高性能重組竹制造技術(shù)研究

李和麟 陳滔

(四川林合益竹業(yè)有限公司 四川 610081)

高性能重組竹制造技術(shù)研究

李和麟 陳滔

(四川林合益竹業(yè)有限公司 四川 610081)

基于叢生中小徑級(jí)竹材資源豐富，工業(yè)化利用水平低的現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)了以竹代木的高性能重組竹新材料。高性能重組竹可代替木材、節(jié)約木材資源，形成新型資源產(chǎn)業(yè)鏈；同時(shí)，解決三農(nóng)問(wèn)題，推進(jìn)社會(huì)、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)的平衡發(fā)展。

叢生竹；以竹代木；關(guān)鍵技術(shù)；氣候友好技術(shù)

以竹代木的研發(fā)由來(lái)已久，但都存在技術(shù)水平不高、應(yīng)用領(lǐng)域狹窄的問(wèn)題，很難工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化?！案咝阅苤亟M竹”關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研發(fā)，為叢生竹的工業(yè)化利用開(kāi)辟了新的思路，為木材的節(jié)約代用提供了很好的途徑。

1 高性能重組竹研發(fā)的意義

20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)竹產(chǎn)業(yè)取得了較快的發(fā)展，無(wú)論在產(chǎn)品的質(zhì)量、數(shù)量以及企業(yè)的規(guī)模和技術(shù)的先進(jìn)程度等方面均具世界領(lǐng)先水平，而且成為世界上最大的竹材制品出口國(guó)。竹材加工利用已從初期的大力發(fā)展各種竹材人造板發(fā)展到目前的開(kāi)發(fā)竹炭竹醋液等化學(xué)產(chǎn)品；從單純重視大徑級(jí)毛竹的利用到重視利用各類中小徑級(jí)的竹制品生產(chǎn)。竹材人造板也從車廂底板、水泥模板兩大系列產(chǎn)品發(fā)展到今天的車廂底板、水泥模板和竹材集成材竹材地板3大竹板系列產(chǎn)品。但是總的來(lái)說(shuō)，竹材的利用率較低，一般低于25%左右。因此研發(fā)新型的高利用率竹產(chǎn)品十分必要。

“高性能重組竹”的研發(fā)是針對(duì)我國(guó)木材資源緊張的現(xiàn)狀及保持生態(tài)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，利用竹資源的可再生特性，在目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)的“低甲醛”環(huán)保新型材料。一條“高性能重組竹”生產(chǎn)線年利用原竹約3萬(wàn)t，在有序利用資源的同時(shí)，對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和農(nóng)民增收致富都將起到重要的作用，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益明顯。每條高性能重組竹生產(chǎn)線每年可節(jié)約原木1萬(wàn)多m3。可讓2.5萬(wàn)林農(nóng)直接受益，帶動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)快速、健康、有序發(fā)展。

2 高性能重組竹研發(fā)的基本程序

材料的選擇――實(shí)驗(yàn)室探索性試驗(yàn)――試驗(yàn)分析、總結(jié)――實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品試制――性能檢測(cè)――工廠小試――性能檢測(cè)、結(jié)果分析――優(yōu)化試驗(yàn)方案――工廠中試。

3 研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 原材料的選擇

本次研發(fā)以四川產(chǎn)量最大的慈竹為試材生產(chǎn)高性能重組竹。慈竹，地下莖合軸叢生。竹稈高6～11m，胸徑4～8cm，基部節(jié)間長(zhǎng)15～30cm，中部最長(zhǎng)節(jié)間可達(dá)60cm，節(jié)間圓筒形，竹壁薄。材質(zhì)柔韌，劈蔑性能優(yōu)良，是編織農(nóng)具、工藝品和竹編膠合板的優(yōu)良材料。

3.2 原材料的物理力學(xué)性能

慈竹的竹材密度為0．46g/cm3，縱向靜曲強(qiáng)度為102MPa，縱向彈性模量為102MPa，硬度為58MPa。

3.3 竹單元材料的制備

高性能重組竹由單元材料構(gòu)成，單元材料的質(zhì)量好壞直接決定高性能重組竹產(chǎn)品的質(zhì)量，本次研發(fā)是將竹材單元材料經(jīng)過(guò)開(kāi)片、梳解等處理制成。

由于慈竹具有壁薄、不易加工、出片率低等的特點(diǎn)，與毛竹等散生大徑級(jí)竹材明顯不同，針對(duì)這一特點(diǎn)，本工藝研究出一種適合慈竹加工的高效多工序加工機(jī)。

該機(jī)由展平傳動(dòng)系統(tǒng)、去黃去青加工系統(tǒng)、定厚定寬定位系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、梳解分片機(jī)構(gòu)等組成，具有結(jié)構(gòu)緊揍、設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行可靠及操作方便等特點(diǎn)，是對(duì)慈竹傳統(tǒng)加工方法的重大創(chuàng)新，使慈竹的有效利用率在傳統(tǒng)建筑模板單元材料加工方法的基礎(chǔ)上提高了60%，勞動(dòng)生產(chǎn)效率也提高了50%。

3.4竹單元材料的物理及化學(xué)處理

竹材中含有豐富的糖分、蛋白質(zhì)類、脂肪類等有機(jī)物質(zhì)，容易發(fā)生腐蝕、霉變等缺陷。同時(shí)由于竹材的生長(zhǎng)年齡、立地條件、竹竿部位的不同，竹材色澤不均，竹材物理力學(xué)性質(zhì)也有差異，在生產(chǎn)中容易發(fā)生開(kāi)裂等缺陷。因此需要對(duì)竹單元材料進(jìn)行一定的物理化學(xué)處理來(lái)改善其性質(zhì)。

竹單元材料的漂白處理實(shí)質(zhì)是利用化學(xué)藥劑，除去霉菌污染，有選擇性地破壞發(fā)色基因和隱色基因。漂白劑可以分為氧化型和還原型2大類，用于竹材漂白的氧化型漂白劑主要有過(guò)氧化物、次氧酸鈉等。它能有效地氧化竹絲中的發(fā)色基因和霉菌，從而達(dá)到脫色的目的。以過(guò)氧化氫為例：

H2O2+ H2O H2O + OOH-，加入穩(wěn)漂劑后使H2O受到仰制增加（OOH-）的濃度，而（OOH-）是漂白的主要成分。在漂白的過(guò)程中，竹單元材料中的糖分、蛋白質(zhì)等被侵提出來(lái)，減少菌蟲(chóng)賴以生存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因而不產(chǎn)生第2次霉變。

3．5 熱固化技術(shù)

研制了的低毒、快速固化酚醛膠。與常規(guī)酚醛膠相比，快速固化酚醛膠對(duì)固化溫度要求嚴(yán)格，大約120℃～150℃，游離甲醛含量低，在0.3%以下。在調(diào)膠過(guò)程中加入甲醛捕捉劑等助劑加快了膠的固化速度，吸收樹(shù)脂中的有害物質(zhì)。在固化過(guò)程中，采用遠(yuǎn)紅外線加熱的方法,使物料內(nèi)部溫度均勻,物料的各部位固化程度保持一致，從而使質(zhì)量均衡穩(wěn)定?？紤]到浸膠后的溫度偏差，采取預(yù)烘干—低溫—高溫—低溫的過(guò)程。浸膠后的竹單元材料若濕度過(guò)大，壓制時(shí)容易引起膠液流失,預(yù)烘干可使水分降低、壓制中不會(huì)流走。低溫階段使膠液有一定的流動(dòng)性、受熱更均、膠液更均，使多余的水分揮發(fā)不至于鼓泡。高溫固化溫度為130℃～160℃。最后再低溫塑化，降低型材的應(yīng)力。熱固化工藝曲線如圖3所示。

4 高性能重組竹產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)過(guò)固化成型的成品，再進(jìn)行去頭處理即成為高性能重組竹，該材料具有密度高、強(qiáng)度好、硬度大、耐磨性能好、防潮防水、防蛀、耐溫差不變形、甲醛釋放量低等特性。

4.1 高性能重組竹產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域

該材料可用于室內(nèi)外建筑建材、裝飾裝修材料、高檔家具、門(mén)、窗、地板；適用范圍涵蓋了木材及纖維板材使用的眾多領(lǐng)域；經(jīng)檢測(cè)，本產(chǎn)品各種質(zhì)量指標(biāo)均優(yōu)于高檔木材及國(guó) 內(nèi)外同類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；被譽(yù)為“源于竹、勝于木”的綠色環(huán)保新材料。

4.2高性能重組竹產(chǎn)品檢測(cè)指標(biāo)

產(chǎn)品達(dá)到Q/7842074-1.1-2007企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，見(jiàn)表1。

表1 高性能重組竹檢測(cè)指標(biāo)

5 小結(jié)

“高性能重組竹”項(xiàng)目研發(fā)投建是針對(duì)我國(guó)木材資源短缺及竹類資源低利用率現(xiàn)狀，為保持生態(tài)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，利用竹資源的速生和可再生特性，在目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有產(chǎn)品基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出的新型建材。它以獨(dú)特的工藝技術(shù)和裝備模具設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)控制，提高了竹材利用率。現(xiàn)技術(shù)已經(jīng)成熟、裝備及配套設(shè)施技術(shù)相對(duì)完善，具備了項(xiàng)目推廣和擴(kuò)大生產(chǎn)的資源、技術(shù)、市場(chǎng)等基本條件，應(yīng)用推廣前景廣闊。

1 江澤慧主編.《世界竹藤》[M].遼寧出版社，2002.

2 張齊生等著.《中國(guó)竹材工業(yè)化利用》[M].北京：林業(yè)出版社，1995.

3 趙仁杰、喻云水著.《竹材人造板工藝學(xué)》[M]. 湖南出版社 2002.

4 輝朝茂,楊宇明.《中國(guó)竹子培育和利用手冊(cè)》[M].云南出版社，2002.

A Study of Manufacturing Technique of High Performance Re-constituted Bamboo

Li Helin, Chen Tao
(Linheyi Bamboo Industry Ltd. Sichuan, 610081)

Owing to rich bamboo resources in middle and small symopodium, the new high performance reconstituted bamboo material was developed to substitute wood so as to improve the industrialized utilization of bamboo. The new material can substitute wood, save wood resources and form a new type of resource industry chain, while resolving the “three –agriculture”problem and promoting the balance development of social, biology and economy.

symopodium, substitution of wood with bamboo, key technique, environmentally-friendly technique