竹類加工設備研究

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本文作者：周建波1傅萬四1白崇彪2作者單位：1.國家林業(yè)局北京林業(yè)機械研究所2.北京鐵路電氣化學校

1（略）。

2竹材加工共性技術設備分類和發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)竹材加工技術裝備的加工用途和加工方法的不同，本文將竹材加工共性技術設備劃分為：竹材初期加工、竹單元加工、竹編制加工、成型加工、熱處理及后期加工共性技術設備。同一類群具有類似的屬性，具有屬于本類群的共性技術。

2.1竹材初期加工共性技術設備

竹材初期加工共性技術設備主要是指在竹材形成竹單元以前的加工技術設備。它主要包括原竹采伐、鋸斷、去青加工和竹條坯料的初加工。這類技術設備的共性技術為采用機械的方式將原竹橫向截斷，或縱向鋸剖，或去除竹青，其設備如橫向截鋸、縱向鋸機、去青機等。

2.2竹單元加工共性技術設備

竹單元加工主要有縱向剖分和旋切。縱向剖分有鋸剖和劈刀剖分兩種方式。采用鋸子，沿竹材長度方向將其剖分成兩部分，謂之縱向鋸剖；劈刀縱剖是利用劈刀兩面形成的側向力遠大于竹材的橫向強度，從而產(chǎn)生超前裂縫進行剖分。劈刀縱剖在竹材的橫斷面上，可以沿竹材的弦向和徑向進行剖分。竹材的旋切是竹段作定軸回轉的主運動，旋刀作勻速直線的進給運動，并使旋刀刃口平行纖維方向作橫向切削[5]。此類共性技術設備主要包括竹條機械、竹片機械、雙片縱鋸機、定寬刨機、刨銑組合機、展開機、分片機、旋切機等。在竹單元加工中，常加工竹篾和絲篾。竹篾的橫斷面近似長方形，絲篾的橫斷面近似正方形。片篾可分為弦向竹篾和徑向竹篾[5,6]。弦向竹篾可分為等寬等厚的規(guī)格竹篾和普通竹篾。竹篾的幾何尺寸是根據(jù)產(chǎn)品的種類，長、寬規(guī)格以及竹篾的縱向與橫向位置所決定的。主要包括拉絲機、剖篾機（又分為單刀、去隔、去黃、定厚、多刀剖篾機）、去青機、竹絲成型機、竹簽棒成型機等。

2.3竹編制加工共性技術設備

竹編制加工共性技術設備是竹材加工中較為普遍的技術設備，主要有竹簾和竹席生產(chǎn)技術設備。竹簾生產(chǎn)技術設備是將一定數(shù)量的竹篾平行排列，并用混紡線將其聯(lián)接成具有一定幅面尺寸整體的一類基礎技術設備。竹簾可重組成型為板材。竹簾可為后續(xù)工序加工如干燥、施膠和組坯帶來了操作上的方便，提高生產(chǎn)率。竹席生產(chǎn)技術設備是將一定規(guī)格的弦向竹篾按互相交叉搭接編織一定尺寸竹席的基礎技術設備，竹席一般供家居和裝飾材料使用。

2.4成型加工共性技術設備

竹材成型加工的共性技術有：（1）冷壓法膠合：將干燥到含水率為一定的構成單元，進行施膠和組坯，然后在室溫下加壓，使膠黏劑緩慢固化的一種膠合方法。共性技術設備為竹材冷壓機、冷壓模壓機具。（2）熱壓法膠合：它是將經(jīng)過干燥的構成單元，在施膠或施膠干燥后，再組合成板坯，然后在熱壓機中加熱加壓的膠合方法[5]。這是竹材人造板中普遍采用的一種膠合方法。共性技術設備為多層熱壓機、高頻熱壓機、熱壓模壓機具等。

2.5熱處理共性技術設備

熱處理共性技術設備主要是通過對竹材進行熱處理改變其物理或化學性質的技術設備。目前，涉及熱處理共性技術設備主要有：（1）干燥技術設備：通過該設備排除竹材中的部分水分，改善后續(xù)加工性能。（2）軟化技術設備：利用竹材的特殊物理性質，高溫軟化進行柔性加工。（3）炭化技術設備：國內普遍采用的竹材炭化技術是將一定規(guī)格的竹片分選后，置入炭化罐，而后向罐內輸入高壓飽和蒸汽，使竹材在高溫高濕狀態(tài)下炭化[7]。

2.6后期加工技術設備

竹產(chǎn)品后期加工共性技術包括裁邊、砂光及包裝。裁邊的目的是使竹產(chǎn)品的幅面大小符合規(guī)定的要求，砂光的目的是使竹產(chǎn)品的厚度精度和光潔度達到規(guī)定的要求。裁邊、砂光后的竹產(chǎn)品經(jīng)包裝和檢驗合格即可出廠。裁邊采用縱橫圓鋸機；砂光采用輥式和寬帶式砂光機；包裝共性技術設備采用縫邊機、燙印機、竹產(chǎn)品包裝機等。

3竹材加工共性技術設備存在的問題

3.1共性技術設備行業(yè)落后

竹材加工技術裝備基礎研究不足，產(chǎn)品性能差，對資源節(jié)約與環(huán)保重視不夠。國內竹材加工技術設備產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、實力弱，使我國竹材加工共性技術設備的應用基礎研究缺乏長期穩(wěn)定支持，部件結構、性能不穩(wěn)定，技術檔次低下。在產(chǎn)品結構、制造質量、技術進步等方面與先進機械制造業(yè)差距較大，產(chǎn)品結構不合理，傳統(tǒng)產(chǎn)品過剩，高技術產(chǎn)品缺乏。適應竹材加工技術裝備產(chǎn)業(yè)結構調整的新產(chǎn)品開發(fā)滯后。技術含量低、量大面廣的產(chǎn)品重復建設嚴重，生產(chǎn)能力過剩，造成市場過度競爭，企業(yè)效益下滑。產(chǎn)品制造水平低，可靠性差，許多企業(yè)的技術裝備落后，制造工藝水平低，難以保證產(chǎn)品的質量。

3.2生產(chǎn)企業(yè)對共性技術設備缺乏關注

企業(yè)是自主技術創(chuàng)新的主體。竹材加工共性技術設備研發(fā)的需求應來自生產(chǎn)企業(yè)。然而，現(xiàn)在我國的竹材加工機械生產(chǎn)企業(yè)呈現(xiàn)小、散及無序的狀態(tài)，規(guī)模化的生產(chǎn)企業(yè)未形成，截止2011年，國內竹工機械比較發(fā)達的安吉地區(qū)，大型竹工機械生產(chǎn)企業(yè)年產(chǎn)值僅約為3000萬元，企業(yè)的小規(guī)模制約了企業(yè)對竹材加工共性技術設備的關注和投入力度。竹材加工共性技術設備生產(chǎn)企業(yè)面對的消費者是南方竹產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)和弱勢的竹農(nóng)群體，現(xiàn)行條件下獲取的利潤相當微薄,不足以支付竹材加工共性技術設備產(chǎn)業(yè)開發(fā)的高投入。另外，這種投入風險高,即使花費了大量經(jīng)費研發(fā)成功很難保證不為其他企業(yè)仿造，這就極大地影響了竹工機械企業(yè)開展共性技術設備研發(fā)的主動性和積極性。

3.3共性技術設備研發(fā)力量薄弱

目前，除了中國林科院竹工機械研發(fā)中心以外，國內沒有專門的竹工機械科研單位及其學科建設。由于在竹材加工工業(yè)中，主要集中力量進行竹質新材料工藝的研究，忽視了竹材加工設備尤其是竹材加工共性技術設備及學科建設。專業(yè)人才缺乏和相關科研課題的缺乏直接影響了開展竹材加工共性技術設備的研發(fā)活動。另外，由于企業(yè)與科研院所缺少聯(lián)系,不少竹材加工設備行業(yè)缺乏的共性技術設備不能反映到科研單位的科研中來，導致科研院所的研發(fā)與當前生產(chǎn)實際脫鉤，對竹材加工共性技術設備的研發(fā)缺乏針對性。

3.4政府部門缺乏對竹材加工共性技術設備的組織和引導

相對于其他機械行業(yè)，竹材加工技術裝備行業(yè)利潤較低，國家和社會重視程度不夠。資金投入、經(jīng)費嚴重不足已經(jīng)成為制約竹材加工技術裝備行業(yè)發(fā)展的瓶頸，同時缺乏吸引人才的環(huán)境和機制。隨著改革的深入，竹材加工共性技術設備科研成為企業(yè)的市場行為，使其弱化了政府對竹材加工設備共性技術研發(fā)的指導作用[8-12]。

4竹材加工共性技術設備重點發(fā)展領域及方向

4.1精細化竹材加工共性技術設備

目前，竹材加工工藝的革新和新型竹質材料的開發(fā)，由傳統(tǒng)的竹材加工機械化所需裝備向新型竹材加工機械化所需裝備發(fā)展。由竹材加工制造機械化向技術生產(chǎn)和生產(chǎn)全過程機械化變化。在實際生產(chǎn)過程中，竹材加工共性技術設備更加深度化、精度化。

4.2成套一體化竹材加工共性技術設備

竹材加工技術裝備制造應由單一品種和初加工設備向多環(huán)節(jié)、多工序一體機、成套設備深加工設備轉化，形成適合竹材特性加工的竹工機械成套加工共性技術裝備。比如將鋸竹、破竹、去節(jié)、開條工序融在具有共性技術的一體機設備里加工，將大大提高效率，擴大使用范圍。隨著竹材工業(yè)的發(fā)展和竹材加工共性技術設備制造各環(huán)節(jié)、各工序機械化的發(fā)展，成套一體機設備的需求將日益迫切。

4.3綠色節(jié)能化竹材加工共性技術設備

為了建立節(jié)約型社會和對資源的合理利用，這就要求竹材加工共性技術設備在加工制造過程中實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟效益化、零部件可替換，在自身的使用過程中，降低電、油、水等資源消耗外，必須較少氣體污染、噪聲污染、粉塵污染及電磁污染等。改善竹材加工環(huán)境，實現(xiàn)竹材加工共性技術設備的綠色化生產(chǎn)。

4.4智能化竹材加工共性技術設備

竹材加工共性技術裝備將廣泛融入現(xiàn)代電氣技術、信息技術、網(wǎng)絡技術，使其智能化、標準化，同時也提高竹材加工的安全性和舒適性，提高生產(chǎn)效率及效益。

4.5模塊標準化竹材加工共性技術設備

為進行竹材加工共性技術設備的組裝、維修及替換，必須實現(xiàn)竹材加工共性技術設備的通用化、標準化。制訂、修訂與竹材加工共性技術裝備相關配套的技術和質量標準，實現(xiàn)質量跟蹤、檢驗與控制裝備技術系統(tǒng)化，推動竹材加工共性技術裝備普及，降低成本。

5加快竹材加工共性技術設備發(fā)展研究的措施

5.1政府合理引導，加強對竹材加工技術設備共性技術的研究

竹材加工共性技術設備將成為竹材加工機械行業(yè)的推進器，政府相關部門應加大對竹材加工共性技術設備發(fā)展研究的重視程度，加大研發(fā)投入。國家對竹材加工共性技術設備研發(fā)的投入，不僅要表現(xiàn)在科研項目的資金安排，還應重點放在建立產(chǎn)學研合作研發(fā)的有效制度安排上，使竹材加工共性技術設備研發(fā)結合實際，結合市場和具有可持續(xù)性。國家應設立專項基金，保障可靠的資金來源，并制定相關的監(jiān)督檢查制度，將竹材加工共性技術設備納入農(nóng)機具補貼的范疇，擴大共性技術設備的應用范圍[8]。

5.2突出企業(yè)的主體功能和啟動作用

讓企業(yè)真正成為技術創(chuàng)新的主體是合作成功的關鍵。竹材加工共性技術設備研發(fā)制造的需求主要來自企業(yè)，因此在研發(fā)過程中，應以企業(yè)為主體來開展，從研發(fā)立項，開展到應用，都要以自主創(chuàng)新和發(fā)展為準則，以企業(yè)參與和企業(yè)需求為中心來進行。同時，企業(yè)也要在竹材加工共性技術設備開發(fā)中敢于投入，善于合作。

5.3建立和完善竹材加工共性技術設備科研體系

目前，我國沒有成形竹材加工共性技術設備科研體系，國家應在體系建設、基礎研究投入方面加大對竹材加工技術裝備科研單位的投入力度，建立竹材加工共性技術設備研發(fā)體系，大力培養(yǎng)竹材加工共性技術設備研發(fā)高端人才，建立產(chǎn)、學、研高端技術合作機制，建立完善的技術創(chuàng)新體系，通過新產(chǎn)品的開發(fā)和學習國外先進設計機械制造技術，加快竹材加工共性技術設備研究步伐，使竹材加工共性技術設備研究朝著橫向及高精方向發(fā)展。

6結束語

共性技術設備在竹材加工機械行業(yè)是一個新的領域。竹材加工共性技術設備體系的界定與構建，契合了我國竹材加工業(yè)和機械化生產(chǎn)實現(xiàn)轉型升級的時代訴求，是提升我國竹材產(chǎn)品和加工機械化科技含量、打造現(xiàn)代竹產(chǎn)業(yè)的重要基石。本文關于竹材加工共性技術設備發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問題、重點發(fā)展領域及解決問題的措施做了簡要分析，加大對基礎性竹材加工共性技術設備發(fā)展和研究的關注和投入，要發(fā)揮共性技術對于竹材加工設備及竹材加工業(yè)的重要促進作用，未來尚需強化竹材加工共性技術設備發(fā)展與研究的組織管理、作進一步探索研究工作。