绿色设计走向：竹材装饰开发应用

撰文：张齐生

一、中国的竹类资源

竹材是地球上生长速度最快、繁殖最容易、成熟期最短的一种生物质材料。世界竹类植物有70多属1200多种，中国竹类植物占其中41属500多种，中国竹资源覆盖了世界主要的竹品类，无论是竹种资源的数量、竹林面积和蓄积量，还是竹林产品的产量，皆居世界之首。

竹林

高频热压竹重组材剖料

从生长形态和地下茎分类情况看，竹子有散生竹和丛生竹两种。散生竹直径一般为八九公分，大的可达一尺以上，材性非常好。全世界约90%的散生毛竹分布在中国，我国浙江安吉产的毛竹就是其中之一。丛生竹一丛一丛生长，直径有三十至四十多公分，我国广东省广宁县的青皮竹和云南省的巨龙竹都属于丛生竹。此外还有绿化用的地皮竹，它像草一样生长，直径很小，只有一两个毫米。

竹类资源生长速度快，成熟周期短，丛生竹三年就可以开发。在适合竹类资源生长的竹乡，绝对不采伐对竹类资源的生长并没有好处。通常新竹长出，就要把三年前的成竹砍掉。从这个意义上说，竹类资源可实现源源不断的供应，只要适时采伐，既可充分利用，也有利于竹子的可持续生长。竹子直径有大有小，竹壁有厚有薄，若设计制作、生产得当，便可制成各种各样的竹产品、竹装饰材料。某些成功的竹乡，其竹产业效益远远大于粮食种植效益。

二、竹装饰材料的开发与应用

因为竹材具有直径相对较小、中空、壁厚不均匀等生物特点，直接用于装饰材料的效果远不如木材，也很难与其它材料竞争。但竹材生长周期短，有很好的强度、韧性，其纹路通直，颜色简洁且可进行漂白或染色处理，这就为其进行二次加工并制备竹装饰用材创造了有利的条件。经过长期的探索和研究，我国已经获得的竹装饰材料包括竹集成材、竹重组材、竹刨切单板、竹旋切单板、精制竹编胶合板、竹帘胶合板等。

1.竹集成材

所谓集成材，就是将竹子加工成竹条，经热压胶合制成的材料。集成材主要有如下类型：加工好的竹条侧向胶拼，成为侧压集成材；正面横向胶拼，成为平压集成材；还可根据需要，经数层胶合后成为多层板。平压和侧压没有本质上的区别。在加工过程中，侧压较容易加工，胶合面比较大，特点是节子的效果分散；平压的要求相对较高，因为胶合面较小，特点是竹节效果明显，且通常以多层形式使用。竹集成材主要用于地板、家具、门、楼梯、装饰线条、装饰板材等。

竹装饰效果图

集成材经数层胶合起来就构成一定厚度的大板材，可用于地板；层积层数增加，便可形成一定厚度和体积，作为家具面板使用。考虑到面积、体积、重量、价格等原因，竹集成材还可以通过和木材复合制成竹木复合材料。厚型竹集成材主要用作大型桌面、楼梯立柱等；薄型竹集成材多用作装饰或与木质人造板复合。

1）竹集成材地板

竹集成材地板于90年代初由台湾竹加工设备厂商（如台湾锦荣机器厂）通过技术合作的方式引入大陆。随着生产工艺、设备、含水率控制的不断完善以及环保型胶黏剂的发展，普竹地板的质量大幅提高，产品深受欧美消费者的喜爱。

2012年，全国竹地板产量约为3500万m2，其中竹集成材地板近2000万m2，重组材地板和竹木复合地板1500多万m2，竹集成材地板占多数。

2）竹集成材家具

利用竹材强度高、韧性好的特点，竹集成材家具可制成结构简洁的拆装式家具或曲线型家具。雕刻点缀后的竹集成材家具增加了雍荣华贵感。竹材纹理清新，本色竹家具色彩淡雅，炭化竹家具稳重大方。此外，竹集成材也可用于门窗、日用电子产品和各种日用竹制品的制作。

竹集成材家具近年来发展迅速，规模较大的竹业公司聘请国外知名设计师，面向国际市场设计式样新颖、结构独特的竹家具，并以其环保、绿色、可持续发展的特点，迅速打开了欧美市场。

2.竹重组材

冷压法生产的竹重组材

竹重组材产品、生产方法和设备具有自主知识产权。21世纪初，在竹材层压板基础上演变发展而来。与竹集成材相比，它具有生产工艺简单、材料利用率高、色泽和纹理接近于珍贵硬阔叶木材的优点受到国内外消费者广泛欢迎。竹重组材密度大(≥1.05g/cm2)、强度高、耐水性好、质感佳。根据生产工艺不同，有冷压成型-高温固化和热压胶合两种成型方法。

1）高频加热固化成型技术

高频加热固化成型属于高频介质加热法，将待胶合竹材（竹片、竹篾等）置于正负电极之间作为介质，在正负极间施加频率很高（6.78MC）的电场。被加热体（介质）在高频电场中的偶极分子被极化，相应产生介质损耗而自身发热，实现板坯内外一致同步升温，加热固化的目的。安吉的企业家们经过十几年艰苦努力，成功研制了竹重组材的制备工艺， 将碾压后的竹篾施胶后放入模具中固定，置于烘房内加热，高温固化后形成竹方，竹方根据需要加工成规格尺寸的板材。在此基础上，利用高频胶合方法对竹重组材制备工艺进行探索和研究，在高频电场将竹材胶粘剂中的极性分子产生振荡而发热，实现快速加热的目的，集成材大方几分钟就能实现胶合，大大提高了效率。试验结果表明：高频加热25mm厚的竹集成材，4-5min就能完成胶合，胶合质量良好。工业化生产的高频加热成型设备是“十一五”项目的成果之一，目前在安吉永裕进行试验，完善生产工艺。竹重组材的制备不仅可以实现机械化，产品质量也会更好，劳动力消耗会更低，能耗也会更少。

2）竹重组材地板

竹重组材的主要用途之一是制作竹重组材地板（又称重竹地板），这种竹地板密度高、耐磨损、纹理致密、外观优美，为优质的竹地板。冷压法生产的竹重组材地板多用于室内，热压法生产的竹重组材经防霉、表面涂布弹性油漆或木蜡油等处理后也可用于室外。将竹重组材锯切成薄板，可与速生实木、胶合板、高密度纤维板复合成竹木复合地板。

3）竹重组材家具

竹重组材具有较好的力学性能，适用于结构用材和特殊用材。用竹重组材设计制作的仿明清家具材质有仿红木效果，以竹重组材制作的楼梯给人感觉更庄重、更安全。

3. 竹单板

竹装饰单板是通过刨切竹集成方材后制成的厚度0.3mm左右的薄片材，可粘贴于其他人造板表面获得装饰效果。竹刨切单板具有自主知识产权，经过多年研究开发，技术成熟，质量稳定，得到越来越多的应用，是竹材装饰材料的主要产品之一。2007年10月，国家标准《竹单板饰面人造板》(GB/T 21129-2007)正式发布，促进了竹刨切单板的发展。

1）刨切竹单板

刨切竹单板是将竹子加工成竹条，热压胶合制成竹方，通过浸泡和加温软化后，使竹材在较高的温度和含水率下经刨切成厚度为0.3毫米的大幅面竹单板。板下附无纺布，可直接送至使用现场，也可做成一卷一卷的刨切竹材待用。

2）旋切竹单板

将最长不超过六七十公分的竹筒卡在竹筒旋切机上，通过旋切获得竹单板。竹单板下附无纺布，经接长后制成一卷一卷的单板材料。

永裕竹扶手椅局部

永裕竹扶手椅

张齐生

中国工程院院士，中国竹产业协会副理事长，中国室内装饰协会副会长。先后获得国家星火科技先进工作者、国家科技推广先进工作者等荣誉称号。

中国和世界竹材加工利用研究领域的开拓者，为竹材加工利用事业做出了创造性贡献。

三、竹装饰材料领域的技术进步

竹装饰材料应用趋于普及。为更好提升有机竹材的优点，弥补不足，相关产学研合作在如下方面取得了长足的进步。

1.提高竹装饰材料的尺寸稳定性

1）竹材热改性处理

竹材主要由纤维素、木素、半纤维素组成，其中，半纤维素具有亲水基团，是竹材干缩湿胀、尺寸不稳定的主要因素。热改性处理利用三大素热分解温度不同，将竹材在限氧的介质条件下加热，使得半纤维素上游离羟基发生横向连接，形成氢键，从而达到提高竹产品尺寸稳定性的目的。

2）竹篾热处理改性

永裕竹灯

经“干燥—高温热处理—保温—降温—调湿”等工艺对竹篾进行热处理改性，再经浸胶、干燥、热压胶合，制成竹重组材，其吸湿率大幅度降低，尺寸稳定性大幅提高；虫蛀、霉变的几率相应降低。经热处理后的竹篾制备的竹重组材和竹重组地板，进行适当的表面处理可长时间用于室外。大庄地板和永裕公司已经申请了这方面的技术专利。

3）竹片加压浸渍处理

使用防腐剂、防霉剂等稳定剂对竹片进行真空-压力浸渍处理，同样也可以降低竹材的吸湿性，达到稳定尺寸的目的。经防腐防霉处理后的竹片制成的竹集成材具有防裂、防腐、防霉等性能，现已成功研制出可用于室外的竹集成材地板，经3-4年的室外耐候性试验，未出现霉变、开裂等现象。

2.提高竹装饰材耐火等级

竹装饰材料用于大型公共建筑装饰，对材料的阻燃、难燃性能提出了很高的要求。提高竹材耐火性能是扩大竹装饰材应用的重要前提。国内竹材加工企业和科研部门针对提高竹装饰材耐火等级方面也做了大量研究工作，不少竹装饰材料已通过了国际检验机构的认证，开始进军国际市场。

3.提高防霉效果

竹材是天然生长的有机体，其淀粉和蛋白质含量高于木材，因此，在合适的温度和湿度条件下，竹材比木材更易霉变。近年来，浙江农林大学、南京林业大学、国际竹藤中心均开展大量研究，研制出一批低毒、高效的防霉试剂，经竹加工企业的应用试验，取得了可喜的成效。在板材压制前，将防腐剂、防霉剂经高压注入竹材内部，再进行干燥、胶合成型，使材料具备防霉防蛀防腐的性能。

四.竹材加工先进技术探索

1）竹重组材连续热压成型技术

竹重组材连续热压成型技术的基本思路是借鉴单板条层积材（PSL）的生产工艺和设备，根据竹材自身特性进行相应的改进（如连续组坯装置、增加侧压装置、适当增加压力等），制备大规格的无限长的竹方材，可用于竹建筑的梁和柱。由北京林机所牵头，联合南京林业大学、林科院、国际竹藤中心、捷雅科技（昆山）有限公司和浙江农林大学等企业和科研院所共同申报了国家林业公益性行业科研专项，预计两年内有望实现竹重组材料在其长度（3米、5米、8米）方向上任意截断，用于两层、三层建筑用梁、柱。国家科技部已专门组织力量建设竹重组材连续热压生产线，将为竹材在建设领域的应用提供新的途径。此外，“大庄地板”通过研发，大胆创新，已成功开发了无裂缝展开的竹地板。

2）低成本环保胶黏剂

胶黏剂是构成竹装饰材中的主要成本，也是产品在使用过程中是否对环境产生不利影响的关键因素。市场虽然已有低游离甲醛释放量的脲醛树脂和胶合性能良好的酚醛树脂，但价格较高，影响竹产品的市场竞争力。目前，科研单位结合企业努力开发出环保型胶黏剂，如淀粉类胶黏剂，木素酚醛胶黏剂等。尤其是木素酚醛胶黏剂，可替代30%-50%的苯酚，既环保，又可降低成本，一旦研发成功，将对竹材加工行业产生巨大影响。

永裕竹案