重组竹——可持续发展的家具优质新材料

 

    近年来优质木材，特别是硬木的供应量越来越少，价格越来越高，如红木的价格成倍，甚至数十倍的上涨。木材供需矛盾的加剧，严重制约了中国家具业的发展，成为发展的瓶颈。为解决这一问题，人们发挥聪明才智，不断进行创新探索，开发了多种新材料，新工艺，新技术。如松木脱脂技术，E0级（或无醛）低游离甲醛释放量人造板，功能性人造板，蜂窝板，木塑复合材料（WPC材）等。重组竹便是一种近年开发应用，引人注目的新材料。该材料完全是中国人自主开发的新材料。80年代后期起南京林业大学、中国林科院木材工业研究所、浙江林学院和浙江林业科学研究院，以及一些竹材加工企业均对重组竹从材料结构、制造工艺、设备等方面进行了深入的研究，并取得了很好的成果。1989年浙江龙游县压板厂就申请了“竹胶积层材的制造方法”专利，以该专利方法生产的板材用作车厢底板，效果良好。后来，其他企业又申请了“竹材重组强化成型材的方法”专利等。

 

 

    重组竹又称重竹，是一种将竹材重新组织并加以强化成型的一种竹质新材料，也就是将竹材加工成长条状竹篾、竹丝或碾碎成竹丝束，经干燥后浸胶，再干燥到要求含水率，然后铺放在模具中，经高温高压热固化而成的型材。

 

2.1   重组竹的工艺流程

 

    重组竹的制造工艺流程如下，不同原料和要求工艺略有不同。

    ⑴湿竹材→截断→剖分→劈蔑或拉竹丝→（碳化）→干燥→浸胶→干燥→装模→热压固化→脱模→重组竹型材。

    ⑵竹材→截断→软化→去竹青→疏解→干燥→涂胶→干燥→组胚→热压→重组竹。

    ⑶竹材→截断→剖分→去青辗压疏解→干燥→浸胶→组胚→热压→重组竹。

 

2.2   重组竹制造工艺要点

 

    ⑴重组竹的原料

    原料来源广泛，可利用各种竹子。如毛竹，应选用4年以上的竹子，可用不宜制造竹集成材的毛竹，也可用竹集成材生产余下的竹梢、竹片等下脚料：竹席、竹帘生产中产生的废竹丝。又如淡竹、雷竹、麻竹、孝顺竹、青皮竹、箭竹等小径竹，薄壁竹是生产重组竹的好材料。

 

    ⑵长条状竹材小单元的制造

    这是重组竹生产中重要工序之一，可以用多种方法进行，具体要根据原料的特点和重组竹产品的质量的要求来决定。例如以毛竹做原料时，先将竹材截成要求的长度，去掉竹青、竹黄，将竹材剖成竹篾或竹丝，竹篾的断面尺寸，例如宽8～20mm，厚0.8～1.2mm，长度据重组竹长度定。毛竹也可开片、剖分、去青、软化后进行纵向辗压制成碎裂状竹丝束，竹丝束纵向不断裂，横向松散而交错相连、保持竹材纤维排列方向，该工序称为“疏解”。对小径竹，薄壁竹常采用疏解方法。

 

    ⑶去青

    重组竹生产中，因竹表面含有蜡质层，为保证胶合强度，必须去除竹青、去青方法有多种，毛竹可用去青机切削竹青，小竹子可以旋转的钢丝轮去青。

 

    ⑷碳化

    当需要制造棕褐色重组竹时，竹材小单元需进行碳化处理。将竹篾或竹丝、竹丝束放在碳化炉中，用0.3Mpa左右压力的蒸气处理60～90分钟，使竹材中淀粉、蛋白质分解，使蛀虫及霉菌失去营养来源，同时杀死虫卵及真菌，处理后竹材呈古铜色或咖啡色。

 

    ⑸干燥

    将竹材小单元进行人工干燥或太阳晒，使其含水率达到10～15％。

 

    ⑹浸胶

    采用耐水性的胶种，如酚醛树脂，聚氨酯胶等，常用酚醛树脂胶。胶的固含量为25～45％，按胶与竹材小单元1:5～6的比例投料浸胶。竹篾、竹丝浸胶的含胶量为8％～15％。

 

    ⑺胶蔑（丝）干燥

    浸胶的竹材小单元在30～45℃温度下烘干3～5小时，使其含水率达12％左右。

 

    ⑻装模

    将烘干的浸胶竹材小单元顺纤维方向装模，片状竹篾装模时呈厚度方向相叠层积、宽度方向平铺，所获得的重组竹在不同表面呈现出不同的纹理，材料不同方向的力学性能和干缩湿胀性也有所差异，而竹丝制成的重组竹，因竹丝断面小，因此可以随机排列，获得的重组竹结构较前者均匀。

 

    ⑼热压

    装模的板胚在热压机上进行热压固化，热压温度为110～160℃，压力为10～100Mpa，压力不宜太小，最好在50Mpa以上，热压时间依板胚决定。加热使竹材软化，并在高压下使竹材小单元密实，同时使酚醛胶充分固化。重组竹型材的外形轮廓依模具而定，通常压制成方材，也可直接压制成一定断面形状的柱状规格。形状需要进行剖分锯解，加工利用。

    重组竹的种类：根据对竹材小单元颜色和组成的不同，可分为本色、碳化色和斑马纹重组竹。本色重组竹的竹材小单元未经调色处理，利用竹材本来的颜色制成，碳化色重组竹，则将竹材小单元进行碳化处理，使它具有棕褐色（即碳化色）然后热压而成：斑马纹重组竹实际上是将本色竹篾与碳化色竹篾按一定规律混搭组胚热压而成：使重组竹的颜色、纹样具有小鞋木豆（俗称斑马木）的纹理材色效果。

 

 

    ⑴材性优良

    重组竹具有良好的力学性能，物理性能。例如浙江方圆木业公司生产的重组竹实测材性如下：密度为1080kg/m3，静曲强度为206Mpa，弹性模量为17313Mpa，表面抗冲击性能为7mm，甲醛释放为0.1mg/L，材性与红木的材性相近。又如浙江省林业科学研究院用小径材，采用疏解工艺制成竹材纤丝束热压成的重组竹，其物理力学性能见表1：

 

                    表1  竹材纤维丝束重组竹物理力学性能 

    重组竹的物理力学性能可以通过结构、制造工艺进行调节，使其符合使用的需要。

 

    ⑵质感优良，纹色美丽

    重组竹具有天然木质感，表面有木材导管状的细沟槽，表面纹理有的似直条状的径切纹，有的似山形的弦切纹。还有小节状的涡纹，自然流畅，富于变化。材色也多样，可以制成浅黄褐色（本色）或棕褐色（咖啡色），也可做成棕褐色与淡黄褐色相交错的斑马木色。根据产品造型需要，还可以将其染成各种材色。重组竹的触感与木材相同，温暖可亲，滑爽宜人。

 

    ⑶加工方便

    可利用通用的木材加工设备和工艺对重组竹进行加工。重组竹家具的结构完全可以采用传统的家具榫接合，也可采用现代的连接件结构。可用木工胶胶合，胶合性能良好，涂装工艺与使用的涂料与木家具相同。

 

    ⑷可持续供给，绿色环保

    中国是世界上竹类资源最丰富的国家，竹子种类、竹林面积、蓄积量均占世界之冠，素有“竹子王国”之称。竹材是速生材，成长期短，如毛竹4～6年即可采伐利用，一些小径竹，成长期更短，因此，一旦育成竹林，管理得当，合理采伐，就可以源源不断地提供竹材，是可再生资源，利用可持续发展，生态环境保护。竹材种类多、生产地域广，毛竹、淡竹、刚竹、巨竹、雷竹、箭杆竹等都用来生产重组竹。而红、黑酸枝、花梨木、鸡翅木等珍贵红木，产于东南亚、美洲、非洲的热带雨林，成材时间要百年以上，甚至数百年，由于人们长期无节制的砍伐，一些珍贵树种资源已近枯竭，为保护生态环境而禁止砍伐。柚木、水曲柳、红松等优质针阔叶树成材也要几十年、上百年才能利用。因此发展利用重组竹是解决我国家具材料短缺，家具业可持续发展的切实可行的途径。

 

    ⑸材料利用率高

    重组竹的竹材利用率可达90％左右，制造竹集成材需用优质厚壁毛竹，竹材利用率约为20％左右。制成的重组竹是方材，用其制作家具时，材料的有效利用率也很高。

 

 

    前几年重组竹主要用于竹地板生产，代替优质硬木，并大量出口欧美等国。近两年，重组竹得到一些家具企业的重视，对重组竹在家具方面的应用方面进行开发研究，取得了可喜的成绩，已有重组竹家具批量上市。例如某厂设计生产了具有现代风格的餐桌椅、客厅家具，有的家具有斑马木家具的外观，有的似柚木效果，受到了国内外顾客的青睐，已批量出口到日本、韩国。浙江方圆木业用本公司生产的重组竹代替红木，制造具有中国传统风格的家具，这些家具从材料质感、触感、颜色、纹理等方面与红木（花梨木、红酸枝等）极其相似，几可乱真，还可以精雕细刻，质量优，价格具有竞争力而受消费者欢迎；此外重组竹还用于奥运场馆的某些椅子的制造，充分体现出绿色奥运的精神，也向世界人民展示中国人的创新精神。

    由于重组竹家具具有优良的材性，木材搬的自然质感，易于加工，是一种可持续发展，绿色环保的材料，因此重组竹将会更多的大量应用于家具业，并在应用中不断得到品质的提升，它将为我国家具业发展提供有力的物质保证。重组竹的开发、批量生产，极其在家具业成功地应用给人以巨大的鼓舞和深刻的启示。