科技突破 竹材加工迎來新技術

文/本刊記者 王雯慧

中國人歷來喜愛竹子，我國也是世界上研究培育和利用竹子最早的國家，被譽為“竹子文明的國度”。蘇東坡有言，“可使食無肉，不可居無竹”。那么，竹子能做什么呢？說到這個問題，可能首先想到的是竹筷子、竹籃子、竹編工藝等。其實，隨著科技的發展，中國竹資源已被廣泛用于建筑工業、家具制造及造紙等行業。由于竹材非常堅韌、品質優良，生長周期極短，且能反復再生，因此竹材加工業是前景非常好的綠色產業。

傳統竹材加工技術是將竹材（筒）剖分成小塊，經加工成更小塊后再拼粘成大幅板材，其加工過程復雜、材料利用率低、成本高，應用潛力已非常有限。

理想的方法是將天然竹子（筒）直接展開展平成不破裂的竹板，進而加工成各種產品。但是，竹筒極其容易破裂，要將其展平成不破裂的竹板，技術上非常困難。

“無裂紋竹展平裝飾材制造關鍵技術”解決技術難題

為了解決竹材加工的技術難題，實現竹材的高效和高值化利用，針對我國傳統的竹片加工方式存在原料利用率低、機械化程度不高等瓶頸問題，國家“十三五”重點研發計劃“竹質重組與集成材料連續化高效加工關鍵技術”項目團隊經多年科技攻關，突破了整竹高效浮動銑削、高溫高濕軟化、逐級展平，創制了竹筒高效去內節、去青、展平等關鍵裝備，攻克了整竹難以無裂紋展平、竹材難以單板化利用等制約產業發展的瓶頸技術，開發出展平竹板材系列新產品。

項目整體技術成果達到國際先進水平，其中“無裂紋竹展平裝飾材制造關鍵技術”于2018年12月通過中國林學會組織的李堅院士、尹偉倫院士等知名專家組的成果評價，專家組一致認為該技術處于國際領先水平。

經過項目組兩年來的通力協作，研發了無裂紋竹展平裝飾材制造技術、自動分級破竹機器人技術、自動進料快速對心連續破竹技術等新技術；開發連續竹纖維、竹展平刨切單板、竹展平地板等新產品3項；開發破竹機器人、數控自動破竹機、竹筒去內節機、竹筒去青機、竹材縱向展平機、竹束單板帚化－均密整張化－質量評價一體化設備、竹束自動裝料及檢測裝置、重組竹冷壓模具插銷自動進銷裝置、自動脫模設備、竹重組材堆垛設備等新裝置10項。

近日，該項目再次突破團隊前期開發的“高溫高濕軟化—刻痕展平”生產技術，進一步簡化生產工藝，豐富產品種類，提高竹材資源利用率和產品強度，實現連續化清潔生產。該技術采用“刨削展平”一體裝備，刪除了竹筒去內節、去青、開槽等工序，減少設備投入和降低人工成本；采用“連續高溫軟化罐”裝備，實現了竹材軟化展平的連續作業，提高軟化效率30%，節約能耗30%；開發的竹展平板因加工中無損傷、板材強度高，又因幅面大，代替了傳統竹集成材生產用原料單元竹片，出材率提高15%～20%；后續加工產品因單元材料幅面大，可降低膠黏劑用量30%，降低了生產成本，產品環保，可廣泛應用于竹集成材地板、竹單板、竹家具及建筑裝飾裝修等材料，應用前景廣闊。

本項目已實現竹展平板材獲得率87.4%，竹材利用率提高1倍，膠粘劑用量降低30%以上；獲得軟化展平理論和工藝1套；研制關鍵設備4臺；申請國家專利14件；立項和報批行業標準2項；獲2019年梁希林業科學技術發明獎二等獎1項；建立中試生產線5條；發表研究論文10篇，申請專利21件；培養研究生5名。

科研成果助力竹材加工產業

竹材高效無裂紋軟化展平關鍵技術已在浙江莊誠竹業有限公司和雙槍科技股份有限公司中試生產，生產20萬平米竹展平板材。該技術開發的產品在地板、砧板、人造板飾面、家具等領域具有廣泛應用前景，擬在福建、浙江、江西、安徽、湖南等國內主要竹產區和東南亞、非洲等“一帶一路”沿線竹產區建廠，有利于提高竹材利用率和附加值，對提高山區農民收入和保護生態環境具有重要意義。以2016年我國竹地板和竹砧板產值達70億元計，如無裂紋竹展平材能獲得20%的市場占有率，可達14億元市場銷售額，直接增加就業1800余人，耗用毛竹1800萬根，增加竹農收入4.5億元。這項技術將竹應用的發展推向一個新的高度，提高了竹子資源的利用率，是一項革命性的新技術。

主要負責人李延軍及研究團隊簡介

李延軍，博士，二級教授，南京林業大學、浙江農林大學博士生導師，美國田納西大學高級訪問學者，國家林業局竹材工程技術研究中心主任。國家“萬人計劃”領軍人才，新世紀百千萬人才工程國家級人選，國家科技部中青年科技創新領軍人才，享受國務院特殊津貼專家。現任竹質結構材料產業國家創新聯盟理事長，中國竹產業協會竹材工程材料分會理事長，中國林學會竹藤資源利用分會第二屆副主任委員、中國林學會木材工業分會常務理事、第三屆全國竹藤標準化技術委員會委員，《林業工程學報》《竹子學報》等期刊編委會委員。長期從事木竹材改性、生物基復合材料以及竹材工程材料開發領域的教學和科研工作。先后主持國家科技部、國家自然科學基金等國家級和省部級科研項目30余項，鑒定成果10余項，獲國家技術發明二等獎1項（主持）、國家科技進步二等獎1項（排名2），省部級科技進步一等獎1項（排名6 ）、二等獎6項（主持）、三等獎3項（主持）。授權國家專利50余件，主持制定ISO國際標準1項、國家林業行業標準6項。發表學術論文100余篇，其中SCI、EI收錄論文近40篇。參編教材2部。曾獲得“江蘇留學回國先進個人”“江蘇省優秀科技工作者”“浙江省農業科技先進工作者”“全國優秀教師”“國家有突出貢獻中青年專家”等榮譽。

團隊現有人員20余人，先后承擔國家“973”“863”、國家重點研發計劃、國家自然科學基金、國家科技支撐項目、“948”項目等國家級科研項目50余項，發表SCI等論文200余篇；出版專著、教材10余部；授權國家專利100余件；在“竹材膠合板”“竹質工程材料”“刨切微薄竹”“竹炭”“竹木復合材料”“戶外重組竹材”等技術與產品方面獲國家科技進步獎一等獎1項，二等獎5項、國家技術發明獎二等獎2項；省部級科技進步獎30余項，其中省部級一等獎7項；推廣建廠100余家，創產值300億元以上；組建了國家林業局竹材工程技術研究中心、中國竹產業協會竹材工程材料分會、竹質結構材料產業國家創新聯盟、江蘇省高等學校竹材高效加工利用優秀科技創新團隊、福建省第五批“百人計劃”高性能戶外竹重組材創新團隊、竹木復合集裝箱底板知識產權戰略聯盟、南林（南方林業）竹產業知識產權聯盟暨安吉南林竹產業知識產權咨詢有限公司等。