竹材旋切新技术及其制品的研发

郑瑞钰

（福建省尤溪县竹业协会 尤溪 365100）

竹材旋切新技术及其制品的研发

郑瑞钰

（福建省尤溪县竹业协会 尤溪 365100）

本文详细介绍了竹材旋切的关键技术设备、性能技术指标和制品生产工艺；评价了竹旋切薄片制品的优点。

竹材；旋切；关键技术；薄片制品；工艺

福建省三明市柏毅竹业技术开发有限公司是投资专门研发竹材旋切工艺新技术与设备的民营研发企业，该公司依靠高校和县科技推广中心技术力量，完成了竹材旋切新工艺技术设备设计、加工、安装、调试，并获得一次性试验成功。生产的竹材旋切薄片制品已售往欧美国家，并得到客户青睐。2010年，该公司旋切工艺技术设备被国家知识产权局授予多项专利保护。

早在20世纪50年代，日本就开始竹材旋切技术研究，我国在70年代末也进行该项目的研究，由于旋切设备工艺技术存在诸多的缺陷，至今还处于初始阶段。竹子径级小、尖削度大、竹材多节壁薄，且仅具有纵向纤维，竹子独特的物理性状决定了不能完全采用已经成熟的木材旋切技术。因此必须从设备、工艺技术上攻关，充分利用其材料特性研究开发新产品，本文介绍了竹材旋切的关键技术及其制品工艺。

1 竹材旋切关键技术设备

竹材旋切薄片生产的关键技术体现在旋切、烘干、涂胶等3个重要环节。通过系统研究，开发了精密进给竹材旋切机、间歇熨平竹薄片烘干机和竹薄片涂胶机，解决了竹薄片生产普遍存在的问题，满足了工业化生产的要求。

1.1 精密进给竹材旋切机

竹材旋切单板制作技术的发展经历了较长的求索过程，竹旋切薄片的生产技术，虽然来源于木材旋切技术的启迪，但是由于竹材壁薄、中空、径小、只有纵向纤维，竹材的组织构造和形态特征与木材有很大的差异，木材为实心的圆柱体，而竹材为圆柱形的有节中空壳体，并具有如下特点：①竹壁的横向强度弱，加工过程中易产生开裂。②竹壁薄，只有5 mm，厚者约为20mm，平均厚度10mm左右。③竹秆并非标准圆柱型，且有一定锥度。竹材独特的物理特性决定了不能完全采用已经成熟的木材旋切技术，而必须根据竹材特点进行工艺设计。

国内外所采用的竹材旋切技术普遍存在以下几个方面的问题：第一，旋切刀不能自如地随着竹材的尖削度摆动。第二，旋切刀的切削运动不稳定，发生跳刀，导致断片，不能获得连续均匀的竹单板带，造成竹单板厚薄不匀。第三，进给系统不易快速准确调整。竹壁厚度薄，旋切通常都在1min内完成，可用的调整时间极短；各个竹筒的形状变化多端，必须逐个调整。因此，必须在旋切作业运动过程中快速准确调整，否则，就会使整个竹筒都切出废品。第四， 旋切出的竹薄片表面不光滑。竹薄片通常控制在0.2～2mm之间，不易砂光。表面不光滑就会增加砂光、上胶等后续工序的难度与成本，影响产品质量。

根据竹材物理特性和现有竹材旋切机存在的问题，我们确定竹材旋切机的设计思想如下：设计科学有效的夹紧装置，保障旋切过程稳定进行，将竹壁可用材完全地旋切成单板；所设计的旋切机必须能够适应变化多端的竹筒，提高原料利用率，提高出材率；科学设计进给系统，确保旋切竹薄片是光滑、均匀的连续单板带。我们所设计制造的精密进给竹材旋切机，满足了工业化高效率稳定生产的要求，适应了竹筒的特殊物理性状，具有以下几个方面的优点：第一，采用带刻度的针盘夹紧装置，有效地保障了旋切过程的稳定性。第二，可伸缩的针盘固定架，允许投入旋切的竹筒长度可在100～600mm之间，提高了原料利用率；采用精密丝杆，并设计了带有摆动角度刻度盘的可灵活摆动的精密刀座，使刀具的位置、方向能迅速地调整为与竹筒相互平行的姿势，做到最佳旋切，提高成品率。第三，采用精密导轨进给系统，将整体刀座固定在精密导轨之上，通过机床的主运动与进给运动的合理配合，保证刀尖在工作回转一周后进给一个单板厚度的量，进给量由精密丝杆准确控制，进给方向由精密导轨控制，保证刀具稳定，可获得连续不间断、均匀、光滑的旋切薄片。

精密进给竹材旋切机的竹材旋切利用率达到28%～32%，比国内现有竹材旋切机的竹利用率10%～15%高2～3倍；竹薄片厚度公差控制在0.03mm之间，是国内现有竹材旋切机（厚度公差一般0.15mm）的20%。

1.2 间歇熨平竹薄片烘干机

煮过的竹筒旋切出来的竹单板含水率很高，失去水分很容易变形和开裂，因此，旋切后的竹单板应马上进行后期加工。由于竹单板比较薄，用常规的干燥方法易产生边部褶皱和开裂，通常采用平板式干燥机干燥。平板式干燥机采用对竹单板加压的方法，使其在承受一定压力的情况下进行干燥，干燥后的板面平整；另一种干燥方法是采用特制的网带干燥机进行干燥，其网带的网眼密，上下网带夹得较紧，能取得较好的干燥效果。间歇式熨平竹薄片烘干机以网带干燥机为母机，整合了平板式干燥机的加压烘干技术和网带干燥机的上下网带夹紧烘干技术，开发出了“带压力自动调节上下网带间隙装置”，烘干时，通过菱形调节块，使加压板上下对压处于网带之间的竹薄片，就像电熨斗烫衣物一样，间歇地熨平在烘干过程变形的竹薄片。

1.3 竹薄片涂胶机

现有竹薄片涂胶机包括机架、传动系统和涂胶系统。涂胶系统包括上下2个涂胶系统和进料过渡辊，上下涂胶辊、胶体过渡辊、胶量控制辊支承在左右支架上，由传动系统传动转动。由于采用大直径涂胶辊，涂胶辊、胶体过渡辊、胶量控制辊之间间隙大，而竹材旋切薄片厚度在0.2～1mm之间，刚性较低，易出现竹薄片粘附到胶辊上，使涂胶中断、撕裂竹薄片、涂胶不均匀等。通过采用小直径涂胶辊，减小胶辊中心距，解决了竹薄片涂胶时粘附胶辊的问题，使生产操作连续快捷。

2 关键技术主要性能指标

2.1 精密进给竹材旋切机主要性能技术指标

机械线速度20m/min，旋切竹薄片厚度误差0.03mm，竹薄片表面无纤维撕起，主轴旋转1圈刀架进给误差0.015mm，旋切宽度范围100～600mm。

2.2 间歇式熨平竹材烘干机主要性能技术指标

网带线速度6～25m/min，烘干后单板含水率7%，烘干后板面破损率2%，烘干后板面平整度：无翘曲、无扭曲，温度控制误差3℃。

2.3 竹薄片涂胶机主要性能技术指标

涂胶辊线速度1 2 m/m i n，涂布范围600mm，涂布竹薄片不粘辊，涂布薄片厚度范围0.2 mm，涂布胶量120g/m2。

2.4 竹材旋切薄片力学性能

竹材无横向纤维，生产的薄片易横向裂缝，但它的抗拉强度为192.5 Mpa，抗压强度为63.5Mpa，硬度为70 Mpa(尤溪县毛竹)。因此，将制成竹质薄片单板经横纵交叉层压的产品，则能扬长避短，克服了仅有纵向纤维易撕裂的缺陷，比竹材集成材层压的产品提高了强度，体现旋切薄片制品的优势。

3 竹质旋切薄片制品生产

工艺流程：毛竹——截断——打内节——软化——水洗——恒温——旋切——定长——网带烘干——涂胶——热压——成型——打磨——油漆——杀菌——检验——包装——入库

(1)截断：把毛竹按所需要的长度，一般为100～600mm，截断为段竹。

(2)打内节：把段竹的内节通过打节机作业除去内节隔。目的是防止竹材在高温下断裂，以及软化时均匀受热灭菌。

(3)高温软化：把段竹装入密闭的高压容器内，并加入软化剂，通过蒸气加温至90～100℃，时间为1h时，压力0.2Mpa。

(4)水洗：把高温软化处理过的段竹材进行水洗，洗去泥沙和软化后的污垢，防止旋切时泥沙伤刀和污染竹薄片。

(5)恒温：把洗净的段竹材放入恒温池，恒温池的水温保持在60℃。

(6)旋切：对软化后的竹材进行单板旋切。旋出的竹薄片任一点的厚度误差在0.03mm以内，光滑、连片。

(7)定长：把旋出的竹薄片板按照产品的规格要求制定板材的长度，可采用手工撕片方法。

(8)烘干：把竹薄片板夹在上下网带中间进行烘干，烘出的板不变形，含水率可一次满足指标的要求。

(9)涂胶：根据产品需要控制上胶量，控制范围为70～110g/m2，做到上胶均匀，竹薄片板不粘辊。

(10)热压：把上胶后的薄片板进行热压，压力为5 Mpa，温度为60℃左右，加压时间为40s。

(11)成型：通过在模具上进行热压形成所需的产品，如圆形与方形罐类产品，本工艺创新，设计了对接无拼合缝容器类产品的模具。温度为50℃左右，时间为20s。压制与剪切一次进行。

(12)打磨：把产品通过打磨机磨光滑。

(13)灭菌：产品包装前，先进入紫外线灭菌。

(14)检验包装。

4 竹质旋切薄片制品的优点

(1)竹材旋切制品比竹材集成材制品劳动强度低，生产过程粉尘少、噪音低、整个车间干净等。

(2)产品抗压抗摔的强度提高。

(3)旋切竹薄片产品可以尽展竹子所具有的清新和坚贞的气质，美不失雅，土而不俗，真正体现绿色环保。

竹材旋切薄片单板可再压产品种类包括：

(1)食品包装物：如茶叶、烟、酒、糖果等食物的外包装。

(2)工业品包装物：如首饰盒、手表盒、领带盒等。

(3)食品盛具：如圆盘、方盘，碗、刀、叉、勺盛具。

(4)装饰系列：如墙纸、墙裙、卷式地毯、扇子、家具门等建材装饰材料。

目前1根胸径10cm毛竹在我省深加工企业最高价值为28元，而竹质旋切薄片制品产值可达到60元/根，促进了竹材深加工的技术水平更上一台阶。

1 赵明，吴季陵.摆动进给竹材旋切的试验研究[J].南京林业大学学报，1994,(5):30-35.

2 蒋身学等.旋切竹单板生产工艺简介[J].中小企业科技.2004,(3):4-28.

A Study of New Technology of Rotation Cutting of Bamboo Timber and Its Products

Zheng Ruiyu
(Youxi Bamboo Association, Youxi 365100, Fujian)

The paper introduced the key technology and equipments of rotation cutting of bamboo timber, the performance technology indicators and the products production techniques, and then evaluated the merits of laminates produced with the rotation cutting technology.

bamboo timber, rotation cutting, key technology, laminate, techniques

郑瑞钰（1966-），男，福建尤溪县人，本科，从事竹林培育技术研究推广和竹材加工。