竹材性质及其资源开发利用的现状与发展

竹材性质及其资源开发利用的现状与发展

人们使用竹子资源的历史相当悠久。据考证,远在古代人们就能使用多种竹制器具。我国在殷商时期已经出现竹制弓箭、竹简等竹制品,秦代时普遍用竹制作笔管,晋代时开始出现以竹为主要原料的土法造纸。近年来,竹类产业发展迅速,其资源开发的广度、深度不断得到拓展,其产品门类齐全、品种众多,已经涉及建筑、造纸、家具、轻工、食品、医药、保健、包装、运输、旅游、环保、新材料等领域,竹炭、竹叶提取物等新型竹产品的研究开发方兴未艾。随着天然林保护工程的逐步实施,2005年我国商品木材需求缺口将达6000万至7000万m3;而竹类植物因具有生长速度快、代木性好和生态功能强等优点,其经济、生态和社会效益将会日益显得突出、重要。本文就竹材性质及其资源开发利用的现状进行分析,并提出具体的建议,为合理、有效利用现有的竹类资源提供依据。1竹林分布及分布竹类有70多属,1300余种,素有“世界第二大森林”之称。全世界竹林面积约2000万hm2,年产竹材1800万t以上。竹类从热带到温带甚至寒带均有分布,但主要分布在热带和亚热带多雨地区。其地理分布可分为三大竹区,即亚太竹区、美洲竹区和非洲竹区。亚太竹区是世界上最大的竹区,拥有50属,900多种竹子,面积达1400万hm2。其中丛生竹最多,约占3/5,散生竹次之,约占2/5。杆形粗大、材质良好而有经济价值的约100种。中国、印度、日本、缅甸、泰国、菲律宾、孟加拉等国是竹类资源较丰富的国家。美洲竹区的面积仅次于亚太竹区,该区跨南北美洲,有18个属270多种,面积约160万hm2,其中仅青篱竹为散生型,其余17个属均为丛生型。该竹区大型竹种很少,绝大多数为小型低矮竹种,经济价值较低。非洲竹区的范围较小,共14属50种,面积约150万hm2。非洲大陆的竹类区系很贫乏,乡土竹种很少,而东非的马达加斯加岛的竹种丰富得多,有11属40种。澳大利亚的竹子仅有1属3种。欧洲原有的竹种在冰河时期灭绝,现在各国栽培的竹种都引自亚洲、非洲和拉丁美洲各地。我国竹类植物资源十分丰富,无论是竹子的种类、面积、蓄积量和年采伐量均居世界之首。据统计,全国共有竹类植物40多属,500余种,竹林面积720万hm2。其中,纯竹林420万hm2,原始高山竹丛300万hm2,而纯林中又以毛竹为最,占70%。竹林的自然分布很广,具有明显的地带性和区域性,大致可划分为三大竹区:①黄河—长江竹区,为散生竹区,主要有刚竹、淡竹、桂竹、金刚竹等竹种;②长江—南岭竹区,为散生竹和丛生竹混生区,以毛竹为主,散生型竹有刚竹、水竹、桂竹等,混生型竹有苦竹、箬竹等,丛生型竹有慈竹、硬头黄等;③华南竹区,为丛生型竹区,主要有撑篙竹、麻竹、粉单竹等竹种。三大竹区中,长江—南岭竹区竹林面积最大、竹子资源最丰富。该区包括福建、湖南、浙江、江西、广东、四川、广西、安徽等8个省区,竹林面积占全国总面积的88%。其中,浙江、湖南、江西三省的毛竹林合计面积占全国的60%以上。台湾省的竹子很可观,有60多属,100多万hm2。近年来由于天然林保护工程的实施,木材资源日趋紧缺,竹类资源的开发日益受到重视,人工竹林面积不断扩大,以每年6万多hm2的速度增长。竹林的经济效益相当可观,全国每年可产竹材1800万t,竹笋170万t,年产毛竹材5亿多根,杂竹300多万t,相当于1000余万m3木材,约占全国年木材采伐量的1/5以上。全国竹业年总产值200亿元,其中加工值160亿元,出口创汇5亿多美元。2竹材的结构及组织比量竹材解剖构造的研究早在20世纪30年代就开始了。日本竹内叔雄、我国的温太辉、李正理、朱惠方、江心、方伟、乔士义和德国Liese等先后研究过竹子维管束的结构,并依据其特征作了相应的归类。一般认为竹的维管束可分为双断腰型、断腰型、紧腰型、开放型和半开放型5种。丛生竹与散生竹间竹秆部内部构造上差异显著,维管束构造、薄壁组织细胞和维管束在断面上的分布均有不同,可作为种属鉴别的依据之一。丛生竹、散生竹和混生竹3类中,丛生竹维管束的长度、宽度和长宽比为最大,散生竹最小,混生竹居中;不同部位,维管束密度由下向上呈渐增趋势,而维管束大小呈变小趋势;竹壁由外侧向内侧维管束密度呈渐减趋势,竹壁中层的维管束最长,内部次之,外部最小。Paraweswaren发现竹子基本组织由两种薄壁细胞组成:垂直的长形细胞和分散在其中的短细胞。长细胞的胞壁较厚,在竹秆成熟过程中逐渐死亡,并木质化;短细胞则长期保持生活状态,直至竹秆死亡。Ghosh、Negi、Pattanath、Rao和腰希申等都对竹的表皮研究发现表皮由长形细胞、硅质细胞、栓质细胞和气孔器组成,随竹种不同,表皮细胞的形状、大小、分布、壁厚及纹孔等均有差异,可作为分类的依据。竹材的导管较大,长度在120～130μm之间,两端开口,端壁平直或略斜。竹材的纤维细胞细长,两端渐尖,有时在端部出现分叉,其腔径较小,胞壁较厚,壁上有明显的节状加厚;薄壁细胞大小比较均匀,多呈枕形和腰鼓形,杆状较少。电镜下的竹材纤维有2种基本结构,即细胞壁相对较厚的纤维和细胞壁相对较薄的纤维;横切面上的纤维细胞壁上有厚薄交替的成层现象,薄层木质化程度较高,而厚层木质化程度较低。薄层为近横向排列,厚层为近轴向排列,与纤维轴的缠绕角度呈300～400。成熟纤维的细胞壁由多层组成,而不同的纤维,层数也有差异。层数较多的一般居于维管束的外围,与薄壁组织或输导组织靠近。透射电镜观察毛竹茎纤维发育时次生壁的形成过程表明:纤维发育早期,细胞具有较大的细胞核和核仁;细胞质浓稠,具有核糖体、线粒体和高尔基体等细胞器;随着纤维次生壁的形成,细胞壁加厚,细胞质变得稀薄,内质网和高尔基体的数量明显增加,并且两者共同参与了运输小泡的形成;在质膜内侧可观察到大量周质微管分布。随着次生壁的进一步加厚及木质化,细胞壁形成宽窄相间排列的多层结构。竹材纤维与木材相似,也有结晶区和无定形区,通常随结晶度的增加,纤维束的抗张强度、弹性模量、硬度、密度及尺寸稳定性也随之增加,而保水值、伸长率、染料吸着度、润胀度、柔软性及化学反应则随之减小。大部分竹材的微纤丝角为100左右,个别差异较大。竹材是各向异性材料,竹材不同部位细胞大小、形状、维管束密度、纤维含量各不相同,一般为从基部到梢部,从内层到外层维管束密度、纤维含量增加,各类细胞、导管孔径、细胞腔、胞间隙均呈变小的规律。Grosser等研究表明,竹秆内约52%为薄壁组织,40%为纤维组织,8%为输导组织。纤维组织比量与竹材性质、纤维得率及纸的质量有关,与纤维得率密切相关。一般纤维组织比量大,则纤维得率和纸的质量就高。纤维组织比量在种间存在极显著差异,26种散生竹的纤维组织比量为24.16%～48.33%,平均38.61%。刚竹属34种纤维组织比量为29.47%～56.55%,平均43.46%;浙江省6种丛生竹的纤维组织比量为34.2%～45.5%,料慈竹平均45.02%;组织比量轴向变异为梢部最大,中部次之,基部最小;径向变异为外部较大,中部和内部较小。组织比量与年龄无显著相关,与胸径有一定相关。纤维形态是影响纸张强度和质量的重要因素,纤维长度大、长宽比大、壁腔比小,则纸浆造纸时,纤维易压溃,纤维交织性能好。纤维长度不仅与纸页撕裂度呈直线关系,而且长度大有利于提高纸张的抗张强度、耐破度及耐折度。长纤维的存在是构成纤维网络的基础,有较多的长纤维组分的浆料,才有可能构成较好的纤维网络,从而具有较高的湿纸抗张强度和伸长率。竹材的纤维长度较针叶材短,较阔叶材长(针叶材3.00～4.00mm,阔叶材1.4mm)。竹类的纤维长度因竹种、竹秆的不同部位存在极显著差异,竹材纤维长度主要受竹秆部位的影响,与年龄、胸径及种源无显著相关。茶杆竹、淡竹、短穗竹纤维长度平均在1.5～2.0mm之间,刚竹属34种竹材纤维长度为1.545～2.119mm。马灵飞等对26种散生竹以及对6种丛生竹的测定表明,纤维长度分别为1.33～2.22mm和2.23～2.68mm,贵州22种竹纤维长度在1.286～2.497mm之间变动,平均1.940mm。纤维长度在轴向变异为中部最长(个别竹种除外),上部次之,下部最短或下部次之,径向变异为中部最长,内部次之,外部最短或外部次之。按国际木材学家协会的规定,纤维长度低于0.9mm的属短纤维,0.9～1.6mm间属中级纤维,长于1.6mm的属长纤维,绝大多数竹材属于较长纤维。纤维宽度直接影响到纤维的长宽比。一般认为宽度在种间变异极显著,而在竹秆部位间的变异不显著。研究表明,轴向变异为基部最大,中部次之,上部最小;径向变异为中部较大,内部和外部较小。长宽比与竹材性质和利用关系密切,一般要求造纸原料的长宽比应大于30,且愈大愈好。竹材纤维的长宽比较针叶材和阔叶材都大。纤维的长宽比因竹种、竹秆的不同部位存在极显著差异,茶杆竹、淡竹和短穗竹纤维长宽比大于100,刚竹属34种竹材纤维长宽比为96.6～150.4。一般认为,长宽比的轴向变异与长度相似,中部和下部大于上部,或由上到下渐减,或中部最长,上部次之,下部最短。也有研究认为,长宽比在轴向或径向无变异规律,不同地理种源的竹种,纤维宽和长宽比变化较大。长宽比大的竹材,强固性和割裂性好,并且适于作优质造纸原料。一般认为壁厚与纸张的性能无关,而壁腔比的影响则较大。壁腔比小的纤维,壁薄腔大,纤维柔韧性好,彼此易于结合,抄成的纸张强度较大;而壁腔比比值大的纤维比较僵硬,彼此结合差,制成的纸张强度较低,纸页较疏松、吸水性强。造纸原料对壁腔比的要求一般不大于1,而竹材壁腔比普遍偏大,这对竹材造纸不利。壁腔比种间差异显著,例如丛生竹的壁腔比在1.9～2.7之间;生竹的壁腔比为1.80～6.40,平均达4.16;刚竹属34种竹材纤维的壁腔比达2.46～5.62。腔径以竹秆基部最大,梢部最小,壁厚则以中部最宽,内侧次之,外侧最小,不同竹秆部位壁腔比差异不显著,轴向变异为梢部比值最大,中部次之,基部最小;径向变异为外部较大,内部较小。3竹秆和红壳竹的理化性质竹材密度大小显著地影响着竹材的力学性能。各种竹材的实质密度十分接近,与木材的实质密度也几乎一致,约在1.481～1.514g/cm3,平均1.500g/cm3。竹材的绝干密度平均为0.79～0.83g/cm3,不同部位绝干密度的变化均为基部和梢部内层和外层较小,中部和中层梢大;同龄丛生竹绝干密度略大于散生竹。竹材的基本密度为0.4g/cm3～0.8g/cm3,并随竹种、年龄、胸径、竹秆部位、立地条件和竹种变化。一般认为竹材的基本密度大,则纤维含量大,竹材的机械性能高,力学强度就大;基本密度小,力学强度就小。对麻竹基本密度和力学性质影响最大的依次是竹秆部位、竹龄和立地条件,其中竹秆部位和竹龄的影响极显著;立地条件对基本密度、顺纹抗压和弦向冲击韧性影响极显著,对弦向抗弯强度、顺纹抗剪影响不明显。基本密度和力学性质变异为:竹秆上部最大,中部次之,下部最小,随立地条件高而减小,随年龄大而增高。竹秆的不同部位,基本密度由内向外,自下而上呈增加趋势,中下部的差异不显著,而中下部与上部的差异显著。随着壁厚的增大,基本密度、机械强度增加。毛竹竹秆不同部位的基本密度与竹材的顺纹抗压强度有密切关系,其变化为自基部至梢部,密度逐步增大,竹壁外侧比内侧大,有节部位比无节部位大。杨云芳等认为红壳竹的物理力学性质与年龄和竹秆部位均有密切关系,其基本密度、顺纹抗压、抗拉强度和抗弯强度随竹龄增加而增加,至5～6a达最大值。毛竹和淡竹竹材的密度幼竹最小,1～6a生逐步提高,5～8a生稳定在较高水平上,其后有所下降。竹类植物不同属间的密度变化趋势与其地理分布有一定的关系,分布在气温较低、雨量较少的北部地区的竹类,竹材的密度较大,而分布在气温较高、雨量较多的南部地区的竹类,竹材的密度较小。竹材收缩率弦向和径向大,纵向小。同济大学研究表明:4年生的毛竹竹材含水率为40%时,收缩以弦向最大,为4.5%,径向次之,为3.0%,纵向最小,为0.32%;弦向收缩中,竹青最大,为100%,竹壁中部次之,为80%,竹黄最小,为75%;纵向收缩中,竹黄最大,为200%,竹壁中部次之,为156%,竹青最小,为100%。竹材的湿胀率,径向略大于弦向,纵向则很小;不同竹种存在一定差异,基本密度大的竹种,竹材组织较致密,机械组织比例高,因而湿胀率小。杨云芳等认为红壳竹的干缩性随竹龄增大而逐渐减小,在竹秆的不同部位,由下而上,干缩性渐减。竹材的含水率与竹龄、部位和季节有关,一般鲜竹材为80%～100%。竹材的含水率影响竹材制品的质量,在一定范围内,竹材的机械强度随含水率的减少而提高,但如果干燥失水过多,竹材就会变脆,强度随之下降。清华大学的资料表明,4～6年生的毛竹,当竹材含水率低于25%时,收缩系数变异较大,含水率高于25%时,收缩系数变异较小,随着竹材含水率的提高而下降,而板状横拉、板状纵劈和弦向静曲等强度与竹材含水率关系不明显,但其他一些强度的受力方向平行于导管,含水率降低时,导管和纤维组织收缩,组织紧张,强度增加。4不同竹材的营养成分含量竹材的化学成分因竹种、竹龄、竹秆部位、立地条件不同而稍有差异。竹龄是影响化学成分含量的主要因子,其次为竹秆部位;而造林方式和立地条件的影响较小。造纸原料的纤维素含量要求在40%以上,纤维素含量越高,则纸浆得率越高,经济效益越高。竹材纤维素含量随着竹龄增加而略减,由基部向上渐增;竹材纤维素含量高于阔叶材。云南14种竹材纤维素含量在45.24%～52.21%,平均为48.33%,比阔叶材高11%;刚竹属的34种竹材纤维素含量在41.26%～49.29%。纤维素含量随年龄增大而下降,在竹秆部位上的变化为上部大于中部和下部,外层大于中层和内层。纤维素含量与竹龄、胸径、竹种以及竹秆部位均有关系。戊聚糖影响打浆和成纸的透明性,其含量越高,则打浆越容易,纤维的结合强度也越大,其变异情况同纤维素;14种竹材的戊聚糖含量为15.12%～20.12%,平均17.15%,比针叶材高70%,比阔叶材低20%;料慈竹平均19.66%。木质素含量越低,则制浆漂白越容易,消耗的化学药品越少,木质素含量随年龄增加而上升,秆轴方向由基部向上渐减;竹种间木素含量也有差异。例如料慈竹木素含量平均24.28%;茶杆竹、淡竹和短穗竹木素为25%左右,介于针、阔叶材之间;云南14种竹材的木质素含量22.17%～28.19%,平均24.99%,比针叶材低13%,与阔叶材相当。超微结构显示:竹类植物的纤维细胞壁上的纤维素微纤丝间的空隙较木材的小,因而木质素沉积少,木质素的含量也相对较低,这对造纸来说是有利因素。竹材冷水、热水、1%氢氧化钠抽提物远比木材高,因而易发生虫蛀、霉变和菌腐。灰分和二氧化硅含量越高,碱回收越困难,化学药品耗费越大,经济效益越低,对环境污染越严重。云南14种竹材灰分和二氧化硅含量均数倍于木材,是造纸的一大缺陷。14种竹材灰分0.75%～2.87%,平均1.76%,是针叶材的5.5倍,是阔叶材的3.5倍,但低于禾草类;二氧化硅2.24%～2.54%,平均0.95%。5竹材的利用历史与木材相比,竹材收缩量小,高度的割裂性、弹性和韧性,顺纹抗压强度、抗拉强度大,竹材的力学性能强于木材。我国竹材测定表明:其抗拉强度约为针叶材的4倍、为阔叶材的2倍,抗压强度约为木材的1.5～2.0倍。但竹材也有自身的局限性:壁薄中空、直径较小、尖削度大、结构不均匀,易产生虫蛀和霉变等,因此传统的木材加工设备和工艺不能直接用于竹材加工,故竹材长期停留在原竹利用、编织工艺品、制作简单家具和生活用品等初级利用阶段,未能作深度开发。20世纪40年代,国外开始研制竹材人造板,相继建成了竹纤维板和单板生产线;我国竹材人造板开发起步较晚,始于上世纪70年代,发展于80年代,现已具有相当的规模,其产品日新月异,品种众多。从结构上看,可分为4类:竹质胶合板、竹质地板、竹材碎料板、复合板材等。5.1竹材层积板pf2竹质胶合板是以竹材不同几何形状的构成单元,通过干燥、施胶,按一定结构组成板坯,热压胶合而成。包括竹编胶合板、竹帘胶合板、竹材层积板和竹材胶合板等。竹编胶合板,也称竹席胶合板,是由竹材劈篾、编席、涂胶热压胶合而成。一般情况下,编席及其以前工序为手工操作,可分散加工,然后集中到工厂进行后继工序处理,加工成制品,其工艺简单,设备投资少,在大径竹少、资金不丰的地方,适于发展竹编胶合板生产。由于竹席由竹篾经纬交织而成,胶合板材的纵横向差异很少。经测定,静曲强度51～102MPa,抗冲击强度很高,产品主要为薄板,可用于包装箱板、室内顶板、铁路篷车顶板、侧壁板等,少量厚板用于建筑模板。竹编胶合板的构成单元为竹席,而竹席的加工很难用机器完成,因而生产效率很低,该板表面平整度差,比表面积大,胶耗量大,用做模板时,脱模困难,使用渐少。现有改进型品种,如饰面竹编胶合板、薄木贴面竹编胶合板等。竹帘胶合板,是以竹帘为构成单元,热压胶合而成的竹质人造板,其物理力学性能除纵向静曲强度略低于高密度的竹篾层积材外,其它各项指标均较理想。研究表明,采取厚、薄竹片单板相间组坯时,所得竹帘胶合板胶合强度较高,变异性小;组坯时薄平板数目越多,竹帘板密度越高,范围为0.60～0.68g/cm3,板的含水率大致为5%～6%。韩健等研究认为,最佳热压温度为1300～1400℃,保压时间为(按板材厚度)80s/mm,热压压力3.5MPa。该板以竹帘代替竹席作芯材,节省了编席时间,提高了劳动效率,成本降低。其成本分别为竹材层压板、竹编胶合板的89%和84%。主要用作建筑模板,其强度高、韧性好、幅面宽、拼缝少、表面光滑容易脱模,耐水耐热、不变形周转次数高。径向竹篾帘改以往的弦向剖篾为径向剖篾,是一种新型构成单元,可以利用直径6cm以下的中、小径材,其出材率和加工效率均高于其他竹质胶合板,其胶耗量较少,成本低,竹材的利用率可由弦向剖篾的40%提高到70%左右,单位产品的胶耗量减少到50kg/m3,成本仅为弦向板的70%左右,具有较好的发展前景。竹材层积板,用一定规格和含水率的去青竹篾为原材料,经干燥、浸胶、组坯、热压胶合而成。组坯时,竹篾纵向排列的称为单向结构板,单向强度很高,竹篾垂直交叉排列的称非单向板。该产品生产工艺简单,不需编席织帘,但胶耗量大,使用酚醛胶作胶粘剂,价格较高,研究认为,PF2水溶性PF树脂胶比较适合,不宜使用低聚PF1树脂,更不宜使用pH值高的PF3树脂,用工业下脚酚钠盐代替50%苯酚的2LPF1,具有与PF2相当的性能,且成本低的多,板的纵向强度很高,但横向强度很低,一般作工程结构用材,主要作火车、载重汽车底板和集装箱底板。其改进型产品竹帘层积材,以竹片拼织的竹帘单板代替竹篾为构成单元,通过涂胶、组坯、热压等一系列工序制得的竹材板。既避免了竹编胶合板编席过程,又避免了竹材胶合板复杂的软化展平过程。该板的单板中竹片无重叠,表面平整,胶耗量较小;实现单板整张化,可减轻劳动强度,提高劳动效率;单板中竹片间有空隙,热压时水蒸气易排除,几乎没有鼓泡分层等现象,合格品率高。竹材胶合板,以毛竹等直径较大的竹种,经热处理后,软化、展平、干燥、涂胶、热压胶合而成,其主要特征为竹材在高温条件下软化展平,再经刨削加工,此法可获得最大厚度和宽度的竹片,减少劳动消耗和胶耗量,成品强度高、刚性好,是优良的结构用材,普通三层板的密度为0.788g/cm3,纵向静曲强度约为115.5MPa,横向静曲强度约为73MPa,主要用作汽车车厢底板及建筑模板的基材。由于该板在展平过程中对竹材表面有一定破坏,因而外观质量较差,并且对原材料要求高(眉围26cm以上),对原料的利用率较低,加之该产品加工工艺复杂,设备多,难控制等因素影响,大规模发展有一定困难。5.2涂料的固化和国内其性能的影响竹质地板,是竹材经截断、开条、干燥、浸胶、组坯、热压胶合而成。根据其结构不同可分为:三层弦向板、单层径向板和横切断面板,前两种较为常见。竹材因含有丰富的营养物质,易发生虫蛀、霉变和腐朽,用做地板时须作蒸煮及“三防”处理,处理后的竹材白度和亮度增加,一般不需再进行漂白,但有时还要作炭化处理,以适应不同客户对色泽的不同需求。使用的胶粘剂多为脲醛树脂胶,该胶价格比较便宜,但胶合性能尚需改进,由于竹地板的构成单元为等宽等厚的竹板,板面光滑,比表面积小,因而胶耗量小。地板的涂饰一般采用底漆辊涂与面漆淋涂的方式进行,所用紫外光固化油漆,固化迅速,漆面收缩小,干燥后漆膜平整光洁,表面硬度大,耐刮磨,阻热、防潮功能较好,具有传统木地板油漆无法比拟的漆光和着色效果。竹地板克服了竹材的天然缺陷,保持了竹材天然的质感、光泽和纹理,防虫蛀、防霉变,耐磨阻燃,冬暖夏凉,是优良的地板材料。据测定,其含水率、导热系数均低于木地板,抗弯、抗压强度、基本密度和硬度大于木质地板,收缩性小,抗老化、弹性好。竹地板对生产设备及技术要求很高,竹材利用率低(约16%左右),因而成本高,售价高,市场扩展空间受到很大限制。5.3竹质碎料的形态和尺寸竹材碎料板,包括竹材纤维板、竹材刨花板等,以竹材的采伐和加工剩余物以及小径杂竹为主要原料,经干燥、施胶、铺装成型,热压而成。竹材刨花板的外观及物理力学性能均较普通木质刨花板优良。研究表明,竹质碎料的形态和尺寸不仅直接影响竹碎料板的静曲强度、平面抗拉强度、握钉力等物理力学性质,还影响着板面质量和板边质量。竹材刨花板的强度随着刨花的长度增加而增加,刨花以长度20～30mm、宽度10～12mm、厚度1.2～0.4mm为宜。竹材刨花板的静曲强度高达45.0MPa,比普通木质刨花板高一倍多。陈士英等研究竹材刨花板的蠕变性能,结果表明酚醛胶竹材刨花板较脲醛胶竹材刨花板有更好的抗蠕变性能,在竹材刨花板的表层贴一层竹席,则抗蠕变性能进一步提高;脲醛胶竹材刨花板比脲醛胶木材刨花板有更好的抗蠕变性能。发展竹材碎料板,有利于竹类资源的综合利用,前景广阔。5.4竹材和木材复合的竹复合板竹材复合板,以竹材为主要原料之一,由两种或两种以上性质不同的材料,或者以竹材不同构成单元为原料,利用合成树脂或其他助剂,经特定的加工工艺制成。这类产品可以根据不同的使用要求,灵活地进行结构设计,使其中的各构成单元都能充分的发挥自己的特长。竹木复合板既能最大限度地利用竹材和木材的优势,又能节约大量的珍贵木材资源,尤其是竹材和速生小径材的复合板,市场广阔。以竹材或木材旋切片为面材的竹木复合板既具有一般竹、木地板的冬暖夏凉、隔音防潮、弹性适中等优点,其价格也相对较低。以软化展平的竹片为表板、马尾松为芯板制成的竹木复合板做车厢底,其物理力学性能达到林业行业标准。由竹材和木材复合而成的层积材可做车厢底版,其横纹静摩擦系数要大于红松。通过调整竹材胶合板的结构,并与木材复合,可得到性能优良的板材,竹条或竹席与木质板材组合生产强化胶合板可提高板材的抗弯和抗剪特性,研究表明,竹黄篾与杉木的厚度比对复合板的密度、纵横向静曲强度、横向弹性模量有极显著影响。配以先进的方式,可制造出高强覆膜竹胶合模板,该板强度大、刚性好,板面光洁,平整度好,表面耐磨,吸湿膨胀低,主要物理性能已达或超过世界名牌模板水平。6不同竹材的制浆工艺竹子是速生植物资源,生长快,易繁殖,每年平均可产鲜竹22～25t/hm2。竹类植物含有丰富的纤维素,并且大多数竹种属中长纤维,就竹材的纤维形态和化学成分而言,竹材适合作造纸原料,常用制浆竹材30多种,不少竹种尤其是某些丛生竹更是造纸的优良原料,“热带林业技术中心”曾研究过喀麦隆、刚果、象马海岸、加篷、马达加斯加、塞内加尔等6国所生产的龙头竹、锐药竹的纤维和造纸性质,认为竹材纸浆质量相当于、甚至优于针叶材。竹浆与木浆、草浆合理搭配,可生产文化、生活、包装用纸及纸板等多种纸品。随着新闻、出版、包装业的迅速发展,我国已成为纸张的生产、消费大国。由于我国是一个少林国家,生态保护任重道远,木浆的生产能力和市场的需求之间矛盾日益突出,发展竹浆是解决我国纸业供需矛盾的有效途径,也是调整我国纸业原料结构的现实方法,可以弥补我国目前中高档纸浆的缺口。在印度,竹浆造纸的种类主要有打字纸、拷贝纸、胶版纸、书写纸、凸版纸、印刷纸、招贴纸,有光牛皮纸、白纸板、染色双面异色纸板等,也用作新闻纸的长纤维组分。在日本竹纸主要用做印刷纸,也用做贴面纸、股票纸、铜版纸、包装纸、水彩画纸等。竹纸一般保留天然纹理,有大而多孔的结构,吸水性强,通过纸浆精加工和添加化学成分,可改善竹纸的印刷性能。用竹材制浆造纸应择材而用。不同竹种硫酸盐法制浆造纸分析表明:慈竹仅1%NaOH抽提物较其他竹种高,其纤维细长,薄壁纤维比例高,细小组分少,木质素含量低,纸浆得率高达58.0%,强度最大,硬度适中为46.7,且筛渣不高,是优良的造纸原料。赵建光等对五月桂等5种竹材分别进行小锅蒸煮和漂白实验显示:五月桂的粗、细浆得率均明显高于其它竹种,K值较低。五月桂与龙竹,漂损明显低于其它竹种,白度及成浆得率较高,纤维平均长度高于其它竹材,更利于纸机抄造和提高成品质量,降低木浆配比,是较好的造纸原料,而楠竹不太适宜造纸。全金英等研究茶杆竹、淡竹和短穗竹用于制浆造纸的可能性,结果表明,3种竹材中以茶杆竹最佳,淡竹次之,短穗竹最差。竹子制浆的常用方法有碱法或硫酸盐法、碱性亚硫酸法,以及多硫化物制浆法,最好方法是碱法,尤其是硫酸盐法,该法脱木质素效果好,纸浆得率高,一般本色浆的生产多采用化学机械浆。就碱法或硫酸盐法而言,不同竹龄竹子的制浆造纸特性为1～2年生的竹子易于生物分解,不耐贮藏,不宜使用;3～4年生的竹子性能近于相同,适宜制浆和造纸,但3年生竹浆试样的强度特性略低于4年生竹浆试样。不同竹秆部位竹子的制浆造纸特性为中部和下部削得的竹片比上部的长,研成粉末后,综纤维素和木质素含量,随着竹子由下到上而下降,灰分含量则相反。制浆结果,随着竹秆高度增加,获得给定卡伯价浆料所需的活性碱量下降,浆料的得率也下降,漂白浆的筛分和纤维形态变化为下部的浆料的纤维长于中、上部,纤维的平均长度和直径随竹秆高度上升而下降,纸张的强度特性随竹秆的上升而下降。邹文中对硫酸盐打浆的工艺作了探讨,认为硫酸盐本色竹浆的最佳扣解度应控制在350SR左右,提高打浆浓度,有利于纤维长度的保持和形成优良的纸页。关于竹浆和细小组分对毛竹浆抄造性能的影响,研究认为在450SR范围内,具有较好的抄造性能,适当保留细小组分,有助于毛竹浆的抄造性能。碱性亚硫酸盐与硫酸盐法相比,其未漂浆及漂白浆得率均较高,但漂白药耗增大。采用CEHP四段漂白篱竹浆,K值在14～20范围内,总用氯量在6%～9%,H2O2量为1.5%的基础上,在E段增加通氧量或施加H2O2,可使漂白浆增加1～1.5度,漂白前进行硫酸处理,H段漂白后进行草酸或亚硫酸处理具有提高和稳定白度作用,并可提高未漂浆的硬度。Janhari等人于1984年研究,在碱性亚硫酸盐制浆时添加AQ,可获得较高的浆得率并可降低蒸煮温度或缩短蒸煮时间,降低卡伯价,未漂浆的得率,在可比卡伯价下,比硫酸盐浆要高,未漂浆和漂白浆的物理强度特性完全比得上硫酸盐浆。碱性亚硫酸盐-AQ浆易于单段次氯酸钠漂至57%～81%的白度,漂白浆的得率为41%～44%。竹材亚硫酸盐-AQ浆的结合强度好,其抗张强度及耐破度均优于硫酸盐浆,但撕裂因子较硫酸盐浆低。在一定的抗张强度下,纸张的撕裂因子随AQ添加量及亚硫酸化度的增加而下降。竹子与其他原料混合制浆效果的研究较多。Singh等人在实验室里将竹子与阔叶木以50∶50的比例混合,Chion等将竹子与阔叶木的比例按3∶7和4∶6配比制浆,其得率和强度均较理想。用芒秆和小山竹混合制浆可代替或减少高档纸浆中进口木浆的使用量,抄造的高档薄型纸符合部颁标准。竹与阔叶木混合制浆,阔叶木可下降致30%。竹浆与木浆配合抄纸,可生产高档纸,经济效益很高。李满祥等用云杉、冷杉加工后的板皮和1～3年生慈竹,按竹木配比35/65混合抄造纸袋纸,并与100%木浆相比较,结果表明,成纸质量完全合格。思茅松与实心竹的混合制浆实验也表明,纸张各项强度指标均高于思茅松。曾广植等关于竹浆配比与纸张紧度关系的研究显示,竹浆含量是影响纸张紧度的重要因素,掺用的竹浆增加,成纸紧度下降,强度降低,并认为竹浆的配比以20%为最大值。日本采用60%～90%的竹浆与10%～40%漂白阔叶木KP,掺入5%～30%的丙烯酸酯树脂制出伸缩性很低的纸,可作为记录纸在高温条件下使用。在高强纸袋中,通过添加化学助剂搭用竹浆,可以提高质量,降低成本,其纸浆伸长率可提高25%以上,竹浆配比可从20%提高到40%左右。竹浆掺入木浆可抄造铜版纸、字典纸、新闻纸、普通包装纸、单面涂料卡纸和白卡纸等。7化学成分和功效介绍竹笋不仅营养丰富,美味可口,无毒无污染,而且低脂减肥,是一种质优价廉的膳食纤维资源,具有一定的保健作用。我国医书记载:竹笋有清热去痰之功效,并能促进肠道蠕动,有助于消化,通便、透疹、健脾、益气,对肺热、咳嗽有一定疗效。据研究,竹笋还有一定的抗癌作用,其中含有抗小白鼠艾氏癌和肉瘤-180作用的多糖类等有效成分。竹笋富含18种氨基酸,其中8种人体必需氨基酸占33.27%～36.30%,K、Ga、P、Zn等也相当丰富,此外还有脂肪、糖类、有机酸以及胡萝卜素、维生素等。竹笋中富含酪氨酸,占总氨基酸的57%～67%,酪氨酸具有治疗甲亢的功能。另外,竹笋中还含有大量食用纤维,可降低对脂肪的吸收,有利于减肥,并能防治便秘和结肠癌。现代医学证明,从鲜笋中榨取的汁液,经加工可代替传统中药竹沥,有清热化痰,镇惊、通络的功能,尤其对急慢性支气管炎疗效显著。鲜竹沥具有化痰止咳,清热解毒的疗效,药用历史悠久。竹秆、竹叶、竹笋提取的新鲜竹汁通过适当酿造和调制可生产竹汁酒、竹汁饮料、出口创汇。活体竹汁含丰富的多糖、氨基酸和锗等生物活性物质。淡竹叶和淡竹沥是中医传统的清热解毒药。现代研究表明,竹叶含有黄酮及其甙类、活性多糖、特种氨基酸及其肽类,必需微量元素和芳香成分等5类有效有用成分。竹叶黄酮甙具有SOD样作用,有清除活性氧自由基,改善心血管系统功能和抗衰老作用;竹叶活性多糖有抗癌作用;特种氨基(δ-羟基赖氨酸)也有清除活性氧自由基作用等药理功能和营养保健作用。现代医学证明:衰老、癌症及炎症的发生和发展与体内的活性氧自由基,特别是羟自由基及脂质过氧化有直接的关系。黄酮、多糖等能清除活性氧自由基,诱导生物体内的抗氧化酶系的活性,增强机体抗应激和抗疲劳能力,预防脂质过氧化,分解过氧化物,从而达到消炎、抗癌、降血脂的能力[66,67,68,69,71,72,73,74,75]。用NBT光化还原法,对竹叶提取的黄酮类化合物清除超氧阴离子自由基和羟基自由基的效果进行测定,结果表明,竹叶水溶液提取物和超声波提取物对超氧阴离子自由基的清除率分别达77.52%和79.68%,清除作用强于抗坏血酸;而超声波提取物对羟基自由基的清除率达89.95%。竹叶多糖的动物实验也表明,竹叶多糖能提高小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬能力,增加正常小鼠的脾指数和胸腺指数,对荷瘤小鼠影响更明显,在作用剂量100mg/kg下,对移植S180肿瘤的抑制率可达50%。研究还表明,有强烈的抑菌作用及较强的抗氧化作用[88～91],因此可用做食品抑菌剂,无毒性、无致突变性,是优良的保健性食品添加剂。油脂易在空气中自动氧化产生酸败,各种抗氧化剂具有防止、延缓其氧化的作用,而黄酮作为天然抗氧化剂具有合成抗氧化不可比拟的优越性。对竹叶黄酮水解苷元的抗油脂氧化和清除羟基自由基活性采用TBA快速测试表明:菜籽油体系中水解苷元显示了与BHT可比的抗氧化活性,其有效浓度在0.02%左右;改良烘箱法试验表明,水解苷元抑制猪油过氧化的能力与槲皮素和茶多酚相似;这表明竹叶黄酮苷元具有作为天然油脂抗氧化剂的开发潜力。近年来,人们对竹汁的营养成分和医疗保健功能给予了很大的关注,针对开发研制竹汁保健品作了许多研究。我国先后开发出竹啤、竹汁神酒、竹汁可乐、天然竹饮和竹香米等多种天然保健饮料和食品。箬竹酒利用含有多种营养保健物质的箬竹叶及有关原料制造,风味独特,含有多种氨基酸、微量元素等,是一种营养保健饮料酒。国外,以竹汁为基本原料制成的保健品也颇受欢迎。日本人不但用竹汁治疗多种疾病,还用竹汁制作保健饮品和食品添加剂;德国人则直接将竹汁加进牛奶引用;坦桑尼亚人收集Oxythenatherab