云南西盟龍竹制品開裂與霉變問題的探討

摘要： ?西盟龍竹竹材的化學(xué)成分與木材相比，淀粉、糖類及蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)含量較高，在貯存期間及竹產(chǎn)品使用過程中容易發(fā)生霉變和開裂變形等質(zhì)量問題。本研究分析了西盟龍竹開裂與霉變的原因，并提出了控制西盟龍竹開裂與霉變的措施。研究表明：對竹材原料進(jìn)行合理選擇和干燥處理、對竹材加工過程進(jìn)行技術(shù)處理和質(zhì)量控制、改變竹材的內(nèi)應(yīng)力和含水率可以有效控制竹制品的開裂;對竹材進(jìn)行高溫蒸煮處理、加壓除霉處理和硫磺及紫外線處理等方法可以達(dá)到對竹材的除霉和控霉效果，提高竹材制品的使用壽命。

關(guān)鍵詞： ?西盟龍竹; ?開裂和霉變; ?原因分析; ?控制措施

中圖分類號： ? S 95 ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： ? A ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1001 - 9499（2020）04 - 0042 - 03

云南是我國乃至世界公認(rèn)的竹類種質(zhì)資源大省，天然竹林類型及竹林種植面積居全國首位，特別大型叢生竹類資源有顯著的特色和優(yōu)勢。目前，云南省天然竹林面積約380 萬畝，竹林類型發(fā)育較齊全，分布廣泛，竹亞科植物有30 屬，大約有 250 種，占世界的 40% ，占中國的 75%。龍竹是世界上最優(yōu)良的大型叢生竹種之一，適生于熱帶、南亞熱帶和中亞熱帶等氣候環(huán)境，在西盟佤族自治縣，云南西盟龍竹最適宜的生長溫度為16～25 ℃，造林后2～4年可成材，具有材質(zhì)優(yōu)良、生長速度快、生長周期短、竹林產(chǎn)量高、竹材性能較好等優(yōu)點。[ 1 ]

與木材相比，西盟龍竹竹材的淀粉、糖類及蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)含量較高，在貯存期間及竹產(chǎn)品使用過程中容易發(fā)生霉變和開裂變形等質(zhì)量問題。研究西盟龍竹制品開裂與霉變問題，可以提高龍竹制品的尺寸穩(wěn)定性，減少竹制品開裂變形、減輕竹制品的霉變，延長龍竹制品的使用壽命。在云南邊疆貧困民族地區(qū)大力發(fā)展竹材深加工產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)邊疆民族地區(qū)依托資源優(yōu)勢精準(zhǔn)脫貧，對促進(jìn)邊境民族地區(qū)社會和諧和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有一定的意義。

1 西盟龍竹制品開裂原因分析

1. 1 竹材密度不均，從而引起開裂變形

西盟龍竹為優(yōu)質(zhì)大型叢生竹，生長速度快，竹材產(chǎn)量高，與其他大型叢生竹相比，其竹材壁較厚，竹材密度相對較低。2～4年后竹材胸徑可達(dá)10～ ? ? ?30 cm，竹材高度可達(dá) 25～30 m，竹材壁厚一般為2～4 cm，龍竹的竹材纖維素含量較高，竹材密度因竹齡（成熟的密度較大）和部位（梢段或稈壁外緣密度較大）不同而有較大差異，平均密度約0.64 g/cm3。西盟龍竹竹材纖維素含量約為40%～60%，半纖維素含量為14%～25%，木質(zhì)素含量為16%～34%，隨竹齡增加竹材化學(xué)成分有逐步增長的趨勢。龍竹在生長過程中會受到各種外在因素的影響，最后可能導(dǎo)致竹材疏密不均，例如：向陽面、年輪的疏密、芯材與邊材等會出現(xiàn)竹材密度不均勻，當(dāng)竹材被刨開后便改變了內(nèi)應(yīng)力的平衡，使竹材變形、開裂[ 2 ]。此外，試驗過程中還發(fā)現(xiàn)，西盟龍竹由于竹齡不同，竹材壁厚存在較大差異，這也是圓竹制品的開裂原因之一，特別是縱向開裂尤為明顯。

1. 2 竹材含水率發(fā)生變化引起的脹縮和開裂

竹材的含水率分布不均是導(dǎo)致竹材制品發(fā)生變形的主要原因。試驗表明：西盟龍竹的竹材干縮率低于木材，竹材弦向干縮率最大，徑向次之，縱向干縮率最小;龍竹竹材在干燥時失水較快而容易造成干燥不勻，圓竹干燥時容易發(fā)生徑裂;氣干時龍竹竹材的材吸水性強(qiáng)。西盟龍竹的強(qiáng)度從竹稈基部向上逐漸提高，并因竹種、竹齡和立地條件而異。西盟龍竹的順紋抗拉強(qiáng)度較高，為木材的2倍，順紋抗剪強(qiáng)度略低于木材。在龍竹制品使用過程中，竹材的內(nèi)應(yīng)力會隨著含水率的變化而發(fā)生變化，最終導(dǎo)致竹材制品發(fā)生收縮、變形和開裂等一系列質(zhì)量缺陷。竹材制品的收縮與開裂的原因是不同的：竹材收縮是竹材受到熱脹冷縮引起的物理性能，主要表現(xiàn)在竹制品內(nèi)部竹條與竹條之間的結(jié)合處留有脹縮縫而引起的，由于竹材的成分、物理和力學(xué)性能決定著竹材制品后期使用受環(huán)境影響較大，做成的竹材制品會有一定程度的收縮;竹材的開裂是由于前期含水率過高、沒有經(jīng)過竹材干燥或者干燥達(dá)不到工藝要求所造成的，屬于竹制品的質(zhì)量問題，需要從選材到制作工藝上進(jìn)行處理。

1. 3 竹制品加工過程中出現(xiàn)的開裂問題

在竹材進(jìn)行膠合時，由于竹材本身具有一定的內(nèi)應(yīng)力，在拼接和組裝過程中工藝不規(guī)范、拼接和膠合質(zhì)量差，也會出現(xiàn)變形開裂。在竹材制品涂飾環(huán)節(jié)中，竹制品外層涂料一方面對竹材制品起到美觀作用，另一方面對竹材制品起到密封保護(hù)作用。如果在竹材制品涂飾環(huán)節(jié)出現(xiàn)質(zhì)量問題，竹材制品涂飾密封效果差，則會導(dǎo)致竹制品在后期使用過程中由于外界環(huán)境溫濕度變化而出現(xiàn)含水率變化，竹制品因含水率分布不均也會出現(xiàn)開裂和變形。

2 西盟龍竹制品開裂的解決措施

2. 1 對竹材原料進(jìn)行合理選擇和干燥處理

選擇竹齡3～4年的優(yōu)質(zhì)竹材為原料，并進(jìn)行合理分選，依據(jù)竹齡和竹壁不同進(jìn)行分別加工。通過對竹材進(jìn)行干燥、定型技術(shù)處理，使含水率保持在8%～12%，根據(jù)最終竹材產(chǎn)品的不同使用地區(qū)，對竹材進(jìn)行分類處理。要改善竹材原料的貯藏環(huán)境，竹制成品與半成品應(yīng)當(dāng)放在通風(fēng)干燥處，如果儲存在室內(nèi)要配備通風(fēng)和去濕設(shè)備，儲存環(huán)境相對濕度低于75%;竹制成品和半成品離地500 mm架空堆放，以利通風(fēng)干燥，保持竹材的含水率一致。

2. 2 對竹材加工過程進(jìn)行技術(shù)處理和質(zhì)量控制在竹制品生產(chǎn)之前對竹材進(jìn)行防水處理，例如采用常見的蠟處理工藝：將自然干燥結(jié)束的竹材浸漬到105～130 ℃熔融的植物蠟或動物蠟的蠟槽中，浸漬時間控制在0.5～1 h，當(dāng)蠟槽的溫度下降到70℃左右，將竹材從蠟液中取出，然后用軟布擦去粘附在竹材表面的蠟液。通過蠟處理工藝，使?jié)B透到竹材內(nèi)部的蠟起到粘結(jié)維管束的作用，可使竹材強(qiáng)度增大;滲透到竹材內(nèi)部的蠟液變?yōu)楣虘B(tài)，可有效防止外界的水分和濕氣進(jìn)入竹材內(nèi)部，從而增加了了竹材的尺度穩(wěn)定性。此外，竹制品生產(chǎn)中加工工藝的好壞，例如熱壓機(jī)的溫度、壓力、加壓時間、竹材平衡層分布、膠合強(qiáng)度等因素都會影響竹制品使用過程中是否會出現(xiàn)變形和開裂。采用對竹材進(jìn)行涂飾處理后拼裝、竹制品拼接時預(yù)留收縮縫、通過使用螺紋榫提高竹材拼接結(jié)合力等方法，可以有效預(yù)防竹材收縮開裂的問題，又最大限度保留了竹制品的高貴內(nèi)涵和神韻，使竹制品適應(yīng)不同氣候環(huán)境下的使用要求，延長使用壽命。

2. 3 通過改變內(nèi)應(yīng)力和含水率控制竹制品開裂

目前改變竹材含水率的有效方法是對竹材進(jìn)行二次烘干，二次烘干是指竹材自然干燥結(jié)束后再對竹材進(jìn)行蒸汽干燥處理。試驗表明，控制竹條的最初含水率和涂膠后竹片條含水率是影響竹制品變形和膠合彎曲品質(zhì)的重要因素。竹條的含水率過低、膠合強(qiáng)度不夠、竹材的彎曲應(yīng)力過大，從熱壓機(jī)出來的板坯容易發(fā)脆;竹條含水率過高，竹條加壓彎曲后由于水分蒸發(fā)產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，會引起竹材的變形。竹片條膠合時含水率控制在8%～12%，竹片條表面應(yīng)光潔，竹片條間在加壓膠合時能夠充分貼合，產(chǎn)品的膠合強(qiáng)度高。竹片條厚度要控制在15 mm以上，偏差不超過±0.1 mm，盡量應(yīng)選用固體含量高、水分少、膠結(jié)強(qiáng)度高的熱熔型膠粘劑。[ 3 ]

3 西盟龍竹的霉變原因分析

西盟龍竹生長速度較快，且竹材密度較低，容易吸收水分，其內(nèi)部的水分分為游離水和結(jié)合水，而竹材的霉變是由游離水引起的，由于竹的外皮是油性物質(zhì)，游離水不容易從外皮排出，造成竹材制品容易滋生霉菌;竹制品里含有大量的有機(jī)物、蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，而隨竹齡增加竹材化學(xué)成分有逐步增長的趨勢，在適宜的溫、濕度下會發(fā)生霉變;西盟龍竹纖維較粗、紋理粗糙，霉菌很容易藏在竹纖維里面，從而引起竹材的變色。龍竹制品易發(fā)生的霉菌類主要有：青霉、曲霉、黑根霉、粉紅單端孢霉等。竹材霉變，主要源于竹材表面霉菌的生長和繁殖，竹材內(nèi)部含有霉菌可以利用的糖、淀粉作為營養(yǎng)來源，例如淀粉酶和纖維素霉等。此外，西盟龍竹竹材的腐爛與霉變主要由腐朽菌寄生所引起，在通風(fēng)不良的濕熱條件下，特別是梅雨季節(jié)來臨，氣候溫和，空氣潮濕，更容易誘發(fā)霉菌的生長，極易發(fā)生霉變，如果不加以處理便會引起竹制品的腐爛。

4 西盟龍竹制品霉變的解決措施

4. 1 對竹材進(jìn)行高溫蒸煮處理。通過高溫蒸煮可將竹材中的可溶性有機(jī)物析出，并在蒸煮時加入一定量的氧化漂白劑和專用防蟲、防霉劑殺死竹材中的蟲卵和霉菌，從而起到防蟲、防霉的效果。此外，在竹材蒸煮過程中，由于氧化漂白劑對竹材的漂白作用，可使不同年齡和不同部位的竹材顏色更趨于一致，從而減少了竹材的色差，增加了竹材制品的美觀性。

4. 2 對竹材進(jìn)行加壓除霉處理。將竹片放入高壓容器中，同時加入一定量防蟲除霉藥劑，在2～3個大氣壓作用下，溫度保持在80～90 ℃，處理時間為4～6 h，然后緩慢減小壓力，把竹材取出后晾干，也可以達(dá)到對竹材除霉目的。

4. 3 對竹材進(jìn)行高溫碳化處理。將竹片置于高溫、高濕和高壓的環(huán)境中，通過高溫作用使竹材中的有機(jī)化合物，如糖、淀粉和蛋白質(zhì)等有機(jī)物分解變性，從而使蛀蟲及霉菌失去營養(yǎng)來源，同時也將附著在竹材中的蟲卵及真菌高溫殺死。竹材經(jīng)過高溫碳化后，竹纖維焦化顏色發(fā)生改變，變成古銅色或咖啡色。[ 4 ]在除霉的同時增加了竹材的表面硬度，提高了竹制品的使用壽命。

4. 4 對竹材進(jìn)行硫磺及紫外線處理。把竹材放在150～160 ℃的熔融硫磺中，完全浸沒3 h后取出，待冷卻后用紫外線照射5 h，最后用軟布擦去表面的硫磺，即完成對竹材硫磺及紫外線處理。通過該處理，約有5%左右的硫磺完全滲透到竹材的縱向維管束中，從而提高竹材的力學(xué)強(qiáng)度和防腐性能，達(dá)到對竹材除霉效果，處理后的竹材表面外觀呈米黃色，具有良好的光澤和視覺效果。

參考文獻(xiàn)

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[3] 張德珠. ?竹制品系列防護(hù)新技術(shù)[J]. ?中小企業(yè)科技， ?1996（4）： ?13.

[4] 童孝茂. ?竹制品防蛀防霉的技術(shù)處理[J]. ?安徽林業(yè)科技，2009（1）： ?45 - 46.

第1作者簡介： ?陳竹（1983-）， ?男， ?碩士， ?講師， ?主要從事木材加工技術(shù)相關(guān)教學(xué)與研究工作。

收稿日期： 2020 - 05 - ?20

（責(zé)任編輯： ? 張亞楠）