竹集成材制家具的技术问题及其对策

    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，具有硬阔叶材的诸多优点，是生产家具、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。目前一些厂家结合中国文化的特点，开发出的新型竹集成材家具，己在国际市场上开拓出一片新天地。
    质量是产品的核心。由于各个企业生产方式不同，工艺水平不同，竹集成材家具在生产中暴露出一些问题，突出的是竹集成材家具易遭虫蛙、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。根据多年研究和生产实践，本文就竹集成材家具生产中出现的质量问题进行探讨。
    1竹集成材的特性
    1.1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。
    1.2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，收缩率低的特性，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在力学性能上的比较。
    2新型竹集成材家具的生产工艺型
    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。竹集成材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。
    2.1竹集成材及家具的生产工艺
    2.1.1板形、方形竹集成材的生产工艺流程。
    2.1.2平拼弯曲竹材集成材的生产工艺流程。
    2.1.3竹集成材家具的生产工艺流程。
    3竹集成材家具构件主要技术问题及其对策
    3.1竹集成材防霉、腐、蛙处理技术
    要进行“以竹代木”项目的实施，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。经与企业多次研究、试验，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贮放在通风干燥处。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，以利通风干燥。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干燥处理，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。经过干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。
    3.2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质量都有重要影响。
    3.2.1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质量的重要因素之一，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里进行防霉、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。
    3.22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质量。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。
    3.3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，然后可进行干燥定型或急剧冷却定型。干燥定型所需的时间较长，随着干缩量的增大，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干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。
    4小结
    经过上述技术处理后的竹集成材家具，防虫蛙、防霉变、防变形的效果较好。有关企业一年多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。随着科学技术的发展，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集成材家具将成为家具产品中的一个新的门类。