CN201338315Y - 具有人工速生材压缩单板的集装箱底板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种具有人工速生材压缩单板的集装箱底板，该集装箱底板由多层木质单板材料胶合而成，且均选自人工速生材，其中至少有4层是人工速生材压缩单板，且所述压缩单板在所述底板中是基于底板中心层对称设置。该集装箱底板可以是全部由所述人工速生材压缩单板胶合而成，优选是由人工速生材素单板和人工速生材压缩单板胶合而成，且所述压缩单板的数量为4－10层，在集装箱底板中呈对称设置。该集装箱底板的结构中使用了人工速生材压缩单板，并且全部材料均选自人工速生材，力学性能均满足集装箱底板的技术要求，达到完全利用人工速生材替代热带雨林木材的目的，且使资源丰富的人工速生材得以高附加值利用，扩大了人工林的用途。
Description
技术领域
本实用新型有关木材加工技术领域，特别是提供一种利用人工速生材压缩单板加工得到的木质集装箱底板，即，具有人工速生材压缩单板的集装箱底板。
背景技术
我国是集装箱生产大国，集装箱生产占世界产量的70％以上。目前生产的集装箱中至少有80％用阿必东(Apitong)木材做底板。阿必东木材具有理想的物理力学性能：气干密度0.62～0.82g/cm3，横纹抗压强度46.1～58.9MPa，抗弯强度92.1～133.3MPa，弹性模量10.3～15.1GPa，抗剪强度11.6～16.5MPa，是最适合制造集装箱底板的原料。阿必东木材主要来自东南亚各国，如马来西亚、印度尼西亚、菲律宾等热带雨林地区。大约3m3阿必东木材可以生产4.86个TEU的底板。由于世界经济的快速发展，集装箱用量在持续增长，将有大量的热带森林被消耗殆尽。鉴于此，东南亚各国相继制定限伐和出口阿必东木材的政策，以保护热带雨林生态环境。因此，原料问题给集装箱制造业带来了危机。
为了缓解集装箱底板用原料资源的压力，对替代材料的选择和研究设计已经受到业内的关注。目前的研究重点主要集中在以下几个方面。
1、以其它硬木替代阿必东木材。这些硬木主要是橡胶木、桦木、落叶松等，例如，中国专利03157649.4，发明名称是“用作集装箱底板的胶合板及其生产方法”，该专利提供的集装箱底板是一种以中等密度的木质单板(例如俄罗斯落叶松与俄罗斯桦木等木材组坯)热压而成，从而替代了生态资源缺乏的热带硬木；中国专利200610011404.6，发明名称是“一种集装箱底板及其制造方法”，该专利方法为降低生产成本，采用相对低价的澳洲硬质红桉木单板为芯板；中国专利99257469.2中公开了一种以热带阔叶硬木制作上表板和下表板，国产木材作芯板的集装箱底板；中国专利03226263.9、98111153.X等，都分别公开了利用中等密度木材单板经适当组坯热压后得到的集装箱单板。相比于阿必东板材料生产的集装箱底板，这些改进的集装箱底板虽然可以降低生产成本，但仍然需要中等密度木材或至少部分硬木。
2、全竹或竹木复合的底板。毛竹材物理力学性质与热带木材相近：毛竹材密度0.6～0.8g/cm3，横纹抗压强度48～75MPa，抗弯强度120～175MPa，弹性模量10～13GPa，因此也有很多竹材在集装箱底板中的应用，例如中国专利98231841.3、95233245.0等，分别公开了一种以竹代木得到的集装箱底板。全竹底板的最大优点是抗弯强度大，抗剪能力强，但全竹底板的最大问题在于胶合强度以及其他物理力学性能不稳定，底板比重过大，硬度过高，锯刨钉加工性能极差，这些都导致底板的安装和维修非常不便，另外，竹材加工的前期需要特殊的浸胶处理，也导致生产效率低，等等。
针对竹材的上述问题，人们开发了竹木复合集装箱底板，如，竹材/桦木复合，竹材/马尾松复合等，中国发明专利申请200810058084.9公开了采用竹木复合胶合板作为集装箱底板的方案。该公开技术相比于纯竹底板虽然有明显的进步，仍然需要对竹的处理，上述加工问题仍然存在。
3、非木质材料集装箱底板。如，玻璃纤维增强的树脂木板，高密度聚乙烯塑料底板，以热塑性材料为上下面层，以软木层压板、波形钢板等为芯层的复合材料底板，纤维织物底板，等等，例如，中国专利95239449.9和99228428.7中分别公开了一种复合集装箱底板的结构，表面为聚烯烃、酚醛材料等非木质材料层，芯层为木质板材。
凡此种种，这些新型替代材料，由于原料来源、价格、加工、维修维护、制造成本、产品性能不稳定等问题，相比于纯木质底板，在实际应用中并不普及，其中也包含了来自箱东箱厂因习惯因素而不愿意接受的阻力。
基于上述技术现状，集装箱底板的发展趋势可以归纳为：(1)目前木质集装箱底板仍然占据市场主流，热带硬木代用材料的开发，即底板材料来源的开发及相应的底板结构设计仍是重中之重；(2)探索利用新材料制造底板的结构设计、生产工艺可行性及产品质量稳定性，保证规模生产的高效性；(3)在满足产品力学强度要求的条件下，尽可能降低制造成本以及获取产品使用、维护的方便性；(4)在满足产品力学强度要求条件下，追求箱体轻量化，以增加货运量；(5)追求底板表面的耐磨特性，以增强集装箱底板的使用寿命，等。
鉴于集装箱底板发展现状和趋势，制造底板的原材料成为影响集装箱底板制造业发展的关键问题。由于世界性天然林资源的枯竭，人工林资源的应用问题得到世界各国的广泛关注。因此，从长远发展角度出发，对于我国造箱工业来讲，立足于本国资源将是一种不可替代的发展趋势。我国目前人工林保存面积0.53亿公顷，蓄积量15.05亿立方米，人工林面积居世界首位。但是由于速生，许多人工林木材的物理力学性能不能满足制造集装箱底板的需求。虽然现在有许多生产企业也利用了一些人工速生材，但是用量很少，还没有达到完全利用人工速生材的程度。因此，实现完全利用人工速生材取代天然林木材制造满足使用需要的集装箱底板，将具有非常显著的经济效益和社会效益。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种具有人工速生材压缩单板的集装箱底板，该集装箱底板的结构中使用了人工速生材压缩单板，并且全部材料均选自人工速生材，力学性能均满足集装箱底板的技术要求，达到完全利用人工速生材替代热带雨林木材的目的。
目前被用于集装箱底板的热带硬木阿必东木材具有理想的物理力学性能：气干密度0.62～0.82g/cm3，横纹抗压强度46.1～58.9MPa，抗弯强度92.1～133.3MPa，弹性模量10.3～15.1GPa，抗剪强度11.6～16.5MPa。而人工速生林木材，如杨木，气干密度在0.30～0.55g/cm3，横纹抗压强度只有1～5MPa(弦向)，抗弯强度在40～80MPa，弹性模量为4～13GPa，顺纹抗剪强度5～10MPa(弦向)，顺纹抗压强度20～45MPa之间。可见，与阿必东木材相比，人工林木材的物理力学性能较差。
但是，人工林木材经过改性处理后，其物理力学性能有很大改善。例如，将杨木素单板加工成压缩单板，其密度可以达到0.9～1.0g/cm3，顺纹抗拉强度80～200MPa，顺纹抗拉弹性模量20～30GPa。利用该压缩单板制成的复合板材的顺纹抗压强度可以达到100多MPa。
由此可见，利用人工速生材压缩单板可以实现替代热带硬木加工集装箱底板的目的。本实用新型正是在这种背景下提出的，即利用现有的资源丰富的可再生的人工林资源，替代热带雨林木材制造集装箱底板。在常规制造集装箱底板工艺的基础上，通过使用人工速生材压缩单板，使集装箱底板满足国家标准GB/T 19536-2004要求的力学强度，而且能够使底板表面硬度和耐磨性都得到提高。
为达到以上目的，本实用新型提供了具有人工速生材压缩单板的集装箱底板，其由多层木质单板材料胶合而成，所述木质单板材料均选自人工速生材，其中至少有4层是人工速生材压缩单板，且该至少4层人工速生材压缩单板在所述底板中是基于底板中心层对称设置。
本实用新型所使用的人工速生材压缩单板是对原木旋切得到的单板进行热压缩而制成的压缩单板，其热压缩率为30％以上，尤其是热压缩率在40％-50％内(热压温度一般在140℃-200℃之间)的压缩单板。该压缩单板的表面硬度比普通木材，尤其是人工林木材，高2倍多，表现出较高的表面硬度以及耐磨性能。本案申请人已获得有发明专利ZL 200410096966.6，其中具体说明了利用包括人工速生材在内的软材制作压缩单板的方法和所得到的压缩单板的特性，在此将该发明专利的内容并入本案。
为使集装箱底板具有要求的力学性能，本实用新型提供的具有人工速生材压缩单板的集装箱底板中应至少有4层上述压缩单板，并且在组坯时被置于与底板中心层相对称的位置，该集装箱底板全部由所述人工速生材压缩单板胶合而成，尽管该集装箱底板的原料均为人工速生材，但具有很高的整体力学性能和表面硬度。
由于压缩单板的成本相对较高，在满足集装箱底板力学性能指标的前提下，一个具体方案是该集装箱底板的两侧表板均为顺纹设置的人工速生材压缩单板，使底板的表面硬度和耐磨性能得到提高。
根据本实用新型的优选方案，该集装箱底板可以是由人工速生材素单板和人工速生材压缩单板胶合而成，且所述压缩单板的数量为4-10层，在集装箱底板中基于底板中心层呈对称设置。根据实际使用情况和要求，通过控制集装箱底板内的压缩单板数量以及压缩单板与人工林木材素单板的配置组合，使集装箱底板达到所要求的力学性能。
本实用新型所说的基于底板中心层对称设置，是指以底板中心层为对称中心，其上部和下部的单板材料呈对称设置，应该包括单板材料的树种、是素单板还是压缩单板、厚度和纹理结构等的对称结构。本实用新型的具体方案可以为：
所述压缩单板的数量为4层，其中，2层顺纹设置为集装箱底板的上、下表板，另2层相对称地分别位于自该上、下表板起的第4层，并设置成横纹；或者，所述4层压缩单板相对称地分别位于自底板的上、下表板起的第4层和第6层，并设置成横纹；
所述压缩单板的数量为5层，其中，2层顺纹设置为集装箱底板的上、下表板，1层顺纹设置为集装箱底板的中心层，另2层则相对称地分别位于自所述上、下表板起的第4层，并设置成横纹；或者，所述5层压缩单板中，4层相对称地分别位于自底板的上、下表板起的第4层和第6层，并设置成横纹，1层顺纹设置为集装箱底板的中心层；
所述压缩单板的数量为6层，其中，2层顺纹设置为集装箱底板的上、下表板，另4层相对称地分别位于自该上、下表板起的第4层和第6层，并设置成横纹；或者，
所述压缩单板的数量为7层，其中，2层顺纹设置为集装箱底板的上、下表板，1层顺纹设置为集装箱底板的中心层，另4层则相对称地分别位于自所述上、下表板起的第4层和第6层，并设置成横纹。
根据实际需要，也可以将压缩单板配置为8层、9层或10层，这些压缩单板应该在底板中以中心层为对称中心，呈对称设置。
本实用新型中使用的所述人工速生材素单板是指按照木材加工的常规方法对原木旋切得到的单板，用于本实用新型的该素单板可以是目前所用的1.7mm左右的单板，也可以选择为2-3mm，以降低集装箱底板的整体层数。
根据本实用新型的方案，所述人工速生材压缩单板的表面或胶合面为砂光或粗糙处理过的表面，利于提高胶合强度。所述粗糙处理可以通过在制作压缩单板过程中加入纱网等辅助手段而实现。例如，采用10-60目，优选是30-40目的不锈钢纱网，压缩后，压缩单板表面则形成相应的粗糙结构而成为粗糙表面。
本实用新型所使用的人工速生材是指大面积种植的人工林树种，例如，杨木、桉木、杉木等。
本实用新型的实施所产生的有益效果可归纳如下：
1、采用人工速生材为原料，在板坯设置中至少使用部分压缩单板，在完全不使用热带硬木的情况下，提供的集装箱底板可完全满足国家标准及集装箱使用者对该产品的要求，实现了完全利用人工林木材替代资源匮乏的热带雨林木材制造集装箱底板的目的，
2、本实用新型提供的集装箱底板，通过对压缩单板组坯方式的设计，制造过程完全可以按照现有生产工艺条件实现。由于采用人工速生材压缩单板，底板制造的原材料来源丰富，可再生，解决了集装箱底板生产的原材料来源问题及其可持续发展问题，提高企业的市场竞争力，更有利于促进集装箱底板加工业的可持续发展。
3、在底板的两侧配置压缩单板，由于集装箱底板表面硬度和耐磨性能的提高，提高了底板的使用寿命，降低了维护成本。
4、采用人工速生材压缩单板与素单板的复合结构，尤其是采用2-3mm的厚单板，替代目前所用的1.7mm左右的单板，利于降低集装箱底板的整体层数，例如，目前的集装箱底板结构为19或21层(标准要求的底板厚度为28mm)，本实用新型则减少为13-17层，在保证底板所需力学强度的条件下，集装箱底板的密度也随之降低，使底板的重量降低，货运量增加，这是箱东比较关注的问题。即，在保证集装箱底板力学强度前提下，降低底板密度更具有现实意义。
5、本实用新型采用人工速生材压缩单板与厚型素单板的复合结构，使集装箱底板层数降低，生产中的用胶量也随之降低，本实用新型的实施例中提供了15层结构，与目前的21层结构相比，涂胶单板减少3层(偶数层单板双面涂胶)，胶粘剂用量降低，涂胶工作量降低，相应的生产成本也降低。
6、本实用新型可以使资源丰富的人工速生材得以高附加值利用，也扩大了人工林的用途。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的集装箱底板组合结构的截面示意图。
图2为本实用新型实施例2的集装箱底板组合结构的截面示意图。
图3为本实用新型实施例3的集装箱底板组合结构的截面示意图。
附图中：
设有底纹的单板材料代表压缩单板；
与通常对胶合板的表示方法相同，设有断面线的单板材料表示横纹结构，未标示断面线的单板材料表示顺纹结构。
具体实施方式
以下结合具体实施例详细说明本实用新型的实施方案，以及本实用新型方案的特点和效果，但不构成对本实用新型可实施范围的任何限定。
实施例1
利用杨木单板材料加工的15层集装箱底板，其组合结构如图1所示意，共采用4层杨木压缩单板，表面经过了砂光处理，4层3mm厚杨木素单板，7层2.2mm厚杨木素单板。
承压面和受拉面分别由1层顺纹压缩单板1和2层3mm厚顺纹杨木素单板2组成，且所述顺纹压缩单板分别形成该集装箱底板的上表板和下表板；中心区采用3层2.2mm厚顺纹杨木素单板3，自上表板起的第4层和12层横纹结构单板采用杨木压缩单板11，横纹压缩单板11与中心区顺纹杨木素单板3之间分别设置2层2.2mm厚杨木素单板31，且采取垂直交叉结构。
如图1所示，按照以上结构胶合所形成的集装箱底板整体以中心层为对称轴，具有对称结构。该底板物理力学性能指标如下：密度0.720g/cm3，纵向静曲强度88MPa，横向静曲强度45MPa；纵向弹性模量11775MPa，横向弹性模量5048MPa。力学强度指标达到国家标准要求。
实施例2
利用杨木单板材料加工的15层集装箱底板，其组合结构如图2所示意，共采用6层杨木压缩单板，表面经过了粗糙处理，4层3mm厚杨木素单板，5层2.2mm厚杨木素单板。
承压面和受拉面分别由1层顺纹压缩单板1和2层3mm厚顺纹杨木素单板2组成，且所述顺纹压缩单板分别形成该集装箱底板的上表板和下表板；中心区采用3层2.2mm厚顺纹杨木素单板3，自上表板起的第4、6层和第10、12层分别为横纹结构的杨木压缩单板11，且第4、6层横纹压缩单板之间和第10、12层横纹压缩单板之间分别为顺纹结构设置的2.2mm厚杨木素单板31。
如图2所示，按照以上结构胶合所形成的集装箱底板整体以中心层为对称轴，具有对称结构。该底板物理力学性能指标如下：密度0.754g/cm3，纵向静曲强度90MPa，横向静曲强度51MPa；纵向弹性模量12187MPa，横向弹性模量5224MPa。力学强度指标达到国家标准要求。
实施例3
利用杨木单板材料加工的15层集装箱底板，其组合结构如图3所示意，共采用7层杨木压缩单板，表面经过了粗糙处理，4层3mm厚杨木素单板，4层2.2mm厚杨木素单板。
承压面和受拉面分别由1层顺纹压缩单板1和2层3mm厚顺纹杨木素单板2组成，且所述顺纹压缩单板分别形成该集装箱底板的上表板和下表板；中心层为1层顺纹杨木压缩单板12，在其两侧各配置1层2.2mm厚顺纹杨木素单板3；自上表板起的第4、6层和第10、12层分别为横纹结构的杨木压缩单板11，且第4、6层横纹压缩单板之间和第10、12层横纹压缩单板之间分别为顺纹结构设置的2.2mm厚杨木素单板31。
如图3所示，按照以上结构胶合所形成的集装箱底板整体以中心层为对称轴，具有对称结构。该底板物理力学性能指标如下：密度0.763g/cm3，纵向静曲强度95MPa，横向静曲强度55MPa；纵向弹性模量13121MPa，横向弹性模量5320MPa。力学强度指标达到国家标准要求。
Claims (10)
1、一种具有人工速生材压缩单板的集装箱底板，该集装箱底板由多层木质单板材料胶合而成，其特征在于，所述木质单板材料均选自人工速生材，其中至少有4层是人工速生材压缩单板，且该至少4层人工速生材压缩单板在所述底板中是基于底板中心层对称设置。
2、如权利要求1所述的具有人工速生材压缩单板的集装箱底板，其特征在于，该集装箱底板全部由所述人工速生材压缩单板胶合而成。
3、如权利要求1所述的具有人工速生材压缩单板的集装箱底板，其特征在于，该集装箱底板的两侧表板均为顺纹设置的人工速生材压缩单板。
4、如权利要求1所述的具有人工速生材压缩单板的集装箱底板，其特征在于，该集装箱底板是由人工速生材素单板和人工速生材压缩单板胶合而成，且所述压缩单板的数量为4-10层，在集装箱底板中基于底板中心层呈对称设置。
5、如权利要求4所述的具有人工速生材压缩单板的集装箱底板，其特征在于，所述压缩单板的数量为4层，其中，2层顺纹设置为集装箱底板的上、下表板，另2层相对称地分别位于自该上、下表板起的第4层，并设置成横纹；或者，所述4层压缩单板相对称地分别位于自底板的上、下表板起的第4层和第6层，并设置成横纹。
6、如权利要求4所述的具有人工速生材压缩单板的集装箱底板，其特征在于，所述压缩单板的数量为5层，其中，2层顺纹设置为集装箱底板的上、下表板，1层顺纹设置为集装箱底板的中心层，另2层则相对称地分别位于自所述上、下表板起的第4层，并设置成横纹；或者，所述5层压缩单板中，4层相对称地分别位于自底板的上、下表板起的第4层和第6层，并设置成横纹，1层顺纹设置为集装箱底板的中心层。
7、如权利要求4所述的具有人工速生材压缩单板的集装箱底板，其特征在于，所述压缩单板的数量为6层，其中，2层顺纹设置为集装箱底板的上、下表板，另4层相对称地分别位于自该上、下表板起的第4层和第6层，并设置成横纹。
8、如权利要求4所述的具有人工速生材压缩单板的集装箱底板，其特征在于，所述压缩单板的数量为7层，其中，2层顺纹设置为集装箱底板的上、下表板，1层顺纹设置为集装箱底板的中心层，另4层则相对称地分别位于自所述上、下表板起的第4层和第6层，并设置成横纹。
9、如权利要求1-8任一项所述的具有人工速生材压缩单板的集装箱底板，其特征在于，所述人工速生材压缩单板是对原木旋切得到的单板进行热压缩而制成的压缩单板，其热压缩率为30％以上。
10、如权利要求2-8任一项所述的具有人工速生材压缩单板的集装箱底板，其特征在于，所述人工速生材压缩单板的表面或胶合面为砂光或粗糙处理过的表面。
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