科技突破 竹材加工迎來新技術(shù)

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(yù)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(gè)問題，可能首先想到的是竹筷子、竹籃子、竹編工藝等。其實(shí)，隨著科技的發(fā)展，中國竹資源已被廣泛用于建筑工業(yè)、家具制造及造紙等行業(yè)。由于竹材非常堅(jiān)韌、品質(zhì)優(yōu)良，生長周期極短，且能反復(fù)再生，因此竹材加工業(yè)是前景非常好的綠色產(chǎn)業(yè)。

傳統(tǒng)竹材加工技術(shù)是將竹材（筒）剖分成小塊，經(jīng)加工成更小塊后再拼粘成大幅板材，其加工過程復(fù)雜、材料利用率低、成本高，應(yīng)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(jìn)而加工成各種產(chǎn)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(shù)上非常困難。

“無裂紋竹展平裝飾材制造關(guān)鍵技術(shù)”解決技術(shù)難題

為了解決竹材加工的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)竹材的高效和高值化利用，針對我國傳統(tǒng)的竹片加工方式存在原料利用率低、機(jī)械化程度不高等瓶頸問題，國家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“竹質(zhì)重組與集成材料連續(xù)化高效加工關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)經(jīng)多年科技攻關(guān)，突破了整竹高效浮動(dòng)銑削、高溫高濕軟化、逐級展平，創(chuàng)制了竹筒高效去內(nèi)節(jié)、去青、展平等關(guān)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(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸技術(shù)，開發(fā)出展平竹板材系列新產(chǎn)品。

項(xiàng)目整體技術(shù)成果達(dá)到國際先進(jìn)水平，其中“無裂紋竹展平裝飾材制造關(guān)鍵技術(shù)”于2018年12月通過中國林學(xué)會組織的李堅(jiān)院士、尹偉倫院士等知名專家組的成果評價(jià)，專家組一致認(rèn)為該技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。

經(jīng)過項(xiàng)目組兩年來的通力協(xié)作，研發(fā)了無裂紋竹展平裝飾材制造技術(shù)、自動(dòng)分級破竹機(jī)器人技術(shù)、自動(dòng)進(jìn)料快速對心連續(xù)破竹技術(shù)等新技術(shù)；開發(fā)連續(xù)竹纖維、竹展平刨切單板、竹展平地板等新產(chǎn)品3項(xiàng)；開發(fā)破竹機(jī)器人、數(shù)控自動(dòng)破竹機(jī)、竹筒去內(nèi)節(jié)機(jī)、竹筒去青機(jī)、竹材縱向展平機(jī)、竹束單板帚化－均密整張化－質(zhì)量評價(jià)一體化設(shè)備、竹束自動(dòng)裝料及檢測裝置、重組竹冷壓模具插銷自動(dòng)進(jìn)銷裝置、自動(dòng)脫模設(shè)備、竹重組材堆垛設(shè)備等新裝置10項(xiàng)。

近日，該項(xiàng)目再次突破團(tuán)隊(duì)前期開發(fā)的“高溫高濕軟化—刻痕展平”生產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)一步簡化生產(chǎn)工藝，豐富產(chǎn)品種類，提高竹材資源利用率和產(chǎn)品強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化清潔生產(chǎn)。該技術(shù)采用“刨削展平”一體裝備，刪除了竹筒去內(nèi)節(jié)、去青、開槽等工序，減少設(shè)備投入和降低人工成本；采用“連續(xù)高溫軟化罐”裝備，實(shí)現(xiàn)了竹材軟化展平的連續(xù)作業(yè)，提高軟化效率30%，節(jié)約能耗30%；開發(fā)的竹展平板因加工中無損傷、板材強(qiáng)度高，又因幅面大，代替了傳統(tǒng)竹集成材生產(chǎn)用原料單元竹片，出材率提高15%～20%；后續(xù)加工產(chǎn)品因單元材料幅面大，可降低膠黏劑用量30%，降低了生產(chǎn)成本，產(chǎn)品環(huán)保，可廣泛應(yīng)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(yīng)用前景廣闊。

本項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)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(guān)鍵設(shè)備4臺；申請國家專利14件；立項(xiàng)和報(bào)批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)；獲2019年梁希林業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)；建立中試生產(chǎn)線5條；發(fā)表研究論文10篇，申請專利21件；培養(yǎng)研究生5名。

科研成果助力竹材加工產(chǎn)業(yè)

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

主要負(fù)責(zé)人李延軍及研究團(tuán)隊(duì)簡介

李延軍，博士，二級教授，南京林業(yè)大學(xué)、浙江農(nóng)林大學(xué)博士生導(dǎo)師，美國田納西大學(xué)高級訪問學(xué)者，國家林業(yè)局竹材工程技術(shù)研究中心主任。國家“萬人計(jì)劃”領(lǐng)軍人才，新世紀(jì)百千萬人才工程國家級人選，國家科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，享受國務(wù)院特殊津貼專家?，F(xiàn)任竹質(zhì)結(jié)構(gòu)材料產(chǎn)業(yè)國家創(chuàng)新聯(lián)盟理事長，中國竹產(chǎn)業(yè)協(xié)會竹材工程材料分會理事長，中國林學(xué)會竹藤資源利用分會第二屆副主任委員、中國林學(xué)會木材工業(yè)分會常務(wù)理事、第三屆全國竹藤標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員，《林業(yè)工程學(xué)報(bào)》《竹子學(xué)報(bào)》等期刊編委會委員。長期從事木竹材改性、生物基復(fù)合材料以及竹材工程材料開發(fā)領(lǐng)域的教學(xué)和科研工作。先后主持國家科技部、國家自然科學(xué)基金等國家級和省部級科研項(xiàng)目30余項(xiàng)，鑒定成果10余項(xiàng)，獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（主持）、國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排名2），省部級科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排名6 ）、二等獎(jiǎng)6項(xiàng)（主持）、三等獎(jiǎng)3項(xiàng)（主持）。授權(quán)國家專利50余件，主持制定ISO國際標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、國家林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)。發(fā)表學(xué)術(shù)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(xué)回國先進(jìn)個(gè)人”“江蘇省優(yōu)秀科技工作者”“浙江省農(nóng)業(yè)科技先進(jìn)工作者”“全國優(yōu)秀教師”“國家有突出貢獻(xiàn)中青年專家”等榮譽(yù)。

團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有人員20余人，先后承擔(dān)國家“973”“863”、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、國家科技支撐項(xiàng)目、“948”項(xiàng)目等國家級科研項(xiàng)目50余項(xiàng)，發(fā)表SCI等論文200余篇；出版專著、教材10余部；授權(quán)國家專利100余件；在“竹材膠合板”“竹質(zhì)工程材料”“刨切微薄竹”“竹炭”“竹木復(fù)合材料”“戶外重組竹材”等技術(shù)與產(chǎn)品方面獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，二等獎(jiǎng)5項(xiàng)、國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)；省部級科技進(jìn)步獎(jiǎng)30余項(xiàng)，其中省部級一等獎(jiǎng)7項(xiàng)；推廣建廠100余家，創(chuàng)產(chǎn)值300億元以上；組建了國家林業(yè)局竹材工程技術(shù)研究中心、中國竹產(chǎn)業(yè)協(xié)會竹材工程材料分會、竹質(zhì)結(jié)構(gòu)材料產(chǎn)業(yè)國家創(chuàng)新聯(lián)盟、江蘇省高等學(xué)校竹材高效加工利用優(yōu)秀科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、福建省第五批“百人計(jì)劃”高性能戶外竹重組材創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、竹木復(fù)合集裝箱底板知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略聯(lián)盟、南林（南方林業(yè)）竹產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)聯(lián)盟暨安吉南林竹產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)咨詢有限公司等。