竹展平专利技术分析

摘要：对从20世纪80年代至今的中外竹展平相关专利进行初步的统计分析，从专利角度介绍了竹展平处理的前后过程、发展特点及今后的发展方向。

关键词：竹；展平；前处理 

我国是世界竹资源最丰富的国家，现行的竹材加工方法使我国竹材人造板工业得到了迅速的发展，但竹材利用率较低，资源浪费严重，而原竹展平则可以获得最大限度厚度和宽度的竹片，大幅提高竹材利用率，因此随着竹材胶合板的发展，竹展平工艺及设备也一直被国内外研究人员不断研究和改进。

1 竹展平相关专利国内外申请概况

国内外的竹展平专利申请从20世纪80年代开始出现，正是竹产业开始逐渐起步和发展的时期。到目前为止，中国对于竹展平的相关专利的申请量已远超过了其他国家，中国专利量占总量的74%，日本排名第二占17%，亚洲地区的专利占总量的96%。究其原因，竹制品的主要生产和消费区域均在亚洲，而鉴于中国为世界竹产量第一的国家，因此应市场需求，竹材加工技术也一直位于世界前沿。

从专利申请时间上来看，国内竹展平专利申请量逐年大幅增加，相反地，国外专利申请量则在2010年后有所减少，但总申请量仍为直线上升的趋势，这与竹材胶合板的发展密切联系。千百年来竹材多数是以原竹的形式或经过简单加工用于农业、渔业、建筑业和编织生活用具等，本世纪60年代以后，人们逐渐从木材人造板上得到启示，开始了竹材人造板的探索与研究，研制出和木材人造板既有联系又有差别的竹材人造板，竹材的展平是其主要特征，因此也受到了关注和重视。

2 竹展平前的准备

竹筒展平时竹筒的外表向受压应力，内表面受拉布力，竹筒表面产生断裂和裂缝是难以避免的。研究表明通过减小竹材的弹性模量值可以减小展平时竹材表面裂缝的宽度和深度，而提高竹材的温度和含水率是减小竹材弹性模量的有效方法，这一过程称为竹材软化，是竹展平最常见的前处理。从专利文献分析，展平前处理分为化学软化和机械软化两种。早期专利中化学软化一般使用浸泡、蒸汽、水煮、蜡煮，2000年后竹材的软化方法趋于多样化，有微波处理、红外加热、高温软塑处理等。而对于改变竹材的表面结构或形态的机械软化，早在1982年申请的日本专利中就提出了展平前在弧形竹内表面打痕处理，后来的中外专利中均出现在圆竹的内/外表面上开设剖沟的展平前处理。还有将化学软化和机械软化相结合如在蒸煮软化前预先在竹黄上加工平行的或相互交叉的斜线槽的处理方法。

3 竹展平工艺与设备的发展

竹材的展平是将竹筒在压力作用下展开成连续平直状的竹片。从专利文献来看，展平方式存在以下几种：

（1）一次加压展平：如将半圆形竹筒放在平板式热压机内，一次加压展平。此法设备和工艺都比较简单，但竹材展平过程中应力大，裂缝深。国内外的早期专利中大都为一次加压展平。除了平板式压机外，也存在其他的一次展平方法和设备，如2006年国内申请的可以整竹展平的旋转展开机。竹材的热平台加压展开仍是目前常见的竹展平方法之一，但由于此展平法难以实现连续化生产，因此较适合低成本、小规模的生产加工。

（2）多次加压展平：原理为将半圆形竹筒在展平机的压板内多次进给加压展平，或者将平板加压与辊压结合进行两次或两次以上的展平。2007年申请的专利中公开一展开方法为将软化后的竹块由一系列的弧形压制设备来逐级压平，每个压制设备都有不同的压制弧度。多次加压展平虽然提高了展平效果，但是费时费力，成本较高，因此相关的专利申请量不多。

（3）连续加压展平：利用连续加压展平设备使竹筒在沿圆弧切线方向进给的同时受压展平。此法的进给和加压同时进行，因而能满足连续生产的要求，提高生产效率。连续加压展平设备中最常见的是使用若干渐变的压辊组，采用凸形的弧形辊，并且从前至后弧形辊逐级渐变拉直。后来的连续加压展平设备专利中对多级压辊进行了各种改进，如在上压辊上设置压紧弹簧使其上下可调，在压辊表面设线槽使其在将整竹展平的同时在竹片的竹黄面刻槽，或在辊子表面设置分散凸起的钢钉，在竹子上加工出导裂眼。竹展平装置的多功能化如将竹展平与去竹青、竹黄的刨削、切割结合的装置是当前连续展平设备的发展方向之一，不仅专利申请量大增，且以其快捷、连续化、机械一体化的优势具有良好的发展前景。

4 展平后处理

由于展平后的竹子仍具有一定的塑性，因此会有反弹变形的情况出现，造成产品的质量问题，因此需要展平后处理来进行定型，已经存在的定型方法有展平后热压定型、加压冷却定型等，后来还出现了与连续展平配套的连续定型设备，如在展开装置后面设置若干级冷却定型压辊。

5 总结

通过对竹展平这一领域的现有技术进行梳理、分类和总结发现，一次加压和多次加压展平由于效果和效率的原因发展缓慢，而后期才出现的连续加压展平则以其快捷、连续化的优势发展迅速，申请量逐年增长。随着全球对竹制品特别是竹材人造板的需求的增加，相信竹展平相关专利申请量会保持当前的增长势头，了解这一技术领域的专利发展情况无论对于行业的指导以及企业的发展方向都有一定的参考作用。

参考文献：

[1] 张齐生等,中国竹材工业化利用[M].北京市:中国林业出版社,1995.