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毫米級(jí)電動(dòng)膠刀的“傻瓜型”作業(yè)

    當(dāng)前，我國(guó)天然橡膠種植面積超過(guò)1700萬(wàn)畝，人工割膠成本占生產(chǎn)成本的60%以上。采膠機(jī)械是性難題，雖然研究了近40年，但關(guān)鍵技術(shù)難題仍未突破，大面積植膠幾十年來(lái)，生產(chǎn)上仍完全依賴(lài)人工割膠。

   近日，這一性難題得到了解決，中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所科研人員經(jīng)過(guò)近3年的科研攻關(guān)，成功突破機(jī)械采膠“傷樹(shù)、產(chǎn)量、效率、勞動(dòng)強(qiáng)度、技術(shù)難度、商業(yè)化生產(chǎn)”等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題，研發(fā)出一代4GXJ-1型便攜式電動(dòng)膠刀，給割膠帶來(lái)了新的體驗(yàn)，有助于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

   采膠機(jī)械化難以實(shí)現(xiàn)

   近年來(lái)，受金融危機(jī)及國(guó)際石油價(jià)格大幅下降的影響，天然橡膠價(jià)格遠(yuǎn)低于成本價(jià)格，農(nóng)墾膠園和植膠種植戶(hù)連續(xù)虧本經(jīng)營(yíng)，膠工收入大幅降低難以維持生計(jì)，膠園棄割、棄管現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)業(yè)損失巨大，迫切需要實(shí)現(xiàn)機(jī)械采膠、解決產(chǎn)業(yè)用工荒難題。

   如何實(shí)現(xiàn)機(jī)械化割膠？這個(gè)問(wèn)題早在40多年前就開(kāi)始在科學(xué)家腦海中翻騰，然而關(guān)鍵技術(shù)始終難以突破。

   “由于采膠的特殊性，對(duì)機(jī)械要求非常高。這與水稻、小麥等全株收獲作物不同，橡膠是一種多年生、長(zhǎng)周期經(jīng)濟(jì)作物，收獲過(guò)程中不能傷樹(shù)，這對(duì)采膠機(jī)械提出了非常高的要求，需要達(dá)到毫米級(jí)別的精準(zhǔn)控制?！彪妱?dòng)膠刀技術(shù)攻關(guān)負(fù)責(zé)人、中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所研究員曹建華在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)說(shuō)。

   不僅如此，以前機(jī)械、電子及電池技術(shù)達(dá)不到精巧化要求，限于當(dāng)時(shí)的科技與加工工藝制造水平，以前試制出來(lái)的樣機(jī)又大又笨重，膠工不愿意接受。而橡膠園工況環(huán)境太復(fù)雜，地形起伏不平、膠樹(shù)生長(zhǎng)不規(guī)則，也給實(shí)現(xiàn)機(jī)械采膠蒙上了一層陰影。

   此外，天然橡膠的比較效益相對(duì)較低，昂貴的機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)上用不起，所以使得采膠機(jī)械陷入兩難的境地，即要精度高、微小型化，又要成本便宜，極大地限制了采膠機(jī)械的研發(fā)。

   聯(lián)合攻關(guān)破析難題

   面對(duì)企業(yè)的困境和產(chǎn)業(yè)的急迫需求，中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長(zhǎng)王慶煌親自抓落實(shí)，成立了以副院長(zhǎng)張以山為組長(zhǎng)的智能割膠機(jī)械攻關(guān)小組，從全院抽調(diào)精兵強(qiáng)將組建了“橡膠研究所智能化采膠設(shè)備研究室”，院（所）舉全力支持，在人、財(cái)、物方面優(yōu)先給予保障，組織申報(bào)并獲批科技部2016重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)“天然橡膠收獲技術(shù)與裝備研究”，熱科院和橡膠所在基本業(yè)務(wù)費(fèi)方面給予重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)支持。

   “我們以研發(fā)電動(dòng)膠刀為突破口，并適時(shí)開(kāi)展全自動(dòng)智能化采膠機(jī)械研發(fā)，以緩解植膠企業(yè)用工荒難題，推動(dòng)割膠由勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效，保障產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。”曹建華說(shuō)。

   經(jīng)過(guò)近3年的攻關(guān)，科研團(tuán)隊(duì)成功突破機(jī)械采膠的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題，先后設(shè)計(jì)了17款電動(dòng)膠刀，經(jīng)生產(chǎn)試驗(yàn)試割、篩選、優(yōu)化并定型一代4GXJ-1型電動(dòng)膠刀。隨即，他們與專(zhuān)業(yè)電動(dòng)工具生產(chǎn)大型企業(yè)——寧波漢浦工具有限公司合作，建立了我國(guó)一條電動(dòng)膠刀生產(chǎn)線(xiàn)，以加快成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

   經(jīng)大田試驗(yàn)試割表明，這款膠備諸多優(yōu)點(diǎn)。“這款產(chǎn)品輕巧簡(jiǎn)便，整體按人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，外形美觀、手感舒適，僅350克，相當(dāng)于一個(gè)蘋(píng)果的重量。如果配套兩個(gè)2000m高能鋰電池，滿(mǎn)電一次可完成2~3個(gè)樹(shù)位割膠?！辈芙ㄈA表示。

   易學(xué)好用效益顯著

   這款膠刀簡(jiǎn)單易學(xué)，新手正常情況下3~5天能學(xué)會(huì)，即可上崗割膠，較傳統(tǒng)膠刀培訓(xùn)時(shí)間減少20天以上，節(jié)約了大量培訓(xùn)成本，使割膠作業(yè)“由專(zhuān)業(yè)型轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娦?、傻瓜型”，割膠不再是專(zhuān)業(yè)膠工的特有工作。熟練使用電動(dòng)膠刀可比傳統(tǒng)膠刀效率提升15%~30%。

   在割膠效果方面，割膠深度和耗皮厚度由機(jī)械控制，并可根據(jù)樹(shù)齡和生產(chǎn)需要由膠工自行調(diào)節(jié)，不再時(shí)時(shí)依賴(lài)膠工的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，O型圈擋圈規(guī)格，割膠技術(shù)難度大幅降低。膠工只要按技術(shù)規(guī)程操作，幾乎不傷樹(shù)，割線(xiàn)平順，膠樹(shù)耗皮量可控制在傳統(tǒng)膠工的80%~90%，讓膠樹(shù)割得更長(zhǎng)久，延長(zhǎng)了橡膠樹(shù)經(jīng)濟(jì)壽命。

   不僅如此，電動(dòng)膠刀割膠有效皮高、重刀回刀少，對(duì)割線(xiàn)乳管壓迫少，排膠初速度加快，有效皮含量高，有利于獲得穩(wěn)定產(chǎn)量。

   由于此款產(chǎn)品成本低廉，逐漸受到了膠農(nóng)的喜愛(ài)。按一個(gè)膠工管理40畝計(jì)算，加上中間更換一些易損部件和費(fèi)用，每畝膠園每年使用成本在20~30元，膠農(nóng)用得起。

導(dǎo)電硅橡膠行業(yè)的狀況與發(fā)展趨勢(shì)

     導(dǎo)電材料多為金屬材料、非金屬材料，如石墨、炭黑和導(dǎo)電纖維等。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和汽車(chē)等工業(yè)發(fā)展，O型圈硬度，航空航天和電子電氣等領(lǐng)域?qū)?dǎo)電材料提出了新的要求，希望導(dǎo)電材料既具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，又能起到減震或等作用，導(dǎo)電硅橡膠正好滿(mǎn)足這一要求。硅橡膠具有良好的耐熱性、耐候性和耐寒性，O型圈， 還具有耐高低溫、耐老化、抗電弧、耐壓縮變形、硬度范圍寬、易加工制造、易擠壓成型和對(duì)環(huán)境友好等的性能，使得導(dǎo)電硅橡膠在航空、航天、電子電氣、工業(yè)儀表、汽車(chē)、建筑和醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

     不斷進(jìn)步，氟硅O型圈，新開(kāi)發(fā)的導(dǎo)電硅橡膠技術(shù)，勢(shì)必會(huì)給未來(lái)的市場(chǎng)發(fā)展格局帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。從的導(dǎo)電硅橡膠市場(chǎng)來(lái)看，未來(lái)其發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面：

（l）提高導(dǎo)電性，同時(shí)降低填料填充量；

（2）在提高導(dǎo)電性的前提下，維持和改善導(dǎo)電硅橡膠的成型加工性、力學(xué)性能及其他性能；

（3）開(kāi)發(fā)導(dǎo)電材料新品種，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)上來(lái)講高分子材料代替金屬材料是今后材料學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。由此帶來(lái)導(dǎo)電性聚合物即導(dǎo)電硅橡膠的市場(chǎng)需求日益增長(zhǎng)，其應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大，這就必然對(duì)導(dǎo)電性聚合物提出更高的要求。

善貞實(shí)業(yè)（上海）有限公司在導(dǎo)電橡膠超過(guò)10年的研究，導(dǎo)電混煉膠橡膠品類(lèi)涵蓋丁晴橡膠NBR、三元乙丙EPDM、硅橡膠VMQ、復(fù)合材料等，特別是成熟產(chǎn)品導(dǎo)電硅橡膠：

Sanesil?   85××× U系列

---優(yōu)點(diǎn)：良好的耐高低溫性能（-70至200℃）耐老化加工性能優(yōu)，可以生產(chǎn)各種異形件導(dǎo)電性能穩(wěn)定，熱穩(wěn)定性良好低體積電阻低至10Ω·cm以下