中国竹材加工技术与装备研发取得新突破
03.07.2017 18:26
本文来源: 林业网
中国竹材加工技术与装备研发取得新突破
中国绿色时报7月3日报道（记者 张兴国） 竹材加工领域正在经历一场革新。
历经十几年研究，“原态重组等四种竹材加工关键技术装备开发与应用”项目产生一系列创新成果。我国有了竹材加工专用设备，有望就此告别多年使用木工机械加工竹材的历史，推动竹材加工最终走上机械化、自动化、智能化的道路。项目研发出竹材原态弧形重组技术，并研制出专用成套设备，较大幅度提高了原料利用率，增强了材料力学强度，减少了胶黏剂用量，拓展了板材应用领域。
研究成果由国家林业局北京林业机械研究所、南京林业大学、中国福马机械集团有限公司、湖南省林业科学研究院、安吉吉泰机械有限公司、中国林业科学研究院木材工业研究所、福建省大田县金门油压机制造有限公司7家单位共同完成，既有科研院所和高校，又有一线机械制造企业。北京林机所所长傅万四担任项目主持人，主要完成人包括中国工程院院士张齐生等一批国内顶级专家。
傅万四说：“市场有需求，我们有基础。”
我国竹资源丰富，竹林面积、蓄积及竹制品产量和出口额均居世界第一。竹材加工是一项庞大产业，是实现林木资源循环利用的朝阳产业，竹碳、竹醋、竹纤维、竹家具、竹工艺品等竹制用品更是充斥着我们的生活。可是，我国竹产业仍处于半机械半手工状态，多年来主要依靠借用、代用、改造木工机械，加工效果极不理想。
傅万四解释说，竹材和木材的纤维素、半纤维素和木质素含量不同，竹材中空、有弧度，竹青和竹黄物理理学性能差异巨大，可以劈裂加工、拉丝加工，这些特性木材不具备，木工机械加工竹材难以胜任。
可不可以进口？欧美国家只使用竹产品，却没有竹产业，当然也就谈不上专用的竹材加工机械。韩国和我国台湾省在20世纪80年代曾有较好的竹材加工产业，但由于劳动力成本和竹材价格上涨，产业逐渐萎缩和转移，专用机械研发、生产无以为继。
正是在这样的背景下，“原态重组等四种竹材加工关键技术装备开发与应用”项目提出并上马，坚持十几年不辍。
傅万四说，北京林机所长期致力于林业机械化研究，虽不是研究竹材专用设备，但机械原理相通。同时，张齐生院士带领的科研团队，给予项目组强有力的技术支撑。
项目鉴定会上，专家评价，“研究成果填补国内空白，总体达到国内领先、部分处于国际先进水平”。业内评价研究实现了4点创新。
创新点一，发明了竹材原态重组技术与装备。
竹材断面呈弧形，外有竹青、内有竹黄。用传统方法加工，先要去掉竹青、竹黄，然后将竹片加工成矩形，最后实现“矩形重组”。去掉竹青、竹黄，降低了竹材的强度；弧形竹材加工成矩形竹片，最大利用率只有40%，最大重组厚度也只有20毫米，只能作为板材使用。原态弧形重组，顾名思义，是将竹材加工成弧形竹坯，保持天然竹结构，进行“弧形重组”。因为保留了竹材的弧度，重组材强度提高，竹材利用率达到70%，一次重组厚度达到45毫米，可用作板材或方材，能够替代实木。
“资源利用效率更高，板材强度更大、重量更轻，用胶更少、更为环保。”北京林机所副研究员周建波说。他是项目主要完成人之一。
项目团队研发了竹材定型弧铣机、竹材弧形重组高频拼板机、弧形竹片精铣机、去内节破竹机、竹片指接机等竹材原态弧形重组技术装备。目前，这些设备已应用在浙江、湖南等地多家竹材企业的集装箱底板、弧形材家具等生产线上，生产的成品已投放市场，获得良好社会反响。
创新点二，开发了承载型竹基复合材料制造关键技术与装备。
受规格和力学性能制约，传统竹基复合材料仅适用于家装或小制品制造等领域，难以应用于建筑结构等承载型用途。周建波说，项目团队开发了竹质定向结构刨花板（竹质OSB）、大规格竹篾积成材、对剖联丝重组3种竹基复合材料制造关键技术及装备，攻克了竹基复合材料难以应用于建筑结构、车船制造等承载型用途难关，拓展了竹基复合材料应用领域。竹质OSB技术已经国家林业局鉴定为“技术创新性较强，处于国际先进水平”，并被国家林业局科技司列入100项科技成果推广项目。
创新点三，创制了竹材基本单元加工关键共性技术装备。
该项成果包括突破剖分、粗刨、精刨、切割、开榫关键技术，创新研制剖竹机、竹材切割机、作榫机、竹片四面刨床、多轴竹材精铣机5种关键装备。周建波说，竹材基本单元加工设备在生产效率、降低能耗等方面，都表现出极大优势。剖竹机可将生产效率提高2-3倍，节电25%。竹片四面刨床可降低装备生产成本15%，同时提高加工精度20%以上，加工效率提高50%以上。
创新点四，突破了竹材热压机3项关键技术。
竹子变成竹材，热压是必须经过的工序。过去，竹材生产大多采用蒸汽加热的单向加压成型法，能耗高、效率低。项目团队突破了竹材热压机3项关键装备技术，变单向加压为双向加压同时侧压，使热压过程加热更迅速、均匀，能耗更低。傅万四打了一个形象的比喻：“就像热饼一样，传统加热方法是在大锅里热，高频热压方法就如同把饼放在微波炉里加热。”
迄今为止，项目取得累累硕果，共开发装备32种，开发新材料4种、新工艺5项，获得国家授权专利65件，获得科技奖励5项，通过检验、检测29项，颁布实施企业标准13项。项目研究成果已在全国300多家企业推广应用，并建成5个设备制造基地，累计销售竹工设备2603台，近3年新增销售额62994万元，利润达到11423万元，部分技术装备市场占有率超过60%。
傅万四说，他和团队正在研制一条集材料生产、深加工于一体的竹材生产线。他们的目标是，尽快实现我国竹材加工的完全机械化、自动化、智能化，大幅提高生产效率、降低生产成本。
2016年，这一研究成果成为中国林科院首度颁发的5项年度“重大科技成果奖”之一。此前，项目组还获得了北京市科学技术二等奖、第十六届中国专利优秀奖、第四届和第六届梁希林业科学技术二等奖、中国林业产业创新奖。
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