竹重组材-osb复合材料工艺研究与性能预测

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1、竹重组材/OSB复合材料工艺研究与性能预测第一章绪论1.1竹子资源是我国的特色资源和优势资源长期以来，竹子资源被认为是第二森林资源，是世界林业资源中的重要组成部分，具有显著的生态、产业和文化功能。70余属、1200多种的竹类资源主要分布在全球热带和亚热带，亚太、美洲和非洲地区是世界三大竹区（江泽慧，2002）。我国竹类资源丰富、栽培利用历史悠久。素来就有宁可食无肉，不可居无竹的说法，可见竹子在古人生活中的地位，以及古人对竹子的喜爱程度。时至今日，我国成为了世界上最主要的产竹国，竹类资源、竹林面积、

2、竹材蓄积和产量以及竹产品对外贸易量均居世界首位，是无可争议的竹子王国。据统计，我国现有竹类植物39属，500多种，主要分布在北纬35°以南国土地区，福建、江西和四川竹林面积位于前三甲（见表1-1）。至2013年底，全国16个主要产竹省（自治区、直辖市）的竹林总面积约601万公顷。竹产品种类从诸如建材、日用品、工艺品等的传统竹制品，扩展到以竹材人造板、造纸竹浆、竹纤维制品、竹炭、竹食品饮品、竹化妆品为代表的10余类、数千个品种。2012年全国竹产业总产值逾1200亿元，直接为超过750万竹区

3、农民创造了就业（国家林业局，2013）。经过多年发展，在竹加工技术创新和竹新产品研发方面，我国整体领衔世界水平。一大批新兴企业已经崛起或正在崛起，它们以竹子加工及综合利用为经营目的，主要产品已经涉及日用品、建材、家具、纤维制品、竹炭、竹食品饮品等十大系列数千种品种，应用领域已覆盖建筑、造纸、新材料、电力、家具、包装、运输、医药、食品、纺织、旅游等诸多方面（江泽慧，2002；2005）。我国山区辽阔，山区面积接近总国土面积七成，全国总人口的半数之上生活在山地、丘陵地区。竹子是山区特色资源，发展竹产业

4、既具有绿化国土、改善环境的生态功能，又具有富民、改变山区落后面貌的经济和社会效应。竹产业作为我国林业重点发展的十大绿色富民产业之一，必将迎来更为灿烂的黄金发展期。..1.2竹重组材竹重组材，又称重组竹、重竹，是我国自主研发的新一代竹材产品。与其他竹材产品比较，竹重组材的最大优势在于原料利用率高，其加工过程回避了铣削工序，直接将竹子疏解成纤维束进而加工成板材和方材。自20世纪90年代末问世以来，在十几年的发展历程中，凭借其优良的产品性能、巨大的应用潜力和相对低廉的价格得到了国内外市场的广泛认可，产业

5、已初具规模。近年来，随着原竹价格的快速上涨，传统竹材产品原材料利用率低的缺点凸显，与竹重组材这类原料利用率较高产品的竞争中处于劣势，竹重组材产业得以迅猛的发展，被广泛认为是最具潜力的竹材产品之一。据统计，2012年我国竹重组材产量超过50万m3，是2004年生产量的近十倍，增长率最快，被广泛认为最具有潜力的产品之一（Jiang,2002;陈绪和，2006；唐永裕，2001；汪奎宏，2000；张齐生，2000；张志达，2012）。.第二章竹重组材和OSB基本物理力学性能2.1竹材几十年来，众多学者对

6、于不同种类的竹子的解剖结构和各类属性进行过较全面的研究。总的来说，所有的竹子分享一些共同的特征：它们都是天然木质纤维复合材料，秆壁中占体积主要部分是维管束和基本组织，前者散布于后者中。维管束中主要部分由韧皮纤维组织和疏导组织构成，它们相伴存在，两者的比例变化和竹材性质有密切关系。靠近竹壁外侧部分，维管束小，分布致密，称为竹青；靠近髓心部分，维管束大，分布稀疏，称为竹黄（江泽慧等，2002）。这两部分并非骤然分开，中间部分维管束的大小和分布，沿径向呈现梯度趋势变化。竹子具有上述构造，可以被视为单向纤

7、维增强复合材料，其纤维体积分数已被证明与其力学性质密切相关（虞华强等，2006；孙正军等，2008；吴志文等，2012）。作为一种天然的纤维增强复合材料，韧皮纤维沿径向的分布，表现出了一种梯度变化的趋势，无疑深刻地影响了竹材的力学性能。然而，对竹子的机械性能而言，竹壁厚度方向上的性质变化通常需要考虑，而不仅仅考虑竹秆部位的影响。事实上，不均匀性、多孔隙性及各向异性是竹材的重要特性（虞华强，2003；江泽慧等，2005）。因为竹纤维分数沿径向不是一成不变的，竹壁外侧的纤维比内侧更加密实，竹材的这些特

8、性都需要在加工过程中加以重视。.2.2竹重组材竹重组材是我国自主研发、拥有自主产权的新型竹材产品。最初由竹窗帘企业的加工剩余物竹丝加工而成。据笔者的不完全统计，目前国内规模重组竹企业80余家，生产线超过100条，其中冷压线80余条，热压线20余条。全国竹重组材年生产能力已超过50万m3（近3000万m2），年产值达上百亿元。年利用原竹近300万吨，直接创新就业岗位上万个（杨峰等，2013）。很多科研单位和大专院校也相继开展了研究，其中具有代表性的有国际竹藤中心王戈研究员课题组、中国