竹制品工藝學(xué)

1、 我國(guó)重竹地板加工工藝技術(shù)現(xiàn)狀 及改進(jìn)研究摘要：重竹地板俗稱竹絲板，是竹地板中的一種，它是在一般竹地板的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善，使得其更美觀，更實(shí)用。一般選用本地四年以上竹齡的優(yōu)質(zhì)毛竹（或其它具有類似材性的竹種）做材料，經(jīng)選材，蒸煮，烘干，熱壓等一系列嚴(yán)格工藝流程生產(chǎn)而成。重組竹則基本上沒(méi)有切削過(guò)程，生產(chǎn)工藝有其特殊性，材料及應(yīng)用也有其特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：重竹地板 生產(chǎn)工藝 研究1 前言 重組竹是近幾年發(fā)展起來(lái)的的新型綠色環(huán)保材料，是一項(xiàng)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外空白的新型建筑裝飾材料。重組竹是根據(jù)重組木的制造工藝原理，以竹材為原料加工而成的一種新型竹材人造板。重組竹的構(gòu)成單元是網(wǎng)狀竹束，它是先將竹材疏解成通長(zhǎng)的、相互交

2、聯(lián)并保持纖維原有排列方式的疏松網(wǎng)狀纖維束，再經(jīng)干燥、施膠、組坯成型、冷壓或熱壓而成的板狀或其他形式的材料。重組竹的最大特點(diǎn)是充分合理利用竹材纖維材料的固有特性，既保證了竹材的高利用率，又保留了竹材原有的物理力學(xué)性能。這對(duì)利用豐富的竹材資源，特別是尚未得到合理利用的大量小徑雜竹資源，開(kāi)展重組竹的開(kāi)發(fā)與研究是有價(jià)值的。2 我國(guó)重竹地板加工工藝技術(shù)現(xiàn)狀近年來(lái),隨著世界木材資源的匱乏,合理有效地利用木材和竹材資源顯得越來(lái)越重要。我國(guó)地處世界竹子分布中心,是世界上竹類資源最豐富的國(guó)家,現(xiàn)有純竹林總面積420萬(wàn)hm2,其中毛竹林300萬(wàn)hm2,小徑雜竹120萬(wàn)hm2。目前90%的竹產(chǎn)品以大徑級(jí)的毛竹為原材

3、料,小徑級(jí)竹材尚未得到廣泛的應(yīng)用,以竹束為單元制備的重組竹材的出現(xiàn)正好可以緩解這一問(wèn)題,因?yàn)橹亟M竹對(duì)竹材的徑級(jí)沒(méi)有特殊要求,而且在加工過(guò)程中沒(méi)有打亂竹材的纖維排列方向,保留了竹材的優(yōu)良性能。我國(guó)從上世紀(jì)80年代末開(kāi)始對(duì)重組竹進(jìn)行研究,目前已經(jīng)形成了大規(guī)模的生產(chǎn)。重組竹地板已暢銷國(guó)內(nèi)外市場(chǎng),年產(chǎn)值達(dá)數(shù)億人民幣。但就目前市場(chǎng)情況來(lái)看,重組竹的市場(chǎng)份額依然較小,重竹地板在多個(gè)領(lǐng)域存在著巨大的市場(chǎng)潛力和機(jī)遇。重竹地板在國(guó)內(nèi)已有生產(chǎn),但重木地板的報(bào)道還很少,重木地板的加工有些類似于PSL,但PSL常替代實(shí)木用作梁、柱和過(guò)梁,規(guī)格較大。重木及重竹地板是利用膠合板廠、竹加工廠產(chǎn)品加工剩余物（如碎單板、竹篾、

4、竹絲等）,不經(jīng)過(guò)碾搓，直接浸膠，干燥熱壓加工成的。 我國(guó)重竹地板與其他竹、木地板相比主要有以下特點(diǎn)： 該產(chǎn)品采用可再生資源毛竹為原料，替代以木材為原料的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式。該生產(chǎn)方式毛竹的利用率高，達(dá)到90%以上，是傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的原料利用率的2倍以上，這樣，既可持續(xù)生產(chǎn)，又可有效地保護(hù)環(huán)境。 該產(chǎn)品密度高達(dá)1200kg/m3,是普通竹木地板的1.6倍以上,硬度高、強(qiáng)度大，沖擊韌性高。因此具有密度大,強(qiáng)度高,耐沖擊,耐磨損等特點(diǎn)。  該產(chǎn)品具有耐吸水，、不變形等優(yōu)點(diǎn)，據(jù)測(cè)定24小時(shí)吸水厚度膨脹率僅為0.4%,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于2.0%的歐洲標(biāo)準(zhǔn)。該產(chǎn)品游離甲醛釋放量在0.4mg/L以下，已達(dá)到歐美綠

5、色標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種名符其實(shí)的綠色環(huán)保產(chǎn)品。3 重竹地板加工工藝技術(shù)改進(jìn)研究重竹地板又分為熱壓重竹地板和冷壓重竹地板。重組竹地板的生產(chǎn)有熱壓和冷壓兩種成型辦法，其壓制前后的工序一致，只是壓制和固化工序不一樣。重竹地板的兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，冷壓的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資少，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品的抗變形性好，色澤變化多樣；缺點(diǎn)是工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，產(chǎn)品的柔韌性比熱壓的差些。而熱壓的則設(shè)備投資大，生產(chǎn)效率低于冷壓法，產(chǎn)品色澤單一碳化色；工人勞動(dòng)強(qiáng)度小，產(chǎn)品韌性好。不管冷壓法還是熱壓法其生產(chǎn)工序都要經(jīng)過(guò)選毛竹、斷料、開(kāi)條、粗刨、開(kāi)片、壓絲、蒸煮漂白或炭化、干燥、分選、浸膠、預(yù)先干燥、壓制成型、固化、開(kāi)模、后道加工和表面涂

6、飾等工序。下面依次說(shuō)明。3.1選料生產(chǎn)重組竹地板對(duì)原竹的要求不象生產(chǎn)普通竹地板那樣嚴(yán)格，一般胸徑大于6厘米，壁厚3毫米以上的新鮮毛竹均可應(yīng)用。但蟲(chóng)蛀發(fā)霉、破損彎曲嚴(yán)重的也不能應(yīng)用。3.2斷料（俗稱下料）斷料就是截去原竹根部采伐時(shí)形成的歪斜的端頭，以端口為定位面，從根部向梢部依次截取成留有加工余量的定長(zhǎng)竹筒。 3.3開(kāi)條 開(kāi)條就是將竹筒用撞機(jī)撞開(kāi)，得到寬度基本相等的竹片。竹片寬度應(yīng)視竹筒的粗細(xì)決定，竹片寬度越寬，則刨削竹青、竹黃時(shí)的切削量就越多。竹材的利用率就越低。但竹片過(guò)窄，后面工序的加工工作量也隨之增大。3.4粗刨粗刨就是去掉表層的竹青和里層的竹黃，兩側(cè)面不需要加工。竹片粗刨應(yīng)用專用粗刨機(jī)進(jìn)

7、行加工。竹壁較厚的竹片，刨削成較厚的竹坯片，反之則制成薄一些的坯片。竹片刨削量以大致平整為宜，竹片兩端尺寸不一致的情況是可以使用的，但竹青要全部去掉，竹黃的殘留量不能超過(guò)30%。3.5開(kāi)片粗刨后的竹片厚度一般都大于3毫米，這對(duì)后面的工序是不適合的。因此，要把厚度大于3毫米的厚竹片再開(kāi)成薄竹片。厚度大的竹片要經(jīng)過(guò)多次開(kāi)片。開(kāi)片要在專用的開(kāi)片機(jī)上進(jìn)行。3.6壓絲壓絲就是開(kāi)片后的竹片壓成碎裂、但竹絲纖維不斷裂的碎竹片，這種竹片就叫竹絲。壓制竹絲的目的是讓浸膠、烘干、壓制等工序容易進(jìn)行。3.7蒸煮、漂白和碳化由于竹材中含有的蛋白質(zhì)、糖類、淀粉類、脂肪和蠟質(zhì)比木材多，這些有機(jī)物質(zhì)是一些昆蟲(chóng)和微生物（真菌

8、）的最好營(yíng)養(yǎng)。在適宜的溫度和濕度條件下，容易引起霉變和蟲(chóng)蛀。再者竹材地板使用期較長(zhǎng)，外觀要求高，如果不經(jīng)過(guò)處理或處理不好，勢(shì)必影響其使用壽命。因此竹條在粗刨后需進(jìn)行蒸煮處理或高溫高濕的炭化處理，除去部分糖分、淀粉類等抽提物，處理時(shí)加入防蟲(chóng)劑、防腐劑等，杜絕蟲(chóng)類、菌類的滋生。竹材蒸煮是制作本色竹地板的必要環(huán)節(jié)。其原理是通過(guò)高溫煮沸，并加入一定的氧化漂白劑及專用防蟲(chóng)防霉劑，將竹材中的可溶性有機(jī)物析出，并殺死竹材中的蟲(chóng)卵和霉菌，以達(dá)到防蟲(chóng)防霉的目的。此外在竹材蒸煮過(guò)程中，由于氧化漂白劑的作用，使不同年齡和不同部位的竹材顏色趨于一致，增加了地板的美觀性，減少了色差。 碳化的原理是將竹片置于高溫、高濕、

9、高壓的環(huán)境中，使竹材中的有機(jī)化合物，如糖、淀粉、蛋白質(zhì)分解變性，使蛀蟲(chóng)及霉菌失去營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，同時(shí)使附著在竹材中的蟲(chóng)卵及真菌殺死。竹材經(jīng)高溫、高壓后，竹纖維焦化變成古銅色或類似于咖啡的顏色。碳化加工出來(lái)的地板，顏色古色古香，別具一格。由于碳化過(guò)程中沒(méi)有象蒸煮時(shí)將可溶性有機(jī)物析出，因此碳化后的竹片其比重要比蒸煮的竹片大一些。同時(shí)由于竹纖維的焦化，增加了竹材的表面硬度，但竹材的柔韌性方面則要降低一些。3.8干燥蒸煮和碳化處理后的竹片的含水率超過(guò)80，達(dá)到飽和狀態(tài)，必須進(jìn)行干燥。此工序的水分控制應(yīng)在10%以下。3.9分選干燥后的竹絲應(yīng)進(jìn)行分選，將加工尺寸不合要求、有殘缺、蟲(chóng)蛀霉變及顏色差別大的竹條分揀出

10、去。分選也是竹地板生產(chǎn)中一道關(guān)鍵的工序，它關(guān)系到地板成品的外觀顏色質(zhì)量。3.10浸膠生產(chǎn)重組竹使用膠粘劑的方法與生產(chǎn)其他板材的方法不一樣，采用浸膠的辦法。將干燥過(guò)的竹絲放在一個(gè)鐵籠內(nèi)，強(qiáng)制放入盛有調(diào)制好膠液的膠池內(nèi)，竹絲必須要全部浸入膠液，讓竹絲充分浸透，浸泡時(shí)間約20分鐘左右，然后，提起鐵籠放在膠池邊上漓干多余膠液，以備進(jìn)行下一道工序干燥。3.11預(yù)先干燥這一工序主要是控制壓制前竹絲的水分含量，將多余水分烘干。通常情況下水分應(yīng)控制在1015%之間。3.12冷壓成型工藝3.12.1冷壓成型把一定重量且符合質(zhì)量要求的竹絲放在壓機(jī)的進(jìn)料機(jī)內(nèi)送到壓機(jī)的料槽中，在強(qiáng)大的壓力下，把竹絲強(qiáng)制擠壓到一定尺寸

11、的U型模具內(nèi)，然后用蓋板和鐵銷將變形竹絲鎖在模具內(nèi)，拉出壓機(jī)后再用螺栓鎖緊。 冷壓成型是整個(gè)重組竹生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到產(chǎn)品的密度和強(qiáng)度。一方面要將控制竹絲水分和加料重量結(jié)合起來(lái)，另一方面要通過(guò)觀察壓制終了時(shí)的壓力大小進(jìn)行調(diào)節(jié)加料的重量。3.12.2 固化壓制好的竹絲方料在模具內(nèi)進(jìn)行固化，固化用的固化房因不同的廠家而不同，有的用連續(xù)式烘房，有的用固定式烘房，有的用蒸汽加熱，有的用燃油加熱，也有用電加熱的。固化的工藝參數(shù)因產(chǎn)品品種和膠的不同而不相同。3.12.3 開(kāi)模將固化好的重組竹方料從模具內(nèi)取出。3.12.4優(yōu)缺點(diǎn)與改進(jìn)冷壓的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資少，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品的抗變形性好，色澤變化多

12、樣；缺點(diǎn)是工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，產(chǎn)品的柔韌性比熱壓的差些。冷壓是采用裝模加熱固化的，加熱過(guò)程中磨具也隨之受熱膨脹板的邊沿的密度往往達(dá)不到預(yù)想的要求。容易癱邊，容易造成板的密度不均。從而產(chǎn)生板面上漆后出現(xiàn)開(kāi)裂，跳絲，變形等不良現(xiàn)象的概率偏高，增加壓制時(shí)間，改進(jìn)膠粘劑是有效的辦法。3.13熱壓成型工藝3.13.1組坯 把一定重量且符合質(zhì)量要求的竹絲均勻地?cái)[放在一塊有擋邊的墊板上，然后送到壓機(jī)的裝料機(jī)中，等待熱壓機(jī)開(kāi)啟后裝入壓機(jī)內(nèi)。3.13.2熱壓 在熱壓機(jī)內(nèi)強(qiáng)大壓力的作用下，把竹絲強(qiáng)制擠壓到一定厚度，在壓力下進(jìn)行加熱使浸泡在竹纖維內(nèi)的膠粘劑發(fā)生固化反應(yīng)，使竹纖維牢固地粘連在一起形成板坯。 與冷壓成型一樣

13、，這個(gè)環(huán)節(jié)也是是整個(gè)重組竹生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到產(chǎn)品的密度和強(qiáng)度。一方面要將控制竹絲水分和加料重量結(jié)合起來(lái)，另一方面要通過(guò)觀察壓制終了時(shí)的壓力大小進(jìn)行調(diào)節(jié)加料的重量。3.13.3脫掉墊板 將固化好的重組竹板坯從壓機(jī)內(nèi)拉出，脫掉墊板。3.13.4優(yōu)缺點(diǎn)與改進(jìn) 熱壓的則設(shè)備投資大，生產(chǎn)效率低于冷壓法，產(chǎn)品色澤單一碳化色；工人勞動(dòng)強(qiáng)度小，產(chǎn)品韌性好。熱壓參考了冷壓的某些不足，結(jié)合竹膠板成熟的生產(chǎn)工藝改進(jìn)后的工藝，施壓加熱固化一次完成，坯料成型過(guò)程是在幾千噸的壓力下完成加熱固化的，密度均勻，不易癱邊和跳絲，解決板坯的內(nèi)在質(zhì)量問(wèn)題有了進(jìn)一步的提高。但是熱壓重竹地板的密度相對(duì)冷壓要高，破切難度較大

14、，耗材成本也相對(duì)要高，熱壓重竹加熱固化的時(shí)間較短色差相對(duì)冷壓要大很多。要減小固化時(shí)間長(zhǎng)板面色差，簡(jiǎn)化破切工藝。4結(jié)束語(yǔ) 重竹地板產(chǎn)品雖有一定的市場(chǎng),但其市場(chǎng)占有率還較小,而且產(chǎn)品類型比較單一。今后的研究重點(diǎn)可以放在拓寬重組竹應(yīng)用范圍,提高其產(chǎn)品的附加值上。根據(jù)不同類型產(chǎn)品使用要求,研制符合其產(chǎn)品性能的重竹地板產(chǎn)品,將重組竹的應(yīng)用范圍由目前地板材逐漸擴(kuò)大到木材行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中,充分發(fā)揮我國(guó)特有高產(chǎn)量竹材的優(yōu)勢(shì)。重竹地板本身物理力學(xué)性能較好,特別是經(jīng)過(guò)熱處理和使用酚膠制備的重竹地板,具有一定的室外耐霉和耐腐性,可充分發(fā)揮重組竹高強(qiáng)度、高耐磨性的優(yōu)點(diǎn),提高其產(chǎn)品的附加值,緩解建筑結(jié)構(gòu)用材的壓力。重組

15、竹新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度飛快,其產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量正經(jīng)歷著巨大的提升,然而目前卻沒(méi)有制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此,應(yīng)在重組竹產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定上加大研究力度,根據(jù)重組竹在各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)行業(yè)不同的應(yīng)用要求,加強(qiáng)重組竹應(yīng)用技術(shù)研究與開(kāi)發(fā),建立相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量認(rèn)證體系,確保其安全使用。參考文獻(xiàn)1趙仁杰,喻云水.竹材人造板工藝學(xué)M.北京:中國(guó)林業(yè)出版社,2002.2江澤慧.世界竹籐M.沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2002.3汪孫國(guó),華毓坤.重組竹制造工藝的研究J.木材工業(yè),1991,5(2):14-18.4葉良明,姜志宏,葉建華.重組竹板材的研究J.浙江林學(xué)院學(xué)報(bào),1991,8(8):133-140.5王俊先.重組竹新工藝,新產(chǎn)品J.木材工業(yè),1989,3(4):54-55.6汪孫國(guó),華毓坤.軟化工藝條件對(duì)竹材及其重組材性能的影響J.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1994,18 (1),5762.7汪奎宏,李琴,華錫奇.重組竹材膠合板制造方法:中國(guó),02120518.3P.2002.8張方文.竹基重組結(jié)構(gòu)材料制造技術(shù)的研究D.北京:中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院木材