婁志超 王新洲 李延軍 楊 鋒 趙詣涵

（1. 南京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210037；2. 南京林業(yè)大學(xué)竹材工程研究中心，江蘇南京 210037；3. 江西莊馳家居科技有限公司，江西 南平 335300)

竹地板主要可分為竹集成材地板（普通竹地板）[1]、竹篾定向材地板（又稱(chēng)重組竹地板）[2-3]和竹木復(fù)合地板[4]。竹地板多屬于勞動(dòng)密集型且資源消耗較多的產(chǎn)品，產(chǎn)品科技含量較低，目前，市場(chǎng)上的品種少，同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重。由于竹材價(jià)格的不斷上升，導(dǎo)致市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，生產(chǎn)成本增加，產(chǎn)品利潤(rùn)下降，企業(yè)經(jīng)營(yíng)困難[5]。而竹材壁薄、中空，自外向內(nèi)竹青、竹肉、竹黃三者結(jié)構(gòu)不同，性能差異大等特點(diǎn)[6]，導(dǎo)致竹材加工難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，利用率一般在35%左右，嚴(yán)重制約了竹地板加工產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此，需要尋求高附加值的竹地板生產(chǎn)途徑[7-8]。

留青展平竹地板是采用“半竹留青展平技術(shù)”，在原有去青、去黃、軟化、展平工藝[9-12]的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整軟化工藝，在展平過(guò)程中保留竹青部分，制備出留青竹展平板。再通過(guò)正交組坯的方式與竹集成材芯材膠合，最終制得的三層留青展平竹地板。這種留青展平竹地板大大提高了竹材的出材率，充分利用了竹青面優(yōu)異的物理力學(xué)性能特點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)正交的竹集成材芯材克服了竹展平板展平時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使竹展平地板各項(xiàng)性能得以提高，同時(shí)豐富了竹地板種類(lèi)，對(duì)促進(jìn)竹材加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要意義。本文主要對(duì)留青展平竹地板的生產(chǎn)工藝進(jìn)行介紹。

1 留青展平竹地板生產(chǎn)工藝

留青展平竹地板生產(chǎn)工藝由留青竹展平板制造、竹條集成材制造、施膠、組坯和熱壓等部分組成，其工藝流程如圖1 所示：

圖1 留青展平竹地板生產(chǎn)工藝Fig. 1 Production process of flattened bamboo flooring with bamboo outer layer

1.1 留青竹展平板制造

1）原料準(zhǔn)備

主要選用胸徑9～11 cm，竹齡5年以上的新鮮毛竹（Phyllostachys heterocyclecv.pubescens），截掉自根部向上1 m長(zhǎng)竹段，剩余部分截取壁厚在9～11 mm之間的竹筒，長(zhǎng)度為1.3 m。得到的竹筒用于制造留青展平竹地板，保證其裁切、修邊后的幅面可以達(dá)到1 220 mm × 12 mm的竹地板尺寸要求。采用浮動(dòng)去內(nèi)節(jié)機(jī)（圖2a）[13]對(duì)竹筒進(jìn)行去內(nèi)節(jié)，然后再手動(dòng)去外節(jié)（圖2b），最后使用剖分機(jī)對(duì)其半剖分（圖2c）。

圖2 竹筒加工裝置Fig. 2 Processing equipment of bamboo tube

2） 竹片軟化

采用高溫高濕軟化技術(shù)[14-17]，在180 ℃飽和蒸汽條件下，對(duì)竹片進(jìn)行9～11 min的熱處理，熱處理時(shí)間根據(jù)竹片壁厚決定。軟化前，竹片需要在低溫高濕環(huán)境中處理一定時(shí)間，以提高竹材整體濕度，避免展開(kāi)時(shí)開(kāi)裂。

3） 竹片展平

采用縱向展平技術(shù)[18-25]將留青竹片進(jìn)行無(wú)裂紋展平，展平后竹板寬度在13.5 cm左右。

4） 冷卻定型

將展平后的竹板材直接置于設(shè)有水冷系統(tǒng)的壓機(jī)上冷卻定型5～7 min。冷壓定型時(shí)間由廠房環(huán)境溫度決定，環(huán)境溫度較高時(shí)，冷壓時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)；冷卻定型的壓力一般為1～2 MPa，以防止壓力過(guò)大使得竹板材壓潰或厚度方向壓實(shí)，影響板材力學(xué)性能和出材率。

5） 定寬、定厚

從壓機(jī)上卸下冷卻后的竹展平板立即進(jìn)行刨黃面定厚和定寬處理。目前常見(jiàn)的留青竹展平地板中，上下兩層竹展平板厚度有兩個(gè)規(guī)格，分別為6.5 mm和7.5 mm。

6） 堆垛、烘干

將定寬、定厚后的竹展平板以竹黃面向上的方法進(jìn)行堆垛，上下板材間等距放置8～10根寬2.5 cm、厚0.5 cm的竹條或者不銹鋼條作為隔條（圖3）。堆垛正上方施加7～8 t重物定型。將堆垛好的竹展平板送入干燥窯進(jìn)行烘干，從竹展平板側(cè)面吹風(fēng)。干燥分兩個(gè)階段，當(dāng)竹展平板在38～40 ℃條件下處理3～4 d后，含水率降至14%～15%時(shí)，從干燥窯中取出，置于80 ℃循環(huán)水中浸泡50 min。通過(guò)水煮一方面使竹板材厚度方向回彈0.3～0.5 mm，另一方面去除高溫高濕處理后竹材中的多糖降解產(chǎn)物，使竹板材顏色接近，并進(jìn)一步提高竹展平板的耐候性。之后，將竹展平板堆垛，再次送入干燥窯中，干濕球溫度均設(shè)置為50 ℃，干燥5～ 7 d，待含水率在9%以下時(shí)從窯中取出。

圖3 留青竹展平板堆垛Fig. 3 Flattened bamboo board with bamboo outer layer stacking

7）分選

根據(jù)開(kāi)裂、斑點(diǎn)以及刮痕等情況對(duì)干燥后的竹展平板進(jìn)行分選（圖4），開(kāi)裂的板材用于制作竹集成材芯板的竹條，青面有斑點(diǎn)或刮痕的板材在組坯時(shí)可作為地板底板，面板必須為表面平整、無(wú)開(kāi)裂、無(wú)斑點(diǎn)和刮痕的留青竹展平板。

圖4 留青竹展平板Fig. 4 Flattened bamboo board with outer layer

1.2 竹集成材芯材制造

采用2 100 mm×22 mm×（6.5、7.5 mm）的竹條，通過(guò)施膠、側(cè)壓等工藝制得2 100 mm×（128～130 mm）×（6.5、7.5 mm）的竹集成材。膠黏劑選用太爾雙組分水性異氰酸酯膠黏劑（2158），施膠量為180 g/m2以上，熱壓溫度為80～100 ℃，熱壓時(shí)間為6～8 min。將制得的竹集成材沿垂直于竹條方向等距（13.5 cm）裁切后，沿竹條方向等距（32～33 cm）再次裁切，最終得到較小幅面竹集成材芯材，用于組坯。

1.3 施膠、組坯和熱壓

1）施膠

分別對(duì)上下兩層留青竹展平板黃面以及竹集成材芯材兩面進(jìn)行雙面施膠，施膠量為180～200 g/m2，夏季施膠量須大于冬季施膠量。膠選用太爾雙組分水性異氰酸酯膠黏劑（2158或2186），相應(yīng)固化劑編號(hào)為6658，膠黏劑和固化劑重量比按100∶6～8配制。組坯如圖5所示，采用正交組坯方式，上下兩層為留青竹展平板，中間層為竹集成材芯材，竹集成材徑向方向與上下兩層留青竹展平板徑向方向垂直，竹展平板和竹集成材厚度配置分別為：竹展平板（A板）∶芯材∶竹展平板（B板）= 6.5 mm∶6.5 mm∶6.5 mm或7.5 mm∶5.5 mm∶6.5 mm兩種。最終組坯后板材的厚度為19.5 mm。

圖5 留青展平竹地板組坯示意圖Fig. 5 Diagrammatic sketch of flattened bamboo flooring with bamboo outer layer

2）熱壓

將板坯送入熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓固化，熱壓溫度為95～100 ℃，熱壓壓力為3 MPa，熱壓時(shí)間為20 min。

1.4 裁邊

對(duì)熱壓制得的留青展平竹地板板材進(jìn)行裁邊，經(jīng)截?cái)?、砂光、整理、拋光、烙印和涂飾后，包裝入庫(kù)。留青展平竹地板成品規(guī)格為1 220 mm×12 mm×19.5 mm（圖6）。

圖6 留青展平竹地板Fig. 6 Flattened bamboo flooring with bamboo outer layer

2 經(jīng)濟(jì)效益

留青展平竹地板生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，形成了工業(yè)化生產(chǎn)。當(dāng)前，留青展平竹地板市場(chǎng)售價(jià)260 元/m2，生產(chǎn)成本165 元/ m2，利稅為95 元/m2。若投資年產(chǎn)量3 000 m3的留青展平竹地板生產(chǎn)線，利稅為1 425 萬(wàn)元/年。

3 結(jié)語(yǔ)

生產(chǎn)實(shí)際表明，留青展平竹地板采用上述工藝工業(yè)化生產(chǎn)切實(shí)可行。留青展平竹地板的問(wèn)世，豐富了竹地板品種，克服了竹集成材地板制造過(guò)程中竹材利用率低，施膠量大，成本高等不足，開(kāi)辟了竹材精深加工的新途徑[26-27]。留青展平竹地板上下兩層為留青竹展平板，表面覆蓋致密竹青層，且材料制造過(guò)程中采用高溫高濕軟化技術(shù)，板材內(nèi)糖分和淀粉等營(yíng)養(yǎng)成分被部分分解，因此留青展平竹地板力學(xué)強(qiáng)度高、耐候性強(qiáng)，可應(yīng)用于戶(hù)外頂部有遮蓋的屋外走廊、長(zhǎng)亭等場(chǎng)所。