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实木家具回收过程研究

2016-12-15 12:40:47 来源: 阅读数:1030

家具的回收是作为闭环家具产品生命周期的重要环节,对家具产品的绿色性能有重要影响[1-6]。实木家具长期以来深受消费者喜爱,是市场占比最大的一类家具产品。在我国每年有大量的家具被废弃,其中木质家具约占60%[7]。实木家具如何回收处理才有利于环境保护、有利于企业发展?产品如何设计才有利于拆卸回收处理?为了回答这些问题,本文在回收方法、回收技术、拆卸技术、处理工艺、回收物流管理等方面进行了实木家具回收全过程的研究。按照所建立的实木家具产品回收模型,在家具企业内部考察家具产品回收与处理过程,通过观察记录,总结出实木家具回收的工艺与方法,并分析了产品回收性能的评价方法和回收效益的影响因素。
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1 回收路径目前,对于实木家具的回收利用技术上可行,经济效益上可持续的方法主要包括产品整体修复、零部件修复、木构件回收生产集成材、边角料用于刨花板生产等。为了分析产品的结构、造型、尺寸、选材等方面对拆卸、回收过程的影响,本研究设计了实木家具的回收路径(图1),并在回收过程中的每一个关键步骤,都对回收过程的效益和回收物的回收性能进行评价,探讨产品如何设计才有利于产品零部件拆卸和回收。

2 回收模型实木家具回收过程一般可分成四个层,包括产品修理回收、零部件回收、材料回收和废弃处理。

2.1 产品回收层对可整体重用的实木家具进行回收。可整体重用的产品大多要经过检修或再装饰才能使用,直接重用的情况很少。对不可整体重用的产品则进行拆卸并转入下一层,即零部件回收。

2.2 零部件回收层产品拆卸后对零部件进行回收。按回收计划将产品拆卸,然后对可重用的部件、零件组合和零件进行重用或再加工重用,不可重用的部件和零件组合可继续拆卸进行零件回收。

2.3 材料回收层对所有不可再加工重用的零部件进行材料回收。由于本研究对象是实木家具和指接板家具,其原材料以木材为主,所以模型中材料回收层被分为木质材料回收和其他材料回收两个部分。在木质材料回收部分,实木或指接板的零件被切割成小料用于指接板制造,剩余部分和不可用于集成材的零件被刨成木片用于刨花板制造。

木质材料以外的零件则被收集和搬运到相关的材料制造厂进行回收。

2.4 废弃物处理层主要是焚烧或填埋。目前在中国及东南亚国家还没有对家具产品进行全面回收的大型企业 [8-9],本研究所有的分析都基于家具生产企业对自己产品报废后的回收实践。

3 回收工艺与方法据图1所示的家具回收模型,家具回收工艺过程主要集中在拆卸、分选、零部件再加工重用、指接集成材加工、刨花板加工和废弃处理等方面。

3.1 零部件加工重用材质较好且保存较好的木材经过简单的修补或表面处理后可直接再次用于家具零部件[10]。

对零部件进行再加工的工艺主要包括榫头榫孔修理加工、刨光砂光(表面处理)、喷漆(再装饰)和装配与完善加工。实际的零部件再加工过程应根据零部件的好坏状况和具体加工要求而进行。

3.2 指接集成材加工指接集成材加工要求厂内有成熟的指接板生产线,将旧产品中拆卸下来的实木零件和指接板剖分成一定规格的木条,再接宽接厚成为大规格集成材。本次考察的企业主要将回收零部件制成厚度16mm、20mm的指接板。

集成材加工应考虑木材种类和零部件尺寸是否合适,木材性质或含水率差异过大会造成集成材脱胶、开裂、变形,而零件尺寸太小不仅不满足加工设备要求,而且会给生产带来很高的加工成本、大能耗、多胶费等。根据多数企业的工艺与设备,一般坯料长度不小于250mm、宽度不小于25mm就可以用于集成材制造。

3.3 刨花板加工刨花板加工主要是将不可重用零件和指接板加工后的剩余部分刨成刨花,再拌胶热压成刨花板的过程。这个过程要求保证材料的纯度,加工之前应确保没有金属连接件混在零部件里,以免损坏加工设备或造成安全事故。从刨花到刨花板的工艺过程一般都在专门的人造板生产企业内完成。,如意大利Mauro Saviola集团年产刨花板150万m3,原料全部是废旧木料 [11]。

3.4 废弃处理废弃处理是将报废产品中所有不可回收的部分焚烧或填埋。废弃要注意焚烧或填埋过程会给环境带来什么样的影响,因此应掌握各材料的化学成分、毒害成分数量及其毒性如何等系列问题,从而在焚烧填埋之前选择最合理的处理办法。

4 实木家具回收效益分析4.1 产品拆卸过程分析拆卸的目的是为了获得更高的回收收益,对于部分零部件损坏的产品,通过拆卸可以维修或者更换产品的零部件,使产品具有再利用价值;拆卸可以获得可重用和再加工的零部件;拆卸还可以分离产品中有毒有害的材料,防止其在后续处理过程中产生环境污染;另外,通过拆卸和分离,可以获得高纯度的材料。

拆卸程度取决于回收收益和拆卸成本之间的权衡。拆卸成本的构成一般取决于拆卸时间、拆卸难度、拆卸能源消耗和拆卸管理组织成本。

可以用公式01来表达拆卸成本。

Cd={td, S(w&t), e, Md} (01)式中:Cd是拆卸成本;td表达拆卸时间要求系数;S (w&t)表达拆卸技能要求系数(取决于拆卸难度),一般通过人工水平要求(工人等级要求)和拆卸工具要求来表达;e表达拆卸能耗要求系数;Md表达拆卸管理成本系数(主要指产品结构分析、拆卸管理组织、运输等的费用)。

通过分析产品及其零部件信息对回收过程的影响,可以得出产品及其零部件信息对拆卸过程影响的判断,如表1所示。

4.2 产品回收处理过程分析回收过程的效益不可简单通过回收率或回收经济效益来评估,还要充分考虑回收过程的环境效益,仅仅从一个因素或者仅考虑微观特性不能完整地反映产品的回收性能。回收过程的效益可通过公式02来表达。

Br={Bres, Beco, Benv} (02)式中,Br为回收过程的效益;Bres为回收过程的资源能源效益(一般通过回收率和能耗反映);Beco为回收过程的经济效益(一般通过回收成本和回收结果价值反映);Benv为回收过程的环境效益(通过回收过程的废弃物处理和回收过程对环境的影响反映)。

通过对家具产品回收过程的观察记录,我们对产品回收过程的影响因素关系进行分析,如表2所示。从表中可以看出,经济效益和环境效益可以从宏观上反映产品的回收性能,经济性可以很好地反映与回收难度相关的回收特性;而环境影响则反映了回收过程的环境收益。

经济收益考虑产品及其零部件重用、再加工和材料回收等回收方式进行回收时产生的经济成本和经济效益;环境收益考虑产品回收过程产生的环境影响和采取重用、再加工和材料回收等回收方式所带来的环境效益。经济收益和环境收益均受到社会、经济和技术条件的影响。因此,家具产品的回收性能就必须从回收过程的品及其零部件直接重用、零部件再加工重用、材料回收和废弃处理等部分而考虑并体现出来。

4.3 产品及其零部件信息对回收过程的影响不同的产品由于材料选择、零部件组成、接合方式的不同,对整个产品的可回收性能有很大的影响,从而改变了产品回收的过程。可以用公式03来表达产品的回收可能性。

P={Prp, Preu, Prep, Prem, Ps} (03)(03)式中:P表达产品回收可能性;Prp表达产品修理重用的可能性;Preu表达产品及其零部件直接重用的可能性;Prep表达零部件再加工重用的可能性;Prem表达材料回收的可能性(包括材料破碎和非破碎的方式);Ps表达废弃物处理的可能性。

表3分析了产品及其零部件信息对回收过程的影响。

5 结语实木家具的回收能够节约大量的木材,促进循环经济和低碳社会的建设。实木家具产品回收又是一个复杂的过程,一般涉及到产品拆卸、零部件回收、材料回收和废弃处理等主要过程。推动家具回收不但要建立可持续发展的社会机制,吸引大批企业投入家具回收的产业中来,还要完善拆卸、零部件维修、集成材加工、刨花板加工等生产工艺,研究产品回收的过程,分析产品可回收性和回收效益的影响因素,从而在产品设计阶段就充分考虑回收的便利性,真正实现实木家具全生命周期的绿色性。

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