張方達(dá) 方長華 劉煥榮 馬欣欣 張秀標(biāo) 費(fèi)本華

（國際竹藤中心，北京 100102）

目前，全球90%以上的貨物貿(mào)易使用集裝箱運(yùn)輸[1]。集裝箱底板是集裝箱的主要承載配件，它不僅需要具有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐久性和耐磨性，還要能夠承受一定的集中載荷，是一類用量大、技術(shù)性能要求高的結(jié)構(gòu)用人造板[2]。早期，克隆木（Keuring）和阿必東（Apitong）等熱帶闊葉材常被用于制造集裝箱底板，但隨著集裝箱用量的持續(xù)增長，樹木資源被過度采伐導(dǎo)致熱帶雨林的生態(tài)環(huán)境破壞加劇，自1993年以來，東南亞各國相繼制定限伐政策，給集裝箱底板產(chǎn)業(yè)帶來了原料危機(jī)，從而在世界范圍內(nèi)掀起了研發(fā)集裝箱底板替代材料的熱潮[3]。

澳洲桉木由于材性優(yōu)異，價(jià)格低廉，率先被用于制造集裝箱底板。但隨著澳洲桉木價(jià)格上漲，集裝箱底板制造主要用材轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z木、樺木等非傳統(tǒng)硬木為主的混合木單板，并搭配使用楊木、桉木等速生材[4]。目前，我國每年約有2 萬m3的集裝箱底板由全木質(zhì)材料加工而成[4-5]。

我國是世界上竹類資源最豐富的國家，竹林面積、蓄積量、竹材產(chǎn)量均居世界之首。據(jù)第九次全國森林資源清查報(bào)告，我國竹林面積為641.16 萬hm2，人工林面積8 003 萬hm2，蓄積量33.88 億m3[6]。用竹木復(fù)合材料制備集裝箱底板可充分發(fā)揮我國的資源優(yōu)勢(shì)，既降低生產(chǎn)成本，又保證產(chǎn)品內(nèi)在和外觀質(zhì)量[7]。作為集裝箱生產(chǎn)的重要基地，我國已連續(xù)27年蟬聯(lián)全球產(chǎn)銷量冠軍，占有全球96%的份額?，F(xiàn)階段集裝箱底板用材主要是毛竹與橡膠木、輻射松、馬尾松等速生材復(fù)合材料。

本文介紹了竹質(zhì)集裝箱底板生產(chǎn)常用竹單元，對(duì)比研究了不同類型全竹材集裝箱底板，并分析了竹木復(fù)合集裝箱底板的特點(diǎn)及存在的問題和發(fā)展趨勢(shì)。

1 竹質(zhì)集裝箱底板主要構(gòu)成單元

竹質(zhì)集裝箱底板包括全竹材集裝箱底板和竹木復(fù)合集裝箱底板。全竹材集裝箱底板使用的構(gòu)成單元主要有弦向竹篾（Tangential bamboo sliver）、徑向竹篾（Radial bamboo sliver）、竹刨花（Bamboo chip）、疏解竹（Bamboo bundle）、規(guī)格竹條（Bamboo strip）和展平竹（Flattened bamboo panel），如圖1所示。竹質(zhì)工程材料的構(gòu)成單元不同，其后的干燥、施膠、組坯和熱壓工藝也大不相同，最終會(huì)影響到產(chǎn)品的性能與生產(chǎn)成本[8]。目前，竹木復(fù)合集裝箱底板所使用的竹單元主要是徑向竹篾。

圖1 不同類型竹單元Fig.1 Different types of bamboo units

2 全竹材集裝箱底板

全竹材集裝箱底板由竹單元經(jīng)干燥后施膠、組坯、熱壓而成。通常將弦向竹篾和疏解竹單元編織成簾后再組坯以提高板材內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)則度。對(duì)于易霉變腐朽的竹單元或用于特定場(chǎng)合的竹質(zhì)工程材料，需要對(duì)竹單元進(jìn)行蒸煮或微炭化處理。全竹材集裝箱底板的加工工藝如圖2所示。

圖2 全竹材集裝箱底板制造工藝流程圖[10-12]Fig.2 Manufacturing process flow chart of all bamboo-based container flooring

2.1 全竹材集裝箱底板類型

2.1.1 竹篾層積材（Laminated bamboo sliver lumber）

此類集裝箱底板的構(gòu)成單元是弦向竹篾。板材有兩種結(jié)構(gòu)：篾片縱向排列的單向結(jié)構(gòu)和篾片縱橫交錯(cuò)排列的非單向結(jié)構(gòu)[11]。單向結(jié)構(gòu)板材橫向強(qiáng)度低，只有當(dāng)板材密度在1.1 g/cm3左右，厚度在25 mm以上時(shí)，才能作為結(jié)構(gòu)材使用[12]。非單向結(jié)構(gòu)竹材縱橫膠合困難，產(chǎn)品存在較大的質(zhì)量隱患。其主要優(yōu)點(diǎn)為抗彎強(qiáng)度大、剛性好，抗剪能力強(qiáng)。最大的問題在于竹篾是稱量捆扎后組坯，容易導(dǎo)致鋪裝不均勻，進(jìn)而引起膠合強(qiáng)度及其他各項(xiàng)物理機(jī)械性能不穩(wěn)定，制成板后易發(fā)生翹曲變形。同時(shí)，作為集裝箱底板比重過大、硬度太高，鋸刨釘加工性能極差，會(huì)給安裝和維修帶來不便[4]。針對(duì)竹篾層積材存在的問題，對(duì)其結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行創(chuàng)新，開發(fā)了弦向竹簾膠合板，避免了竹篾層積材僅能壓制高密度厚板的不足，同時(shí)克服了竹篾層積材易變形的缺點(diǎn)。密度為0.85 g/cm3的弦向竹簾膠合板，平均縱向彈性模量和靜曲強(qiáng)度分別可達(dá)11 200 MPa和121.2 MPa[12]。竹篾層積材與玻璃纖維布復(fù)合可在降低密度的基礎(chǔ)上，使其彈性模量和靜曲強(qiáng)度分別增加26.3%和41.2%。竹材的弦向面存在難以膠合的竹青與竹黃，為保證膠合效果，通常在劈篾時(shí)將竹青和竹黃去除，致使竹材的利用率較低。

2.1.2 竹材膠合板（Plybamboo）

竹材膠合板是以帶溝槽的等厚展平竹為構(gòu)成單元，由相鄰層竹片互相垂直組坯膠合而成。由于集裝箱底板需具有較高的縱向機(jī)械強(qiáng)度，要求竹材膠合板纖維方向竹片的厚度之和占板坯總厚度的55%～70%。同時(shí)，為避免橫向強(qiáng)度、剛度不足，產(chǎn)生翹曲變形等缺陷，組坯時(shí)應(yīng)有一定比例的竹片垂直于纖維方向放置[11]。其主要優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度高、剛性大、強(qiáng)重比高，且濕脹率小、尺寸穩(wěn)定、不易變形，縱橫兩向強(qiáng)度差小[13]。但展平竹要經(jīng)過去內(nèi)外節(jié)、刨除竹青竹黃、軟化和展平等處理，竹材利用率僅60%左右，且加工效率低[9]。展平竹整張化困難，進(jìn)行集裝箱底板生產(chǎn)時(shí)組坯效率低，因此制備的板材成本高，在集裝箱底板領(lǐng)域不具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。為了簡(jiǎn)化展平竹的制備工序，弧形竹片未經(jīng)軟化，去除青黃后直接采取機(jī)械方式壓平，縱向組坯制備竹材膠合板[14]。以這種方式制備的四層結(jié)構(gòu)板材平均彈性模量和靜曲強(qiáng)度分別為9 300 MPa和76.5 MPa，但因展平竹軸向裂縫較大，容易發(fā)生水平剪切破壞[15]。

2.1.3 重組竹（Bamboo scrimber）

重組竹的構(gòu)成單元是網(wǎng)狀竹束，具備強(qiáng)度高、耐候性強(qiáng)和尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作車廂底板、戶外地板、家具以及園林景觀建筑材料[16]。重組竹的密度對(duì)板材強(qiáng)度和吸水率有較大影響，通常為1.05～1.30 g/cm3[17]。當(dāng)密度低于0.90 g/cm3時(shí)，重組竹的強(qiáng)度會(huì)明顯降低[18]。板材密度均勻性會(huì)影響其強(qiáng)度的穩(wěn)定性，通常將片狀竹束編織成簾后再組坯以提高其密度均勻性[19]。用作戶外地板時(shí)，通常對(duì)竹束進(jìn)行熱處理后再組坯以提高板材尺寸穩(wěn)定性和防腐性能，但熱處理會(huì)降低板材的抗彎性能[20]。酚醛樹脂含量對(duì)板材吸水膨脹率影響顯著，用膠量通常為10%～25%[21]。余養(yǎng)倫[22]等以毛竹纖維化單板為原料制造重組竹集裝箱底板。由于不必去除竹青竹黃，毛竹的利用率高達(dá)90%，且疏解竹簾的加工效率和組坯效率均高于徑向竹簾和弦向竹簾。在疏解過程中，由于部分維管束和薄壁細(xì)胞被切斷，該竹單元的力學(xué)性能和排水能力被削弱，在后續(xù)集裝箱底板生產(chǎn)過程中干燥效率和熱壓效率低，周期長、能耗大。此外，由于重組竹底板用膠量大，密度過高，導(dǎo)致其最終成本較高，目前在集裝箱底板領(lǐng)域所占份額較小。

2.1.4 定向竹刨花板（Oriented bamboo strand board）

定向竹刨花板通常具有三層結(jié)構(gòu)，表層刨花順紋排列，芯層刨花垂直于表層或非定向排列。板面密度最高，芯層密度最低。與其他竹質(zhì)結(jié)構(gòu)板材相比，定向竹刨花板的原材料竹種和竹稈部位適應(yīng)性強(qiáng)，小徑級(jí)竹材及竹梢與竹尾部分均可被刨削成竹刨花用于制備定向竹刨花板，竹材利用率高[23-24]。竹青和竹黃對(duì)板材的性能無顯著影響[25]，而竹節(jié)會(huì)降低板材強(qiáng)度。竹刨花尺寸對(duì)板材性能有較大影響，當(dāng)刨花尺寸長度為110～120 mm，厚度0.6～0.8 mm時(shí)，制備的定向竹刨花板性能指標(biāo)較優(yōu)[26]。用過熱蒸汽處理竹刨花可以提高竹刨花板的尺寸穩(wěn)定性和力學(xué)性能[27]。12 mm厚定向竹刨花板的順紋彈性模量和靜曲強(qiáng)度分別可達(dá)6 012 MPa和40.1 MPa。目前云南某林業(yè)有限公司用龍竹（Dendrocalamus giganteusMunro.）定向刨花板制備集裝箱底板，年產(chǎn)量約2萬m3[6]。

2.1.5 竹集成材（Glue laminated bamboo）

此類底板的組成單元是規(guī)格竹條。由于竹單元的結(jié)構(gòu)規(guī)整度高，板材內(nèi)部竹單元之間有效膠合面積大，底板的抗彎強(qiáng)度及膠合強(qiáng)度較高。竹條竹青側(cè)與竹黃側(cè)的干縮系數(shù)差異大，膠合后竹條層積材易發(fā)生變形和開裂。弦向膠合時(shí)最好采用竹青面對(duì)竹青面，竹黃面對(duì)竹黃面進(jìn)行組坯，以提高結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，減少徑向面層積材的橫向變形量[9,12]。組坯前通常對(duì)竹條進(jìn)行蒸煮或微炭化處理，以防止板材腐朽和霉變。熱處理會(huì)影響板材強(qiáng)度，尤其是彎曲強(qiáng)度明顯降低。微炭化處理后，順紋壓縮強(qiáng)度有所提高，但順紋拉伸強(qiáng)度明顯降低[28]。規(guī)格竹條在加工過程中切削量大，竹材利用率僅30%左右，且生產(chǎn)效率低，制造成本高[29]。因竹條層積材較高的結(jié)構(gòu)規(guī)則度、色澤淡雅、光潔度好、表面硬度高等特點(diǎn)，可用做更高附加值的家具、地板和室內(nèi)裝飾材料[30-31]。

2.2 不同竹質(zhì)板材制備的集裝箱底板性能比較

表1是幾種全竹材集裝箱底板與阿必東膠合板的主要力學(xué)性能對(duì)比。板材的密度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)則度、構(gòu)成單元的力學(xué)性能及組坯方式都會(huì)對(duì)其最終力學(xué)性能有較大的影響。全竹材集裝箱底板與阿必東膠合板相比，順紋靜曲強(qiáng)度較高，但順紋彈性模量除重組竹外均低于阿必東膠合板。全竹材集裝箱底板中，竹集成材的橫、縱向靜曲強(qiáng)度較高，因?yàn)榫僦駰l的結(jié)構(gòu)規(guī)整度高于其他竹單元。竹單元的結(jié)構(gòu)規(guī)整度越高，則板坯中構(gòu)成單元的接觸程度越好，板材的強(qiáng)度就越高[11]。竹材膠合板的密度最低，展平竹的結(jié)構(gòu)規(guī)整，可以較低的密度達(dá)到較高的強(qiáng)度。

全竹材集裝箱底板如果為單向結(jié)構(gòu)，則橫向強(qiáng)度低，如竹篾層積材，需以較高的密度和厚度才可達(dá)到一定的強(qiáng)度。如果為非單向結(jié)構(gòu)，由于酚醛樹脂對(duì)竹材的浸潤性差，該種板材極易在縱向與橫向竹材的膠接界面產(chǎn)生開膠[5]，存在較大的質(zhì)量隱患。此外，全部采用竹材制備集裝箱底板，存在生產(chǎn)效率低、原料成本高等問題，最后導(dǎo)致生產(chǎn)總成本高，在市場(chǎng)上失去競(jìng)爭(zhēng)力。由于以上幾種弊端，全竹材集裝箱底板逐漸退出市場(chǎng)，被竹木復(fù)合集裝箱底板取代。

表1 幾種全竹材集裝箱底板的力學(xué)性能比較[4,22,32]Tab.1 Mechanical performance comparison of bamboo-based container flooring

3 竹木復(fù)合集裝箱底板

竹木復(fù)合結(jié)構(gòu)可以科學(xué)合理地發(fā)揮竹材和木材各自的優(yōu)良特性，獲得既降低生產(chǎn)成本，又保證產(chǎn)品內(nèi)在、外觀質(zhì)量的雙重效果，同時(shí)也為利用國產(chǎn)速生木材生產(chǎn)結(jié)構(gòu)用人造板找到了一條新途徑[15]。早期竹木復(fù)合集裝箱底板多采用強(qiáng)度高、硬度大的展平竹拼板或竹席作面層，以提供強(qiáng)度和表面硬度，用馬尾松、楊木等速生材膠合板或OSB板作芯層[2]。

3.1 夾芯結(jié)構(gòu)竹木復(fù)合集裝箱底板

張齊生[3,32]等以毛竹展平竹和馬尾松膠合板為原料制備集裝箱底板，并與阿必東膠合板底板的性能作對(duì)比分析。研究發(fā)現(xiàn)，竹木復(fù)合集裝箱底板的密度與阿必東膠合板底板相當(dāng)，但其靜曲強(qiáng)度高于阿必東膠合板底板15%～20%，縱向彈性模量低于阿必東膠合板底板10%～15%。馬尾松節(jié)子多，早晚材、邊心材的性能差異較大。松木內(nèi)富含松脂，海洋運(yùn)輸中受太陽熱輻射，樹脂溢出表面，容易污染貨物?？紤]到產(chǎn)品密度及成本，認(rèn)為壓縮率范圍為25%～28%較好[2]。孫豐文[33]等將馬尾松、落葉松等密度中等的木材加工成強(qiáng)度≥85 MPa，彈性模量≥10 GPa，密度為0.75～0.85 kg/cm3的多層膠合板作為基板，然后在其上、下表面膠合展平竹拼板或竹席作為面層材料制備竹木復(fù)合集裝箱底板。Rob[34]等以楊木刨花板作為芯層，高密度竹席膠合板（＞0.9 g/cm-3）為面層，1～2 mm厚楊木單板作為中間層制備集裝箱底板，強(qiáng)度可達(dá)到國標(biāo)要求。有研究人員用規(guī)格竹條作芯層，樺木單板作表層制備集裝箱底板。該產(chǎn)品強(qiáng)度較高，通過了美國船級(jí)社的初步驗(yàn)證。我國樺木主要集中在北方地區(qū)，由于徑級(jí)較小，心腐嚴(yán)重，出材率低，因此制造成本較高[4]。

表2 幾種竹木復(fù)合集裝箱底板的力學(xué)性能比較[2,33,35]Tab.2 Mechanical performance comparison of container flooring made of bamboo-wood composite materials

由表2可知，竹席覆面底板的靜曲強(qiáng)度高于展平竹覆面底板，二者的彈性模量相近。可能是展平竹表面裂紋影響其抗拉強(qiáng)度。由于展平竹表面規(guī)整度高于竹席，展平竹覆面底板的膠合強(qiáng)度較高。馬尾松膠合板的靜曲強(qiáng)度和彈性模量明顯高于楊木膠合板，但展平竹與馬尾松膠合板復(fù)合底板的縱向力學(xué)性能卻沒有明顯優(yōu)于展平竹與楊木膠合板復(fù)合底板。有研究表明，增大表層縱向竹片的厚度有利于提高底板的縱向靜曲強(qiáng)度。由于楊木密度低于馬尾松，且材性較差，竹席與馬尾松膠合板復(fù)合底板的密度和靜曲強(qiáng)度均高于竹簾與楊木定向刨花板復(fù)合底板。

由于集裝箱底板對(duì)表面質(zhì)量的美觀、耐刮擦等特殊要求，用帶裂紋的展平竹通過拼板技術(shù)制備面板存在一定的難度，竹材利用率和加工效率低，表板合格率不高。竹席的竹篾厚度僅為0.5～0.7 mm，剖篾工作量大，且增加膠黏劑用量，因而成本較高。此外，輥涂時(shí)竹席的竹篾壓接處容易缺膠，而竹席浸膠則會(huì)在竹篾交叉重疊處產(chǎn)生“貯膠”現(xiàn)象。夾芯結(jié)構(gòu)的竹木復(fù)合底板通常先加工高密度的竹席膠合板面板，然后再與木單板組坯壓制集裝箱底板，因此生產(chǎn)周期長。如果采用一步法直接制備此類底板，則表層竹席膠合板的密度難以控制。弦向竹簾的竹篾之間存在較大的縫隙，不適宜被用作底板表層材料[36]。用以上3種高密度竹質(zhì)板材做面板制備竹木復(fù)合集裝箱底板，成本偏高，且加工效率低，影響其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。自1996年底，研究人員開始致力于改進(jìn)竹木復(fù)合集裝箱底板的生產(chǎn)技術(shù)，通過織簾的方式實(shí)現(xiàn)弦向竹篾整張化，以弦向竹簾作為結(jié)構(gòu)單元，與木單板組坯熱壓成層合結(jié)構(gòu)的竹木復(fù)合集裝箱底板，在保證底板強(qiáng)度的前提下提高竹材的利用率和加工效率，降低成本[3]。

3.2 層合結(jié)構(gòu)竹木復(fù)合集裝箱底板

此類集裝箱底板所使用的竹單元主要有弦向竹簾和徑向竹簾，最早使用弦向竹簾制備層合結(jié)構(gòu)竹木復(fù)合集裝箱底板。由于竹青和竹黃的外表面難以膠合且呈弧形，在弦向竹篾生產(chǎn)過程中，僅取中間部分的弦向竹篾作為竹木復(fù)合集裝箱底板的原料，竹材利用率約為65%。相比而言，徑向竹篾加工效率和出材率高，竹材利用率高于90%，同時(shí)由于竹青和竹黃不易吸收膠液，耗膠量較小，熱壓周期短，用其制備的竹木復(fù)合集裝箱底板綜合成本比弦向竹簾復(fù)合板低29%。

如圖3所示，當(dāng)前竹木復(fù)合集裝箱底板占比已達(dá)到85%，其中使用最多的竹單元是徑向竹簾，約占90%。在毛竹資源匱乏地區(qū)，企業(yè)主要以定向刨花板或膠合板為原料來制備集裝箱底板。圖4為弦向或徑向竹簾與木單板復(fù)合集裝箱底板的制備過程。

圖4 竹簾與木單板復(fù)合集裝箱底板的生產(chǎn)工藝流程Fig.4 The production process of container flooring made of bamboo curtains and wood veneers

表3是4種層合結(jié)構(gòu)竹木復(fù)合集裝箱底板的力學(xué)性能對(duì)比。在底板制作過程中僅改變竹單元的類型，保持木單板種類、位置和組坯方式不變。圖5為這3種底板的端面圖。由表3可知，弦向竹簾與木單板復(fù)合底板的密度最低，且其彈性模量和靜曲強(qiáng)度分別比徑向竹簾與木單板復(fù)合底板低21.5%和14.3%，但短跨距抗剪強(qiáng)度高于徑向竹簾與木單板制備的底板。徑向竹篾兩端厚度和寬度偏差大，竹節(jié)處較寬，鋪裝時(shí)竹簾局部會(huì)產(chǎn)生疊芯和離縫現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)規(guī)整性差，對(duì)底板強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。由于底板四周存在空隙，徑向竹簾與木單板復(fù)合底板的吸水厚度膨脹率比弦向竹簾制備底板高50.67%。集中載荷是集裝箱底板最重要的一項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)，在測(cè)試過程中超過70%的破壞發(fā)生在底層木單板。為提高底部強(qiáng)度，研究者在底層添加玻璃纖維布作為增強(qiáng)材料，可使復(fù)合底板的集中載荷提高16.0%，靜曲強(qiáng)度提高28.1%，但相應(yīng)成本也會(huì)增加。因此，探索合適的木材旋切工藝，得到高質(zhì)量木單板，對(duì)于提高竹木復(fù)合板材的物理力學(xué)性能具有重要意義[37]。為提高底板的橫向強(qiáng)度，研究者在橫向木單板層添加玻璃纖維布或芳綸纖維布作為增強(qiáng)材料[38]。在同等熱壓工藝下，疏解竹簾與木單板復(fù)合底板的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均最低。對(duì)于疏解竹簾/木單板復(fù)合底板而言，疏解竹的導(dǎo)管在加工過程中部分被破壞，不利于水分的傳輸。要保證板材強(qiáng)度需要更長的熱壓時(shí)間和更高的壓力，否則疏解竹內(nèi)部因含水率較高或膠層較厚而導(dǎo)致膠合效果差，板材強(qiáng)度低。

表3 不同竹單元制備竹木復(fù)合集裝箱底板的力學(xué)性能Tab.3 The mechanical performance of bamboo-wood composite container flooring made of different bamboo units

圖5 3種層合結(jié)構(gòu)竹木復(fù)合集裝箱底板端面圖Fig.5 The cross section of bamboo-wood composite container flooring

目前竹木復(fù)合集裝箱底板多為19或21層結(jié)構(gòu)，膠耗量大，組坯工藝復(fù)雜。俞艷[39]等發(fā)明了一種13層結(jié)構(gòu)的毛竹和桉木復(fù)合底板，減少了膠黏劑用量，同時(shí)提高了組坯效率，但板材的力學(xué)性能未見報(bào)道。一般而言，隨著厚度的增加，木單板的力學(xué)性能會(huì)降低。有研究表明，當(dāng)桉木單板厚度從1.70 mm增至3.25 mm時(shí)，單板的靜曲強(qiáng)度和彈性模量分別降低了42%和44%，且層積材經(jīng)常在單板間發(fā)生撕裂破壞[37]。定向刨花板具備較高的抗剪強(qiáng)度[40]，有研究以定向刨花板作芯層制備徑向竹簾與木單板復(fù)合底板。12 mm厚定向刨花板可代替8～9片～1.9 mm厚竹簾，制備的底板靜曲強(qiáng)度和彈性模量可達(dá)92.1 MPa和10.10 GPa，能夠承受6 525 kg集中載荷。定向刨花板厚度對(duì)底板強(qiáng)度有較大影響，用9 mm厚定向刨花板做芯層生產(chǎn)的底板能夠承受7 345 kg集中載荷。用此技術(shù)生產(chǎn)的竹木復(fù)合集裝箱底板密度下降5%～8%，同時(shí)可降低生產(chǎn)成本3%～5%[41]。竹簾方向?qū)χ衲緩?fù)合底板的物理力學(xué)性能有較大影響，當(dāng)竹簾縱橫交錯(cuò)排列時(shí)，板材的力學(xué)性能大幅下降，且吸水厚度膨脹率和浸漬剝離率較高[42]。

集裝箱底板生產(chǎn)組坯時(shí)縱向鋪設(shè)的單板一般采用整板（中板），需要較大徑級(jí)的原木。采用小規(guī)格楊木、桉木、馬尾松單板沿纖維方向接長作為中板，進(jìn)行縱向組坯生產(chǎn)竹木復(fù)合集裝箱底板，可降低原料成本。竹尾部分竹壁較薄，在制備弦向或徑向竹簾時(shí)通常被舍棄。為提高竹材利用率，鄭忠福等[41]用毛竹竹尾制備疏解竹簾部分替代弦向竹簾制備竹木復(fù)合集裝箱底板。由于竹尾部分竹青和竹黃所占比例高，且兩端厚度偏差較大，對(duì)疏解竹簾與上下層的膠合有不利影響，一張底板最多使用兩層疏解竹簾才能保證底板強(qiáng)度達(dá)到國標(biāo)要求。

為節(jié)約能耗，提高生產(chǎn)效率，有研究人員嘗試對(duì)膠黏劑進(jìn)行改性研究，以降低熱壓溫度或縮短熱壓周期[43]。孫豐文[44]等用粉狀落葉松單寧改性酚醛樹脂生產(chǎn)竹木復(fù)合集裝箱底板，試驗(yàn)表明，可以解決膠合板熱壓鼓泡等缺陷，并縮短熱壓周期。吳曉明[45]以較低熱壓溫度125 ℃制備竹木復(fù)合集裝箱底板。通過添加碳酸鈣和間苯二酚以改善酚醛樹脂的膠合性能，膠合強(qiáng)度達(dá)到了 2.09 MPa。該方法可能存在成本較高、工藝復(fù)雜等問題，而未被應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。

4 展望

現(xiàn)有竹質(zhì)集裝箱底板的研究，主要集中在制造工藝對(duì)產(chǎn)品性能的影響及不同底板性能的對(duì)比分析等方面，有關(guān)竹木復(fù)合集裝箱底板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和層積模型的預(yù)測(cè)分析方面的研究較少[46]。利用數(shù)值分析法對(duì)不同密度、不同層積方式的竹木復(fù)合板材在穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)各種情況下進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的模擬和預(yù)測(cè)，不僅能夠節(jié)省工作量，簡(jiǎn)便、快捷地估算出竹木復(fù)合板材的各種物理力學(xué)參數(shù)，還能為發(fā)揮材料優(yōu)勢(shì)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制造高性能竹木復(fù)合板材提供方法和依據(jù)。

徑向竹簾與木單板復(fù)合板材作為竹木復(fù)合集裝箱底板領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，還存在一些缺陷。如徑向竹篾厚度偏差大，導(dǎo)致板坯中篾片間接觸程度較差，需要較高的密度才能達(dá)到特定的強(qiáng)度和模量，增加了產(chǎn)品的原材料消耗；同時(shí)板材密度高，在使用過程中因吸濕、吸水易造成較大的厚度膨脹。由高密度型竹木復(fù)合板向中密度型竹木復(fù)合板轉(zhuǎn)變，同時(shí)提高板材結(jié)構(gòu)規(guī)則度將是未來的發(fā)展方向[47]。

隨著展平竹技術(shù)的不斷成熟，可以制備出表面無刻痕展平竹[48]，用其制備竹質(zhì)工程材料可以最大限度地保持竹材“原態(tài)利用”，減少膠黏劑用量，且產(chǎn)品輕質(zhì)高強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、美觀，還可以進(jìn)一步拓展竹木正交復(fù)合材料的適用范圍[49]。竹材弧形原態(tài)重組材料也能夠最大限度地保持竹材的原生形態(tài)，且具有較高的強(qiáng)度，可用作結(jié)構(gòu)工程材料，將來有望成為現(xiàn)有集裝箱底板的替代產(chǎn)品[50]。