科技突破 竹材加工迎来新技术

文/本刊记者 王雯慧

中国人历来喜爱竹子，我国也是世界上研究培育和利用竹子最早的国家，被誉为“竹子文明的国度”。苏东坡有言，“可使食无肉，不可居无竹”。那么，竹子能做什么呢？说到这个问题，可能首先想到的是竹筷子、竹篮子、竹编工艺等。其实，随着科技的发展，中国竹资源已被广泛用于建筑工业、家具制造及造纸等行业。由于竹材非常坚韧、品质优良，生长周期极短，且能反复再生，因此竹材加工业是前景非常好的绿色产业。

传统竹材加工技术是将竹材（筒）剖分成小块，经加工成更小块后再拼粘成大幅板材，其加工过程复杂、材料利用率低、成本高，应用潜力已非常有限。

理想的方法是将天然竹子（筒）直接展开展平成不破裂的竹板，进而加工成各种产品。但是，竹筒极其容易破裂，要将其展平成不破裂的竹板，技术上非常困难。

“无裂纹竹展平装饰材制造关键技术”解决技术难题

为了解决竹材加工的技术难题，实现竹材的高效和高值化利用，针对我国传统的竹片加工方式存在原料利用率低、机械化程度不高等瓶颈问题，国家“十三五”重点研发计划“竹质重组与集成材料连续化高效加工关键技术”项目团队经多年科技攻关，突破了整竹高效浮动铣削、高温高湿软化、逐级展平，创制了竹筒高效去内节、去青、展平等关键装备，攻克了整竹难以无裂纹展平、竹材难以单板化利用等制约产业发展的瓶颈技术，开发出展平竹板材系列新产品。

项目整体技术成果达到国际先进水平，其中“无裂纹竹展平装饰材制造关键技术”于2018年12月通过中国林学会组织的李坚院士、尹伟伦院士等知名专家组的成果评价，专家组一致认为该技术处于国际领先水平。

经过项目组两年来的通力协作，研发了无裂纹竹展平装饰材制造技术、自动分级破竹机器人技术、自动进料快速对心连续破竹技术等新技术；开发连续竹纤维、竹展平刨切单板、竹展平地板等新产品3项；开发破竹机器人、数控自动破竹机、竹筒去内节机、竹筒去青机、竹材纵向展平机、竹束单板帚化－均密整张化－质量评价一体化设备、竹束自动装料及检测装置、重组竹冷压模具插销自动进销装置、自动脱模设备、竹重组材堆垛设备等新装置10项。

近日，该项目再次突破团队前期开发的“高温高湿软化—刻痕展平”生产技术，进一步简化生产工艺，丰富产品种类，提高竹材资源利用率和产品强度，实现连续化清洁生产。该技术采用“刨削展平”一体装备，删除了竹筒去内节、去青、开槽等工序，减少设备投入和降低人工成本；采用“连续高温软化罐”装备，实现了竹材软化展平的连续作业，提高软化效率30%，节约能耗30%；开发的竹展平板因加工中无损伤、板材强度高，又因幅面大，代替了传统竹集成材生产用原料单元竹片，出材率提高15%～20%；后续加工产品因单元材料幅面大，可降低胶黏剂用量30%，降低了生产成本，产品环保，可广泛应用于竹集成材地板、竹单板、竹家具及建筑装饰装修等材料，应用前景广阔。

本项目已实现竹展平板材获得率87.4%，竹材利用率提高1倍，胶粘剂用量降低30%以上；获得软化展平理论和工艺1套；研制关键设备4台；申请国家专利14件；立项和报批行业标准2项；获2019年梁希林业科学技术发明奖二等奖1项；建立中试生产线5条；发表研究论文10篇，申请专利21件；培养研究生5名。

科研成果助力竹材加工产业

竹材高效无裂纹软化展平关键技术已在浙江庄诚竹业有限公司和双枪科技股份有限公司中试生产，生产20万平米竹展平板材。该技术开发的产品在地板、砧板、人造板饰面、家具等领域具有广泛应用前景，拟在福建、浙江、江西、安徽、湖南等国内主要竹产区和东南亚、非洲等“一带一路”沿线竹产区建厂，有利于提高竹材利用率和附加值，对提高山区农民收入和保护生态环境具有重要意义。以2016年我国竹地板和竹砧板产值达70亿元计，如无裂纹竹展平材能获得20%的市场占有率，可达14亿元市场销售额，直接增加就业1800余人，耗用毛竹1800万根，增加竹农收入4.5亿元。这项技术将竹应用的发展推向一个新的高度，提高了竹子资源的利用率，是一项革命性的新技术。

主要负责人李延军及研究团队简介

李延军，博士，二级教授，南京林业大学、浙江农林大学博士生导师，美国田纳西大学高级访问学者，国家林业局竹材工程技术研究中心主任。国家“万人计划”领军人才，新世纪百千万人才工程国家级人选，国家科技部中青年科技创新领军人才，享受国务院特殊津贴专家。现任竹质结构材料产业国家创新联盟理事长，中国竹产业协会竹材工程材料分会理事长，中国林学会竹藤资源利用分会第二届副主任委员、中国林学会木材工业分会常务理事、第三届全国竹藤标准化技术委员会委员，《林业工程学报》《竹子学报》等期刊编委会委员。长期从事木竹材改性、生物基复合材料以及竹材工程材料开发领域的教学和科研工作。先后主持国家科技部、国家自然科学基金等国家级和省部级科研项目30余项，鉴定成果10余项，获国家技术发明二等奖1项（主持）、国家科技进步二等奖1项（排名2），省部级科技进步一等奖1项（排名6 ）、二等奖6项（主持）、三等奖3项（主持）。授权国家专利50余件，主持制定ISO国际标准1项、国家林业行业标准6项。发表学术论文100余篇，其中SCI、EI收录论文近40篇。参编教材2部。曾获得“江苏留学回国先进个人”“江苏省优秀科技工作者”“浙江省农业科技先进工作者”“全国优秀教师”“国家有突出贡献中青年专家”等荣誉。

团队现有人员20余人，先后承担国家“973”“863”、国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家科技支撑项目、“948”项目等国家级科研项目50余项，发表SCI等论文200余篇；出版专著、教材10余部；授权国家专利100余件；在“竹材胶合板”“竹质工程材料”“刨切微薄竹”“竹炭”“竹木复合材料”“户外重组竹材”等技术与产品方面获国家科技进步奖一等奖1项，二等奖5项、国家技术发明奖二等奖2项；省部级科技进步奖30余项，其中省部级一等奖7项；推广建厂100余家，创产值300亿元以上；组建了国家林业局竹材工程技术研究中心、中国竹产业协会竹材工程材料分会、竹质结构材料产业国家创新联盟、江苏省高等学校竹材高效加工利用优秀科技创新团队、福建省第五批“百人计划”高性能户外竹重组材创新团队、竹木复合集装箱底板知识产权战略联盟、南林（南方林业）竹产业知识产权联盟暨安吉南林竹产业知识产权咨询有限公司等。