竹制家具彎曲構(gòu)件加工方式

The Machining Methods of Bamboo Furniture Curved Parts

■黃 彬1周騰飛2彭釗云3Huang Bin1& Zhou Tengfei2& Peng Zhaoyun3

(1.2.3.中南林業(yè)科技大學(xué)家具與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410004）

竹制家具彎曲構(gòu)件加工方式

The Machining Methods of Bamboo Furniture Curved Parts

■黃 彬1周騰飛2彭釗云3Huang Bin1& Zhou Tengfei2& Peng Zhaoyun3

(1.2.3.中南林業(yè)科技大學(xué)家具與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410004）

摘 要：本文從竹制材料進(jìn)行劃分，系統(tǒng)闡述了竹制家具彎曲構(gòu)件的加工方式。圓竹彎曲構(gòu)件常采用火制工藝和開(kāi)槽的方式進(jìn)行彎曲。竹片基材彎曲構(gòu)件需要進(jìn)行軟化、彎曲、干燥、膠合等多道工序進(jìn)行加工處理。竹集成材則以鋸制為主要的加工方式制作彎曲構(gòu)件。竹制家具彎曲構(gòu)件加工方式的研究為豐富竹家具制品造型提供了技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：竹家具；圓竹；竹片；彎曲

中圖分類號(hào)：TS664.05

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：?A

文章編號(hào)::1006-8260(2015)06-0090-02

基金項(xiàng)目:國(guó)家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目（編號(hào)：201204712）；中南林業(yè)科技大學(xué)研究生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目（編號(hào)：CX2014B146）

引文格式:黃 彬,周騰飛,彭釗云.竹制家具彎曲構(gòu)件加工方式[J].家具與室內(nèi)裝飾,2015,(06):90-91.

Abstrraacctt::The article systematic elaborates the machining methods of Bamboo Furniture curved parts in different bamboo respect.It often uses fi re heat round bamboo to get curved parts and also cuts grooves to get it.The curved parts is made of bamboo specimens need many processes to get.The processes mainly contain soften, bend, dry and glue.The curved parts of glued laminated bamboo mainly uses saw to get it.The research of the machining methods of bamboo furniture curved parts provides technical support to bamboo products.

KeyWoorrddss::Bamboo Furniture; Round Bamboo; Bamboo Specimen; Bend

1 引言

我國(guó)木材資源日益緊缺，但竹材資源儲(chǔ)蓄量卻是世界上最多的國(guó)家之一。人們對(duì)天然材料的青睞，促使竹材資源的開(kāi)發(fā)利用日益成熟。傳統(tǒng)的竹制用品在工業(yè)化的推動(dòng)下，開(kāi)始步入了大雅之堂，不僅高檔酒店開(kāi)始出現(xiàn)了竹椅、竹屏風(fēng)，而且竹制沙發(fā)、竹制班臺(tái)等家具也日益進(jìn)入了居民生活當(dāng)中[1]。竹制家具生產(chǎn)過(guò)程中，時(shí)常需要加工一些竹制彎曲構(gòu)件。目前，竹制家具常用材料主要有圓竹、竹片、竹集成材和竹重組材，而用于制作彎曲構(gòu)件的主要是前三種材料。盡管造型各異，彎曲構(gòu)件的加工形式卻是普遍相同的。按照彎曲構(gòu)件的竹制材料進(jìn)行劃分，常見(jiàn)加工方式如下。

2 圓竹彎曲構(gòu)件

圓竹家具是我國(guó)傳統(tǒng)竹制家具中的主要竹家具制品。圓竹家具是指以形圓而中空有節(jié)的竹材桿徑作為家具主要零部件的一類家具[2]。圓竹家具中框架結(jié)構(gòu)是一種非常典型的結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)的形式有彎曲接合和直材接合兩種形式，其中彎曲接合構(gòu)件的加工方式主要包含以下兩種方式：

2.1 火制工藝

加熱彎曲法適合小徑竹材加工，不適用于大徑竹材的彎曲加工。加熱彎曲法常采用火燒加熱法，為了避免竹皮燒黑，加熱時(shí)采用的炭火。當(dāng)加熱竹段處出現(xiàn)亮的水珠（竹油）時(shí)，緩慢用力彎曲成需要的形狀。竹段含水率是影響火制工藝的關(guān)鍵因素，含水率越高，加熱時(shí)間越久，溫度越高。一般新砍伐的竹材含水率在70%以上，加熱溫度控制在130℃左右，加熱時(shí)間3-6min，竹段的軟化效果最好?；鹬乒に嚂r(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：（1）用于火制彎曲的竹材不可出現(xiàn)破損，且竹壁厚度最好在3mm以上，小于3mm的竹段應(yīng)將竹節(jié)打通，灌沙再進(jìn)行彎曲，防止竹材彎曲時(shí)破損；（2）彎曲時(shí)一般選用竹材水槽兩側(cè)的節(jié)平面作為彎曲面；（3）加熱彎曲后，應(yīng)當(dāng)用冷水或濕抹布擦拭彎曲部位，直到完全冷卻定型才能松開(kāi)[3]。工業(yè)批量生產(chǎn)中，可將竹子燒軟后放入定型模具中，彎曲后進(jìn)行冷卻定型。

2.2 開(kāi)槽彎曲

開(kāi)槽彎曲法適合于水平框架的彎曲和竹家具框架的腿部彎曲。開(kāi)槽彎曲法由于加工復(fù)雜，對(duì)竹段的受力強(qiáng)度有著一定的要求，多適用于大徑竹材的彎曲。開(kāi)槽彎曲法包含“圍郁”、開(kāi)三角槽兩種方法。

2.2.1 圍郁（圖1）

兩根竹子水平和垂直相交，在相交處將其中一個(gè)竹段進(jìn)行挖郁口并去掉竹黃，只留下韌性強(qiáng)的竹青層，火烤軟化后包圍另外一根竹段，郁制成型，使兩者緊密接合而成，用這種方式制作的結(jié)構(gòu)在益陽(yáng)地區(qū)被稱為“圍郁”[3]。

如圖2-1所示，a為圍郁后的角度的角度，則：

郁口長(zhǎng)度：L=2πr-aπr/180°

郁口弧度半徑：R=r

2.2.2 開(kāi)三角槽彎曲（圖2）

圓形竹段開(kāi)三角形槽進(jìn)行彎曲[3]，如圖所示是彎曲竹段加工結(jié)構(gòu)示意圖，a為彎曲后的角度，則：

開(kāi)口深：D/2≤h≤3D/4

開(kāi)口寬：d= aπh/(n180°)

3 竹片基材彎曲構(gòu)件

以竹片為基材的彎曲構(gòu)件可以作為竹家具的裝飾部件也可以作為竹家具的承重部件，在曲竹家具的設(shè)計(jì)中時(shí)常可以發(fā)現(xiàn)。臺(tái)灣著名設(shè)計(jì)師石大宇設(shè)計(jì)的系列竹家具中均能看見(jiàn)竹片彎曲構(gòu)件的形式。竹片基材彎曲構(gòu)件的加工分為軟化、彎曲、干燥定型三個(gè)過(guò)程，作為承重部件或者結(jié)構(gòu)部件的竹片基材彎曲構(gòu)件需要進(jìn)行多竹片的疊加彎曲膠合和拼寬處理。

3.1 軟化處理

竹材的維管束沿竹桿方向縱向平行排列，在徑向方向易于彎曲，但如果要獲得更小的曲率半徑應(yīng)當(dāng)對(duì)竹片進(jìn)行軟化處理。竹片在高溫的作用下，作為竹材細(xì)胞壁的主要成分的木素和半纖維素的玻璃轉(zhuǎn)化溫度大大的降低，達(dá)到玻璃轉(zhuǎn)化溫度后竹材的彈性模量下降，竹材便達(dá)到了軟化的效果[4]。軟化常采用的方式有：水熱蒸煮軟化、水浸微波軟化和高溫蒸汽軟化三種方式。

3.1.1 水熱蒸煮軟化

高溫水煮軟化是竹材傳統(tǒng)的軟化方式。將竹材放入40-50℃的水中浸泡6-10小時(shí)后，緩慢加熱升溫至80-120℃，保溫1-2小時(shí)后緩慢冷卻至50-70℃，竹材的軟化效果良好[5]。大型工廠的水煮池常采用鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，可利用干燥定型機(jī)的蒸汽進(jìn)行輔助加熱，提高升溫的速度。水煮過(guò)程中，可以加入一定的明礬進(jìn)行竹材三防處理。

3.1.2 高溫蒸汽軟化

■圖2　開(kāi)三角槽彎曲結(jié)構(gòu)圖

■圖3　竹片基材彎曲構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意圖

水煮軟化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，且軟化后含水率過(guò)高，不易干燥，采用高溫蒸汽的方式能很好的改善這方面的缺點(diǎn)。竹材與木材相比，纖維素含量較高，半纖維素和木素含量較低，將溫度提高到130-150℃時(shí)，纖維素明顯軟化，竹材具有良好的塑性。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究表明，將竹材置于密閉的容器中，通入高溫蒸汽，在160℃時(shí)軟化30min，竹材軟化效果良好[6]。

3.1.3 水浸微波軟化

微波軟化前需要將竹片進(jìn)行浸水處理，調(diào)整其含水率。利用水作為增塑劑增大竹材細(xì)胞壁內(nèi)自由空間的體積，在溫度和增塑劑的作用下降低竹材細(xì)胞壁中成分的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，達(dá)到軟化的目的[4]。

微波頻率為300MHz-300GHz，波長(zhǎng)約為1000-1mm電磁波，它對(duì)電介質(zhì)具有穿透能力，水作為竹材內(nèi)部的電解質(zhì)在微波作用下產(chǎn)生極化、高速震動(dòng)、摩擦生熱。當(dāng)用2450MHz的微波照射飽水竹材時(shí)，竹材內(nèi)部迅速發(fā)熱，竹材內(nèi)部壓力增大，以熱水和蒸汽的形式向外移動(dòng)，竹材明顯軟化。對(duì)厚度為5mm的竹片進(jìn)行水浸微波軟化實(shí)驗(yàn)，竹片在含水率90%，微波功率530w，微波時(shí)間240s時(shí)竹片軟化效果良好，比未進(jìn)行處理的氣干竹片彈性模量降低了80%左右[7]。軟化時(shí)可以用薄膜包覆竹片，能有效減少竹片在微波軟化過(guò)程中水分的散失，竹片軟化效果更好。

3.2 彎曲干燥處理

竹片軟化后需要立即進(jìn)行彎曲處理，彎曲處理常采用冷壓的方式進(jìn)行。層疊時(shí)應(yīng)將基部竹片置于中間，稍部竹片置于兩側(cè)，在保證竹條捆不壓潰，壓縮量在12%-15%的前提下，確定壓力范圍為2.2-2.5MPa。竹片彎曲后應(yīng)連同模具和夾具一起放入干燥箱中進(jìn)行干燥處理，直至含水率在10%以內(nèi)為止，干燥溫度在130-150℃為宜。在干燥過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)注意彎曲竹片的變化情況，進(jìn)行模具的調(diào)整，保證模具與竹片良好的契合[8]。

3.3 彎曲竹片膠合（圖3）

曲竹家具生產(chǎn)中常常需要對(duì)竹片進(jìn)行膠厚和拼寬處理，以達(dá)到設(shè)計(jì)的需求。單根竹片軟化彎曲干燥干燥定型后，首先可以對(duì)竹片進(jìn)行膠厚處理。竹片膠合常采用脲醛樹(shù)脂膠，單面施膠量約為200g/㎡，熱壓溫度控制在100-110℃，熱壓壓力1.8MPa，熱壓時(shí)間10-12min。熱壓工藝完成后，連同模具一起放于自然環(huán)境中干燥24h后拆除模具即可滿足使用需求。

對(duì)于寬度上有需求的竹制彎曲構(gòu)件，上述彎曲膠合后，還需要進(jìn)行拼寬處理。彎曲竹片進(jìn)行拼寬處理也可以采用脲醛樹(shù)脂膠進(jìn)行，熱壓溫度控制在100-110℃,正壓壓力值為1.5-1.8MPa，熱壓時(shí)間10-12min，熱壓結(jié)束后應(yīng)用夾具固定，放于自然環(huán)境中24h以上即可使用[8]。對(duì)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有較大需求的彎曲構(gòu)件，可以在拼寬竹彎曲構(gòu)件間鉆孔，輔以圓棒榫。

4 竹集成材彎曲構(gòu)件

對(duì)于竹集成材板材加工彎曲構(gòu)件的加工方式比較簡(jiǎn)單，鋸制彎曲是主要的加工方式。對(duì)于彎曲形式比較復(fù)雜的彎曲構(gòu)件，按照?qǐng)D紙進(jìn)行分段鋸制，然后再進(jìn)行拼接。拼接方式有斜接，榫接等等。如果采用平頭對(duì)接，常常需要輔以圓棒榫，用以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

5 結(jié)語(yǔ)

目前,市場(chǎng)上的竹制家具與實(shí)木家具和板式家具相比，沒(méi)能很好的凸顯出其材質(zhì)的特色，大部分的竹制家具形式呆板，缺乏美感。竹材是一種彎曲性能優(yōu)良的材料，筆者認(rèn)為，在竹制家具的研發(fā)和生產(chǎn)中：一方面需要體現(xiàn)出竹材應(yīng)有的質(zhì)感和紋理；另一方面應(yīng)該充分利用好竹材優(yōu)良的彎曲性能，在家具和室內(nèi)設(shè)計(jì)生產(chǎn)中很好的體現(xiàn)竹制家具的線型美，提高產(chǎn)品的附加值。

（責(zé)任編輯：北 方）

參考文獻(xiàn)：

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