用竹材生產高密度板的研究試驗

我國的竹資源是世界上較豐富的，竹林面積、蓄積量和年砍伐量均居世界首位。福建省的竹資源也十分豐富，被稱為該省的”第二森林”。目前國內以竹材為原料生產的人造板主要為竹材膠合板、竹編膠合板、竹材層壓板和竹材碎料板等，應用于密度板生產目前處在初始階段，尚未產業化，更未見竹材做原料生產強化木地板用高密度板的有關報道。本文探討利用竹材容重高的特點（竹材的基本密度大都在0.6kg/m3以上），采用中小徑間伐竹作原料部分替代木材生產強化木地板用高密度板，以達到拓寬原料來源、降低生產成本的目的。

1幾種竹材與常用木材的纖維形態和化學組成對比

幾種竹材與常用木材的纖維形態和化學組成對比詳見表1和表2。

良好的密度板生產用纖維原料要求纖維素含量高，木質素和抽出物少，纖維的長寬比大。纖維的長寬比越大，成板時單位面積中纖維之間交織次數越多，纖維分布越致密，產品的強度就越高。

從竹材的纖維形態上看，竹材的纖維細胞含量已接近闊葉材的含量，纖維長度僅次于針葉材而高于闊葉材，纖維的長寬比比針葉材高一倍左右，遠遠高于闊葉材，有利于纖維的交織，完全可以用于生產密度板；但是竹纖維的壁腔比遠高于木纖維，一定程度上影響了竹纖維的柔韌性，并且竹材的雜細胞含量較高，對密度板生產中的纖維得率會有一定影響。

從竹材的化學組成上看，其化學組成中纖維素含量與木材差不多；戊糖含量高于針葉材，與闊葉材相近；木質素含量遠高于闊葉材，和針葉材接近，總體上看其化學組成介于針、闊葉材之間。竹材的木質素含量高使得竹纖維柔韌性差；竹材中多糖物質及抽提物含量較高，可能導致產品的吸水厚度膨脹率增大；竹材pH值在4.6—6.7之間，適合霉菌生長所需的酸性條件，使得竹材在貯運、加工和使用過程中容易發生霉變，有可能影響到產品的質量。

2試驗原料組織與竹片堆放觀察

福建省的竹資源很為豐富，其中綠竹是種植面積較大的筍用竹種。被譽為”綠竹之鄉”的寧德地區福安市綠竹種植面積就達5萬余畝，綠竹年間伐量達5萬t以上。目前綠竹間伐材基本上沒有得到工業利用，間伐下來的綠竹材價格低廉，材質較嫩，有利于與木材共同解纖。我們從福安市采購綠竹間伐材進行生產性試驗，考慮到竹材資源的供應問題，我們使用的竹片比例是原料總量的30%—50%。其他竹材來源也比較廣泛，如福建漳州地區種植面積達17萬畝的麻竹也可考慮作為生產原料加以利用。

用于削片的綠竹為1—2年生間伐竹，直徑在3—8cm之間。由于竹片供應商沒有專用的竹材削片機，采用小型盤式木材削片機切削竹片，竹片長度約10—35mm、寬度為5—25mm，細碎竹片的比例比正常的木材削片要高，并且有大約5%左右的細長竹絲。

竹片于2003年4月初到廠，堆放于露天堆場。由于正值雨季，經過10天的堆放后，由于竹片發酵料堆頂部開始冒汽；15天后料堆內部竹片開始霉變，并逐漸趨于嚴重；一個半月后竹片質量有所下降；6月下旬停止進一步霉變，但竹片質量已有一定程度的下降，表現為竹片變色、竹片容重下降等。

3實驗室小試

3.1單獨解纖的竹纖維與木纖維按比例混合壓制高密度板

3.1.1試驗用竹纖維原料小試用的竹纖維為福建省林科院提供的無膠竹纖維，竹片在QM6熱磨機上單獨解纖，蒸汽壓力0.5MPa，蒸煮時間10—15min。

3.1.2試驗設備蘇州新協力企業發展有限公司的試驗壓機（幅面尺寸450×450mm，加熱方式為熱油加熱），小型氣流一機械攪拌施膠機，壓縮空氣霧化噴槍，自制機械鋪裝機，自制預壓機等。

3.1.3熱壓工藝名義密度860kg/m3、公稱厚度8mm、熱壓溫度160—165℃、熱壓周期270s、施膠量11%（與正常生產木材原料的高密度板相同）。

3.1.4試驗過程將竹纖維與木纖維按不同比例混合，用壓縮空氣霧化噴槍在小型攪拌施膠機中施加普通脲醛樹脂膠，采用自制機械鋪裝機鋪裝成型，經預壓后送入試驗壓機中壓制厚度8mm高密度板。另外，用取自生產線的已施膠的全木纖維按同樣的工藝條件壓制對比試驗板。

3.1.5試驗板性能檢測由于現行國家標準沒有強化木地板用高密度板的質量要求，試驗時地板用纖維板行業標準尚未正式頒布實施，我們依照歐洲EMB/PS/HDF:1997強化木地板用高密度板標準干條件下的質量要求（見表3）檢測試驗板的密度、內結合強度、表面結合強度、靜曲強度和吸水厚度膨脹率。對比不同原料混合比例的試驗板性能，測定結果見表4。

3.2混合解纖竹木纖維壓制高密度板

實驗設備和熱壓工藝與前述實驗室小試相同，用次生產性試驗時的竹片、木片混合解纖纖維（竹片約占原料總量約30%~50%，生產用膠為普通脲醛樹脂膠）和全木纖維分別壓制厚度8mm高密度板，并檢測其各項物理力學性能指標，結果見表5。

3.3實驗室小試結果

試驗結果表明，采用普通脲醛樹脂膠、用30%—50%的竹纖維替代木纖維壓制的竹木纖維與全木纖維高密度板在內結合強度、表面結合強度、靜曲強度、吸水厚度膨脹率等性能指標上沒有明顯差異，均滿足EMB/PS/HDF:1997歐洲強化木地板用高密度板標準干條件下的質量要求。

4次生產性試驗

4.1試驗目的

考察密度板生產線成型前的一系列工序，尤其是熱磨工序能否滿足竹片作原料的生產要求。觀察竹木混合解纖情況，并采用竹木混合纖維壓制試驗板。

4.2試驗過程

次生產性試驗于2003年5月23日在連續壓機生產線上生產厚度6mm板。主要生產工藝為：名義密度780kg/m3、蒸汽壓力0.81MPa、施膠設定點14%（普通脲醛樹脂膠）、熱壓溫度190—210℃、壓機速度13.2m/min。用人工加料的方式，在水洗振動篩處加入約It的綠竹片，加入比例大約為原料總量的40%，其余生產工藝維持正常生產不變。竹片順利通過水洗設備，未見因竹片容重高而在水洗A、B閥處出現沉積，也沒有因為細長竹絲的存在而造成木片泵堵塞。竹片和木片順利通過熱磨工序，沒有發生反噴與堵塞。在纖維計量稱皮帶上取竹木混合纖維觀察，竹纖維與木纖維無法區分，雖然堆場竹片已發霉、變色，但解纖后的竹木混合纖維色澤、尺寸與正常生產沒有明顯變化。成型工序刮平輥高度下降20mm，從而證實因加入的竹纖維容重高，在產品密度不變的情況下所用纖維量有所減少。

4.3纖維松密度對比

我們對竹木混合纖維和試驗前后正常生產的全木纖維進行了纖維松密度測定，竹木纖維松密度比正常生產高15010左右，與成型工序觀察到的刮平輥高度降低趨勢相符，測定結果見表6。

4.4正常生產厚度6mm全木纖維與竹木纖維密度板性能指標

正常生產厚度6mm全木與竹木密度板各項性能指標，經檢驗均符合國家標準CB/T11718-1999《密度板》中優等品的要求，結果見表7。

5第二次生產性試驗

5.1試驗過程

第二次生產性試驗于2003年7月22日在多層壓機生產線上生產厚度8mm強化木地板用高密度板。主要生產工藝：名義密度880kg/m3、蒸汽壓力0.78MPa、施膠設定點21%（地板用纖維板專用三聚氰胺脲醛樹脂膠）、熱壓溫度170℃、熱壓周期180s。竹片由木片加料斗處加入，原料比例為松木片：竹片=1:1，其余生產工藝不變。竹片順利通過各工序，共生產16車竹木混合強化木地板用高密度板。

5.2纖維松密度對比

對混合解纖竹木纖維與正常生產的全木纖維進行纖維松密度測定，結果表明竹木混合纖維的松密度較全木纖維略高，但低于次生產性試驗，原因是經過三個半月的堆放，竹片因日曬雨淋而發酵、霉變造成竹片容重下降，影響到竹木混合纖維的松密度，測定結果見表8b

5.3厚度8mm高密度板性能指標

壓制的高密度板砂光后，檢驗外觀質量與各項物理力學性能指標，均符合EMB/PS/HDF:1997歐洲強化木地板用高密度板標準干條件下的質量要求，檢驗結果見表9。

6存在問題

6.1合理解決竹片貯存問題

竹材中含有較多的淀粉、脂肪、蛋白質和多糖等有機物質，它們是一些昆蟲和微生物的營養物質，使竹材在貯運、加工和使用過程中很易霉變，甚至影響到產品質量。從本次試驗過程來看，竹片在多雨的春季到廠后10天就開始發酵、霉變；一個半月后竹片質量有所下降；三個半月后甚至影響到竹片容重和解纖后纖維的松密度，使得竹材容重高、用量少的優勢不能凸顯出來。如果竹材正式應用于生產，一定要確定合理的竹片貯存期，堅持貯新用陳、先到先用的原則。

6.2關注竹木高密度板的霉變

在熱磨解纖過程中，由于高溫、高壓的作用，竹材中易導致霉變、腐爛的成分已部分被破壞，竹木高密度板在正常環境下經過近一年的陳放未發生霉變；但是我們通過培養箱試驗法發現，在溫、濕度條件很其惡劣的條件下（箱內空氣相對濕度在93%以上，溫度在25℃以上），竹木高密度板會比全木高密度板提前發生霉變。雖然如此，但是經過飾面與封邊的竹木和全木強化木地板在霉變發生時間與程度上并沒有明顯差異。

6.3改進竹材削片設備

現有木片供應商大都采用小型盤式削片機切削木片，但是不能適應切削竹材的要求。如果大量收購竹片，需要對現有小型盤式木材削片機進行改造或使用專用竹材削片機，以保證切削出的竹片有較好的規格，避免生產中可能出現加料時因長竹絲或長竹片而產生搭橋等問題。

7結論

(l)在連續壓機與多層壓機生產線上，維持原生產工藝不變，加入30%~50%的竹片替代木片生產強化木地板用高密度板是可行的。產品的各項物理力學性能指標滿足歐洲EMB/PS/HDF:1997強化木地板用高密度板標準干條件下的質量要求。

(2)由于竹材密度遠大于一般木材，用于生產中／高密度板將減少竹片用量。按照現行竹片收購價格，能在一定程度上降低生產成本。隨著收購數量的加大和收購渠道的暢通，竹片價格將會進一步下降，利用竹材作原料具有一定的經濟效益。

(3)竹材間伐材用于密度板、強化木地板用高密度板生產，不僅拓寬了人造板工業的原料來源，緩解了原料供應緊張的矛盾，而且起到節約木材保護森林資源的作用，同時為竹材的有效利用開辟了一條新途徑，并可增加竹農收入，具有較好的生態和社會效益。