云南西盟龙竹制品开裂与霉变问题的探讨

摘要：  西盟龙竹竹材的化学成分与木材相比，淀粉、糖类及蛋白质等有机物质含量较高，在贮存期间及竹产品使用过程中容易发生霉变和开裂变形等质量问题。本研究分析了西盟龙竹开裂与霉变的原因，并提出了控制西盟龙竹开裂与霉变的措施。研究表明：对竹材原料进行合理选择和干燥处理、对竹材加工过程进行技术处理和质量控制、改变竹材的内应力和含水率可以有效控制竹制品的开裂;对竹材进行高温蒸煮处理、加压除霉处理和硫磺及紫外线处理等方法可以达到对竹材的除霉和控霉效果，提高竹材制品的使用寿命。

关键词：  西盟龙竹;  开裂和霉变;  原因分析;  控制措施

中图分类号：   S 95               文献标识码：   A                文章编号：1001 - 9499（2020）04 - 0042 - 03

云南是我国乃至世界公认的竹类种质资源大省，天然竹林类型及竹林种植面积居全国首位，特别大型丛生竹类资源有显著的特色和优势。目前，云南省天然竹林面积约380 万亩，竹林类型发育较齐全，分布广泛，竹亚科植物有30 属，大约有 250 种，占世界的 40% ，占中国的 75%。龙竹是世界上最优良的大型丛生竹种之一，适生于热带、南亚热带和中亚热带等气候环境，在西盟佤族自治县，云南西盟龙竹最适宜的生长温度为16～25 ℃，造林后2～4年可成材，具有材质优良、生长速度快、生长周期短、竹林产量高、竹材性能较好等优点。[ 1 ]

与木材相比，西盟龙竹竹材的淀粉、糖类及蛋白质等有机物质含量较高，在贮存期间及竹产品使用过程中容易发生霉变和开裂变形等质量问题。研究西盟龙竹制品开裂与霉变问题，可以提高龙竹制品的尺寸稳定性，减少竹制品开裂变形、减轻竹制品的霉变，延长龙竹制品的使用寿命。在云南边疆贫困民族地区大力发展竹材深加工产业，实现边疆民族地区依托资源优势精准脱贫，对促进边境民族地区社会和谐和生态环境可持续发展具有一定的意义。

1 西盟龙竹制品开裂原因分析

1. 1 竹材密度不均，从而引起开裂变形

西盟龙竹为优质大型丛生竹，生长速度快，竹材产量高，与其他大型丛生竹相比，其竹材壁较厚，竹材密度相对较低。2～4年后竹材胸径可达10～      30 cm，竹材高度可达 25～30 m，竹材壁厚一般为2～4 cm，龙竹的竹材纤维素含量较高，竹材密度因竹龄（成熟的密度较大）和部位（梢段或秆壁外缘密度较大）不同而有较大差异，平均密度约0.64 g/cm3。西盟龙竹竹材纤维素含量约为40%～60%，半纤维素含量为14%～25%，木质素含量为16%～34%，随竹龄增加竹材化学成分有逐步增长的趋势。龙竹在生长过程中会受到各种外在因素的影响，最后可能导致竹材疏密不均，例如：向阳面、年轮的疏密、芯材与边材等会出现竹材密度不均匀，当竹材被刨开后便改变了内应力的平衡，使竹材变形、开裂[ 2 ]。此外，试验过程中还发现，西盟龙竹由于竹龄不同，竹材壁厚存在较大差异，这也是圆竹制品的开裂原因之一，特别是纵向开裂尤为明显。

1. 2 竹材含水率发生变化引起的胀缩和开裂

竹材的含水率分布不均是导致竹材制品发生变形的主要原因。试验表明：西盟龙竹的竹材干缩率低于木材，竹材弦向干缩率最大，径向次之，纵向干缩率最小;龙竹竹材在干燥时失水较快而容易造成干燥不匀，圆竹干燥时容易发生径裂;气干时龙竹竹材的材吸水性强。西盟龙竹的强度从竹秆基部向上逐渐提高，并因竹种、竹龄和立地条件而异。西盟龙竹的顺纹抗拉强度较高，为木材的2倍，顺纹抗剪强度略低于木材。在龙竹制品使用过程中，竹材的內应力会随着含水率的变化而发生变化，最终导致竹材制品发生收缩、变形和开裂等一系列质量缺陷。竹材制品的收缩与开裂的原因是不同的：竹材收缩是竹材受到热胀冷缩引起的物理性能，主要表现在竹制品内部竹条与竹条之间的结合处留有胀缩缝而引起的，由于竹材的成分、物理和力学性能决定着竹材制品后期使用受环境影响较大，做成的竹材制品会有一定程度的收缩;竹材的开裂是由于前期含水率过高、没有经过竹材干燥或者干燥达不到工艺要求所造成的，属于竹制品的质量问题，需要从选材到制作工艺上进行处理。

1. 3 竹制品加工过程中出现的开裂问题

在竹材进行胶合时，由于竹材本身具有一定的内应力，在拼接和组装过程中工艺不规范、拼接和胶合质量差，也会出现变形开裂。在竹材制品涂饰环节中，竹制品外层涂料一方面对竹材制品起到美观作用，另一方面对竹材制品起到密封保护作用。如果在竹材制品涂饰环节出现质量问题，竹材制品涂饰密封效果差，则会导致竹制品在后期使用过程中由于外界环境温湿度变化而出现含水率变化，竹制品因含水率分布不均也会出现开裂和变形。

2 西盟龙竹制品开裂的解决措施

2. 1 对竹材原料进行合理选择和干燥处理

选择竹龄3～4年的优质竹材为原料，并进行合理分选，依据竹龄和竹壁不同进行分别加工。通过对竹材进行干燥、定型技术处理，使含水率保持在8%～12%，根据最终竹材产品的不同使用地区，对竹材进行分类处理。要改善竹材原料的贮藏环境，竹制成品与半成品应当放在通风干燥处，如果储存在室内要配备通风和去湿设备，储存环境相对湿度低于75%;竹制成品和半成品离地500 mm架空堆放，以利通风干燥，保持竹材的含水率一致。

2. 2 对竹材加工过程进行技术处理和质量控制在竹制品生产之前对竹材进行防水处理，例如采用常见的蜡处理工艺：将自然干燥结束的竹材浸渍到105～130 ℃熔融的植物蜡或动物蜡的蜡槽中，浸渍时间控制在0.5～1 h，当蜡槽的温度下降到70℃左右，将竹材从蜡液中取出，然后用软布擦去粘附在竹材表面的蜡液。通过蜡处理工艺，使渗透到竹材内部的蜡起到粘结维管束的作用，可使竹材强度增大;渗透到竹材内部的蜡液变为固态，可有效防止外界的水分和湿气进入竹材内部，从而增加了了竹材的尺度稳定性。此外，竹制品生产中加工工艺的好坏，例如热压机的温度、压力、加压时间、竹材平衡层分布、胶合强度等因素都会影响竹制品使用过程中是否会出现变形和开裂。采用对竹材进行涂饰处理后拼装、竹制品拼接时预留收缩缝、通过使用螺纹榫提高竹材拼接结合力等方法，可以有效预防竹材收缩开裂的问题，又最大限度保留了竹制品的高贵内涵和神韵，使竹制品适应不同气候环境下的使用要求，延长使用寿命。

2. 3 通过改变内应力和含水率控制竹制品开裂

目前改变竹材含水率的有效方法是对竹材进行二次烘干，二次烘干是指竹材自然干燥结束后再对竹材进行蒸汽干燥处理。试验表明，控制竹条的最初含水率和涂胶后竹片条含水率是影响竹制品变形和胶合弯曲品质的重要因素。竹条的含水率过低、胶合强度不够、竹材的弯曲应力过大，从热压机出来的板坯容易发脆;竹条含水率过高，竹条加压弯曲后由于水分蒸发产生较大内应力，会引起竹材的变形。竹片条胶合时含水率控制在8%～12%，竹片条表面应光洁，竹片条间在加压胶合时能够充分贴合，产品的胶合强度高。竹片条厚度要控制在15 mm以上，偏差不超过±0.1 mm，尽量应选用固体含量高、水分少、胶结强度高的热熔型胶粘剂。[ 3 ]

3 西盟龙竹的霉变原因分析

西盟龙竹生长速度较快，且竹材密度较低，容易吸收水分，其内部的水分分为游离水和结合水，而竹材的霉变是由游离水引起的，由于竹的外皮是油性物质，游离水不容易从外皮排出，造成竹材制品容易滋生霉菌;竹制品里含有大量的有机物、蛋白质、淀粉、纤维素、半纤维素和木质素，而随竹龄增加竹材化学成分有逐步增长的趋势，在适宜的温、湿度下会发生霉变;西盟龙竹纤维较粗、纹理粗糙，霉菌很容易藏在竹纤维里面，从而引起竹材的变色。龙竹制品易发生的霉菌类主要有：青霉、曲霉、黑根霉、粉红单端孢霉等。竹材霉变，主要源于竹材表面霉菌的生长和繁殖，竹材内部含有霉菌可以利用的糖、淀粉作为营养来源，例如淀粉酶和纤维素霉等。此外，西盟龙竹竹材的腐烂与霉变主要由腐朽菌寄生所引起，在通风不良的湿热条件下，特别是梅雨季节来临，气候温和，空气潮湿，更容易诱发霉菌的生长，极易发生霉变，如果不加以处理便会引起竹制品的腐烂。

4 西盟龙竹制品霉变的解决措施

4. 1 对竹材进行高温蒸煮处理。通过高温蒸煮可将竹材中的可溶性有机物析出，并在蒸煮时加入一定量的氧化漂白剂和专用防虫、防霉剂杀死竹材中的虫卵和霉菌，从而起到防虫、防霉的效果。此外，在竹材蒸煮过程中，由于氧化漂白剂对竹材的漂白作用，可使不同年龄和不同部位的竹材颜色更趋于一致，从而减少了竹材的色差，增加了竹材制品的美观性。

4. 2 对竹材进行加压除霉处理。将竹片放入高压容器中，同时加入一定量防虫除霉药剂，在2～3个大气压作用下，温度保持在80～90 ℃，处理时间为4～6 h，然后缓慢减小压力，把竹材取出后晾干，也可以达到对竹材除霉目的。

4. 3 对竹材进行高温碳化处理。将竹片置于高温、高湿和高压的环境中，通过高温作用使竹材中的有机化合物，如糖、淀粉和蛋白质等有机物分解变性，从而使蛀虫及霉菌失去营养来源，同时也将附着在竹材中的虫卵及真菌高温杀死。竹材經过高温碳化后，竹纤维焦化颜色发生改变，变成古铜色或咖啡色。[ 4 ]在除霉的同时增加了竹材的表面硬度，提高了竹制品的使用寿命。

4. 4 对竹材进行硫磺及紫外线处理。把竹材放在150～160 ℃的熔融硫磺中，完全浸没3 h后取出，待冷却后用紫外线照射5 h，最后用软布擦去表面的硫磺，即完成对竹材硫磺及紫外线处理。通过该处理，约有5%左右的硫磺完全渗透到竹材的纵向维管束中，从而提高竹材的力学强度和防腐性能，达到对竹材除霉效果，处理后的竹材表面外观呈米黄色，具有良好的光泽和视觉效果。

参考文献

[1] 于文吉，  江泽慧，  叶克林.  竹材特性研究及其进展[J].  世界林业研究，  2002，  15（2）：  50 - 55.

[2] 李军伟，  云建辉，  陈竹.  云南西盟龙竹材性初步研究[J]. 林业科技，  2019，  44（1）：  29 - 31.

[3] 张德珠.  竹制品系列防护新技术[J].  中小企业科技，  1996（4）：  13.

[4] 童孝茂.  竹制品防蛀防霉的技术处理[J].  安徽林业科技，2009（1）：  45 - 46.

第1作者简介：  陈竹（1983-），  男，  硕士，  讲师，  主要从事木材加工技术相关教学与研究工作。

收稿日期： 2020 - 05 -  20

（责任编辑：   张亚楠）