中國(guó)竹材加工技術(shù)與裝備研發(fā)取得新突破

    中國(guó)綠色時(shí)報(bào)7月3日?qǐng)?bào)道（記者　張興國(guó)）

    竹材加工領(lǐng)域正在經(jīng)歷一場(chǎng)革新。

　　歷經(jīng)十幾年研究，“原態(tài)重組等四種竹材加工關(guān)鍵技術(shù)裝備開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目產(chǎn)生一系列創(chuàng)新成果。我國(guó)有了竹材加工專(zhuān)用設(shè)備，有望就此告別多年使用木工機(jī)械加工竹材的歷史，推動(dòng)竹材加工最終走上機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化的道路。項(xiàng)目研發(fā)出竹材原態(tài)弧形重組技術(shù)，并研制出專(zhuān)用成套設(shè)備，較大幅度提高了原料利用率，增強(qiáng)了材料力學(xué)強(qiáng)度，減少了膠黏劑用量，拓展了板材應(yīng)用領(lǐng)域。

　　研究成果由國(guó)家林業(yè)局北京林業(yè)機(jī)械研究所、南京林業(yè)大學(xué)、中國(guó)福馬機(jī)械集團(tuán)有限公司、湖南省林業(yè)科學(xué)研究院、安吉吉泰機(jī)械有限公司、中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所、福建省大田縣金門(mén)油壓機(jī)制造有限公司7家單位共同完成，既有科研院所和高校，又有一線(xiàn)機(jī)械制造企業(yè)。北京林機(jī)所所長(zhǎng)傅萬(wàn)四擔(dān)任項(xiàng)目主持人，主要完成人包括中國(guó)工程院院士張齊生等一批國(guó)內(nèi)頂級(jí)專(zhuān)家。

　　傅萬(wàn)四說(shuō)：“市場(chǎng)有需求，我們有基礎(chǔ)?！?/P>

　　我國(guó)竹資源豐富，竹林面積、蓄積及竹制品產(chǎn)量和出口額均居世界第一。竹材加工是一項(xiàng)龐大產(chǎn)業(yè)，是實(shí)現(xiàn)林木資源循環(huán)利用的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，竹碳、竹醋、竹纖維、竹家具、竹工藝品等竹制用品更是充斥著我們的生活?？墒?，我國(guó)竹產(chǎn)業(yè)仍處于半機(jī)械半手工狀態(tài)，多年來(lái)主要依靠借用、代用、改造木工機(jī)械，加工效果極不理想。

　　傅萬(wàn)四解釋說(shuō)，竹材和木材的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量不同，竹材中空、有弧度，竹青和竹黃物理理學(xué)性能差異巨大，可以劈裂加工、拉絲加工，這些特性木材不具備，木工機(jī)械加工竹材難以勝任。

　　可不可以進(jìn)口？歐美國(guó)家只使用竹產(chǎn)品，卻沒(méi)有竹產(chǎn)業(yè)，當(dāng)然也就談不上專(zhuān)用的竹材加工機(jī)械。韓國(guó)和我國(guó)臺(tái)灣省在20世紀(jì)80年代曾有較好的竹材加工產(chǎn)業(yè)，但由于勞動(dòng)力成本和竹材價(jià)格上漲，產(chǎn)業(yè)逐漸萎縮和轉(zhuǎn)移，專(zhuān)用機(jī)械研發(fā)、生產(chǎn)無(wú)以為繼。

　　正是在這樣的背景下，“原態(tài)重組等四種竹材加工關(guān)鍵技術(shù)裝備開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目提出并上馬，堅(jiān)持十幾年不輟。

　　傅萬(wàn)四說(shuō)，北京林機(jī)所長(zhǎng)期致力于林業(yè)機(jī)械化研究，雖不是研究竹材專(zhuān)用設(shè)備，但機(jī)械原理相通。同時(shí)，張齊生院士帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)，給予項(xiàng)目組強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

　　項(xiàng)目鑒定會(huì)上，專(zhuān)家評(píng)價(jià)，“研究成果填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，總體達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、部分處于國(guó)際先進(jìn)水平”。業(yè)內(nèi)評(píng)價(jià)研究實(shí)現(xiàn)了4點(diǎn)創(chuàng)新。

　　創(chuàng)新點(diǎn)一，發(fā)明了竹材原態(tài)重組技術(shù)與裝備。

　　竹材斷面呈弧形，外有竹青、內(nèi)有竹黃。用傳統(tǒng)方法加工，先要去掉竹青、竹黃，然后將竹片加工成矩形，最后實(shí)現(xiàn)“矩形重組”。去掉竹青、竹黃，降低了竹材的強(qiáng)度；弧形竹材加工成矩形竹片，最大利用率只有40%，最大重組厚度也只有20毫米，只能作為板材使用。原態(tài)弧形重組，顧名思義，是將竹材加工成弧形竹坯，保持天然竹結(jié)構(gòu)，進(jìn)行“弧形重組”。因?yàn)楸Ａ袅酥癫牡幕《?，重組材強(qiáng)度提高，竹材利用率達(dá)到70%，一次重組厚度達(dá)到45毫米，可用作板材或方材，能夠替代實(shí)木。

　　“資源利用效率更高，板材強(qiáng)度更大、重量更輕，用膠更少、更為環(huán)保?！北本┝謾C(jī)所副研究員周建波說(shuō)。他是項(xiàng)目主要完成人之一。

　　項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研發(fā)了竹材定型弧銑機(jī)、竹材弧形重組高頻拼板機(jī)、弧形竹片精銑機(jī)、去內(nèi)節(jié)破竹機(jī)、竹片指接機(jī)等竹材原態(tài)弧形重組技術(shù)裝備。目前，這些設(shè)備已應(yīng)用在浙江、湖南等地多家竹材企業(yè)的集裝箱底板、弧形材家具等生產(chǎn)線(xiàn)上，生產(chǎn)的成品已投放市場(chǎng)，獲得良好社會(huì)反響。

　　創(chuàng)新點(diǎn)二，開(kāi)發(fā)了承載型竹基復(fù)合材料制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備。

　　受規(guī)格和力學(xué)性能制約，傳統(tǒng)竹基復(fù)合材料僅適用于家裝或小制品制造等領(lǐng)域，難以應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)等承載型用途。周建波說(shuō)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)刨花板（竹質(zhì)OSB）、大規(guī)格竹篾積成材、對(duì)剖聯(lián)絲重組3種竹基復(fù)合材料制造關(guān)鍵技術(shù)及裝備，攻克了竹基復(fù)合材料難以應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)、車(chē)船制造等承載型用途難關(guān)，拓展了竹基復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域。竹質(zhì)OSB技術(shù)已經(jīng)國(guó)家林業(yè)局鑒定為“技術(shù)創(chuàng)新性較強(qiáng)，處于國(guó)際先進(jìn)水平”，并被國(guó)家林業(yè)局科技司列入100項(xiàng)科技成果推廣項(xiàng)目。

　　創(chuàng)新點(diǎn)三，創(chuàng)制了竹材基本單元加工關(guān)鍵共性技術(shù)裝備。

　　該項(xiàng)成果包括突破剖分、粗刨、精刨、切割、開(kāi)榫關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)新研制剖竹機(jī)、竹材切割機(jī)、作榫機(jī)、竹片四面刨床、多軸竹材精銑機(jī)5種關(guān)鍵裝備。周建波說(shuō)，竹材基本單元加工設(shè)備在生產(chǎn)效率、降低能耗等方面，都表現(xiàn)出極大優(yōu)勢(shì)。剖竹機(jī)可將生產(chǎn)效率提高2-3倍，節(jié)電25%。竹片四面刨床可降低裝備生產(chǎn)成本15%，同時(shí)提高加工精度20%以上，加工效率提高50%以上。

　　創(chuàng)新點(diǎn)四，突破了竹材熱壓機(jī)3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

　　竹子變成竹材，熱壓是必須經(jīng)過(guò)的工序。過(guò)去，竹材生產(chǎn)大多采用蒸汽加熱的單向加壓成型法，能耗高、效率低。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)突破了竹材熱壓機(jī)3項(xiàng)關(guān)鍵裝備技術(shù)，變單向加壓為雙向加壓同時(shí)側(cè)壓，使熱壓過(guò)程加熱更迅速、均勻，能耗更低。傅萬(wàn)四打了一個(gè)形象的比喻：“就像熱餅一樣，傳統(tǒng)加熱方法是在大鍋里熱，高頻熱壓方法就如同把餅放在微波爐里加熱?！?/P>

　　迄今為止，項(xiàng)目取得累累碩果，共開(kāi)發(fā)裝備32種，開(kāi)發(fā)新材料4種、新工藝5項(xiàng)，獲得國(guó)家授權(quán)專(zhuān)利65件，獲得科技獎(jiǎng)勵(lì)5項(xiàng)，通過(guò)檢驗(yàn)、檢測(cè)29項(xiàng)，頒布實(shí)施企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)13項(xiàng)。項(xiàng)目研究成果已在全國(guó)300多家企業(yè)推廣應(yīng)用，并建成5個(gè)設(shè)備制造基地，累計(jì)銷(xiāo)售竹工設(shè)備2603臺(tái)，近3年新增銷(xiāo)售額62994萬(wàn)元，利潤(rùn)達(dá)到11423萬(wàn)元，部分技術(shù)裝備市場(chǎng)占有率超過(guò)60%。

　　傅萬(wàn)四說(shuō)，他和團(tuán)隊(duì)正在研制一條集材料生產(chǎn)、深加工于一體的竹材生產(chǎn)線(xiàn)。他們的目標(biāo)是，盡快實(shí)現(xiàn)我國(guó)竹材加工的完全機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化，大幅提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。

　　2016年，這一研究成果成為中國(guó)林科院首度頒發(fā)的5項(xiàng)年度“重大科技成果獎(jiǎng)”之一。此前，項(xiàng)目組還獲得了北京市科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)、第十六屆中國(guó)專(zhuān)利優(yōu)秀獎(jiǎng)、第四屆和第六屆梁希林業(yè)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)、中國(guó)林業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新獎(jiǎng)。

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