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竹材加工領域正在經歷一場革新。
歷經十幾年研究，“原態(tài)重組等四種竹材加工關鍵技術裝備開發(fā)與應用”項目產生一系列創(chuàng)新成果。我國有了竹材加工專用設備，有望就此告別多年使用木工機械加工竹材的歷史，推動竹材加工最終走上機械化、自動化、智能化的道路。項目研發(fā)出竹材原態(tài)弧形重組技術，并研制出專用成套設備，較大幅度提高了原料利用率，增強了材料力學強度，減少了膠黏劑用量，拓展了板材應用領域。
研究成果由國家林業(yè)局北京林業(yè)機械研究所、南京林業(yè)大學、中國福馬機械集團有限公司、湖南省林業(yè)科學研究院、安吉吉泰機械有限公司、中國林業(yè)科學研究院木材工業(yè)研究所、福建省大田縣金門油壓機制造有限公司7家單位共同完成，既有科研院所和高校，又有一線機械制造企業(yè)。北京林機所所長傅萬四擔任項目主持人，主要完成人包括中國工程院院士張齊生等一批國內頂級專家。
傅萬四說：“市場有需求，我們有基礎。”
我國竹資源豐富，竹林面積、蓄積及竹制品產量和出口額均居世界第一。竹材加工是一項龐大產業(yè)，是實現(xiàn)林木資源循環(huán)利用的朝陽產業(yè)，竹碳、竹醋、竹纖維、竹家具、竹工藝品等竹制用品更是充斥著我們的生活?？墒牵覈癞a業(yè)仍處于半機械半手工狀態(tài)，多年來主要依靠借用、代用、改造木工機械，加工效果極不理想。
傅萬四解釋說，竹材和木材的纖維素、半纖維素和木質素含量不同，竹材中空、有弧度，竹青和竹黃物理理學性能差異巨大，可以劈裂加工、拉絲加工，這些特性木材不具備，木工機械加工竹材難以勝任。
可不可以進口？歐美國家只使用竹產品，卻沒有竹產業(yè)，當然也就談不上專用的竹材加工機械。韓國和我國臺灣省在20世紀80年代曾有較好的竹材加工產業(yè)，但由于勞動力成本和竹材價格上漲，產業(yè)逐漸萎縮和轉移，專用機械研發(fā)、生產無以為繼。
正是在這樣的背景下，“原態(tài)重組等四種竹材加工關鍵技術裝備開發(fā)與應用”項目提出并上馬，堅持十幾年不輟。
傅萬四說，北京林機所長期致力于林業(yè)機械化研究，雖不是研究竹材專用設備，但機械原理相通。同時，張齊生院士帶領的科研團隊，給予項目組強有力的技術支撐。
項目鑒定會上，專家評價，“研究成果填補國內空白，總體達到國內領先、部分處于國際先進水平”。業(yè)內評價研究實現(xiàn)了4點創(chuàng)新。
創(chuàng)新點一，發(fā)明了竹材原態(tài)重組技術與裝備。
竹材斷面呈弧形，外有竹青、內有竹黃。用傳統(tǒng)方法加工，先要去掉竹青、竹黃，然后將竹片加工成矩形，最后實現(xiàn)“矩形重組”。去掉竹青、竹黃，降低了竹材的強度；弧形竹材加工成矩形竹片，最大利用率只有40%，最大重組厚度也只有20毫米，只能作為板材使用。原態(tài)弧形重組，顧名思義，是將竹材加工成弧形竹坯，保持天然竹結構，進行“弧形重組”。因為保留了竹材的弧度，重組材強度提高，竹材利用率達到70%，一次重組厚度達到45毫米，可用作板材或方材，能夠替代實木。
“資源利用效率更高，板材強度更大、重量更輕，用膠更少、更為環(huán)保?！北本┝謾C所副研究員周建波說。他是項目主要完成人之一。
項目團隊研發(fā)了竹材定型弧銑機、竹材弧形重組高頻拼板機、弧形竹片精銑機、去內節(jié)破竹機、竹片指接機等竹材原態(tài)弧形重組技術裝備。目前，這些設備已應用在浙江、湖南等地多家竹材企業(yè)的集裝箱底板、弧形材家具等生產線上，生產的成品已投放市場，獲得良好社會反響。
創(chuàng)新點二，開發(fā)了承載型竹基復合材料制造關鍵技術與裝備。
受規(guī)格和力學性能制約，傳統(tǒng)竹基復合材料僅適用于家裝或小制品制造等領域，難以應用于建筑結構等承載型用途。周建波說，項目團隊開發(fā)了竹質定向結構刨花板（竹質OSB）、大規(guī)格竹篾積成材、對剖聯(lián)絲重組3種竹基復合材料制造關鍵技術及裝備，攻克了竹基復合材料難以應用于建筑結構、車船制造等承載型用途難關，拓展了竹基復合材料應用領域。竹質OSB技術已經國家林業(yè)局鑒定為“技術創(chuàng)新性較強，處于國際先進水平”，并被國家林業(yè)局科技司列入100項科技成果推廣項目。
創(chuàng)新點三，創(chuàng)制了竹材基本單元加工關鍵共性技術裝備。
該項成果包括突破剖分、粗刨、精刨、切割、開榫關鍵技術，創(chuàng)新研制剖竹機、竹材切割機、作榫機、竹片四面刨床、多軸竹材精銑機5種關鍵裝備。周建波說，竹材基本單元加工設備在生產效率、降低能耗等方面，都表現(xiàn)出極大優(yōu)勢。剖竹機可將生產效率提高2-3倍，節(jié)電25%。竹片四面刨床可降低裝備生產成本15%，同時提高加工精度20%以上，加工效率提高50%以上。
創(chuàng)新點四，突破了竹材熱壓機3項關鍵技術。
竹子變成竹材，熱壓是必須經過的工序。過去，竹材生產大多采用蒸汽加熱的單向加壓成型法，能耗高、效率低。項目團隊突破了竹材熱壓機3項關鍵裝備技術，變單向加壓為雙向加壓同時側壓，使熱壓過程加熱更迅速、均勻，能耗更低。傅萬四打了一個形象的比喻：“就像熱餅一樣，傳統(tǒng)加熱方法是在大鍋里熱，高頻熱壓方法就如同把餅放在微波爐里加熱。”
迄今為止，項目取得累累碩果，共開發(fā)裝備32種，開發(fā)新材料4種、新工藝5項，獲得國家授權專利65件，獲得科技獎勵5項，通過檢驗、檢測29項，頒布實施企業(yè)標準13項。項目研究成果已在全國300多家企業(yè)推廣應用，并建成5個設備制造基地，累計銷售竹工設備2603臺，近3年新增銷售額62994萬元，利潤達到11423萬元，部分技術裝備市場占有率超過60%。
傅萬四說，他和團隊正在研制一條集材料生產、深加工于一體的竹材生產線。他們的目標是，盡快實現(xiàn)我國竹材加工的完全機械化、自動化、智能化，大幅提高生產效率、降低生產成本。
2016年，這一研究成果成為中國林科院首度頒發(fā)的5項年度“重大科技成果獎”之一。此前，項目組還獲得了北京市科學技術二等獎、第十六屆中國專利優(yōu)秀獎、第四屆和第六屆梁希林業(yè)科學技術二等獎、中國林業(yè)產業(yè)創(chuàng)新獎。
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