全 文 ：:启一j 产 RE 桃w C lN A F oRES P R T oD C T Us ND I U, T RY木 /竹重组结构材料研究与发展 *张方文 于文吉摘要 : 介绍了国内外木 /竹重组结构材料 (主要有关重组木和重组竹 )的研究起源和发展现状 ;简述了基于混杂复合材料理论提出的竹木复合重组结构材料的概念背景 ,研究进展及取得的主要成果 ;分析了木 /竹重组结构材料研究应用中需要解决的问题 ,并展望了其前景。关键词 : 木 /竹重组材 ; 重组木 ; 重组竹 ; 小径竹 ; 结构材中图分类号 : 1芝石5 ;3 57 95 文献标识码 : A 文章编号 : 10 1 一 529 9 ( 2 0 8 ) 01 - 《X城) 7 一 06eR s e a r c h S at 加5 a dn P or s P e e t o f W o o川B a m b o o R e c o ns it ut et d S t ur c tu r a l M a et r ia lZ H A N G F a n g一 w e n YU W e n一i( R e se二 h I n s t i t u t e o f Wo d In d u s t尽 , Ch i n e s e A e a d e m y Of F o re s卿 , B e ij i n g 10以) 9 1 , C h in a )A b st r ac t : O n t h e b a s i s o f i n t or d u e i n g th e s t a t u s a n d Por s p e e t o f w o o d r e e o n s t i t u t e d m a t e ir a l a n d b a m b o o r e -e o n s ti t u t e d m a t e ir a l ( m a i n l y r e fe 币 n g t o S e ir m b e r an d B a m b o o Z e Ph ” B o adr ) a t h o m e a n d a b or a d , a n e w k i n do f s t ur e t u ar l m a t e ir al w h i e h 15 d e v e l o p e d a e e o dr i n g t o t h e th e o叮 o f e o m p o s i t e m a t e ir a l— W o o d/ B a m b o o e o m -P o s it e r e e o n s t it u te d m a te ir a l 15 er e o m m e n d e d . hT e a e h i e v e m e n t i n r e s e ar e h o f t h e e o m p o s i te m a t e r i al i s er -v ie w e d , th e P r o b l e m s to b e s o l v e d i n d e v e l o p m e n t a n d a p p li e a t i o n o f i t 15 a n a l y z e d , a n d i t s p or s Pe e t 15 d is -c u s s e d .K e y w o r d s : W o o出 ba lbn o o er e o n s t i t u t e d m a t e ir a l s ; Se ir m b e r ; B a m b o o Z e p h y r B o a dr ; S m a l l 一 d i a m e t e rb a m b o o ; St ur e t u ar l m a t e ir al木 / 竹重组材是以木 / 竹单元为主体或与再生的环境友好型农林资源 以及其他材料单元 (合成高聚物 、
金属 、非金属等 )为原料 ,经碾压疏解等工艺处理后重
新混杂组合而成的新型材料川 。 重组材最早 由澳大
利亚在 20 世纪 80 年代首创 ,它以速生小径材 、枝丫材
及制材边角料等廉价低质材料为原料 , 经特殊碾搓工
艺形成网状结构木束 , 以其作为基本单元的一种新型
人造实体木材— 重组木 ( s e d m b e : 。 r v al w o o d ) [’ 〕 。重组木制造方法突破了传统的切削加工模式 ,加工时
材料纤维的排列方向没有被打乱 , 所以各项性能非常
接近于木材 。 自重组材概念引人我国以来 ,林业科研
工作者结合我国森林资源特点 ,分别用木材和竹材等
生物质材料制成了重组木和重组竹 , 因其优异的材料
性能 ,逐渐被作为部分结构材和装饰材料使用 ,为重组
材的研究和应用增添了新的活力 。 文中笔者综述了国
内外木 / 竹重组结构材料 (主要有关重组木和重组竹 )
的研究动向 ,概述了其发展和研究的近况 ,并指出了研
究应用中需要解决的问题及发展方向。
` 基金项目 : “ 十一五 ” 国家科技支撑计划重大项目“ 农林生物质工程 ”
课题 “ 农林剩余物制造绿色建材新产品开发 ” 。
张方文 , 硕士 , 中国林业科学研究院木材工业研究所 , 北京 1《X叉)9 1
于文吉 , 通讯地址同第一作者
收稿日期 : 20 7 一 10 一 17
木 /竹重组结构材料研究与发展— 张方文 于文吉
1 木 / 竹重组结构材料研究现状
1
.
1 国外木/ 竹重组结构材料研究现状
1
.
1
.
1 重组木
重组木的设想起源于 19 73 年 ,澳大利亚联邦科学
与工业研究院 ( C S IOR ) 科学家 Jo h n D o u gl a s C o l e m a n
认为将木质材料纤维天然排列的顺序全部打乱 ,其性
能强度亦被破坏 ,再费劲使其重新排列组合起来 ,这种
设计思路实在是 “ 太不合乎逻辑了 ” 〔’ 〕 。 因此 ,他与他
的同事于 1 982 年建成了重组木生产性试验车间 ,虽然
规模不大 ,但已经能够生产大截面 、任意长度的重组木
产品 。 其后多年 ,他们一直致力于重组木制造工艺与
设备的研究和改进 , 并申请本国 、美国 、 英国 、德国 、 法
·
7
·
夕稼 述 V RE E IW 林 产 工 业CHN IA FO REST P RO DUC I,5 NI DU ST RY
国 、 日本 、加拿大等多国专利以及欧洲和国际专利川 。
19 8 6 年澳大利亚南方木 材公 司 ( SA T C O ) 投资约
2 7 6 0 万美元左右在该国南方 M o u n t G a m b ie : 建设了
全世界第一家大型重组 木工厂 , 设计能力为年产 5
万 m , 辐射松重组木 ,其重组木成套设备制造方法获
得了美国专利 ( N o . 6 0 3 7 6 4 , 19 9 0 年 ) 。 该厂 的建成
标志着重组木工业化生产的开始 , 但因实际生产中
存在重大缺陷等种种问题 , 最终导致澳大利亚重组
木工厂于 19 91 年 7 月停产 。 此后美国亚特兰大的
eG
o
isr
a 一
aP ic 6
。
( G
一
)P 公司决定购买澳大利亚的技术 ,
由澳大利亚 C SI R O 和美国合作在美国亚特兰大州重
新设计并建立 了一套生产线 , 目前这条生产线已经
成功投产运行 。 而且 2 0 0 6 年 ,美国原 G 一P 公司重组
木研发部门与 Aus lP y R y tL d 合并形成了一个新的公
司 iT m T e k ,新公司打算进一步开发重组木产品 。 同
时美国的 S h u q u a l a k L u m b e r 公司也宣称会在密西西
比州计划筹建另外一 家工 厂 。 目前这 两条生产线正
在积极筹建中 ,可以期待在不久的将来 , 重组木的工
业化生产将会达到一个新的高度 。
在 19 85 年 , 日本林野厅 ( F FP IR )也开展了类似该
项新技术的研究 。 1986 年时 日本已经具有月产约
30 砰 成材的工业性试生产能力 。 在澳大利亚重组材
工业化生产严重失败后 , 日本木材学会会长大雄干章
等人开始探索重组木复合刨花板的可行性 ,并取得了
一些试验成果 。 利用定向刨花板技术在重组木表层铺
装一层普通刨花 , 较好解决了重组木的横向翘曲问
题阁 。 到了上世纪 90 年代 , 日本把这些利用小径木 、
尖削枝 ’ r材制得与木材本身纤维排列一致的增强结构
木制品统称为 S T , 这种产品由日本林业和林产品研
究中心 F Fp R I 的 F uj i i 和 M i yat k e 共同研发 , 19 9 7 年
建成试验性工厂 , 其工艺为对辊碾压 、 锯切一干燥
s m i n * 施 p F 胶。 定向组坯、 连续热压 3o m i n 〔6〕 。 除
了澳大利亚 、美国和 日本以外 ,世界上其他的一些国家
在这项研究上也做了很多工作 , 如德国 、英国 、加拿大
均在进行重组木的研究 。 英国于 19 91 年也建成了重
组木生产线 , 1993 年一重组木工厂在沙特阿拉伯投人
生产 。 最近几年 , 澳大利亚的一些学者 、 日本的安滕
友 、英国的 F a l it y B 、 加拿大的 C how S Q 和 Y o u n g g u i s t
JA 均在这个领域进行了研究 ,可见重组木的研究在世
界范围内都备受关注 。
澳大利亚辐射松重组木与木材及几种人造板的物
理力学性能比较见表 1 , 可见重组木性能指标非常接
近木材和胶合板 ,静曲强度及弹性模量指标均优于其
·
8
·
他木质人造板 。 辐射松重组木静曲强度为同树种优质
无缺陷成熟材的 60 % 一 70 % ,且静曲强度随密度增大
呈线性关系提高 , 只要适当加大重组木的密度 ,其强度
完全可以达到或超过优质无缺陷成熟材的性能 〔’ 〕 。
表 1 重组木与木材 、几种人造板物理力学性能比较
项 目 天然木材 胶合板 重组木
定向
刨花板
中密度
纤维板 刨花板
密度
(岁 e m , )
静曲强
度 ( MaP )
弹性模
量 ( G aP )
0
.
4 一 0
.
9 0
.
5 一 0 6 0
.
8 一 1
.
0 0
.
6 一 0
.
8 0
.
6 5 一 0
.
8 0
.
6 、 0 . 8
50 ~ 9 0 4()
一
6() 60
、 1 10 20 一 4 0 3 0 、 40 10
~ 25
6
.
0 一 10 7
.
0 、 10 6
.
0 一 10 4
.
0 一 7
.
0 3
.
0 一 3
.
8 1
.
0 一 3
.
5
1
.
1
.
2 重组竹
竹材加工及竹基复合重组材料的研究主要集中在
亚洲一些国家 ,总的来说国外对重组竹结构材料的研
究还 比较少 〔8〕 。 在亚洲国家中 :泰国已经能制造以 u F
为胶赫剂的竹席胶合板 , 主要用于出口 。 而在其他亚
洲国家如老挝 、菲律宾 、 越南 ,虽然对竹基板材兴趣浓
厚 ,但技术仍处在实验室水平 。 印度竹产业已经 比较
发达 ,但只有竹席板能占有一些市场份额 。 印度尼西
亚进行了大量的重组竹材的研究 , 这种类似于重组木
的板材通常被称为 “ z eP h yr ” , 目前已经投产了一些小
规模的重组竹生产线 , 采用的工艺为 : 原竹压溃、 碾压
一干燥至含水率 8% 一 or % 、 浸胶 ( UF 或 P )F * 组坯
(可分层铺装 )* 热压 ( U F 12 0℃ ; P F 160 ℃ ) * 裁边 ,产
品检测通常参照 日本工业标准 IJ S 5A 908 进行 。 日本
FF P R I 的 Sh ib u saw a 和 ` m 〔9 · ’ 0 ] 自 19 9 5 年来一直致力
于重组竹的研究 ,但产品大规模工业化应用仍然存在
很多困难 。 日本京都大学的 Nar es w o or N u gor ho 和
Nao t。 Adn 。 [
” , ” 〕也做了大量关于重组竹材的实验 ,研
究结果表明 : 不同的毛竹 ( 尸人少之los tac hsr he et or cy la .v
D ub es ce 。 )竹束宽度以及板材目标密度对重组竹材的
弹性模量 、静曲强度 、 内结合强度 、 吸水性和厚度膨胀
率影响显著 ,但对线性膨胀率没有太大影响 ,通过多次
的干湿循环试验表明 ,重组竹材仍具有良好的尺寸稳
定性 。 在后续的研究中 ,他们又尝试使用不同高温来
预压竹束 ,随着温度从 10 ℃ 上升到 1 80 ℃ ,竹束展开
量明显增加 , 表 2 为其制得 的重组竹材各项力学性能
与单板层积材比较表 [ ” 〕。 美国的 M a n s u i A hm a d [ ’ 4〕曾
就竹条层积材 ( B SP )L 做过系统的研究 ,试验选用加尔
各答 竹 材 ( aC lc u t ta b a m bo o ) , 制 得 板 材 密 度 为
0
.
78 酬c 耐时 , 静 曲强度为 12 5 . g M P a , 弹性模量为
n 6 1M aP
。 顺纹抗压强度为 6 . 3 M aP ,经老化处理
林产工业 20 8 年第 35 卷第 1 期
夕旅 述E R VE I W林 产 工 业 C扣I NF AR OE SP R TOD U CT S】D U NSY R T
后 ,试件静曲强度和弹性模量明显降低 ,静曲强度降至
为 9 5 . 6 M P a ,弹性模量为 8 9 2 7 M P a ,处理后 6 5 . 4 M aP 。
表 2 皿组竹材与单板层积材物理力学性能比较
重组竹 单板层积材
项 目 水平加载 垂直加载
( H ) ( V )
柑V 比率水平加载 垂直加载
( H ) ( V )
印V 比率
衬口R ( MaP ) 6 7
.
8 8 2
.
8 0
.
8 2 7 7
.
9 7 6
.
2 1
.
0 2
脚口E ( M aP ) 10 3的 1 1 8X() 0 . 8 7 1 1 7X() 10 4 00 1. 13
注 :重组竹材试件尺寸为 2 x Z x 40 ( 。 m ) , 单板层积材试件尺寸为 4 x 4
减 80 ( 。 m )
, 测试方法参照 J IS A 一 59() 8 和 J I S Z 一 2 11 3 。
1
.
2 国内木/ 竹重组结构材料研究现状
1
.
2
.
1 重组木
我国重组木的研究也比较早 , 19 85 年中国林科院
木材工业研究所得到了澳大利亚成功建厂的消息 , 即
开始了对重组木的研究 , 与江西木材厂合作用国产的
马尾松小径木材和枝 ` r材作为重组木的原料 , 采用
c 4 1 一 75 型空气锤锤击木束的方法 ,完成了我国第一
代重组木试验 , 基本确定了重组木试验的工艺参数 ,并
在此基础上进行了经济分析 。 真正揭开 了中国人认识
重组木的开端要 回溯到 19 89 年 5 月南京林业大学的
张贵麟和华毓坤教授对澳大利亚重组木工业的考察 。
进人 90 年代后 ,汪孙国和华毓坤采用手工疏解和机械
辗压两种方式制出了重组竹板材 , 为重组木加工开创
了新的领域 。 19 93 年 [” 〕内蒙古农业大学的潘石峰 、
王喜明等人开始利用西北地区广泛生长的灌木材沙柳
为原料 ,主要研究了其加工工艺对力学性能的影响 ,并
制得了以脉醛树脂为胶勃剂的沙柳重组材 , 这种重组
材可用于制作家具和建筑构件 。
东北林业大学继中国林科院和南京林业大学之后
也做了大量的研究工作 [ ’ 〕 , 他们在分析国内外的研究
成果之后 ,认为重组木生产中坯料辗压水平的好坏又
直接关系重组木的质量 。 为此 ,马岩等 〔` 6 一 ’ “ 了对辗压原
料的受力分析及木束形成机理进行了深人的理论探
讨 ,在国内首次提出了辗压计算的公式和设计辗压设
备的关键参数 ,从理论上分析了辗压 、扭搓的力学机理
和强度条件 。 主要成就有 : ①初步探讨了木材在均布
载荷压力作用下劈裂而形成木束的静力学强度准则 ;
②借用弹性力学的复变函数解法 , 建立了重组木坯料
在腰鼓形压辊均载辗压下圆截面局部受压的力学模
型 ; ③在理论上验证扭辗形成重组木木束的力学机理 ;
④建立了重组木的材料力学与弹性力学分析的力学模
型 ;⑤导出了静压作用下重组木坯料形成的受力关系
式 ,并用试验验证了这些结论 。 以上理论不仅开创了
重组木力学的研究领域 , 而且为重组木坯料加工设备
木 /竹重组结构材料研究与发展— 张方文 于文吉
设计参数的确定提供了理论依据 。 除了碾压理论研究
之外 , 东北林业大学还进行了重组木复合刨花板制造
技术的试验研究 , 并应用材料力学的理论 , 确定了重
组木复合刨花板在近似于实木性能条件下的最佳力学
性能 , 通过理论分析得到只需在刨花表层铺装 20 % -
30 % 的木束 , 复合材强度就可以提高一倍以上 ,并能有
效提高刨花板的表面加工性能 。 1994 年东北林业大
学在牡丹江木工机械厂的资助下 , 建成了重组木模压
试验台 、重组木工业化辗压试验台 ,使重组木试验由试
验研究转人工业化试验研究 。 这条生产线于 199 年
转让给河北宣化市重组木门框材生产厂 , 从而拉开了
我国生产重组木的序幕 。 该生产线可压制大尺寸重组
杨木板材 ,经中国林科院国家人造板质量检测中心检
测 ,各项指标基本满足使用要求 。
近年来重组木的研究主要集中在工业化利用基础
研究和开发新产品上 ,金维沫等 ! ” 1 ( 1998 )分别测定了
落叶松 、桦木 、杨木等树种制造板材的主要力学性能 ,
研究了不同树种的原料 、 木束几何尺寸 、 施胶 、 铺装比
等因素对其性能的影响 ,结果显示重组木具有较好的
结构材力学性能 。 姜新波等 ( 20 1) 工” 〕对重组木工业
化产品进行了试验研究 ,认为木束的分离是重组木工
业化生产的关键工序 , 从原理上分析采用辗压加工是
分离木束比较理想的方式 。 赵仁杰等 ( 2 (X巧 )[ ” 〕研究
了以杉木制材剩余物— 板皮为原料模压制造重组木H 型材 , 以替代矩形截面 的方材 , 用作木结构建筑的
梁 、柱材料 ,相关技术已经申请了国家专利 。 总的来说
国内重组木的研究和发展水平稍稍滞后 于国际水平 ,
但基本思路还是保持一致的 。
1
.
2
.
2 重组竹
自重组材概念引人我国以后 , 结合我国森林资源
特点 ,很多研究单位开始借鉴重组木的制造工艺和原
理 , 开始以竹材为原料研制重组竹材 〔川 。 早在 1987
年 , 南京林业大学人造板教研室就确定了利用竹材
(尤其是竹梢头 、小杂竹以及毛竹材加工剩余物 )压制
重组竹的研究方向 ,并在实验室成功压制出了以苦竹
为原料的具有较高静曲强度和弹性模量 的重组竹 , 随
后中国林科院木材工业研究所也在实验室压制出了以
小径杂竹 为原料 的重组竹 。 浙江林学 院叶 良明
等〔” , 26 〕 ( 19 91 年 ) 也对重组竹热压工艺进行了研究 ,
分别 以 雷竹 (尸八少亡肠S`aC h少 p
aecoxr
C
.
D
.
hC
u e t C
·
s
·
hC ao )
、高节竹 ( 尸人刃肠st ac hsr P or or inP o .W .Y X沁ug ) 、
孝顺 竹 ( B a o b u g a m以r iP lex 、 r m u众iP lex ) 和 青皮竹
(几少瓦。 st ac hsr 岁a uca cM a uer ) 为原料 , 在去青与不去
·
9
·
夕旅 述RE VIE W 林 产 工 业C HIN A O FRI 路 TPRO D U口侣D 旧 U RY T S
青两种工艺条件下制得重组竹板材 , 其静曲强度和弹
性模量大大超过其他的木质人造板和普通竹材人造
板 ,完全可 以满足 结构材的强 度要求 。 张宏健等
l( 9 8 年 ) 仁” 1以云南典型材用丛生竹一龙竹 ( eD n d or ca l -
a m o yu n an ic o sH ue h et D
.
z
.
iL )为原料 ,通过实验室
试验和工厂试生产 ,确定了竹重组杭的成套工艺参数 、
生产线主要设备的关键性技术参数和工业化生产技术
方案 。 李琴等〔’ s , 20] 相继 开展了多项重组竹材的课题
研究 , 20 1年探讨了以毛竹为原料 , 脉醛树脂为胶勃
剂生产重组竹板材的可能性 。 结果表明以毛竹为原料
可以生产具有较好物理力学性质的重组竹板材 , 浸胶
工艺相对于喷胶工艺更适合生产重组竹板材 。 20 3
年又以酚醛树脂为胶私剂试制重组竹材 , 并对胶液固
体含量 、热压压力 、热压温度 、热压时间四个主要参数
及去青工艺对重组竹材胶合板性能的影响进行了试验
研究 。 于文吉等 ( 2以拓 年 ) [洲 以南方的小径竹材为原
料研究小径竹重组结构材制造工艺 ,重点探讨了重组
竹结构材的密度 , 浸胶后竹束的干燥温度 , 去青与不去
青和刚竹 ( hP . m司阳颐 甲h a eor ides We n ) 、 淡竹 ( 尸入刃-
los t ac h ys 脚uc a cM a “ er ) 、 慈竹 ( eD n dor ca la m o q厅泥n -
司 、雷竹这些不同竹种对重组竹结构材物理力学性能
的影响 ,并分析了用 自行设计的竹材压轧疏解机对小
径竹疏解的原理 , 为高效利用 小径竹提供制造理论
依据 。
随着科研工作者和企业个人对重组竹材研究的日
益关注 ,我国在重组竹材方面的专利逐年增多 ,加快了
重组竹从实验室试制到大规模工业化生产的步伐 。
95 2 14 38
.
7 [” (] 黄志勇 )涉及一种重组竹材 ,其由竹蔑
或压馈帚化的竹材胶合而成 ,特征是竹蔑为侧向排列 ,
由大径竹材裂片破成竹蔑或把小径竹材 、竹梢压溃帚
化胶合而成 , 小径竹可以 实现直接压溃帚化利用 。
0 2 12 0 5 15
.
3 [” ] (汪奎宏等 ) 涉及一种竹材辗压处理是
采用将竹材先去青 ,再剖分 , 然后辗压成横向不断裂 、
纵向松散而交错相连 、 不打乱竹材纤维排列方向竹束
的处理方法 。 9 71 06 283 . 8 〔” (] 杨建中 )研制了一种竹
纤维束制品及其制造方法 ,构成制品的材料是由竹材
纤维和树脂组成 , 其制造步骤包括开条 、 轧条 、形成竹
纤维 、喷胶 、 梳理 、 裁料及装模 、加压加温固化成型等 。
02 1 1209 4
.
3 〔34 〕 (郎妙金 )是竹材剖开后直接将竹材碎
壁成基本单元 , 该方法强调将小径竹材剖分后直接碎
壁成带竹青 、竹黄的不规则竹条单元 ,并对其表面毛糙
处理 , 以增加各竹条单元之间的粘接强度 ,保证基板的
质量 。 在重组竹材产业化方面 , 誉为 “ 中国十大竹乡 ”
·
10
·
安徽广德县 、浙江安吉县已经掌握了相关重组竹材制
造技术 ,大量的企业想通过建产或重新改造设备在竹
重组材制造领域大展拳脚 , 可以预见重组竹材是一种
很有发展前景的板材 。
1
.
3 竹木复合重组结构材料研究现状
竹木复合重组结构材是在重组木和重组竹研究的
基础上 , 运用混杂复合材料理论将重组木的构成单
元— 木束和重组竹的构成单元— 竹束 ,通过科学合理的设计得到一种具有高强度 , 又具有很好韧性和
加工性 , 兼有重组木和重组竹双重优点的新型结构
材 [” J 。 它既具有重组竹优良的物理力学性能 ,纵向强
度高 ,尺寸稳定性好 、不开裂 、材质均匀 ,长度 、密度可根
据需要任意控制 ,又具有重组木更好的可加工性 , 可方
便地对其进行开桦 、打眼 、钉钉等处理。 另外 ,木竹重组
材利用的是我国丰富的速生人工林的小径级原木和竹
材资源 ,这将有效地缓解我国木材资源相对紧张的局
面 ,同时也扩大了速生人工林和竹材的工业化利用途
径 。 竹木复合重组结构材最早由南京林业大学的朱一
辛 (20 3 年 )饰 3提出
,现已拥有两项实用新型专利 ,分别
为竹木重组材 ( 0 2 25 8 05 8 . 1 ) ;一种竹材增强单板层积材
产品及其制造方法 ( 03 1 12 794 . 0 ) ,其特征在于单板层积
材组坯时层间放人加捻竹束 ,使板材内部产生一定的预
应力 ,从而明显改善竹材增强单板层积材的使用性能。
目前 ,南京林业大学 〔” 〕选用人工林速生杨木和毛
竹进行了竹木复合重组材的研究 。 竹木重组材的研究
包括 : ①备料工艺 : 木束 、竹束制备 , 施胶方式 (浸胶 、
喷胶 ) ;②混杂工艺 : 混杂类型 (层内混杂 、 夹芯混杂 、
层间混杂 ) ,混杂比 ; ③热压工艺的研究和竹木重组材
性能的测定 。 研究发现 : 竹木重组材的冲击韧性呈现
明显的混杂效应 ,不同混杂类型 、混杂比的竹木重组材
其性能也不同 。 调整木束和竹束的混合方式和混合比
例 ,可得到不同物理力学性能的竹木重组材产品 ,大大
扩展延伸了材料的应用范围 。 浙江林学院〔’ 吕」以杉木
制材边皮疏解获得的木束条和刨切薄竹过程中产生的
废料为原料 , 也开发出了竹木复合积成材 ,并探讨了其
生产工艺及各因素 : 如竹木混杂比 、木束条粗细及 比例
对复合材料性能的影响 。
竹木复合重组材研究提出了木材与竹材复合的思
路 ,是科学合理利用资源 、拓宽应用渠道 、 提高利用率
的有效途径 仁洲 。 充分利用竹材强度高 、杨木密度低的
特点 , 通过混杂复合的方法完全可以开发出轻质 、高
强 ,能够满足建筑用木结构 、建筑和造船用脚手板 、汽
车车厢底板等不同力学性能要求的结构用材 。 竹木复
林产工业 20 8 年第 35 卷第 1 期
夕稼 述 R EVI EW 林 产 工 业C H I NF AOI R路T P RODU CT S I NDU ST RY
合重组材也可添加防腐剂 、阻燃剂 、 防虫剂等功能性物
质后作为功能型材料使用 , 适用于铁路和城市轨道交
通的轨枕 、城市园林景观的木结构建筑 、各种古建筑的
修缮 、仿古建筑的建造以及其他对木材防腐 、防火性能
要求较高的场合 。
2 竹 / 木重组结构材料需要解决的问题
( l) 原料疏解制备工艺及设备
原料疏解制备工艺是制造重组材的关键工序 ,原料
通过疏解设备后的效果和外观形态对重组结构材性能
影响显著 ,研制适用的疏解设备是重组结构材料生产实
现大规模工业化的前题 。 目前制备方法有扭转 、碾压 、
锤击 、冲击 、刺穿 、压溃等方法 ,未来应该考虑开发多种
疏解方法结合的设备 , 既保证原材本身力学性能没有被
破坏 , 又有助于提高重组结构材料的各项力学性能 。
( 2) 重组结构材料机械化铺装
机械化铺装是重组结构材料实现工业化生产另一
个需要克服的问题 ,束状原料单元很难像刨花那样整
齐一致 , 目前困扰着重组木生产工艺的问题是无法铺
装出交织状态下均匀和充实的板坯 。 并且木束间互相
交织 , 当部分相对倾斜角度较大时 ,成品表面很难保持
原材料特有的天然花纹 。 如果年产量小于 3 00 砰 ,则
可以采用工效较低 、工作条件差的人工铺装来实现 , 因
此开发具有自动化机械铺装的机器设备将极大促进其
工业化生产和发展 。
( 3 ) 重组木结构材料密度分布不均匀
澳大利亚 M o u n t G a m b i e r 的重组木工厂在 19 86 年
投产以后 , 19 89 年生产就遇到了此问题 , 由于其采用
高频加热 ,干燥过程板坯的含水率总是很难控制得使
其分布均匀 , 含水率过低 ( 1% ) 的地方没有压实 , 过高
(巧% )的地方却压实的过重 ,致使出现 了间题 。 目前
通过传统接触热压方式和较为先进的机械化铺装设备
将能较好的解决重组木结构材料密度分布不均匀的
问题 。
( 4 ) 重组结构材料出现横向翘曲
在生产过程中 ,重组结构材料的纵向强度较高 ,使
其横向强度相对下降而产生横向翘曲 , 尤其是生产较
大幅面的板材时横向翘曲现象更为严重 , 如何提高横
向强度而避免翘曲是重组结构材料研究中的另一个问
题 , 目前可以着力于探索交叉组坯或与其他材料复合
方法来增强横向强度 。
( 5 ) 提高重组结构材料表面质量 , 增加产品附
加值
木 /竹重组结构材料研究与发展— 张方文 于文吉
重组结构材料是一种优质的新兴人造板材 , 但其
表面质量使得更为广泛的推广应用阻力重重 。 重组结
构材料成品表面不细腻 , 凹坑状的束状基本单元搭接
处的楔形不平 ,很难做到非常光滑 。 若想提高重组木
产品表面质量 ,传统的机械加工工艺很难达到目的 ,必
需寻找新的途径 。 可以就表面装饰处理 、 重组木复合
刨花板或塑膜重组木进行研究 , 以期使重组木产品的
表面质量得以改善 ,并使重组木产品在更广泛的领域
得以应用 。
3 展望
木 /竹重组结构材料的开发应重点从装饰性 、功能
性和综合利用木材 、竹材或农业剩余物等多种生物质
材料的角度出发 ,开发出具有不同装饰效果种类的重
组材产品 ,重点考虑在生物质材料本身优良的物理力
学性能的基础上 ,针对市场的实际需要进行开发 ,充分
利用好速生林小径木 、小径竹材 、枝 丫材 、 竹材剩余物
和丰富的农业剩余物资源 , 开展多种生物质材料复合
重组可行性和基础研究 , 生产具有优 良力学性能与较
高附加值于一体的产品 。
竹木复合重组材料作为一种新型的结构用材 ,利用
价值低廉的速生木材和竹材为原料 ,为天保工程实施后
速生材和农业剩余物材料的开发利用提供了一种可借
鉴的思路 。 通过科学合理的产品结构设计 ,竹木复合重
组结构材料完全可以满足不同场合下的工程材料的性
能要求 ,在工程结构材料领域具有广泛的应用前景 。
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(责任编辑 张国萍 )
(上接第 6 页 )
享受国内木质人造板厂使用 “ 三剩物 ” 生产纤维板和刨
花板而享受的增值税即收即退政策 , 以及用秸秆发电的
工厂那样享受使用秸秆燃料国家给予经济补偿的政策 ,
造成一个鼓励使用秸秆作人造板生产原料的氛围 。
( 4 ) 利用各种宣传手段 , 大力宣传使用稻秸秆人
造板的重要意义 ,宣传以秸秆替代木材原料的经济价
值 、社会价值和生态价值 ,形成一个企业积极运用稻秸
秆作人造板原料 , 消费者积极使用秸秆人造板产品 ,全
社会以使用秸秆资源为荣的外部环境 。
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(责任编辑 韦亚红 )
林产工业 20 8 年第 35 卷第 1 期