The Machining Methods of Bamboo Furniture Curved Parts

■黄 彬1周腾飞2彭钊云3Huang Bin1& Zhou Tengfei2& Peng Zhaoyun3

(1.2.3.中南林业科技大学家具与艺术设计学院，湖南长沙 410004）

竹制家具弯曲构件加工方式

The Machining Methods of Bamboo Furniture Curved Parts

■黄 彬1周腾飞2彭钊云3Huang Bin1& Zhou Tengfei2& Peng Zhaoyun3

(1.2.3.中南林业科技大学家具与艺术设计学院，湖南长沙 410004）

摘 要：本文从竹制材料进行划分，系统阐述了竹制家具弯曲构件的加工方式。圆竹弯曲构件常采用火制工艺和开槽的方式进行弯曲。竹片基材弯曲构件需要进行软化、弯曲、干燥、胶合等多道工序进行加工处理。竹集成材则以锯制为主要的加工方式制作弯曲构件。竹制家具弯曲构件加工方式的研究为丰富竹家具制品造型提供了技术支持。

关键词：竹家具；圆竹；竹片；弯曲

中图分类号：TS664.05

文献标识码：�A

文章编号::1006-8260(2015)06-0090-02

基金项目:国家林业公益性行业科研专项项目（编号：201204712）；中南林业科技大学研究生科技创新基金项目（编号：CX2014B146）

引文格式:黄 彬,周腾飞,彭钊云.竹制家具弯曲构件加工方式[J].家具与室内装饰,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

我国木材资源日益紧缺，但竹材资源储蓄量却是世界上最多的国家之一。人们对天然材料的青睐，促使竹材资源的开发利用日益成熟。传统的竹制用品在工业化的推动下，开始步入了大雅之堂，不仅高档酒店开始出现了竹椅、竹屏风，而且竹制沙发、竹制班台等家具也日益进入了居民生活当中[1]。竹制家具生产过程中，时常需要加工一些竹制弯曲构件。目前，竹制家具常用材料主要有圆竹、竹片、竹集成材和竹重组材，而用于制作弯曲构件的主要是前三种材料。尽管造型各异，弯曲构件的加工形式却是普遍相同的。按照弯曲构件的竹制材料进行划分，常见加工方式如下。

2 圆竹弯曲构件

圆竹家具是我国传统竹制家具中的主要竹家具制品。圆竹家具是指以形圆而中空有节的竹材杆径作为家具主要零部件的一类家具[2]。圆竹家具中框架结构是一种非常典型的结构，框架结构的形式有弯曲接合和直材接合两种形式，其中弯曲接合构件的加工方式主要包含以下两种方式：

2.1 火制工艺

加热弯曲法适合小径竹材加工，不适用于大径竹材的弯曲加工。加热弯曲法常采用火烧加热法，为了避免竹皮烧黑，加热时采用的炭火。当加热竹段处出现亮的水珠（竹油）时，缓慢用力弯曲成需要的形状。竹段含水率是影响火制工艺的关键因素，含水率越高，加热时间越久，温度越高。一般新砍伐的竹材含水率在70%以上，加热温度控制在130℃左右，加热时间3-6min，竹段的软化效果最好。火制工艺时应当注意以下几点：（1）用于火制弯曲的竹材不可出现破损，且竹壁厚度最好在3mm以上，小于3mm的竹段应将竹节打通，灌沙再进行弯曲，防止竹材弯曲时破损；（2）弯曲时一般选用竹材水槽两侧的节平面作为弯曲面；（3）加热弯曲后，应当用冷水或湿抹布擦拭弯曲部位，直到完全冷却定型才能松开[3]。工业批量生产中，可将竹子烧软后放入定型模具中，弯曲后进行冷却定型。

2.2 开槽弯曲

开槽弯曲法适合于水平框架的弯曲和竹家具框架的腿部弯曲。开槽弯曲法由于加工复杂，对竹段的受力强度有着一定的要求，多适用于大径竹材的弯曲。开槽弯曲法包含“围郁”、开三角槽两种方法。

2.2.1 围郁（图1）

两根竹子水平和垂直相交，在相交处将其中一个竹段进行挖郁口并去掉竹黄，只留下韧性强的竹青层，火烤软化后包围另外一根竹段，郁制成型，使两者紧密接合而成，用这种方式制作的结构在益阳地区被称为“围郁”[3]。

如图2-1所示，a为围郁后的角度的角度，则：

郁口长度：L=2πr-aπr/180°

郁口弧度半径：R=r

2.2.2 开三角槽弯曲（图2）

圆形竹段开三角形槽进行弯曲[3]，如图所示是弯曲竹段加工结构示意图，a为弯曲后的角度，则：

开口深：D/2≤h≤3D/4

开口宽：d= aπh/(n180°)

3 竹片基材弯曲构件

以竹片为基材的弯曲构件可以作为竹家具的装饰部件也可以作为竹家具的承重部件，在曲竹家具的设计中时常可以发现。台湾著名设计师石大宇设计的系列竹家具中均能看见竹片弯曲构件的形式。竹片基材弯曲构件的加工分为软化、弯曲、干燥定型三个过程，作为承重部件或者结构部件的竹片基材弯曲构件需要进行多竹片的叠加弯曲胶合和拼宽处理。

3.1 软化处理

竹材的维管束沿竹杆方向纵向平行排列，在径向方向易于弯曲，但如果要获得更小的曲率半径应当对竹片进行软化处理。竹片在高温的作用下，作为竹材细胞壁的主要成分的木素和半纤维素的玻璃转化温度大大的降低，达到玻璃转化温度后竹材的弹性模量下降，竹材便达到了软化的效果[4]。软化常采用的方式有：水热蒸煮软化、水浸微波软化和高温蒸汽软化三种方式。

3.1.1 水热蒸煮软化

高温水煮软化是竹材传统的软化方式。将竹材放入40-50℃的水中浸泡6-10小时后，缓慢加热升温至80-120℃，保温1-2小时后缓慢冷却至50-70℃，竹材的软化效果良好[5]。大型工厂的水煮池常采用钢筋混凝土的结构，可利用干燥定型机的蒸汽进行辅助加热，提高升温的速度。水煮过程中，可以加入一定的明矾进行竹材三防处理。

3.1.2 高温蒸汽软化

■图2　开三角槽弯曲结构图

■图3　竹片基材弯曲构件结构示意图

水煮软化时间过长，且软化后含水率过高，不易干燥，采用高温蒸汽的方式能很好的改善这方面的缺点。竹材与木材相比，纤维素含量较高，半纤维素和木素含量较低，将温度提高到130-150℃时，纤维素明显软化，竹材具有良好的塑性。根据相关实验研究表明，将竹材置于密闭的容器中，通入高温蒸汽，在160℃时软化30min，竹材软化效果良好[6]。

3.1.3 水浸微波软化

微波软化前需要将竹片进行浸水处理，调整其含水率。利用水作为增塑剂增大竹材细胞壁内自由空间的体积，在温度和增塑剂的作用下降低竹材细胞壁中成分的玻璃转化温度，达到软化的目的[4]。

微波频率为300MHz-300GHz，波长约为1000-1mm电磁波，它对电介质具有穿透能力，水作为竹材内部的电解质在微波作用下产生极化、高速震动、摩擦生热。当用2450MHz的微波照射饱水竹材时，竹材内部迅速发热，竹材内部压力增大，以热水和蒸汽的形式向外移动，竹材明显软化。对厚度为5mm的竹片进行水浸微波软化实验，竹片在含水率90%，微波功率530w，微波时间240s时竹片软化效果良好，比未进行处理的气干竹片弹性模量降低了80%左右[7]。软化时可以用薄膜包覆竹片，能有效减少竹片在微波软化过程中水分的散失，竹片软化效果更好。

3.2 弯曲干燥处理

竹片软化后需要立即进行弯曲处理，弯曲处理常采用冷压的方式进行。层叠时应将基部竹片置于中间，稍部竹片置于两侧，在保证竹条捆不压溃，压缩量在12%-15%的前提下，确定压力范围为2.2-2.5MPa。竹片弯曲后应连同模具和夹具一起放入干燥箱中进行干燥处理，直至含水率在10%以内为止，干燥温度在130-150℃为宜。在干燥过程中应随时注意弯曲竹片的变化情况，进行模具的调整，保证模具与竹片良好的契合[8]。

3.3 弯曲竹片胶合（图3）

曲竹家具生产中常常需要对竹片进行胶厚和拼宽处理，以达到设计的需求。单根竹片软化弯曲干燥干燥定型后，首先可以对竹片进行胶厚处理。竹片胶合常采用脲醛树脂胶，单面施胶量约为200g/㎡，热压温度控制在100-110℃，热压压力1.8MPa，热压时间10-12min。热压工艺完成后，连同模具一起放于自然环境中干燥24h后拆除模具即可满足使用需求。

对于宽度上有需求的竹制弯曲构件，上述弯曲胶合后，还需要进行拼宽处理。弯曲竹片进行拼宽处理也可以采用脲醛树脂胶进行，热压温度控制在100-110℃,正压压力值为1.5-1.8MPa，热压时间10-12min，热压结束后应用夹具固定，放于自然环境中24h以上即可使用[8]。对于结构强度有较大需求的弯曲构件，可以在拼宽竹弯曲构件间钻孔，辅以圆棒榫。

4 竹集成材弯曲构件

对于竹集成材板材加工弯曲构件的加工方式比较简单，锯制弯曲是主要的加工方式。对于弯曲形式比较复杂的弯曲构件，按照图纸进行分段锯制，然后再进行拼接。拼接方式有斜接，榫接等等。如果采用平头对接，常常需要辅以圆棒榫，用以加强结构的稳定性。

5 结语

目前,市场上的竹制家具与实木家具和板式家具相比，没能很好的凸显出其材质的特色，大部分的竹制家具形式呆板，缺乏美感。竹材是一种弯曲性能优良的材料，笔者认为，在竹制家具的研发和生产中：一方面需要体现出竹材应有的质感和纹理；另一方面应该充分利用好竹材优良的弯曲性能，在家具和室内设计生产中很好的体现竹制家具的线型美，提高产品的附加值。

（责任编辑：北 方）

参考文献：

[1]薛坤.竹家具及其对传统硬木家具的影响研究[J].家具与室内装饰,2011,07:80-81.

[2]江敬艳,张彬渊.我国圆竹家具生产现状[J].人造板通讯,2001,06:11-12.

[3]张瑶.益阳“小郁竹艺”工艺技术研究[D].长沙.中南林业科技大学,2014.

[4]赵星,刘文金.竹集成材家具开发探析[J].家具与室内装饰,2012,05:86-87.

[5]李新功等.竹单板旋切工艺简介[J].木材加工机械,2001,03:23-24.

[6]程瑞香等.密闭高温软化处理竹材的玻璃化转变温度[J].林业科学,2006,07:87-89.

[7]郝睿敏.楠竹竹片高温高湿弯曲加工工艺研究[D].长沙：中南林业科技大学,2014.

[8]刘志坤,周国维.弯曲竹材集成材的初探[J].木材工业,2003,03:13-15+25.