲全人類和其他地球生物的生存環(huán)境?《中國質(zhì)量報(bào)》
據(jù)沙撈越州林業(yè)局稱,未來5年內(nèi)該州人工林原木總產(chǎn)量將增至約300萬立方米。沙撈越木材工業(yè)發(fā)展公司(STIDC)公布的結(jié)果顯示,2013年該州人工林原木產(chǎn)量超過53萬立方米。到2020年,該州人工林面積將增至1萬公頃。
(來源:林業(yè)新聞網(wǎng)責(zé)編cara)
寒冷的天氣阻礙了一些市場的交易,但框架木材的賣家在新年中表現(xiàn)最好的一周。所有的物種,包括綠道格拉斯杉木,都更加活躍,因?yàn)橘I家滿足了即時(shí)的,如果不是晚冬和早春的需求。不是所有的行業(yè)都在冬季的時(shí)候全面開足馬力,但需求幫助加強(qiáng)了工廠的訂單檔案,將發(fā)貨推至2月份。隨機(jī)長度框架木材綜合價(jià)格公布了它的第二個(gè)連續(xù)每周上漲。
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