竹展平專利技術分析

摘要：對從20世紀80年代至今的中外竹展平相關專利進行初步的統計分析，從專利角度介紹了竹展平處理的前后過程、發展特點及今后的發展方向。

關鍵詞：竹；展平；前處理 

我國是世界竹資源最豐富的國家，現行的竹材加工方法使我國竹材人造板工業得到了迅速的發展，但竹材利用率較低，資源浪費嚴重，而原竹展平則可以獲得最大限度厚度和寬度的竹片，大幅提高竹材利用率，因此隨著竹材膠合板的發展，竹展平工藝及設備也一直被國內外研究人員不斷研究和改進。

1 竹展平相關專利國內外申請概況

國內外的竹展平專利申請從20世紀80年代開始出現，正是竹產業開始逐漸起步和發展的時期。到目前為止，中國對于竹展平的相關專利的申請量已遠超過了其他國家，中國專利量占總量的74%，日本排名第二占17%，亞洲地區的專利占總量的96%。究其原因，竹制品的主要生產和消費區域均在亞洲，而鑒于中國為世界竹產量第一的國家，因此應市場需求，竹材加工技術也一直位于世界前沿。

從專利申請時間上來看，國內竹展平專利申請量逐年大幅增加，相反地，國外專利申請量則在2010年后有所減少，但總申請量仍為直線上升的趨勢，這與竹材膠合板的發展密切聯系。千百年來竹材多數是以原竹的形式或經過簡單加工用于農業、漁業、建筑業和編織生活用具等，本世紀60年代以后，人們逐漸從木材人造板上得到啟示，開始了竹材人造板的探索與研究，研制出和木材人造板既有聯系又有差別的竹材人造板，竹材的展平是其主要特征，因此也受到了關注和重視。

2 竹展平前的準備

竹筒展平時竹筒的外表向受壓應力，內表面受拉布力，竹筒表面產生斷裂和裂縫是難以避免的。研究表明通過減小竹材的彈性模量值可以減小展平時竹材表面裂縫的寬度和深度，而提高竹材的溫度和含水率是減小竹材彈性模量的有效方法，這一過程稱為竹材軟化，是竹展平最常見的前處理。從專利文獻分析，展平前處理分為化學軟化和機械軟化兩種。早期專利中化學軟化一般使用浸泡、蒸汽、水煮、蠟煮，2000年后竹材的軟化方法趨于多樣化，有微波處理、紅外加熱、高溫軟塑處理等。而對于改變竹材的表面結構或形態的機械軟化，早在1982年申請的日本專利中就提出了展平前在弧形竹內表面打痕處理，后來的中外專利中均出現在圓竹的內/外表面上開設剖溝的展平前處理。還有將化學軟化和機械軟化相結合如在蒸煮軟化前預先在竹黃上加工平行的或相互交叉的斜線槽的處理方法。

3 竹展平工藝與設備的發展

竹材的展平是將竹筒在壓力作用下展開成連續平直狀的竹片。從專利文獻來看，展平方式存在以下幾種：

（1）一次加壓展平：如將半圓形竹筒放在平板式熱壓機內，一次加壓展平。此法設備和工藝都比較簡單，但竹材展平過程中應力大，裂縫深。國內外的早期專利中大都為一次加壓展平。除了平板式壓機外，也存在其他的一次展平方法和設備，如2006年國內申請的可以整竹展平的旋轉展開機。竹材的熱平臺加壓展開仍是目前常見的竹展平方法之一，但由于此展平法難以實現連續化生產，因此較適合低成本、小規模的生產加工。

（2）多次加壓展平：原理為將半圓形竹筒在展平機的壓板內多次進給加壓展平，或者將平板加壓與輥壓結合進行兩次或兩次以上的展平。2007年申請的專利中公開一展開方法為將軟化后的竹塊由一系列的弧形壓制設備來逐級壓平，每個壓制設備都有不同的壓制弧度。多次加壓展平雖然提高了展平效果，但是費時費力，成本較高，因此相關的專利申請量不多。

（3）連續加壓展平：利用連續加壓展平設備使竹筒在沿圓弧切線方向進給的同時受壓展平。此法的進給和加壓同時進行，因而能滿足連續生產的要求，提高生產效率。連續加壓展平設備中最常見的是使用若干漸變的壓輥組，采用凸形的弧形輥，并且從前至后弧形輥逐級漸變拉直。后來的連續加壓展平設備專利中對多級壓輥進行了各種改進，如在上壓輥上設置壓緊彈簧使其上下可調，在壓輥表面設線槽使其在將整竹展平的同時在竹片的竹黃面刻槽，或在輥子表面設置分散凸起的鋼釘，在竹子上加工出導裂眼。竹展平裝置的多功能化如將竹展平與去竹青、竹黃的刨削、切割結合的裝置是當前連續展平設備的發展方向之一，不僅專利申請量大增，且以其快捷、連續化、機械一體化的優勢具有良好的發展前景。

4 展平后處理

由于展平后的竹子仍具有一定的塑性，因此會有反彈變形的情況出現，造成產品的質量問題，因此需要展平后處理來進行定型，已經存在的定型方法有展平后熱壓定型、加壓冷卻定型等，后來還出現了與連續展平配套的連續定型設備，如在展開裝置后面設置若干級冷卻定型壓輥。

5 總結

通過對竹展平這一領域的現有技術進行梳理、分類和總結發現，一次加壓和多次加壓展平由于效果和效率的原因發展緩慢，而后期才出現的連續加壓展平則以其快捷、連續化的優勢發展迅速，申請量逐年增長。隨著全球對竹制品特別是竹材人造板的需求的增加，相信竹展平相關專利申請量會保持當前的增長勢頭，了解這一技術領域的專利發展情況無論對于行業的指導以及企業的發展方向都有一定的參考作用。

參考文獻：

[1] 張齊生等,中國竹材工業化利用[M].北京市:中國林業出版社,1995.