廣東麻竹制備竹重組材可行性*

馬紅霞王裕霞曹永建何雪香陳利芳李興偉張增銳

（廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520）

廣東麻竹制備竹重組材可行性*

馬紅霞王裕霞曹永建何雪香陳利芳李興偉張增銳

（廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520）

以梅州市豐順縣埔寨鎮(zhèn)(粵東)、云浮市新興縣簕竹鎮(zhèn)（粵西）、英德市英紅鎮(zhèn)（粵北）3個產(chǎn)地的麻竹（Dendrocalamus latiflorus）為研究對象，從竹稈形態(tài)、竹材疏解效果和壓制的板材性能3方面對廣東省麻竹制備竹重組材的可行性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，英德地區(qū)麻竹尖削度和竹壁厚度最小，其次是新興和豐順地區(qū)的麻竹；英德和新興地區(qū)麻竹竹稈平均利用長度為10 m左右，豐順地區(qū)麻竹為7.5 m左右；3個地區(qū)麻竹疏解得到的竹束吸水率均大于100%；壓制的竹重組材吸水厚度膨脹率（TS）、彈性模量（MOE）、靜曲強度（MOR）和水平剪切強度（HSS）均達(dá)到合格品以上等級，麻竹重組材的吸水厚度膨脹率、彈性模量和靜曲強度優(yōu)于毛竹重組材；英德和新興地區(qū)麻竹壓制的竹重組材性能優(yōu)于豐順地區(qū)的麻竹重組材。

麻竹產(chǎn)地；竹壁厚度；尖削度；竹重組材；物理力學(xué)性能

竹重組材是在保持原有纖維排列方向、保留竹材基本性能的前提下，設(shè)計開發(fā)的一種新型復(fù)合材料，可廣泛用于戶外平臺、棧道、建筑結(jié)構(gòu)材料等多個領(lǐng)域[1]，是近幾年來迅速發(fā)展起來的一種高附加值產(chǎn)品。目前竹重組材用原材料主要沿用我國產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用起步最早的毛竹（Phyllostachys heterocycla cv. pubescens）[2-3]，后續(xù)也有針對慈竹（Neosinocalamns affinis）、壽竹（Phyllostachys bambusoides）等多個竹種的研究[3-5]，但未發(fā)現(xiàn)麻竹（Dendrocalamus latiflorus）用于竹重組材制備方面的報道。

麻竹是我國南方綜合性狀最為優(yōu)良的筍用叢生竹種，是粵東、粵北、粵西山區(qū)的優(yōu)先種植發(fā)展品種[6]。根據(jù)筆者初步調(diào)查，廣東省約有麻竹林100多萬hm2，年產(chǎn)竹材100多萬t。但由于麻竹一直以來以筍用為主，竹材的開發(fā)利用未得到重視。每年砍伐的大量竹材，除少部分地區(qū)用于造紙外，大部分地區(qū)丟棄在竹林里，造成竹材資源嚴(yán)重浪費。為此，本文對廣東省不同產(chǎn)地麻竹制備竹重組材進(jìn)行研究，以期在提高麻竹綜合利用效益的同時，發(fā)揮本地竹材資源優(yōu)勢，推動麻竹材產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?，促進(jìn)廣東竹產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

麻竹材竹齡為3～4 a，采自梅州市豐順縣埔寨鎮(zhèn)、云浮市新興縣簕竹鎮(zhèn)、英德市英紅鎮(zhèn)3個廣東麻竹主產(chǎn)地。從每個產(chǎn)地選擇3塊典型樣地，每個樣地采伐6株麻竹材。樣株齊地伐倒后截成長2.5 m竹段，直至小頭竹壁厚度降到4.5 mm左右。毛竹竹束的平均含水率為10%，取自安徽宏宇竹業(yè)科技股份有限公司。酚醛樹脂（PF）固含為52.19%，粘度66.5 cps，取自太爾膠粘劑（廣東）有限公司。

1.2 主要設(shè)備

竹材疏解機、熱壓機、DK-8AD型電熱恒溫水槽、AGS-X-100KN萬能力學(xué)試驗機。

1.3 試驗方法

1.3.1 麻竹竹稈形態(tài)測量測量每根竹段大頭的竹壁厚度、每根竹段中間部位的徑級、竹稈胸徑、竹稈小頭直徑，測量時避開竹節(jié)部位。評估麻竹材的尖削度和竹壁厚度變化。其中尖削度計算方法為：竹稈胸徑減去竹稈小頭直徑除以竹稈高度。

1.3.2 麻竹材疏解效果參考張亞慧等[7]的方法，將麻竹材疏解加工成竹束，放入烘箱干燥至含水率為5%，把竹束置于水中浸泡5 min，陳放10 min，計算竹束增重率，即為竹束吸水率，以毛竹為對照。竹束吸水率越高，竹束疏解效果越好。

1.3.3 麻竹材制備重組材性能評價將制備的竹束干燥、浸膠，壓制成麻竹重組材。測試不同產(chǎn)地麻竹制備的竹重組材的相關(guān)物理力學(xué)性能，并與毛竹制備的竹重組材進(jìn)行對比。板材的吸水厚度膨脹率和水平剪切強度根據(jù)GB/T 30364—2013《重組竹地板》[8]測量，板材彈性模量和靜曲強度根據(jù)GB/T20241—2006《單板層積材》[9]測量。

板材設(shè)定施膠量為15%，熱壓溫度135℃，熱壓壓力20 MPa，熱壓時間1 s/mm，板材規(guī)格為60 mm×44 mm×20 mm，板材設(shè)定密度1.15 g/ cm3。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖表初步分析，采用SAS9.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和Duncan’s多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 麻竹竹稈形態(tài)評價

從圖1可以看出，麻竹竹壁厚度從竹稈靠近地面的20 mm左右降到梢部的5 mm左右。在竹稈高度2.5 m以下，3個產(chǎn)地麻竹根部的竹壁厚度差別明顯，竹壁厚度從大到小依次為豐順地區(qū)麻竹＞新興地區(qū)麻竹＞英德地區(qū)麻竹；隨著竹稈高度增加，3個地區(qū)麻竹竹壁厚度差異逐漸減小。根據(jù)竹重組材生產(chǎn)加工要求，竹壁厚度需大于5 mm，因此英德和新興產(chǎn)地的麻竹竹稈平均利用長度約為10 m，豐順產(chǎn)地麻竹竹稈平均利用長度約為7.5 m。整株竹稈竹壁厚度變化以產(chǎn)自英德地區(qū)的麻竹為最小，其次是新興地區(qū)麻竹，豐順地區(qū)麻竹竹壁厚度變化最大。

3個產(chǎn)地麻竹徑級均隨竹稈高度增加呈明顯降低趨勢，如圖1所示。其中新興地區(qū)麻竹整體徑級最大，其次是英德地區(qū)麻竹，豐順地區(qū)麻竹徑級較小。對比竹稈尖削度指標(biāo)，英德地區(qū)麻竹尖削度最小，為24.8%，其次為新興地區(qū)麻竹，尖削度為36.7%，豐順地區(qū)麻竹竹稈尖削度最大，為39.1%。

圖1 廣東省不同產(chǎn)地麻竹的竹壁厚度和竹稈徑級

2.2 麻竹材疏解效果評價

竹材碾壓疏解后得到的竹束是制備竹重組材的基本單元材料。竹束疏解效果直接影響膠粘劑在竹束中滲透的均勻性，是影響竹重組材性能的最主要因素。

圖2 廣東省不同產(chǎn)地麻竹疏解竹束吸水率

從圖2測試結(jié)果看，3個產(chǎn)地的麻竹制備的竹束吸水率均大于100%；且高于同等條件下的毛竹竹束吸水率。方差分析結(jié)果表明，3個產(chǎn)地間的麻竹竹束疏解效果差異不顯著。

2.3 麻竹制備竹重組材性能評價

將疏解的麻竹竹束施膠、干燥，壓制成板材。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測試麻竹重組材吸水厚度膨脹率、彈性模量、靜曲強度和水平剪切強度4個物理力學(xué)性能，分析不同麻竹產(chǎn)地板材性能的差異，并與毛竹重組材進(jìn)行了對比（圖3）。

從試驗結(jié)果可以看出，所有試樣的吸水厚度膨脹率均低于10%，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的合格品要求；其中英德和新興兩個產(chǎn)地麻竹制備的重組材吸水厚度膨脹率小于5%，達(dá)到了優(yōu)等品要求。彈性模量達(dá)到結(jié)構(gòu)用材的240Eb級別，靜曲強度達(dá)到本級別的合格品等級。水平剪切強度均大于12%，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的優(yōu)等品等級。

圖3 不同產(chǎn)地麻竹制備的竹重組材吸水厚度膨脹率、彈性模量、靜曲強度和水平剪切強度

方差分析和多重比較結(jié)果表明，麻竹重組材的吸水厚度膨脹率、彈性模量和靜曲強度均優(yōu)于毛竹重組材相關(guān)性能，且2個竹種板材間的吸水厚度膨脹率和彈性模量差異極顯著（P＜0.01）；英德和新興產(chǎn)區(qū)麻竹制備的重組材性能均優(yōu)于豐順產(chǎn)區(qū)麻竹，其中板材吸水厚度膨脹率在3個產(chǎn)地間差異極顯著（P＜0.01）。兩個竹種板材水平剪切強度差異顯著（P＜0.01），毛竹重組材優(yōu)于麻竹重組材。豐順產(chǎn)區(qū)麻竹制備的竹重組材水平剪切強度低于其它兩個產(chǎn)區(qū)，差異不顯著。

3 結(jié)論

綜合上述分析結(jié)果表明，英德和新興產(chǎn)地的麻竹竹稈平均利用長度為10 m左右，豐順產(chǎn)地麻竹竹稈平均利用長度為7.5 m左右；英德地區(qū)麻竹竹稈形態(tài)最好，其次是新興地區(qū)麻竹和豐順地區(qū)麻竹。

廣東省這3個產(chǎn)地的麻竹可制備出疏解效果良好的竹束和具有優(yōu)良物理力學(xué)性能的板材，且板材吸水厚度膨脹率、彈性模量和靜曲強度均優(yōu)于同等條件下的毛竹重組材。豐順地區(qū)麻竹制備的竹重組材性能略低于英德和新興地區(qū)麻竹，但板材性能也達(dá)到了重組竹材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

[1]于文吉. 我國重組竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析[J]. 木材工業(yè), 2012, 26(1)∶ 11-14.

[2]王燕, 李賢軍,呂建雄, 等. 重組竹制造用竹束的浸膠工藝優(yōu)化研究[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報, 2013, 33(10)∶153-157.

[3]余養(yǎng)倫. 高性能竹基纖維復(fù)合材料制造技術(shù)及機理研究[D]. 北京∶ 中國林業(yè)科學(xué)研究院, 2014.

[4]魏萬姝, 覃道春. 不同竹齡慈竹重組材強度和天然耐久性比較[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版) , 2011, 35(6) ∶ 111-115.

[5]張亞慧, 孟凡丹, 于文吉. 白夾竹和壽竹制備竹基纖維復(fù)合材料初探[J]. 中國人造板, 2013, 20 (1)∶ 13-16.

[6]王裕霞, 潘文. 廣東叢生竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策探討[C]//中國林學(xué)會, 中國林業(yè)科學(xué)研究院, 國際竹藤中心.竹業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與“一帶一路”建設(shè)高層學(xué)術(shù)研討會論文集.[出版單位不詳].2015∶ 208-213.

[7]張亞慧, 孟凡丹, 于文吉. 疏解次數(shù)對竹基纖維復(fù)合材料性能的影響[J]. 木材工業(yè), 2011, 25 (5)∶ 1- 4.

[8]中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所. 重組竹地板：GB/T 30364—2013[S]. 北京∶ 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2013.

[9]中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所. 單板層積材：GB/T20241—2006[S].北京∶ 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2006.

Preparation Feasibility of Bamboo Scrimber Made by Dendrocalamus lati fl oruss in Guangdong Provincee

MA Hongxia WANG Yuxia CAO YongjianHE Xuexiang CHEN Lifang LI XingweiZHANG Zengrui
(Guangdong Academy of Forestry, Guangzhou, Guangdong 510520, China)

Preparation feasibility of bamboo scrimber made by Dendrocalamus latiflorus cut from Fengshun region, Xingxing region, and Yingde region in Guangdong province were studied according to culm morphology, quality of bamboo scrimber boundle and physical and mechanical properties of the product. The result showed that bamboo with the best acuminate intensity and thickness variation was from northern Guangdong province in Yingde region，the followed was from Xingxing and Fengshun region respectively. The available length of bamboo culm from Yingde and Xingxing region was about 10 m, and in Fengshun region the length was about 7.5 m. The qualities of D. latiflorus bundles were great whose water absorption rate were above 100%. All of the TS, MOE, MOR and HSS of bamboo scrimber made by D. latiflorus achieved the standard request. But the properties of bamboo scrimber made by D. latiflorus cut from Yingde and Xingxing region were better than that cut from Fengshun region.

production area; thickness of culm wall; acuminate intensity; bamboo scrimber; physical and mechanical properties of bamboo scrimber

S781.9

A

2096-2053（2017）03-0008-04

廣東省省級科技計劃項目“叢生竹重組材制備關(guān)鍵技術(shù)研究”（2016B020203002）,廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新項目“麻竹良種選育及其重組材利用技術(shù)研究”（2015KJCX031）。

馬紅霞（1981— ），女，高級工程師，主要從事木材保護與木/竹基復(fù)合材料技術(shù)研究，E-mail∶ lkymhx@sinogaf.cn。

王裕霞（1966— ），女，副研究員，主要從事竹類栽培育種與資源開發(fā)利用研究， E-mail∶ 243737393@qq.com。