我國重組竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與機遇

2019-02-13 11:11于文吉

世界竹藤通訊 2019年3期

于文吉

(中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所北京 100091)

重組竹(Bamboo Scrimber, BS)是由竹束或纖維化竹單板為基本構(gòu)成單元，按順紋組坯、膠合、壓制而成的板材或方材[1-2]。重組竹的出現(xiàn)，完全改變了人們對竹材的認識，無論是從物理力學(xué)性能、表觀性能以及顏色和紋理上都有了顯著的改善和提高。竹材具有的壁薄中空結(jié)構(gòu)使得竹材不能像木材一樣被廣泛應(yīng)用，而重組竹(竹基纖維復(fù)合材料)制造技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)明，則改變了人們對于竹子的認識，擴大了竹材的應(yīng)用范圍。

傳統(tǒng)的重組竹生產(chǎn)主要采用竹加工的剩余物——廢竹絲(俗稱“竹絲”)和已被去除了竹青和竹黃的竹片經(jīng)過簡單碾壓形成的竹束作為主要原材料。該工藝中竹材的利用率和生產(chǎn)效率都很低，而且由于竹束疏解工藝簡單粗糙，導(dǎo)致竹束單元在干燥過程中含水率分布不均勻，在浸膠過程中樹脂在竹束中難以滲透形成均勻分布，影響了產(chǎn)品的最終質(zhì)量。

由中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所研制的竹基纖維復(fù)合材料，作為重組竹的第2代產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的重組竹相比，具有原料的一次利用率高、生產(chǎn)效率高和產(chǎn)品附加值高等特點。竹基纖維復(fù)合材料制造技術(shù)的典型特點是工廠可以將竹材作為原材料進行直接加工，不需要去除竹青和竹黃，一次利用率可以達到90%以上。通過竹材纖維可控分離與單板化展平技術(shù)、竹青與竹黃膠合技術(shù)、竹材增強單元導(dǎo)入技術(shù)、竹基纖維復(fù)合材料制造技術(shù)等多項技術(shù)集成，實現(xiàn)竹基纖維復(fù)合材料的高性能和可調(diào)控，最終制造成高性能多用途竹基纖維復(fù)合材料。該項技術(shù)節(jié)省了傳統(tǒng)的剖篾、去青和去黃工序，是我國在竹材加工應(yīng)用領(lǐng)域的一項重大突破[3]。

重組竹是由我國最先研制成功，亦是擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，并形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的一種先進復(fù)合材料。高性能竹基纖維復(fù)合材料的開發(fā)，將竹材的一次利用率提高到90%以上，產(chǎn)品力學(xué)性能提高50%以上，基本解決了傳統(tǒng)重組竹存在的跳絲、瓦狀變形、吸水厚度膨脹率高和尺寸穩(wěn)定性差等問題，產(chǎn)品不但廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外地板、家具、建筑結(jié)構(gòu)材和裝修與裝潢材，以及風(fēng)電槳葉等高強度材料需求領(lǐng)域，而且使得重組竹的應(yīng)用領(lǐng)域擴展到戶外用材，并成功地實現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，成為我國竹材產(chǎn)業(yè)最具有發(fā)展?jié)摿Φ膬?yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一，也是竹產(chǎn)業(yè)目前研究的熱點和前沿技術(shù)之一。

1 重組竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景

2018年我國竹產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已經(jīng)達到2456億元[4]，比2017年略有增加。而其中的增量主要體現(xiàn)在第三產(chǎn)業(yè)，一產(chǎn)和二產(chǎn)均處于下滑狀態(tài)。特別是竹材加工產(chǎn)業(yè)的下滑尤為嚴(yán)重，這也是近幾年我國竹子銷售價格一路下滑的主要原因之一。另外，我國經(jīng)濟發(fā)展目前正處于轉(zhuǎn)型調(diào)整期，整個國民經(jīng)濟處于調(diào)整周期，竹產(chǎn)業(yè)同樣如此。我國竹材加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)遇到瓶頸期，傳統(tǒng)的大規(guī)模消耗竹材的竹膠合板水泥模板幾近消亡，高峰時期該產(chǎn)品年產(chǎn)量達400萬m3，每年需要消耗600萬t的竹材，現(xiàn)在產(chǎn)量已降至不足20萬m3；傳統(tǒng)的竹地板從高峰的近億平方米，目前已經(jīng)下降到3 000萬m2左右，竹材的消耗量由600萬t下降至不足300萬t；竹炭產(chǎn)量因環(huán)保因素的限制，也已經(jīng)大幅下降；另外竹材在傳統(tǒng)建筑腳手架領(lǐng)域的應(yīng)用也幾近消亡。所有這些因素導(dǎo)致竹材的需求量下降800萬～1 000萬t左右，從而導(dǎo)致價格下降，目前竹農(nóng)銷售的竹材價格在500元/t左右，已經(jīng)達到竹農(nóng)盈虧平衡點，嚴(yán)重影響了竹農(nóng)經(jīng)營竹林的積極性，從而危及我國竹產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與綠水青山就是金山銀山的“兩山理論”的實踐。因此，必須探索一條新路促進我國竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而重組竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新與進步為竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展開辟了一個新的方向。

2 重組竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

重組竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在我國經(jīng)歷了2個階段：一是從2000年至2010年左右的萌芽探索階段，二是2010年至今的發(fā)展起步階段。重組竹自20世紀(jì)90年代問世以來，憑借其優(yōu)良的產(chǎn)品性能、巨大的應(yīng)用潛力和與優(yōu)質(zhì)硬闊葉材比較相對低廉的價格得到了國內(nèi)外市場的廣泛認可，產(chǎn)業(yè)發(fā)展已初具規(guī)模[5]。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)重組竹企業(yè)有100多家，其中：冷壓熱固化生產(chǎn)線80余條，熱壓線50余條，年生產(chǎn)能力100萬m3左右，每年可利用近300萬t原竹，直接創(chuàng)造就業(yè)崗位上萬個。一舉成為我國竹材加工產(chǎn)業(yè)的主流產(chǎn)品，與竹集成材和竹集裝箱地板形成了三足鼎立之勢。

目前，重組竹的生產(chǎn)從制造類型上分為冷成型熱固化和熱壓法2種工藝。冷成型熱固化工藝主要是制造方材，熱壓法工藝主要是生產(chǎn)板材。以單元分類主要是竹條疏解技術(shù)和竹材纖維化單板疏解制造技術(shù)；以產(chǎn)品分類，分為戶外用重組竹和戶內(nèi)用重組竹。

重組竹產(chǎn)業(yè)整體上呈現(xiàn)為不均衡的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。浙江省作為重組竹產(chǎn)品的發(fā)源地和出口的主要窗口基地，在重組竹的技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新、設(shè)備創(chuàng)新以及出口市場開發(fā)等方面，均處于領(lǐng)先地位，并且在不同階段涌現(xiàn)出了一大批領(lǐng)軍企業(yè)，主要分布在湖州、衢州和麗水等市縣。在安吉形成了重組竹產(chǎn)品的集散地，而龍游縣形成了重組竹原料竹束的集散地。但是，最近浙江重組竹產(chǎn)業(yè)受產(chǎn)業(yè)升級和環(huán)境保護等因素的影響外遷趨勢明顯。

近年來，福建、江西、安徽、江蘇和湖南等地，依靠其豐富的竹材資源優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢后來居上，是重組竹生產(chǎn)的第2梯隊。特別是福建南平等地，引進重組竹的龍頭企業(yè)，在戶內(nèi)和戶外重組竹加工領(lǐng)域都得到了快速發(fā)展，湖南在戶外重組材料領(lǐng)域產(chǎn)能擴大顯著。四川的重組竹產(chǎn)業(yè)在政府的重視和主導(dǎo)下，也取得了進步，他們充分利用四川的地域和竹種等特點，在慈竹、麻竹等叢生竹的加工技術(shù)與裝備方面開發(fā)出了有特點的產(chǎn)品。

重組竹與竹集成材相比，具有竹材利用率高、產(chǎn)品性能好、紋理美觀(酷似珍貴木材)等優(yōu)點，即得到了國內(nèi)外消費者的青睞，生產(chǎn)規(guī)模呈迅速擴大之勢，無論是新產(chǎn)品、新工藝還是新裝備的開發(fā)，都取得了長足的進步。2015年重組竹的代表性成果“高性能竹基纖維復(fù)合材料制造關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”獲得了國家科技進步獎二等獎。重組竹生產(chǎn)裝備取得了較大進步。多功能竹材疏解機、6 m的多層熱壓機、臥式成型冷壓機、多層網(wǎng)帶式干燥機、自動穿銷鎖模裝置、自動拔銷脫模裝置等新裝備成功開發(fā)和應(yīng)用，大幅度提高了竹材的利用率，降低了勞動生產(chǎn)強度，提高了生產(chǎn)效率，重組竹產(chǎn)業(yè)裝備水平將逐步提升，產(chǎn)業(yè)集中度和勞動生產(chǎn)效率將進一步提高。綜上所述，我國的重組竹發(fā)展仍然處于初始階段，但后續(xù)發(fā)展空間廣闊。

3 重組竹產(chǎn)品的主要應(yīng)用領(lǐng)域

重組竹是竹材應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新開發(fā)的一種全新復(fù)合材料，它的出現(xiàn)為竹材的建材化利用開辟了廣闊的發(fā)展空間。重組竹可根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品的性能要求，通過調(diào)整纖維化竹單板和竹束的疏解度、浸膠量、密度等，采用熱壓工藝或“冷成型—熱固化工藝”制造出適用于不同產(chǎn)品需求的重組竹，真正做到性能可控、規(guī)格可調(diào)和結(jié)構(gòu)可設(shè)計。目前，重組竹的主要應(yīng)用范圍包括裝飾與裝潢材料、家具材料、房屋結(jié)構(gòu)材料、門窗材料和戶外休閑景觀材料等。

戶內(nèi)地板是重組竹應(yīng)用最早的領(lǐng)域，由于重組竹的表面花紋優(yōu)雅美觀，尺寸穩(wěn)定性好，顏色可以根據(jù)客戶的喜愛通過炭化工藝生產(chǎn)本色、淺咖啡色和深咖啡色等多種顏色產(chǎn)品，投入市場后深受消費者的喜愛。但是，也存在著諸如跳絲開裂等質(zhì)量問題，需要進一步解決。重組竹家具也是重組竹應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，因為家具用重組竹的密度在1.1～1.2 g/cm3左右，遠遠超過紅木，加工的家具優(yōu)雅、樸實、厚重，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的優(yōu)質(zhì)硬闊葉材使用，目前市場上企業(yè)注冊有竹楠木和竹基紅木的竹家具產(chǎn)品。但是，重組竹家具在加工過程中存在鋸切難度大和油漆涂飾等技術(shù)難題，需要進一步解決。

重組竹產(chǎn)品發(fā)展最快的領(lǐng)域是戶外用材料。目前我國戶外用材料主要是防腐木和進口的硬闊葉材以及木塑制品，每年的需求量大概在700萬m3左右。由于戶外用重組竹與上述產(chǎn)品產(chǎn)品相比較具有優(yōu)良的耐久性和防腐防霉性能，目前在市場的推廣應(yīng)用得到了快速發(fā)展，目前戶外重組竹的生產(chǎn)廠家在30家左右，并且每年的增長速度在30%以上，隨著美麗中國和生態(tài)中國建設(shè)速度的加快，未來戶外用重組竹的發(fā)展空間更加廣闊。

重組竹在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用也愈加得到重視，由于重組竹具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能和綠色環(huán)保特性，與水泥、鋼鐵和塑料相比是典型的低碳材料，符合建筑結(jié)構(gòu)對綠色低碳材料的要求，很多建筑設(shè)計公司和科研單位紛紛開展重組竹在建筑結(jié)構(gòu)上應(yīng)用研究，并取得了重大進展，如2019年北京世園會上高性能竹基纖維復(fù)合材料——竹鋼的應(yīng)用引起了媒體和市場的關(guān)注。

重組竹在交通領(lǐng)域的應(yīng)用也取得了進展。浙江房橋科技生物公司開發(fā)的各種交通護欄產(chǎn)品已經(jīng)開始批量應(yīng)用，不但可以代替塑料和鋼鐵用于城市景觀護欄，也可以用于鄉(xiāng)村公路和高速公路安全護欄，未來發(fā)展前景廣闊。

4 重組竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的主要問題

目前，戶內(nèi)用冷壓熱固化生產(chǎn)線目前開工不足，產(chǎn)量下降，主要原因有2個方面：一是與我國經(jīng)濟發(fā)展的大趨勢有關(guān)，另一個是目前戶內(nèi)用重組竹生產(chǎn)還在沿用竹束為單元的老工藝。由于竹束疏解不均勻而導(dǎo)致浸膠不均，產(chǎn)品開裂和跳絲的質(zhì)量事故屢有發(fā)生，從而影響產(chǎn)品銷售。戶外用重組竹產(chǎn)量增加很快，但是個別企業(yè)由于尚未掌握相關(guān)的核心技術(shù)，生產(chǎn)質(zhì)量粗糙，產(chǎn)品應(yīng)用過程中很快損壞，影響了戶外用重組竹市場的整體推廣。目前有關(guān)單位正在上級部門指導(dǎo)下組織成立產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，統(tǒng)一技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，以期達到規(guī)范產(chǎn)品質(zhì)量、引導(dǎo)行業(yè)良性發(fā)展的目的。

重組竹發(fā)展面臨的另外一個重要問題是工藝技術(shù)規(guī)范的制定，目前重組竹產(chǎn)業(yè)規(guī)模普遍偏小，工廠的技術(shù)人員少，工藝技術(shù)質(zhì)量控制不嚴(yán)格，工人操作隨意性強。因此，需要有針對性地制定單元精細疏解技術(shù)、碳化技術(shù)、施膠技術(shù)、膠后干燥技術(shù)和整簾成型技術(shù)的工藝技術(shù)規(guī)范，加強產(chǎn)品質(zhì)量控制。另外，重組竹產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)裝備的連續(xù)化和自動化水平偏低，單人的生產(chǎn)效率產(chǎn)出只有50萬～60萬元左右。

重組產(chǎn)業(yè)面臨的環(huán)境保護、安全問題依然突出。重組竹生產(chǎn)加工過程中的噪音問題、鋸切過程中粉塵的火災(zāi)隱患和樹脂浸漬過程中的VOC排放等問題都急需重視和解決，以滿足安全生產(chǎn)和清潔生產(chǎn)的要求。

作為一個新興產(chǎn)業(yè)，重組竹產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定也需要抓緊布局。目前重組竹地板標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布，結(jié)構(gòu)用重組竹標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)報批，園林休閑景觀用重組竹標(biāo)準(zhǔn)尚在制定過程中，重組材的綠色建材評價標(biāo)準(zhǔn)也正在制定之中。但是，重組材的標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建成，相關(guān)的工藝技術(shù)、產(chǎn)品以及裝備標(biāo)準(zhǔn)都亟需制定。

作為一個新興產(chǎn)業(yè)，重組竹無論從單元制備的工藝技術(shù)、裝備制造還是產(chǎn)品應(yīng)用都有大量技術(shù)難題需要予以解決，目前國內(nèi)以中國林科院、國際竹藤中心、南京林業(yè)大學(xué)為代表的科研院所和大專院校都在進行相關(guān)的研究工作并取得了顯著進展。但是，目前科研力量比較分散，沒有形成合力去解決系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)問題。

在重組竹產(chǎn)品的推廣應(yīng)用方面還有很多工作尚需進一步推進。比如目前很多設(shè)計師對重組竹的性能指標(biāo)不夠了解，很多消費者對重組竹產(chǎn)品尚無認知，這些都需要相關(guān)的政府部門、企業(yè)和科研單位積極攜手共同加大推廣宣傳力度。

5 重組竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的歷史機遇

1) 目前，我國竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正面臨歷史機遇。從國家層面上看，習(xí)總書記提出的綠水青山就是金山銀山的“兩山理論”已經(jīng)深入人心，而竹產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量和高附加值發(fā)展就是對“兩山理論”的最好詮釋。2018年習(xí)總書記在四川視察時指出：“四川是產(chǎn)竹大省，要因地制宜發(fā)展竹產(chǎn)業(yè)，發(fā)揮好蜀南竹海的優(yōu)勢，讓竹林成為四川美麗鄉(xiāng)村的一道亮麗風(fēng)景線”，四川省政府接連出臺了2個文件推動竹產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。全國其他產(chǎn)竹區(qū)域也紛紛行動起來，加大對竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持力度，而重組竹是目前竹產(chǎn)業(yè)中唯一能夠大量利用竹資源生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)業(yè)。重組竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對帶動農(nóng)民增收、推動就業(yè)、振興鄉(xiāng)村、改善生態(tài)環(huán)境都將起到積極作用。

2) 從需求上看，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，對優(yōu)質(zhì)木材資源的需求量越來越大，而目前我國實行天然林禁伐政策，經(jīng)濟建設(shè)所需要的優(yōu)質(zhì)硬闊葉材只能靠進口解決，而重組竹具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能指標(biāo)，主要性能接近或超過進口的硬闊葉材，因此重組竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將有助于緩解我國優(yōu)質(zhì)木材資源供應(yīng)不足的矛盾。

3) 隨著美麗中國和生態(tài)中國建設(shè)的推進，我國每年戶外用木質(zhì)材料的需求量超過700萬m3，目前主要以防腐木和木塑復(fù)合材料為主，戶外用重組竹的綜合性能指標(biāo)和性價比均超過上述2種材料，特別是在戶外的耐久性方面，經(jīng)過近10年的應(yīng)用實踐，證明其擁有優(yōu)良的耐久性能。

4) 國家相關(guān)部門和單位也對以重組竹為主的木質(zhì)重組材料的發(fā)展予以重點關(guān)注和支持。在國家林業(yè)和草原局的支持下，2018年3月成立了中國林產(chǎn)工業(yè)協(xié)會竹木重組材料與制品分會，2018年6月批準(zhǔn)成立了國家林業(yè)和草原局重組材料工程技術(shù)中心，2018年9月批準(zhǔn)成立了重組材產(chǎn)業(yè)國家創(chuàng)新聯(lián)盟，2019年3月由中國林產(chǎn)工業(yè)協(xié)會批準(zhǔn)成立了戶外重組竹產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心。以上平臺的成立，將有力地推動重組竹的技術(shù)創(chuàng)新與進步和新產(chǎn)品開發(fā)。