竹材的工業(yè)化利用

竹材的工業(yè)化利用宋孝金;劉曉輝【摘要】Thispaperbrieflyintroducefourkindsofproductsusingbamboomainlyreferredtomosobambooasrawmaterials,suchasbamboofurniture,bamboocommodity,bambooartwareandbamboochemicalproduct.Specificmentionofthenewdevelopmentofbamboogoldextractingactivatedcarbonandbamboopulpmicrocrystallinecelluloseproductsinrecentyears,providereferenceideasofbambooindustrialutilization.%簡述了以竹材（主要是毛竹）為原料制造竹材人造板、家具和日用竹制品、竹工藝品以及竹材化工產(chǎn)品等四大類產(chǎn)品的情況，特別提到近年新研發(fā)的竹材提金活性炭和竹漿微晶纖維素產(chǎn)品，為竹材的工業(yè)化利用提供了參考思路?！酒诳Q】《林業(yè)科技》【年(卷)，期】2011(036)006【總頁數(shù)】3頁(P55-57)【關(guān)鍵詞】毛竹;竹材;工業(yè)化利用【作者】宋孝金;劉曉輝【作者單位】福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福州350012;福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福州350012【正文語種】中文【中圖分類】S781.9全世界竹子約有70多屬，1200多種，竹林面積2200萬km2，分布在亞洲、大洋洲、南美洲、非洲等地。我國有39屬，500余種，竹林面積520萬km2，占世界竹林面積1/4。大面積竹林分布在東西南20多個省，年竹材總產(chǎn)量：毛竹近6億株，雜竹300萬t。上世紀(jì)70年代以來，我國竹材工業(yè)化利用和科研有了很大發(fā)展，目前竹材工業(yè)化利用主要是制造以下四大類產(chǎn)品：竹材人造板（包括竹地板）、家具和日用竹制品、竹工藝品以及竹材化工產(chǎn)品，全國已有數(shù)千家各種類型的竹材加工企業(yè)，并有眾多的科研機構(gòu)和科技人員從事竹材加工利用的研究工作，開發(fā)出許多新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)，使我國的竹材工業(yè)化利用處于世界先進水平，對促進社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。1竹材人造板現(xiàn)有竹材人造板產(chǎn)品達數(shù)十種，主要產(chǎn)品有竹材膠合板、竹編膠合板、竹材層壓板、竹席（竹簾）膠合板、竹材纖維板及竹材刨花板等。1.1竹材膠合板利用竹材自身厚度，經(jīng)過高溫軟化、展開，加工成竹片，再經(jīng)涂膠、組坯、熱壓，生產(chǎn)出3層結(jié)構(gòu)的板材，厚度12~15mm。其產(chǎn)品強度高、剛性好、耐磨損，可用于建筑模板、車廂底板。1.2竹編膠合板竹材經(jīng)劈篾、編席、涂膠、組坯、熱壓等一系列工藝制成的一種竹材人造板。該產(chǎn)品生產(chǎn)工藝簡單、竹材利用率高，主要為薄板，全國有百余家企業(yè)生產(chǎn)，年產(chǎn)量達30萬m3以上，可廣泛用于包裝、建筑、車輛制造等行業(yè)。1.3竹席（竹簾）膠合板竹材剖成篾后，編成竹席、竹簾，并經(jīng)干燥、浸膠等工序，以縱橫交錯組坯的竹簾為芯層材料，竹席為面層材料，熱壓而成的一種竹材人造板，產(chǎn)品厚度在12mm以上，是目前竹材人造板的主流產(chǎn)品，主要用于建筑模板、包裝等行業(yè)。上世紀(jì)90年代還開發(fā)了覆塑竹席（竹簾）膠合板，用于清水模板。1.4竹篾積成膠合板（竹材層壓板、竹篾層積材）作為一種單向強度大、剛性好的結(jié)構(gòu)材料，其結(jié)構(gòu)類似于重組木。采用一定規(guī)格的竹篾片，經(jīng)干燥、浸膠、再干燥、組坯、熱壓、膠合，制成一種竹質(zhì)人造板。該產(chǎn)品具有顯著的定向性，應(yīng)用在建筑、車輛制造等領(lǐng)域，是替代木材的良好材料。1.5竹材碎料板（竹材刨花板）竹材碎料板是以野生小雜木、毛竹采伐剩余物、竹制品、竹質(zhì)人造板加工剩余物為原料，經(jīng)輥壓、切斷、粉碎或經(jīng)削片、刨片、打磨制成針狀竹絲后，再經(jīng)干燥、拌膠、鋪裝成型、熱壓而制成的一種竹材人造板，產(chǎn)品用途同木質(zhì)刨花板。目前，科技人員還研發(fā)了一種PF竹大片刨花板，性能優(yōu)于竹材碎料板。1.6竹材纖維板以毛竹、綠竹、麻竹等竹材為原料切成竹片并分離成纖維，經(jīng)干燥、施膠、鋪裝、成型、熱壓等工序壓制成竹質(zhì)中/高密度纖維板，產(chǎn)品用途同木質(zhì)中/高密度纖維板。1.7竹材復(fù)合板該類產(chǎn)品是竹材各種形狀的構(gòu)成單元與其他材料復(fù)合而成的復(fù)合人造板材。目前竹材復(fù)合板常見有以下幾種：（1）竹編復(fù)合板。由竹碎料、竹簾、竹席鋪裝膠合而成。（2）竹材碎料膠合板。以高強度的竹片做面層，用施過膠的竹碎料做芯層，經(jīng)組坯后一次或兩次熱壓成型制成。（3）竹木復(fù)合板。以木單板作面層，竹席作芯層膠壓而成。（4）竹木復(fù)合集裝箱底板。表層采用軟化、展平竹片或等寬等厚竹片，芯層為木單板（由南方松及與其性能相當(dāng)?shù)乃偕拘兄瞥桑?jīng)涂PF膠、組坯、熱壓成型。用作國際標(biāo)準(zhǔn)干貨集裝箱底板。（5）竹木復(fù)合地板。通常為三層，由面板、芯板、底板組合而成，面板為竹片，芯板、底板為速生木材（杉木、楊木）制成的板材和單板。1.8竹材重組材（重組竹）重組竹是近幾年研發(fā)的新產(chǎn)品。竹材經(jīng)截斷、剖條、去青去黃、破篾、輥壓（疏解）、炭化、干燥、浸膠、二次干燥，然后竹篾同纖維方向組坯，再經(jīng)壓制膠合而成。產(chǎn)品有板材與方材兩類，福建省已有多家企業(yè)在開發(fā)生產(chǎn)。1.9竹地板竹地板是竹材經(jīng)截斷、開條、蒸煮（含三防處理）、干燥、涂膠、組坯、熱壓膠合而成的一種竹材人造板。竹地板有徑向竹條膠拼而成的單層地板和弦向竹條組坯膠合而成的三層地板2種。竹片有時還需經(jīng)過調(diào)色、漂白或炭化處理，炭化后的竹片由黃白色變成淺棕色，因此竹地板一般有三種色調(diào)：本色、白色和棕色。竹地板具有以下明顯特點：（1）板面光滑，質(zhì)感細(xì)膩，紋理清晰，材色或素雅或古樸，具有高雅效果；（2）硬度大、強度高、彈性好、腳感好；（3）傳熱效果與硬闊葉材相當(dāng)，有冬暖夏涼的效果；（4）穩(wěn)定性好，不易變形。2010年我國竹地板銷量達2530萬m2，生產(chǎn)企業(yè)有200家左右，主要在江西、浙江、福建和安徽等省份。1.10生物質(zhì)——聚合物復(fù)合材料該類產(chǎn)品為生物質(zhì)與聚合物復(fù)合形成的復(fù)合材料，最初由木材和塑料復(fù)合制成。事實上，生物質(zhì)除了木材之外，還包括竹材、灌木、各種草類和農(nóng)作物秸稈等。因此，以竹材纖維與熱塑性塑料復(fù)合而成的竹塑復(fù)合材料也是一種重要的生物質(zhì)——聚合物復(fù)合材料。竹塑復(fù)合材綜合了竹材與塑料雙重優(yōu)勢，產(chǎn)品具有力學(xué)強度好、拉沖擊強度高、尺寸穩(wěn)定性好、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、耐蟲蛀、防腐朽等優(yōu)點。竹塑復(fù)合材還可以進行多種機械加工和后期處理，在建筑和裝飾材料、交通運輸、園林景觀等方面用途廣泛。1.11其他竹基復(fù)合材料除竹材與木材、竹材與塑料制成竹/木、竹/塑復(fù)合材料外，竹材還可以與陶瓷、炭材料、無紡布等復(fù)合制成各種竹基復(fù)合材料。2竹材家具和日用竹制品2.1竹材集成材家具首先將竹材加工成一定規(guī)格的矩形竹片，竹片經(jīng)三防處理、干燥、涂膠、組坯、膠合而成為竹質(zhì)板方材，然后用此板方材加工成家具。與傳統(tǒng)的圓竹家具比較，竹材集成材家具具有不開裂、防蟲蛀、防霉變等性能。目前竹集成材家具典型結(jié)構(gòu)有三種：一是以榫接合為主的傳統(tǒng)家具，造型與結(jié)構(gòu)上類似傳統(tǒng)的硬木家具；二是現(xiàn)代板式竹集成材家具；三是造型優(yōu)美的竹集成材彎曲家具。2.2竹菜板、竹茶盤、竹盒等首先將竹材原料通過截斷、剖開、去內(nèi)節(jié)、蒸煮、漂白、壓平、去青去黃、干燥、銑邊等工序制成竹片（必要時竹片還須進行炭化處理），然后根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸，將竹片涂膠、組坯（分徑向組坯和弦向組坯2種）熱壓成不同規(guī)格的板材，再通過機加工生產(chǎn)出各種類型（徑向、弦向）的竹菜板和各種款式的茶盤、竹盒。2.3竹質(zhì)餐具（碗、盤子等）其工藝過程類似竹菜板，即先將竹材原料加工成不同規(guī)格的板材，然后通過車、銑制成碗、盤等竹質(zhì)餐具。2.4竹材模壓制品竹材原料通過一系列工序形成竹編席，竹編席經(jīng)過涂膠（浸膠）處理后在模具中熱壓，制成各種款式的碟子、盤子等用具。2.5竹涼席、麻將席等臥具各類竹涼席、麻將席生產(chǎn)是消耗毛竹材原料的一個大類。福建省三明、南平、龍巖等市是竹席的主要產(chǎn)地，2008年三市竹席產(chǎn)量分別達到252.7萬、1318.6萬和1311.6萬m2。3竹工藝品竹材工藝品除了傳統(tǒng)的工藝竹編以外，目前已出現(xiàn)把中國傳統(tǒng)竹工藝藝術(shù)與現(xiàn)代加工技術(shù)融為一體的趨勢，開發(fā)出集欣賞與使用功能有機統(tǒng)一的日常生活竹工藝品，如工藝竹菜板、竹工藝盒子、竹工藝辦公用品、竹工藝棋盤、竹建筑裝飾品等系列竹工藝品，甚至竹子的根經(jīng)過藝人的精雕細(xì)琢，也是一件件多姿多彩的藝術(shù)珍品。4竹材化工產(chǎn)品竹材的化學(xué)利用，除利用竹材制漿造紙外，主要還有以下許多領(lǐng)域的利用。4.1竹纖維竹纖維主要有竹原纖維、竹漿纖維和竹炭纖維三大類，它們不但具有吸濕放濕快、透氣性好的特點，而且具有抗菌、抑菌、防異味、抗紫外線等特殊功能。國內(nèi)生產(chǎn)廠家（如福建宏遠集團有限公司）已開發(fā)出機織、針織面料，產(chǎn)品深受國內(nèi)外卜消費者歡迎。竹原纖維：是將天然的竹材，通過機械、物理方法和生物技術(shù)，去除竹子中的木質(zhì)素、多戊糖、竹粉、果膠等雜質(zhì)，從竹材中直接分離出來的纖維，因而又稱為天然竹纖維或原生竹纖維。竹漿纖維：是以速生竹材為原料，經(jīng)過人工催化、提純，采用水解堿法及多段漂白等多道化學(xué)與物理技術(shù)制成竹漿粕，再經(jīng)粘膠紡絲工藝（或經(jīng)其他工藝路線）加工成纖維，因而又稱竹漿粘膠纖維、竹材粘膠纖維。竹炭纖維：竹炭纖維是在化纖或合成纖維紡絲過程中，加入竹炭粉末乳漿或竹炭母粒制成的纖維，它也是一種功能性纖維。目前產(chǎn)品有竹炭粘膠纖維、竹炭聚酯纖維、竹炭丙綸等。4.2竹炭竹炭是利用竹材及加工剩余物進行熱解得到的產(chǎn)物。竹炭的生產(chǎn)作為一個新興的產(chǎn)業(yè)，不僅可大大提高竹子加工利用率，同時也促進了竹類資源的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與提升。竹炭獨特的性質(zhì)和產(chǎn)品的高附加值，使其開發(fā)應(yīng)用越來越引起業(yè)內(nèi)人士的重視。竹材熱解后形成的竹炭具有較高的孔隙度，其豐富的孔隙分布特征和高比表面積使其具有良好的吸附特征，竹炭比表面積可達360m2/g，因此竹炭是可以開發(fā)的優(yōu)良吸附材料。除了吸附性能，竹炭還具有電磁屏蔽效應(yīng)、負(fù)離子效應(yīng)，通過深入研究竹炭構(gòu)造與性能關(guān)系，可以開發(fā)出更多的功能型竹炭產(chǎn)品。竹材熱解過程同時還產(chǎn)生另一種產(chǎn)物——竹醋液，也是一種具有多種用途的林化產(chǎn)品。4.3竹材活性炭活性炭是一種用途非常廣泛的產(chǎn)品，可在食品、醫(yī)藥、化學(xué)等工業(yè)中用于溶液的脫色、精制、回收和分離，在環(huán)保中用于凈化用水和廢水處理、凈化空氣、除去生產(chǎn)中排放的有害氣體，防止污染。此外，在有機合成工業(yè)上作為催化劑和載體，在國防科學(xué)上用來防除原子能設(shè)施放出的放射性物質(zhì)。因此，活性炭已成為國民經(jīng)濟中不可缺少的重要產(chǎn)品。除了木材、煤可作為活性炭原料外，竹材也可以用于生產(chǎn)活性炭。福建林科院科技人員以竹節(jié)為原料，采用水蒸氣活化法制備提金活性炭，其性能基本符合《提取黃金用顆?；钚蕴俊窐?biāo)準(zhǔn)A類指標(biāo)，產(chǎn)品可替代目前世界各國大多使用的椰殼活性炭，用于黃金工業(yè)，具有很高的實用價值。4.4竹漿微晶纖維素微晶纖維素是天然纖維素經(jīng)稀酸水解至極限聚合度的固體產(chǎn)物。微晶纖維素廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、皮革、燃料、涂料等產(chǎn)品中，市場前景廣闊。目前，國內(nèi)微晶纖維素生產(chǎn)企業(yè)均以進口闊葉材紙漿板為原料，福建林科院新近研究采用竹漿為原料，通過高溫高壓新工藝，生產(chǎn)微晶纖維素產(chǎn)品，替代進口闊葉材漿板，開辟了竹材高效利用的新途徑。參考文獻[1]韓建