竹家具之工艺篇

在全球木材资源缺乏的情况下，竹子具有繁殖容易、生长快、成材早、产量高等特点，而且一次造林成功，可年年择伐，永续利用而不破坏生态环境。竹材纹理通直、色泽淡雅、材质坚韧，有韧性和可高温弯曲等木材不具备特点，具有硬阔叶材的诸多优点和很多其不具备的优点，是生产竹家具、竹地板及各种构件的理想材料。纯竹质家具不仅是实用的商品，还具有相当的观赏性，让人有回归自然的惬意，还能感受到扑面而来的中国传统文化气息，中国的古代文化其实就是中国的竹文化和用竹记载的中国文化，从最初的竹简到造纸都是用竹子做成的。目前一些厂家结合中国文化的特点，开发出的新型竹板材家具，己在国际市场上开拓出一片新天地。

  品质是产品的核心。由于各个企业生产方式不同，工艺水准不同，竹材具在生产中暴露出一些问题，突出的是竹材家具易遭虫蛙、霉变，也容易发生吸水和干裂，脱胶变形。如何解决这些问题是企业普遍关心的。根据笔者的一些经验和掌握的情况，本文就竹集成材家具生产中工艺进行探讨和描述。

  一、竹板材（竹集成材）的特性

  1、竹材的特性

  竹材直径小，壁簿中空，尖削度大，其结构组成与木材有很大差异。竹材的强度和密度都高于一般木材，竹材产品的强度大于一般木材产品。作为结构材使用时竹材产品比木材产品体积小。竹材纹理通直，质感爽自滑，色泽简洁，易于漂白、染色和炭化等处理，可以与一些阔叶材相媲到美。竹集成材、竹地板可替代珍贵阔型叶材，在家具、饰品和室内装饰等领制域具有广阔应用前景。

  2、良好的力学和理化性能

  竹集成材作为一种新型的家具基材保持了竹材物理、力学性能好，干缩湿胀率低的特性，具有幅面大、变形小、尺寸稳定、强度大、刚度好、耐磨损等原有特点，并可进行锯截、刨吉削、镶锐、开棒、钻孔、砂光、装配和表面装饰等方式加工。由于竹集成材生产时经过一定的水热和脱糖去脂碳化等处理，成品封闭性好，可以有效地防止虫蛙和霉变。竹集成材采用改性的UF树脂胶，比人造板游离甲酫低，环保性好。表1为竹材与几种常用木材参数比较。

表1 竹集成材与橡木和红松的力学强度比较

  竹皮的刨切与木皮刨切相近，是利用刨切机从竹集成材上刨出的竹皮，厚度一般为0.6mm。通过热压处理将竹皮贴到人造板上可以作为一种新型纹理的家具人造板使用。一般可以作为家具的层板和面板。

  竹集成材表面有天然的致密通直的纹理、竹节错落有致，板边缘具有竹材的天然质感，有排节和散节两种效果，此外，其结构的不同，装饰效果也不同，这方面同家具用的木质人造板有较大的区别，因为家具用的木质人造板不仅要饰面处理，更需要包边装饰，而竹集成材板的边缘可只需铣削加工即可。竹集成材相对一般实木的力学强度较大，且干缩系数较小。

  二、竹家具的特性

  1、 造型简洁、轻巧、优美

  与木质家具比较，由于竹材具有较强的物理力学性能，因此在同等承载力学强度下，新型竹集成材家具构件能以较小的尺寸满足强度要求。在家具的整体造型上显得更为轻巧，更能体现竹材的刚性以及力的美学。新型竹集成材家具讲究造型简洁明快和线条舒展流畅；能够实现家具的模数化组合、延展；整体设计上崇尚家具天然、朴素、环保的特质；追求家具功能的多元化，以最大的限度来满足人们舒适的需求；通过材料的多种应用和丰富的色彩变化，使其在风格上形成多样化以满足不同层次消费者的需求；新型竹集成材家具设计可以与建筑设计、室内设计关系实现融合而且具有承载空间整合的功能。

  2、工艺简单，易于实现工业化

  新型竹集成材家具，打破传统工艺，实现工业化生产。由于竹集成材材质比较均匀，易加工，当使用像锯子这样的电动工具时，因此锯子可以平滑地移动对刀具磨损较小。为此，利用竹集成材开发可拆装家具，不仅在设计、生产、储存、运输、销售安装等方面有许多适应现代化大工业生产的优点，而且从生态设计的角度讲，它对环境保护也具有重要的意义，具有传统框式家具难以相比的优点。

  3、材料环保，具有“绿色产品”特点

  竹材集成材生产主要采用低游离甲醛含量的UF树脂胶或用无毒特种胶；相对传统木质人造板生产用胶而言，竹材集成材生产用胶更注意环保性。提高竹产品的健康环保性能：要求在竹制品生产中所用合成树脂游离甲醛要达到国际标准的要求。竹材集成材甲醛释放量，见表2。

表2 竹材集成材与木质人造板游离甲醛释放量对比

1)、竹节纹清晰美观

    竹集成材表面有天然的致密通直的纹理、竹节错落有致，十分美观。有碳化平压、碳化侧压、本色侧压、本色平压、侧压斑马纹等纹理

2)、物理性能好

    竹集成材作为一种新型的家具基材保持了竹材物理、力学性能、收缩率低的特性。由于竹集成材生产时经过一定的水热碳化处成品封闭性好，可以有效地防止虫蛀和霉变。

竹集成材相对一般实木的力学强度较大，且干缩系数较小，表1为竹集成材与橡木和红松的力学强度比较。

 竹材的抗拉强度平均值为 208.2MPa，是木材（ 平均值为 107.3 MPa）的 2倍。与钢材比较虽然钢材的抗拉强度（ 平均值 为 560 MPa）为竹材的 2.5~3.0倍，但钢材的密度为竹材的10倍左右。因此，按比强度计算，竹材比钢材高出 3~4倍。竹材的抗压强度（ 平均值为 48.7MPa）比木材（ 平均值为 44.4MPa）约高10% 左右。此外，竹材还具有很好的弹性和较好的柔韧性。竹材的密度均在 1.0g/cm3 以下，一般在 0.6~0.8 g/cm3之间。竹材的平均力学强度与木材的平均力学强度比较见表1。从表1中可以看出竹材的平均力学性能优于木材的平均力学性能。这充分说明竹材是一种优良的天然生长的植物材 ，也即是一种完全的绿色材料。正式由于去硬度等好的物理特性，可以很好的雕花，雕出来的文案就不容易被损坏或被脱落等。

  4、新型竹家具的生产工艺型

  竹集成材家具可分成三种类型：一是以榫接合为主的传统家具，造型和结构上类似于传统的硬木家具。二是现代板式结构的竹集成材板式家具，可实现标准型部件化的加工。三是弯曲家具，在传统的圆竹家具的基础上，主要发挥竹材在纵向上较好的柔韧性，通过高温烧制，可以把竹材进行任何弯曲，弯曲成各种性质，看上去自然、美观，一气呵成。竹家具可实现工业化生产以及家具的模数化，整体设计上崇尚天然、朴素、环保的特质。通过材料的选择和变化，使其在风格上呈多样化，满足不同层次消费者的需求。

  5、竹集成材及竹家具的生产工艺

  1）板形、方形竹集成材的生产工艺流程。

  2）平拼弯曲竹材集成材的生产工艺流程。

  3）竹家具的生产工艺流程。

  4）竹家具构件主要技术问题及其对策

（1） 　选竹　杆形要直、圆,且较粗,过弯的要人工校直,以提高出材率。竹龄过小(< 4) ,其细胞内含物的积累尚少,纤维间的微孔隙较大,在干燥后易引起变形,制成品干缩湿胀系数大,几何变形也大,故不宜选用;竹龄过大( > 7) 在干燥后,硬度过大(含硅量增加) ,强度开始降低,对刀具损伤也大,故也不宜大量选用。因此对竹集成材或其他竹装饰板材而言,最好选用竹龄5a～6a 眉径(离地1. 5m 处) 在10cm 以上的竹子。

（2） 　干燥　干燥工序对保证制成品的质量尤为重要。只有竹片达到干燥工艺标准要求,制成品才不易开裂、变形或脱胶。干燥后含水率以7 %～9 %为宜。含水率低于6 % ,竹材的强度会降低。

（3） 　涂胶　一般采用脲醛树脂胶粘剂,要求其固含量60 %以上,粘度30Pa·s～50Pa·s ,游离甲醛含量低于0. 5 %。施胶量一般控制在200g/ m2 左右,视胶的粘度大小略作调整。也可对脲胶进行改性或使用其它胶种,以增加或提高某些性能。竹片在涂胶后应陈化,其时间应比木质材料的陈化时间长一些,这是因为竹材的弦向或径向吸水速率较低。

（4） 　竹条的软化　竹材组织致密,材质坚韧,其抗拉强度和弯曲强度很高[ 3 ] ,对竹条进行软化处理使竹条易于弯曲定型。通过对高温(160 ℃) 快速加热、化学试剂润胀和叠捆微波加热等几种软化方法分别进行尝试,均能使竹条有效地软化,易于实现弯曲成型。本试验选用高温快速加热法。由于竹材中含有较丰富的抽提物,影响竹材的耐久性和易导致霉变,因此. 必须对竹材进行防霉处理。根据软化方法的不同,可在软化前或软化的同时去除抽提物,提高竹材的耐久性和防霉变性。

（5） 　胶合固化　竹集成材用的胶压设备常采用蒸汽加热的双向压机,也可采用高频加热的双向压机。由于竹材的导热系数比木质材料略小,因此其热压时间应略长于木质材料。热压温度与木质胶合板相同,热压压力可视竹片的平整度而异,且与压机的操作顺序有关,一般比木质材料稍大。冷压胶合工艺与木质材料冷压工艺相近,只是前者采用的压力较大。在生产过程中要作好原料,工艺条件及产品质量检查工作,应经常检查单板含水率、胶液粘度、涂胶量及胶压条件等。还需定期检测坯件的尺寸大小,形状及外观质量;并按标准测试各项强度指标。

（6） 　竹条的弯曲成型　将软化后的竹条弦面层叠,再用细铁丝捆扎成捆。竹条捆在高湿热状态下放入模具中;均匀缓慢加压到竹条捆与模具紧密贴合后与模具一起夹紧固定,然后连同模具放入干燥箱内高温(130 ℃～150 ℃) 干燥。在干燥过程中随竹条干缩量的增加及时紧固模具。保持紧密贴合状态,以使竹条弯曲定型良好。模具的精度对弯曲成型质量的影响亦很大,加压时应保证各叠竹条厚度一致,受力均匀平衡,避免整叠竹条捆扭曲或倾斜[ 6 ] 。

（7） 　弯曲竹条的定型　由于弯曲的竹条存在弹性应力. 需在保持压力的条件下进行干燥定型,将紧固的模具一起放入干燥箱内干燥,在达到预定干燥程度(含水率小于10 %) 之前保持压紧状态。干燥完毕,将竹条捆连同模具取出,待竹条捆完全冷却后松开模具。此外,也可采用急剧冷却方式定型,但后续干燥易产生一定量的回弹,定型后的形状不十分准确,可用于对弯曲形状要求不高的场合。定型后取出弯曲的竹条捆,按层叠的顺序编号,以便层积胶合时按原序组坯。

（8） 　竹条板的组坯胶合　竹材胶合常用胶粘剂有酚醛树脂胶和脲醛树脂胶。对胶合完毕的弯曲竹条板进行刨削和定厚砂光加工,备用。

（9） 　层积胶合　以弯曲竹条板作为弯曲竹材集成材的构成单元,通过对竹条板的胶合面涂胶、组坯,采用集成材专用胶以冷压胶合的方式制成一定规格尺寸的弯曲竹材集成材。

（10） 　素板下料　素板锯裁时,操作人员应首先细阅开料图及相关配套的尺寸下料表格,然后进行加工。素板零部件加工余量:长度方向取10mm～12mm ;宽度方向取8mm～10mm ;锯割后的板材应堆放于干燥处。

（11） 　板件定厚砂光　进行板件定厚砂光,要求板块两面砂削量均衡,以保证基板表面和内在的质量。板件在砂光中,要求每次砂削量不得超过1mm ,砂光的的板件厚度公差应控制在±0. 1mm 范围。板件铣边首先进行纵向的加工,然后再进行横向边的加工。在进行横向边加工时,应适当减少切削量,降低切削量速度及进给速度。加工完毕的零部件长、宽度的允许公差为±0. 1mm～0. 3mm。

（12） 　板件钻孔及型面加工　板件钻孔及型面加工,要严格按照32mm 系列要求的指标进行钻孔加工。操作人员加工前应认真查阅设计图纸,了解各项技术要求,正确选择钻头,调整好相应的尺寸,确定好零部件钻孔的正反面。根据家具五金件的公差确定钻孔的允许公差,以保证零部件的互换性;同时考虑结构装配的紧密性,钻孔允许的误差也不宜过大。钻孔公差为±0. 15mm(极限偏差为±0. 1mm) 孔距公差为±0. 15mm(极限偏差为±0. 1mm) 。型面加工时,要求样模有很好的精度,表面切削深度也宜小。

（13） 　装饰、专用五金件预装配　竹材集成材家具是一种绿色产品。涂料的选择首先必须考虑环保。其

次也要兼顾涂料和漆膜的性能,施工工艺性及经济性等方面的要求,目前常用UV 漆和水性涂料,涂饰工艺

的选择以淋涂为主。考虑竹材集成材的握钉力较小,须采用牙距大、牙板宽而利的专用螺钉。

  6、竹集成材防霉、腐、蛙处理技术

  要进行“以竹代木”专案的实施，必须首先解决竹材“霉、腐、蛙、变形”等问题。由于天然竹材富含糖类、脂肪、蛋白质、纤维素和木质素等有机物质，极易滋生霉菌、发生霉腐、虫蛙等现象，从而导致竹材劣化。竹制品的霉、腐、蛀常常造成严重的经济损失。目前采用的薰蒸法只能杀死竹材表面的虫卵，难以杀透内部虫卵，且对竹材内营养和水分影响不大，效果不理想。经过笔者的了解，对竹材霉腐有了认识。

  竹材霉、腐类型可分四类：零星分布类，均匀分布类，菌丝覆盖类和生长子实体类。在上述分类的基础上，还可细分为不分泌色素型、分泌浅色素型、分泌深色素型等。导致竹材霉腐的菌类主要有曲霉属菌类、腐毒属、木霉属、绿木喜属等。

  在相对湿度95%，温度20℃-30℃时，霉菌非常活跃，繁殖力极强，竹材会发生霉变、腐蚀。

  在通风条件差的仓库中，由于水分不断从竹材中向外扩散与挥发，竹材表面温度高，相对湿度接近饱和，这为子孢子萌发菌丝提供了有利条件。

  我们对竹材防霉、防腐、防蛀的综合措施主要是：

  （1）保持环境的清洁：加工和贮藏环境及附近区域应避免竹材霉变垃圾存在，产生的竹材垃圾应及时处理，以减少空气传播霉菌的机会。

  （2）改善贮藏条件：竹材成品与半成品都应当存放在通风乾燥处。有条件的应配备通风和去湿设备，使室内相对湿度低于75%。竹材成品和半成品均应架空离地500mm堆放，以利通风乾燥。新伐竹材可竖立架于室外，减少与地面的接触，改善通风效果。

  （3）煮浴：对于体积较小的竹材及竹制品，可进行70℃以上温度的煮浴处理。煮浴可以有效地减少竹材内滋生霉菌的可溶性养分，并且能杀死潜在的霉菌和虫卵。

  （4）漂白：煮浴会影响竹材颜色。漂白处理也有杀死潜伏霉菌的作用。可用10%的双氧水进行漂白处理，效果良好。

  （5）干燥：竹材含水率对抗霉性具有重要意义，故竹制品在经过煮浴、漂白或热浸等工序之后应立即乾燥处理，以防空气中的霉菌于孢子在湿润的竹材表面繁殖。

  （6）防腐剂及油漆的使用：应根据竹制品的种类及用途选用。经过乾燥处理后的竹制品应及时油漆，以防竹材吸湿转潮，竹材表面涂饰不仅美观，而且具有阻止霉变和虫蛀的作用。常用的竹材防霉防腐剂具有一定的毒性或刺激性气味，油漆能隔离竹材的防腐剂。

  三、竹集成材防脱胶、变形技术措施

  竹片条含水率、胶料粘度、定型压模精度、加压方式、加工工艺等对竹构件，特别是对弯曲构件的胶合品质都有重要影响。

  1、竹片条含水率和胶料粘度

  竹片条含水率是影响板件变形和胶合弯曲品质的重要因素之一，含水率过低，胶合不牢、弯曲应力大、板坯发脆，易出废品；含水率过高，弯曲后因水分蒸发产生较大内应力而引起变形。用低毒服醒树脂胶时，竹片条含水率以6%~8%为宜。竹片条应表面光洁，粗糙度小，这样用胶量小，竹片条间在压合时能充分贴合，胶合强度高。竹片条厚度在15mm以上时偏差不超过土0.1mm，同时应选用固体含量高、水分少的胶粘剂。

  控制竹片条含水率和消除内应力的工艺是将竹片条送至浸煮池裏进行防霉、防蛙处理，然后有序地堆放在托架上，送入炭化窑在0.4MPa-0.5MPa，130℃-160℃的条件，进行碳化处理3小时-4小时。使竹片的含水率达到要求。然后再进行选片、配色、涂胶、组坯；竹片条经涂胶组坯后送入热压机胶合成为板坯，板坯需经达96小时的恒温定性处理，充分消除内应力后才可进行竹产品的后续加工。技术指标为：含水率6%-8%，气干密度：0.76g/cm3；静曲强度：厚度≤15mm时，≥98MPa；厚度＞15mm时，≥90MPa；胶合强度：≥9MPa。

  2、定型压模精度

  竹片条板的弯曲定型工艺是弯曲竹材集成材生产工艺中的关键。模具必须配合精密，才能压出胶合牢固、形状正确的胶合弯曲件。压模的材料应尺寸稳定性好，不易变形，具有一定的刚度。模具表面必须平整光洁。模具的曲线形状、曲率大小及结构直接影响成品品质。竹产品的曲率越大，弯曲定型的难度也越高，整根竹片条长度范围内的压缩差异也越大。在弯曲过程中应缓慢均匀加压，使竹片条受力均匀，操作时需在侧向准确定位才能保证被弯曲的竹片条捆不发生扭曲歪斜。考虑到弯曲竹集成材的弹性恢复，在模具设计制造时曲率半径需适当减小，待竹片条弹性恢复后即达到设计要求的曲率半径。

  3、加压方式与工艺

  竹片条经蒸煮软化，趁热置于模具内加压弯曲，可使竹片条弯曲成要求的曲线形状，然后可进行乾燥定型或急剧冷却定型。乾燥定型所需的时间较长，随著干缩量的增大，加压装置需跟踪紧固才能使定型准确；急剧冷却定型在后续乾燥过程中会产生一定量的回弹，较难准确达到设计的曲率半径。加压弯曲的压力必须足够，使板坯紧贴模具表面，板层间紧密接触。

  热压工艺参数是影响竹片条胶合弯曲的重要因素，压力应足够保持板坯弯曲到指定的形状和厚度，保证各层单板的紧密结合；温度和时间直接影响到胶的固化，太高的温度会降解竹材，使其力学性能下降，同时也会造成胶层变脆，同样，温度太低则会使胶固化速度慢，从而降低生产效率，同时容易造成胶合强度不足，容易开胶等缺陷。

  四、小结

  经过上述技术处理后的竹家具和竹集成材，防虫蛙、防霉变、防变形的效果较好。应用上述技术处理竹材集成材家具，未发现虫蛀霉变和变形的现象，较好地解决了困扰竹制品行业多年的老问题。随著科学技术的发展，许多在加工工艺立的问题将能逐步解决，符合绿色产品要求的新型竹家具将成为家具产品中的一个新的门类。