竹材讲课课件

刚直心虚玉肤洁，狂风不弯宁可折。脱箨方显凌云志，神州大地添春色。,竹 材,目 录绪论第一章 竹类资源材料第二章 竹的形态和繁育第三章 竹材的构造和性质第四章 竹材加工利用,绪论,随着社会经济的发展，地球表面原始森林遭到严重破坏，特别是热带和亚热带的森林面积急剧减少，水土流失日益严重，如何保存地球上得森林？如何恢复热带和亚热带的森林？已成为全球人类共同关心的问题。竹类是热带和亚热带植物，它以生长快，繁殖能力强和容易更新为特点，它的用途广，经济价值高，因此近几十年来，地球表面的竹林面积逐年扩大。例如，中国在1950年前，纯竹林面积约165万hm2,1980年为341万hm2.过去的30年间，竹林面积平均每年增长2.45%。现在中国的纯竹林面积为520万hm2。竹子生长快、产量高、用途广，是我过经济建设的重要原材料，与人们的生活密切相关。毛竹竹材具有一般木材所不及的优点：收缩量小，割裂性、弹性和韧性较高，顺纹抗压强度6080MPa,约为杉木的1.5倍，顺纹抗拉强度180MPa，约为杉木的2.5倍。约4050根竹子可以代替1m3的木材。竹子的作用对人类发展的有重要的意义。,第一章 竹类资源材料,竹子的植物分类 竹类属种子植物门被子植物亚门单子叶植物纲 禾本目 禾本科 竹亚科。 竹亚科和禾亚科同属禾本科。两者的区别是：竹亚科为木本，秆茎木质化程度高、坚韧、多年生，叶片具短柄，与叶鞘连接处常具关节而易脱落；而禾亚科为草本，秆常为草质，叶片不具短柄而与叶鞘连接，也不易自叶鞘上脱落。,竹类植物种类 世界竹类植物有70多属，1200多种，中国是世界上种类资源最丰富的国家，有约48属，近500余种。 我国作为竹材利用的主要竹种有刚竹属的毛竹、桂竹、淡竹、刚竹，矢竹属的茶秆竹，苦竹属的苦竹，簕竹属的车筒竹，牡竹属的麻竹，慈竹属的慈竹等。 其中毛竹在我国分布最广、蓄积量和产量最大是人工栽培工业用竹材中最重要的竹种。,竹类植物的地理分布 竹类植物分布于热带和亚热带，目前全世界竹林面积约为2200万hm2,可分为三大竹区： 亚太竹区：世界最大的竹类资源分布区。竹林面积超过1000万hm2.有竹子50多属，900余种。主要产竹国有中国、印度、泰国、越南、柬埔寨等。其中中国和印度是世界上最大的两个产竹国。 美洲竹区：竹林面积近1000万hm2,共18个属270多种。主要分布在南北美洲的东部地区。,非洲竹区：非洲竹子种类少，仅10余种，竹林面积近150万hm2。,我国天然竹林主要分布在长江流域以南海拔100800m丘陵山区及河谷平地。 其中福建省建瓯县、江西的宜丰县和湖南的桃江县比较突出。,全国每年的采伐量1000万t以上。其中毛竹四亿根左右，竹材约800万t;其他竹种竹材约200万t。,竹林的利用 农业： 做生产生活用具，全国每年生产的竹材，约有70%80%消耗在农业生产方面。,手工业：我国手工竹制品历史悠久，品种繁多，竹筷生产数量居世界之首， 每年需用毛竹600万根以上。建筑建材业：竹秆质量轻、强度高、纹理美观，用作建筑用材安全可靠， 经济适用。人造板工业：主要有竹编胶合板和竹材胶合板，用作车厢板，水泥模板、 包装箱和家具等。每年代替木材10万m3以上。造纸工业：全国有几十家以竹为原料的纸厂，年生产竹纸25万t以上。食品加工业：竹笋制作笋干，用于出口。医药业：竹的秆、枝、叶、鞭都可作为中药，治疗人体疾病。观赏及生态保护：休闲观光（十里竹廊）、调节气候保持水土。,浙江安吉蜀南竹海,第二章 竹的形态和繁育,地下茎： 竹秆的地下部分和根状茎，统称为地下茎。地下茎具有节和节间，节上生根，节侧有芽，可以萌发出新的地下茎或发笋出土新竹。 根据竹子的地下茎形态特征，可分为三种类型: 单轴型：地下茎细长，横走地下，可长距离的蔓延生长，每节通常有一个鞭芽。这类竹秆稀疏散生，称散生竹(刚竹属、唐竹属）。,合轴型： 地下茎不是横生，而是向上、粗大、短缩，状似烟斗的秆基。 不能长距离蔓延，新竹一般靠近老秆，形成密集竹丛。故称 丛生竹。,簕竹属、慈竹属、牡竹属,梨竹、泡竹等可横行，成散秆,复轴型：兼有单轴型和合轴型地下茎的特点，由它生成的竹子称为混生竹,矢竹属、苦竹属,竹秆： 竹秆是竹子的主体，分为秆柄、秆基和秆茎三个部分。,秆柄：竹秆的最下部分，连接于母竹秆基或 根状茎，通常实心。节上有退化叶， 但不生根，不发芽。,秆基： 位于竹秆下部，入土生根，直径粗大 可萌笋长竹，也可抽鞭或仅长成根状 茎的芽。,秆茎： 为竹秆的地上部分，通常端直，圆筒形， 有节，二节之间称节间。竹种不同，节 间长短、数目及形状有所变化。竹壁厚 度随竹种变化差异较大，但也有实心竹。,枝： 竹枝中空有节，枝节由箨环和秆环组成。按竹秆的正常分支情况分4种类型。,一枝型：竹秆每节处单生一支（箬竹属）,二枝型：竹秆每节处生枝2枚，一主一次长短差异。（刚竹属）,三枝型：竹秆每节生枝3枚，一中心主枝，两侧各生一枚次主枝（苦竹属）,多枝型：竹秆每节多枝丛生（慈竹属、簕竹属、单竹属、牡竹属等）,叶和箨：,叶：竹秆上各节生叶，互生，排列成两行。,箨：竹子主秆所生之叶称叶箨，或笋箨，箨着生于箨环上，对节间起 保护作用，箨一般会自然脱落。,花和果：,竹子一般要在50100年时才会有开花现象 ，花后竹子多枯死，俗称自然枯。本草纲目中载：“竹米，通神明，轻身益气。”更具有清热解毒之功效，可作清凉饮料或煲粥食用，还可治肝病和癌病，是难得的养胃护胃之佳品 。,各种竹果,竹类植物的繁育： 开花结实是种子植物的共同特性。竹子的开花周期不规则，3040年或以上，开花后的竹子迅速死亡变质而无利用价值。 竹子的地下茎具有很强的无性繁殖能力，竹子的引种和更新主要通过营养体的分生来实现。 竹类种子，立即播种发芽率较高。实生竹苗成活率高，长势强。中国已有利用毛竹种子人工育苗的成功经验。,竹类植物的生长：竹类生长可分为三个阶段：,竹笋的地下生长：竹类植物地下部分的侧芽在湿度适宜时开始萌发 分化为笋芽，全笋的节数到出土前已定，出土后 不再产生新节。,b. 竹笋的秆形生长：竹子是生长最快的植物，能在40120天的时间内 达到成竹的高度（1530m或40m).高生长，主要 靠居间分生组织形成的节间来实现。各单竹节的 生长累积的总和，就是秆茎的高生长量。高生长中 除细胞增长外，还有细胞壁增厚。同时木质化程度 显著。,c.秆茎的成熟过程：秆形生长结束后，其高度、直径和体积不再有明 变化，主要表现为材质成熟，材质变化分为3个阶 段：增进阶段、稳定阶段和下降阶段。,表11-1 竹材和木材在生成上的差异,第三章 竹材的构造和性质,竹材的构造与木材有所不同，主要区别为： 竹材是单子叶植物，维管束成不规则分布，没有径向传递组织和形成层，具有节间分生组织，因此竹子只有高生长而没有直径生长；无真正的髓和射线组织，节中空、节间以节膜相隔，具空随；所有细胞都严格地按轴向排列，其构造较木材更为整齐；因此竹材的抗拉强度较大，但易于劈裂，即抗剪强度小。,竹壁的构造： 竹壁在宏观下自外向内由三部分组成：,竹皮：竹壁横切面上不具维管束的最外侧部分，表面光滑，具蜡质， 俗称竹青。,竹肉：位于竹皮和髓环组织之间，竹肉中维管束的分布，由外向内， 由密变疏。外侧致密坚韧，内侧疏松。,髓环组织：竹壁邻接竹腔的一层薄膜，俗称竹衣或竹膜，不含维管束。,在生产习惯上，常将竹壁厚度的不同组织由外至内称之为竹青、竹肉和竹黄三个部分。,竹壁的解剖构造: 竹材细胞分为表皮系统、基本系统和维管束系统三部分. 表层系统是竹皮，位于茎秆的最外方，髓环和髓位于最内侧。把基本组织和维管束系统夹在中间。 整个竹秆组织含有薄壁组织约50%、纤维40%和输导组织（含 导管与筛管）10%，上述比例随竹种不同有差异。,表层系统,表皮层：由长形细胞、硅质细胞、栓质细胞和气孔器及刚毛等构成,皮下层：通常为12层或3层柱状细胞，细胞壁稍厚或很厚，纵向排列， 细胞成柱状，横切面为方形或矩形。,皮层: 皮层细胞横切面为圆形至椭圆形，细胞壁明显地比表皮细胞和 皮下层细胞壁薄 ,基本系统,基本薄壁组织 ：基本薄壁组织由薄壁细胞组成，主要分布在 维管束系统之间，环绕维管束，其作用相当 于填充物，是构成维管束内外的营养组织,髓环： 髓环位于髓腔竹膜外围，由多层排列紧密的石细胞组成， 其质地相当坚硬。一般髓环细胞的石化程度与竹龄关系密切。,髓： 髓一般由大型薄壁细胞组成。髓组织破坏后留下的间隔， 即竹秆的髓腔。髓呈一层半透明的薄膜粘附在秆腔内壁周围， 俗称竹衣。但并不是所有竹种皆如此，也有含髓的实心竹。,维管束系统: 维管系统由包藏在基本薄壁组织中的维管束群组成，主要有向上输导水分和 无机盐的木质部与向下输导光合作用产物的韧皮部两个部分，通常包含纤维、 导管、筛管及伴胞等细胞。是竹子的输导组织和强固组织的综合体。,图示 维管束在竹壁中的分布,维管束在横切面上略呈4瓣“梅花形”,竹类植物维管束解剖结构（Grosser, Liese）,1.外方纤维股 2.薄壁组织 3.维管束外鞘 4.初生韧皮部的筛管 5.后生木质部的2个大型导管 6.小的后生木质部分子 7.细胞间隙（由原生木质部深化而成，其中常具有12个环纹导管或填充体 8.内方纤维股,竹材秆茎壁维管束的立体剖视图,1.后生木质部导管 2.原生木质部导管 3.筛管 4.筛板 5.伴胞 6.基本组织壁细胞 7纤维鞘 8纤维 9.导管末端上的穿孔 10.导管侧壁上的纹孔,竹材的性质： 竹材的化学性质： 竹材主要化学成分为有机组成，是天然的高分子聚合物，主要由纤维素（约55%）、木质素（约25%）和半纤维素（约20%）构成。竹材的纤维素含量随着年龄的增加而略减，不同秆茎部位含量也存在差异：从下部到上部略减。从内层到外层是渐增的。 竹材的少量成分：用冷水、热水、醚、醇和1%氢氧化钠等溶剂浸泡竹材后，抽提物的成分十分复杂。因而，易发生虫蛀，霉变和菌腐。,竹材的物理性质： 含水率：竹子生长时含水率很高，平均约为80%100%，通常年龄 愈小，其新鲜材含水率愈高。,密度：竹材的基本密度在0.400.9g/cm3. 其实质密度约为1.481 1.514g/cm3.平均密度约为1.500g/cm3.竹子的绝干密度约为 0.790.83g/cm3。主要取决于维管束的密度 及其构成。 随竹种、年龄、秆茎部位、立地条件和竹种发生变化。,竹材的力学性质：非均质各项异性材料，密度小，强度大。是一种轻质高强 材料。在某些方面优于木材，如顺纹抗拉强度约比密度相 同的木材高1/2。顺纹抗压强度高10%左右。竹材基本密度 大，则纤维含量大，机械性能高，力学强度就大。,第四章 竹材加工利用,我国竹子加工利用历史悠久，在集约经营、新品种培育和新产品开发方面处于国际领先地位。随着竹子加工利用逐渐精深，使竹产品用领域不断拓展，在建筑、家具、造纸、包装运输、食品、医药、保健、纺织、旅游、环保、化工、军工等行业得到广泛应用。竹材人造板：,我国对竹材人造板的研究始于20世纪70年代，目前已经开发成功有数十种工业化产品：,竹编胶合板：包装箱板室内顶板、侧壁板等。竹材胶合板：主要作汽车车厢底板。竹材层压板：火车车厢底板、载重汽车的车厢底板，也用作集装箱底板。竹席竹帘胶合板：建筑模板。竹材刨花板：家具制造、建筑、包装、交通运输及装修等领域。,早期,近年,竹材中密度纤维板重组竹竹地板竹木复合板等新技术新产品,目前，我国各种竹材人造板加工企业已近千家，主要分布在浙江、湖南、四川、江西、安徽、福建等省；产品广泛应用于汽车、火车、建筑、集装箱等工业部门。2005年，我国竹材人造板产量为167.32万立方米、竹地板产量3000万平方米，产值近百亿元。,竹炭和竹醋液： 竹材的化学利用是提高竹材高附加值的有利途径，也是我国竹产业由粗泛加工转向深加工的一个标志。 竹炭是竹材热解后的固体产物，而液体副产物则是竹醋液。,竹炭,制备：以五年以上深山老毛竹为原材料，高温炭化，历时20多天，在无氧状态下干馏炭化而成。,结构：非常致密、比重大、空隙多，而且富含矿物质。质地坚硬，细密多孔，比表面积是木炭的5倍以上。,功能：,1、美容护肤；2、抑菌消毒；3、净化水质；4、除臭去异味；5、吸附有害物质；6、阻隔电磁波辐射；7、防霉去湿，调节湿度；8、产生负离子，清新空气；9、析出微量元素，供人体吸收；10、释放远红外线，促进血液循环。,“黑钻石”,竹醋液：,“魔法之水”,呈酸性（PH值2.5-3.5），带天然熏香味，精制竹醋液呈淡黄色，含有200种以上的有机成分，除主要成分水外，还含有酸类、醇类、酚类、醛类、酮类、酯类等多种纯天然成分，使用无副作用。,竹醋液可用于杀菌消毒，消除异味、美容护肤、健康饮料等。在中华传统医药上称为竹沥、竹油、竹汁等，始载于本草经集注