全 文 ：第２９卷　第２期
Ｖｏｌ．２９　Ｎｏ．２
木材工业
ＣＨＩＮＡ　ＷＯＯＤ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ
２０１５年３月
Ｍａｒｃｈ　２０１５
收稿日期：２０１４－０４－２５；修改日期：２０１５－０２－１２
基金项目：林业公益性行业科研专项“速生林木材高效重组制造关键
技术”（２０１４０４０５０３）。
作者简介：梁艳君（１９８１—），女，中国林科院木材工业研究所博士
研究生。
责任作者：于文吉，男，中国林科院木材工业研究所研究员，博士
生导师。
讨论与建议
木／竹基复合材料在机电产品包装的应用
梁艳君１，２，于文吉１
（１．中国林科院木材工业研究所；国家林业局木材科学与技术重点实验室，北京　１０００９１；
２．西南林业大学材料工程学院，云南昆明　６５０２２４）
摘要：　我国机电产品的包装大量使用实木材料，面临着资源紧张和成本高昂等问题。通过分析机电产品包装材料
的结构形式和承载要求，讨论重组木／竹复合材料在包装行业应用的可行性，从政策、成本和性能等方面，总结新型重
组木／竹复合材料替代实木材料用于机电产品包装的优势及发展前景。
关键词：　木／竹基复合材料；重组木；重组竹；包装；机电产品
中图分类号：ＴＢ４８４．２　　　文献标识码：Ｂ　　　文章编号：１００１－８６５４（２０１５）０２－００３０－０４
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｗｏｏｄ／Ｂａｍｂｏｏ－Ｂａｓｅｄ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ｆｏｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔ　Ｐａｃｋａｇｉｎｇ
ＬＩＡＮＧ　Ｙａｎ－ｊｕｎ１，２，ＹＵ　Ｗｅｎ－ｊｉ　１
（１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｗｏｏｄ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ；
Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｗｏｏｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｓｔａｔｅ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００９１，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　６５０２２４，Ｙｕｎｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｓｏｌｉｄ　ｗｏｏｄ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ，
ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ　ｉｎ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｃｏｎｃｅｒｎｓ　ｆｏｒ　ｗｏｏｄ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｈｏｒｔａｇｅ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｃｏｓｔ　ｉｓｓｕｅｓ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｈａｓ　ａ　ｇｒｅａｔ
ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｆｏｒ　ｎｅｗ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｌｉｋｅ　ｗｏｏｄ／ｂａｍｂｏｏ－ｂａｓｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．Ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒｓ　ａｎａｌｙｚｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｔｙｐｅｓ　ａｎｄ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｄｉｓｃｕｓｓ
ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｗｏｏｄ／ｂａｍｂｏｏ－ｂａｓｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｏ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ．Ａｎｄ
ｆｉｎａｌｙ，ｔｈｅｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｗｏｏｄ／ｂａｍｂｏｏ　ｓｃｒｉｍｂｅｒ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｆｏｒ
ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｗｏｏｄ／ｂａｍｂｏｏ－ｂａｓｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｗｏｏｄ　ｓｃｒｉｍｂｅｒ；ｂａｍｂｏｏ　ｓｃｒｉｍｂｅｒ；ｐａｃｋａｇｉｎｇ；
ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ
　　机电产品泛指机械产品、电工产品、电子产品和
机电一体化产品，以及这些产品的零配件和附件等。
机电产品是我国进出口贸易的主要产品之一，２０１０
年以来，出口额和进出口总额跃为全球第一，２０１３年
出口额为１２　６５５．４亿美元，占当年我国出口总额
的５７．３％［１］。
机电产品包装有别于一般商品包装，其包装方案
设计和材料选择需满足保护性要求（安全性和防护
性）、运输与储存要求、包装成本和环保要求等。目
前，市场上机电产品的包装材料有木材（实木板材及
木／竹基复合材料）、纸类、金属、塑料等，其中：木材包
装约占８０％，每年消耗原木１　０００多万ｍ３，占我国商
·０３·
品木材产量的１／６左右，而且大部分使用优质木
材［２］。对采用实木包装出口的机电产品，进口国还要
求提供木材熏蒸证明，致使包装成本上升２０％左右。
随着单板层积材（ＬＶＬ）、定向刨花板（ＯＳＢ）开始
进入机电产品包装领域，木／竹基复合人造板包装材
料本身优良的力学性能，使其不仅可以满足海运、空
运等包装运输条件的要求，而且无需再经高温热处理
或熏蒸杀虫灭菌处理，成本降低［３］。因此，以木／竹基
复合材料替代实木用于机电产品包装，是机电产品包
装材料可持续发展的方向。
１　机电产品包装材料的应用现状
按照结构形式，机电产品包装主要分为：防护缓
冲结构和承重结构。
１）防护缓冲结构　主要起防震、防锈和防潮、隔
尘等作用。一类是以普通胶合板、纤维板、竹胶合板
为壁板，与实木框架组合构成防护结构；另一类是以
蜂窝纸板与瓦楞纸箱连用，作为瓦楞包装箱中的衬
垫、隔板，或贴合在箱内壁，作为承重补强的壁板材
料，或用于箱角、箱底的缓冲防护材料。
２）承重结构　主要起抗压、抗拉和抗弯曲等作
用。按照承载要求，可以分为小型、中型和大型包装。
① 小型包装（内装物质量＜１００ｋｇ）　适用于对
承载强度要求不高的产品包装，如小型家电产品、电
子元件、五金零部件、卫生洁具和精密仪器等。常采
用瓦楞纸箱、蜂窝纸板箱、纸浆模塑制品和塑料容器。
② 中型包装（内装物质量１００～５００ｋｇ）　最常
用的有：
七层瓦楞纸板：比木质包装材料重量轻，具有体
积小、容量大、缓冲效果好、节省储藏空间、搬运方便
等特点，适于小型机床、钢琴、摩托车等的包装。
蜂窝纸板：可以制成全纸托盘，价格远低于木质
托盘，具有质轻、抗冲击性好和平压强度高等特点，常
用于家电等产品包装。
纸浆模塑制品：加工方式灵活，适合制成托盘和
缓冲材料，用于中小型机电产品包装。
塑料：用于机电产品包装时，多制成容器和托盘
使用，如用于汽车散件组装进出口包装等。虽然可循
环使用，但消耗不可再生的石油资源，且废弃物难以
降解，污染环境。
③ 大型包装（内装物质量≥５００ｋｇ）　首选金属
材料，制作重型机电产品包装箱的底座和受力框架，
还可制成金属周转架和周转托盘，循环使用寿命为５
～６年。但因金属材料自身质量大，运输成本增加，
且容易锈蚀，近年来，多被木／竹基复合材料制作的包
装材料所替代。
２　传统木／竹基复合材料在机电产品包装中的应用
用于机电产品包装的传统木／竹基复合材料有：
胶合板、纤维板、竹篾胶合板、ＬＶＬ、ＯＳＢ等，多采用
框架木箱、托盘方式，也有少量的敞装方式，如图１
所示。
图１　框架木箱、托盘和敞装
Ｆｉｇ．１　Ｗｏｏｄｅｎ　ｆｒａｍｅｄ　ｃａｓｅ，ｐａｌｅｔ　ａｎｄ　ｏｐｅｎ　ｐａｃｋａｇｉｎｇ
２．１　框架木箱
由底座、侧面、端面和顶盖构成。多用普通胶合
板、纤维板作为框架木箱的壁板、盖板，起封闭作用；
以大规格锯材作木箱的横梁、立柱，构成承重框架。
框架木箱的关键性能指标包括：起吊强度（枕木、
滑木、侧面框架等的强度）和堆码强度（横梁、梁承和
立柱的强度）。起吊时，内装物的重量直接作用于枕
木，并通过枕木传递给两外侧滑木和两个侧面框架；
绳索还对箱顶产生横向水平挤压力，使横梁成为压
杆，上框木产生弯曲变形；堆码时，横梁承受均布载
荷，横梁一端作用在梁承中间，梁承受集中载荷。
框架木箱的常用材料：
１）竹篾胶合板　采用竹黄篾编成竹席，再经热
·１３·
第２９卷　第２期 　木材工业 ２０１５年３月
压而成型的板材，其机械性能优异，可代替普通胶合
板作为重型设备包装箱壁板使用。
２）ＬＶＬ　主要以小径木为原料，可制备任意尺
寸的板材或方材，替代大径级原木锯制的大规格锯
材，实现小材大用、劣材优用［４］，在机电包装行业的应
用比例逐年增高。如中国第二重型机械集团公司从
２００６年开始，ＬＶＬ的使用率以每年近５０％的速度增
加，到２０１０年ＬＶＬ的使用率接近９０％，覆盖了该集
团的全部产品。
目前，经过全面推广，ＬＶＬ包装材料的使用率达
到９８％。销往美国、巴西、印度等及我国台湾的产
品，已全部采用ＬＶＬ代替实木作为包装材料。
３）ＯＳＢ　是一种利用小径材、间伐材等原料制
成的人造板材，由于具有强度高、尺寸稳定性好等优
点，在国外于２０世纪８０年代开始替代胶合板和纤维
板使用。ＯＳＢ具有强度高、尺寸稳定性好、材质均匀
等特点，可以用于包装箱的横梁和立柱等受力构件。
近１０年来，美国、加拿大、韩国和日本都大力推广使
用ＯＳＢ作为机电产品的包装材料，世界包装协会还
将其列为“一级暴露”的包装材料［５］。在我国，ＯＳＢ
主要用作包装箱以及木结构建筑材料［６］。
４）竹材或农作物秸秆包装材料［７－８］　代替普通
胶合板和纤维板，用于制作包装箱壁板和盖板。
２．２　托盘
在物流包装领域，托盘使用量巨大，目前我国拥
有的各类型托盘约为１．６亿～２亿片，年递增量约为
２　０００万片［９］。传统托盘多采用实木，近十年来提倡
和推广应用ＬＶＬ托盘，目前主要销往日本和韩国。
托盘的关键性能指标包括：抗压强度（静载能
力）、抗弯强度（动载能力）、抗冲击性能（结构刚性）、
表面抗滑落性能等。按材料不同，托盘分为３种：
１）ＬＶＬ托盘　与实木托盘相比，具有成本低、
强度高、握钉力强、尺寸稳定、免熏蒸等优点。
２）木／竹基复合材料托盘　采用杨木和毛竹片
复合，在表层和底层杨木之间加入竹片层，制备的复
合材料性能优良［１０］。
３）竹环蜂窝板托盘［１１］和竹席瓦楞板托盘［１２］　
两者都采用竹子为原料，其力学性能、防潮性和环保
性优于纸质托盘，环保性和成本优于塑料托盘和金属
托盘，尤其适用于中小型机电产品的包装。
２．３　敞装
为了达到包装减量化的目的，国外提出“敞装”的
概念，又称为“裸装”。对于防护性要求低的机电产
品，可以直接将其固定在木箱底座或托盘上，四角、棱
边或顶盖适当固定，并给予一定的防护措施，以代替
木箱包装。
３　新型重组木／竹复合材料在机电产品包装中的应
用前景
新型重组木／竹复合材料是以速生小径材、小径
杂竹、枝桠材以及木材和竹材加工剩余物等为原料，
经疏解、干燥、施胶、组坯、冷压或热压等工艺制成的
新型复合材料，是一种“全寿命周期”环境友好型的材
料，特别是新型重组竹包装材料，从竹子的生长、包装
材料的制造、使用，到废弃物的回收处理，全过程能源
消耗少、对环境影响小。
３．１　新型重组木／竹复合材料的优势
１）符合国家政策。为实施节材代木工程，推进
机电产品包装节材代木工作［２］，２００９年，国家工信部
和发展改革委等七部委联合下发通知，明确要求以速
生林木材加工成单板层积材，替代原木包装材料［９］；
《机电产品包装节材代木“十二五”发展纲要》中也提
出了发展目标。目前，东方汽轮机有限公司、中国二
重集团、太原重工股份有限公司和中国移动通信集团
公司等企业，均已开展ＬＶＬ、竹胶板、木／竹基复合材
料的应用试点工作，促进了木／竹基复合材料代替实
木在包装领域的应用。
２）具有成本优势。以托盘为例，传统使用约２～
３ｃｍ厚的实木板材制成；如果采用尺寸和性能皆可
设计的新型重组木／竹复合材料，则可以直接制成，无
需锯截，大大降低成本。
另外，作为出口产品包装的实木托盘还要进行熏
蒸灭菌处理，熏蒸时间一般需要４８ｈ，其费用占整个
包装成本的２０％左右；而新型重组木／竹基复合材料
制成的托盘无需熏蒸处理。
３）具有性能优势。与实木包装材料（弯曲强度
一般在１００ＭＰａ以下）相比，新型重组木／竹基复合
材料具有高强度、高韧性以及良好的耐候性和尺寸稳
定性等特点。特别是重组竹，抗弯强度＞３５０ＭＰａ，
弹性模量＞２７ＧＰａ，抗拉强度＞３６０ＭＰａ，抗压强度
·２３·
Ｖｏｌ．２９　Ｎｏ．２ 　ＣＨＩＮＡ　ＷＯＯＤ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　 Ｍａｒｃｈ　２０１５
＞１４０ＭＰａ；２８ｈ循环水煮的吸水宽度膨胀率＜２％，
吸水厚度膨胀率＜５％ ［１３－１４］。
新型重组木／竹复合材料的制造，采用了先进的
单元疏解技术，克服了速生材生长应力大、容易扭曲
变形的问题，可以加工出比ＬＶＬ和ＯＳＢ等人造板材
质更均匀、性能可控的优质包装材料［１５］。
３．２　新型重组木／竹复合材料的挑战
目前，新型重组木／竹复合材料早已成功应用于
建筑、地板等领域，但在机电产品包装中的应用几乎
为零。主要障碍为：
１）缺乏有效的宏观调控机制和健全的市场机
制，无法提供机电产品包装节材代木成果向生产力转
化的畅通渠道［１６］。
２）缺乏木／竹基复合包装材料相关的国家和行
业标准，无法对制造和应用双方提出规范要求，无法
指导新型重组木／竹复合材料在机电产品包装构件上
的应用设计。
比如，包装箱底座滑木、立柱、横梁等承重构件的
强度设计，复合材料许用强度安全系数等。如果机械
照搬实木材料的要求，势必导致包装设计不合理、不
规范，不能充分体现新型重组木／竹材料的优越性，制
约其在机电产品包装中的大规模应用。
３）尚未形成应用研究体系。木／竹基复合材料
在机电产品包装中的应用研究尚处于起步阶段，缺乏
科学数据支撑。还必须进行系统应用研究，以充分体
现此类材料的优越性，如性能可控、高强环保、耐腐耐
候，及在包装领域的适用性。
４）尚无木／竹基复合包装材料的方案设计原则，
无法规范材料性能设计和包装产品结构设计。
以重型机械包装方案为例，设计过程为［１７－１８］：
首先，需根据产品大小、重量、特性、运输方式、运
输环境，考虑运输装卸可能出现的损坏情况、出口目的
地的特点等因素，确定包装方案和包装形式。对于成
套设备，还需要确定解体方案和组合包装方案。
其次，根据产品净重和装箱单，确定包装箱尺寸，
进行包装箱底座、侧面、端面和顶盖设计；根据强度要
求选择包装材料，对各个承重结构进行强度校核。
最后，考虑运输过程中的气候变化，进行防锈、防
霉等防护包装设计，以及耐久性和耐候性设计、检
测等。
４　结语
机电产品包装对木材需求量巨大，如果能在合理
的总体包装方案的指导下，在满足设计强度的前提
下，以新型重组木／竹复合材料替代实木，用于框架木
箱、托盘和敞装，既可省去高温热处理或药物熏蒸，简
化运输环节，降低包装成本，又可保护环境和节约森
林资源。因此，新型重组木／竹复合材料在机电产品
包装领域将有巨大的发展空间。
参考文献：
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［ＥＢ／ＯＬ］．（２０１４－０１－１０）．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｃｃｍｅ．ｏｒｇ．ｃｎ／ｎｅｗｓ／
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（责任编辑　向 琴）
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