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現代竹茶盤設計與製作

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竹材特點

  竹材和木材一樣,都是天然生長的有機體,同屬非均質和不等方向性材料。但是,它們在外觀形態、結構和化學成分上都有很大的差別,具有獨特的物理機械性能。竹材和木材相比,具有強度高、韌性大、剛性好、易加工等特點,使竹材具有多種多樣的用途,但這種特性也在相當大的程度上限制了其優異性能的發揮。竹材的基本性質如下:

1. 易加工、用途廣泛

  竹材紋理通直,用簡單的工具即可將竹剖成很薄的竹篾,用其可以編織成各種圖案的工藝品、家具、農具和各種生活用品;新鮮竹透過烘烤還可彎曲成型,製成多種造型別緻的竹家具等竹製品;竹材色淺,易漂白、染色;原竹還可直接用於建築、漁業等多種領域。

2. 直徑小、壁薄中空、具尖削度

  竹材的直徑相對小於木材。木材的直徑大的可達1~2m,一般的工業用木材直徑也有幾十公分,而竹材的直徑小的僅1~2cm,經濟價值最高的毛竹,其胸徑也多數在7~12cm。木材都是實心體,而竹材卻壁薄中空,其直徑和壁厚由根部至梢部逐漸變小,毛竹根部的壁厚最大可達15mm 左右,而梢部壁厚僅2~3mm。由於竹材的這一特性,使其不能像木材可以很容易地透過鋸切加工成片(或板)材,或透過旋切獲得高得率的旋切竹單板,或透過刨切獲得紋理美觀的刨切竹薄木。

3. 結構不均勻

  竹材在壁厚方向上,外層為竹青,組織緻密、質地堅硬、表面光滑,表面附有一層蠟質,對水和黏著劑潤濕性差;內層為竹黃,組織疏鬆、質地脆弱,對水和黏著劑的潤濕性也較差;中間為竹肉,性能介於竹青和竹黃之間,是竹材利用的主要部分。由於三者之間結構上的差異,導致了它們的密度、含水率、乾縮率、強度、膠合性能等都有明顯的差異,這一特性給竹材的加工和利用帶來很多不利的影響。而木材雖然也有些心、邊材較明顯的樹種,卻沒有竹材這樣明顯的物理、力學和膠合性能上的差異。

4. 各向異性明顯

  竹材和木材都具有各向異性的特點。但是由於竹材中的維管束走向平行而整齊,紋理一致,沒有橫向連繫,因而竹材的縱向強度大,橫向強度小,容易產生劈裂。一般木材縱橫兩個方向的強度比約為20:1,而竹材卻高達30:1,加之竹材不同方向、不同部位的物理、力學性能、化學組成都有差異,因而給加工、利用帶來很多不穩定的因素。

5. 易蟲蛀、腐朽和發霉

  竹材比一般木材含有較多的營養物質,這些有機物質是一些昆蟲和微生物(真菌)的營養物質。其中蛋白質為1.5%~6.0%,醣類為2%左右,澱粉類為2.0%~6.0%,脂肪和蠟質為2.0%~4.0%,因而在不適宜的溫、濕度條件下使用和保存,容易引起蟲蛀和病腐。蛀食竹材的害蟲有竹蠹蟲、白蟻、竹蜂等,其中以竹蠹蟲最為嚴重。竹材的腐爛與發霉主要由腐朽菌寄生所引起,竹材腐朽菌是真菌門、擔子菌綱的多孔菌科(Pol-yporaceae)、革菌科(Thelephoraceae)、齒菌科(Hydnaceae)、傘菌科(Agaricaceae)的一些菌種。在通氣不良的濕熱條件下,極易發生。大量試驗表明,未經處理的竹材耐老化性能(耐久性)也較差。

6. 易褪青、褪色

  竹材的色澤是竹家具的重要造型要素。幼年竹竿的表層細胞內常含有葉綠素而呈綠色,色澤亮麗,而老年竹竿或採伐過久的竹竿因葉綠素變化或破壞而呈黃色,且色澤黯淡。一些竹種在自然生長中,特別是幼年時,竹竿常具有賞心悅目的澤色、花紋或斑點(塊),如紫竹、大琴絲竹(又名黃金間碧玉)、斑竹等,但採伐後特別是儲存不當時,光澤、色彩、花紋或斑點(塊)常消退乃至消失。

7. 耐久性差、容易燃燒

  竹材和木材一樣,燃燒過程可分為升溫、熱分解、著火、燃燒、蔓延等5個階段。竹材在外部熱源作用下,溫度逐漸升高,當達到分解溫度(280℃)時產生一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、醛、酮等可燃性氣體;在竹材表面形成一層可燃氣體,當有足夠的氧氣和熱量存在時就著火燃燒;然後這種熱傳導到相鄰部位,使燃燒蔓延起來。竹材炭化溫度為320~500℃。

8. 運輸費用大、難於長期保存

  竹材壁薄中空,因此體積大,實際容積小,車輛的實際裝載量少,運輸費用高,不宜長距離運輸。竹材易蟲蛀、腐朽、發霉、乾裂,因此在室外露天保存時間不宜過長,而且竹材砍伐有較強的季節性,每年有3~4個月要護筍養竹,不能砍伐。因此,要滿足規模、均衡的工業化生產,原竹供應是一個難以解決的問題。

竹質人造板材

  竹質人造板材是以竹材為原料,經過一系列的機械和化學加工,在一定的溫度和壓力下,藉助黏著劑或竹材自身結合力的作用,壓製而成的板狀材料。1980年代起,竹材在人造板工業中的應用得到了較大的發展。到1990年代中期,竹材人造板的生產達到前所未有的高峰。

  由於木材資源的貧乏與竹材資源的豐富,使中國成為世界上研究、開發與運用竹材生產人造板較早和最多的國家。與木材人造板相比,其生產工藝與技術設備必須靠自己摸索,沒有國外的經驗可以借鑑。因此,經過20多年的研究與實踐,中國竹材人造板的生產雖然已形成一定規模,工藝技術也在不斷提高,但基本上仍處於半機械化生產的狀態,要形成理想和成熟的生產流水線,還有待於繼續研究、不斷創新和逐步完善。據不完全統計,到1990年代末期,中國各種竹材人造板的加工企業、生產能力、產品品種等,都已經成為人造板工業可持續發展研究的一個重要組成內容。

1. 種類與特點

  中國生產的竹材人造板主要品種有:竹膠合板(竹編膠合板、竹材膠合板、竹篾層積材、竹片竹簾複合膠合板等)、竹材纖維板(竹材硬質纖維板、竹材中密度纖維板、竹材高密度纖維板)、竹材碎料板(普通竹材碎料板、竹材大片碎料板、竹材定向碎料板)、竹木複合板、竹整合材、竹重組材等。

  (1)竹編膠合板 將竹劈成薄篾編成竹蓆,乾燥後塗(或浸)黏著劑,再經組坯膠合而成,分為普通竹編膠合板和裝飾竹編膠合板。前者全部由粗篾編成的粗竹蓆膠合而成,薄板主要用作包裝材料,厚板可用作建築水泥模板和車廂底板等結構用材;後者是由經過染色和漂白的薄篾編成有精細、美麗圖案的面層竹蓆和幾層粗竹蓆一起組坯膠合而成,主要用於家具和室內裝修之用。竹編膠合板強度高、彈性好,縱橫方向的力學性能差異小;但其表面粗糙,品質不穩定,板材應力不均,因此在很多場合均需進行特種加工。

  (2)竹材膠合板 將毛竹或其他徑級較大的竹(如龍竹、巨竹、麻竹等)截斷剖開,去內外節以後經水煮、高溫軟化後展平再刨去竹青、竹黃併成一定厚度,經乾燥、定型後塗膠,竹片縱橫交錯組坯熱壓膠合而成。具有強度高、剛性好、變形小、耗膠量小、易於工業化生產等特點,產品板面較平整,力學結構合理,穩定性好,產品密度較低。其廣泛應用於客貨汽車、火車車廂底板和建築用高強度水泥模板。

  (3)竹簾膠合板 將竹剖成厚1~3mm、寬10~15mm 的竹篾,用細棉線、麻線或尼龍線將其連成長方形竹簾,經乾燥、塗膠或浸膠,竹簾縱橫交錯組坯後熱壓膠合而成。竹簾膠合板的竹簾比竹編膠合板的竹蓆要簡單且容易機械化加工,同時竹篾沒有重疊部分,因而不會影響膠合強度。生產的耗膠量少,板面平整度較竹編膠合板高;結構類似普通膠合板,縱橫力學性能差異小,尺寸穩定性較高;篾片間縫隙較大,覆膜時仍需竹蓆作表、背層;熱壓週期長,耗能大,生產效率低;竹簾膠合板的物理力學性能較竹編膠合板優良。

  (4)竹篾層壓板 將竹剖成厚度為0.8~1.2mm、寬度為15~20mm 的竹篾,乾燥後,經浸膠再乾燥後,同一方向層疊組坯膠合而成。竹篾層壓板組坯時由於竹篾都是同一方向排列,可以使用小徑級毛竹和其他直徑為5~6cm 以上的竹,因而原材料來源比較廣。竹篾層壓板適宜生產厚板鋸成窄幅面使用,可模壓成型壓製載貨汽車鐵木車廂的窄板條。產品密度較大;膠合強度不夠理想,膠耗量較大,平行單向產品縱橫向力學性能相差大,橫向尺寸受限,應用面變窄。
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