CN113370332A - 一种全竹展开工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全竹展开工艺，属于竹材加工技术领域，包括以下步骤：将全竹分割、剖切成有弧度的竹片；竹片加压加热软化后经变弧定厚展开并刨去竹青和竹黄；然后在保温条件下进行双面保护渐开展平，直至竹片完全展平，得到竹板；竹板进行降温冷却处理后进行多层压重定型和补偿压重定型烘干至水分含量为6‑10％，最后经定宽修边后得到竹板成品。该全竹展开工艺，可针对不同段的竹筒进行展开处理，达到利用同一工艺对全竹进行展开的效果，在展开过程中无需配置多个生产工艺及对应的生产线，且加工过程中不会出现开裂的问题，所得竹板成品表面光滑、平整、不回弹。

Description

一种全竹展开工艺
技术领域
本发明属于竹材加工技术领域，具体涉及一种全竹展开工艺。
背景技术
竹子2至3年即可成才，而木材成才一般至少需要25年；竹子借助纤维组织，纵向抗拉伸强度是中碳钢的5至6倍；相同面积的建筑，竹子与混凝土的能耗比为1：8，同等建筑过程中竹子能耗仅为钢材的1/50。由于竹子的这些优良特性，在众多产业中成为了重要的木材替代原料。部分产业实施“以竹代木”，能有效缓解我国木材供需矛盾，还能缓解碳排放和生态环境等问题。
圆筒状的竹子在加工过程中需要分片后展平才能进行后续的加工。全竹(整竹)由下至上直径依次减小，且不同部位密度、硬度不同，剖切成片后的弧度也不同，若采用同一工艺直接对全竹进行开片、展开，则会出现严重的开裂问题，影响成品率，这使得全竹无法直接进行开片、展开。全竹在展开前需要先切割为多段竹筒后再分类，分类后不同尺寸类型的竹筒分别采用不同的工艺和生产线进行加工，通常按在竹子上所处的位置分为底段(距离底端1m以下)、中段(距离底端1-6m)和顶段(距离底端6m以上)，在三个工艺线上分别进行加工。这种传统的全竹展开工艺无疑增加了设备和场地的成本投入。如何简化全竹展开工艺，降低成本，同时保证高的成品率，成为了目前亟待解决的难题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种可对全竹进行展开的工艺。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：全竹展开工艺，包括以下步骤：
步骤1、将全竹分割为多个竹筒，竹筒剖切成截面呈弧面的竹片；
步骤2、竹片加压加热软化，软化后的竹片经变弧定厚展开，变弧定厚展开过程中刨去竹青和竹黄；
步骤3、经步骤2变弧定厚展开后的竹片，在保温条件下进行双面保护渐开展平，直至竹片完全展平，得到竹板；
步骤4、竹板进行降温冷却处理，然后进行多层压重定型，然后进行补偿压重定型烘干至水分含量为6-10％，再经定宽修边后得到竹板成品；
多层压重定型为：将冷却后的竹板叠放为3-15层，于25℃下施加450-500kN的压力30-60min；
补偿压重定型烘干的条件：压重为800-950kg，烘干温度为30-60℃。
本发明的有益效果在于：本发明提供的全竹展开工艺，可针对不同段的竹筒进行展开处理，达到利用同一工艺对全竹进行展开的效果，在展开过程中无需配置多个生产工艺及对应的生产线，且加工过程中不会出现开裂的问题，所得竹板成品表面光滑、平整、不回弹。在展开过程中，采用加压加热软化，相较于传统的加热软化，蒸气压和温度升高，能够显著缩短软化时间，效率更高，同时提升软化效果，避免后续变弧定厚展开过程中出现开裂的问题；变弧定厚展开并刨去竹青和竹黄后，能够为双面保护渐开展平提供操作基础，双面保护渐开展平过程中，内圆弧处于拉伸状态，采用保温处理和双面保护渐开展平，能够有效避免产生回弹和开裂的问题；利用分层码垛的方式对不同规格竹板同时进行多层压重定型，然后再进行补偿压重定型烘干，能够消除展开整平烘干过程的内应力，使烘干后的展平板无弯曲，无变形，且一次性可对全竹不同部位制成的竹板同时进行处理，大幅减少了分批处理所耗费的人力、物力，提高了生产效率。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明提供一种全竹展开工艺，包括以下步骤：
步骤1、将全竹分割为多个竹筒，竹筒剖切成截面呈弧面的竹片；
步骤2、竹片加压加热软化，软化后的竹片经变弧定厚展开，变弧定厚展开过程中刨去竹青和竹黄；
步骤3、经步骤2变弧定厚展开后的竹片，在保温条件下进行双面保护渐开展平，直至竹片完全展平，得到竹板；
步骤4、竹板进行降温冷却处理，然后进行多层压重定型，然后进行补偿压重定型烘干至水分含量为6-10％，再经定宽修边后得到竹板成品；
多层压重定型为：将冷却后的竹板叠放为3-15层，于25℃下施加450-500kN的压力30-60min；
补偿压重定型烘干的条件：压重为800-950kg，烘干温度为30-60℃。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的全竹展开工艺，可针对竹子切割后的不同段的竹筒进行展开处理，达到利用同一工艺对全竹进行展开的效果，在展开过程中无需配置多个生产工艺及对应的生产线，且加工过程中不会出现回弹、开裂的问题，所得竹板成品表面光滑、平整、不回弹，有效降低了配置多种工艺和多条生产线所需的人力和物力成本。在展开过程中，在软化和变弧定厚展开过程中，对竹片的内层产生拉伸对外层产生挤压，产生极大内应力，会造成后续加工中回弹(反弹)，但能有效降低加工过程中产生开裂的问题，后续在保温条件下保护渐开整平配合压重烘干能够有效平衡上述步骤中产生极大内应力的问题，避免了加工过程中和成品加工后回弹的问题，步骤之间环环相扣，相互配合，保证了全竹展开过程中的高成品得率。
进一步的，所述步骤1中，所述竹筒的直径为50-180mm，所述竹筒等分剖切为竹片的数量为3-6片。
进一步的，所述步骤2中加压加压加热软化的条件：压力为0.8-1.3MPa，温度为160-200℃，时间3-10min。
进一步的，所述步骤2中的变弧定厚展开为：根据材料弧度的不同，使用圆弧滚轮将软化后的竹片压制为不同弧度的形状，然后再用圆弧刀等厚加工；
所述步骤2中刨去竹青的厚度为1-2mm，刨去竹黄的厚度为0.5-1.5mm。
进一步的，所述步骤3中保温条件(保温温度)为80-100℃；所述双面保护渐开展平为通过多个压制装置逐渐展平，所述压制装置包括上压板和下压板，所述上压板和下压板之间设有间隙，多个所述压制装置的间隙的弧度依次减小，最后一个压制装置的间隙为平面。
由上述描述可知，保温是双面保护渐开展平进行的关键，在上述适宜的保温范围内进行双面保护渐开展平，能够避免过程中出现的开裂问题，温度过高或过低，都无法达到避免开裂的问题。
进一步的，所述步骤4中降温冷却为：常压条件下，将竹板置于25℃环境中进行冷却。
由上述描述可知，在进行定型前，需要对竹板进行降温，如果不降温直接进行压重处理则会造成部分竹板烘干放置一段时间后出现轻微开裂的现象。
进一步的，所述步骤4中叠放后竹板的轴向均相互平行，每一或两层竹板之间设有一层隔条，所述隔条的轴向与竹板的轴向相互垂直。
进一步的，所述隔条为长方体状，隔条为的材质可以为金属。
由上述描述可知，通过多层压重定型以及压重条件下进行烘干，压力能够保证竹片各个部位含水率均匀，能够有效消除软化和变弧定厚展开过程中产生的内应力，达到烘干后不反弹的效果；隔条的设置能够保证竹片受热均匀，且可缩短烘干时间；烘干过程中不可为了追求效率一味地提升烘干温度，烘干温度过高会影响所得成品质量，导致部分竹板烘干放置一段时间后会出现回弹问题；同时，两次压重时所需压力不可随意改变，回弹的数量和压力的大小有关，实验生产中发现在本发明范围内降低压力，会在成品中出现一定数量回弹的问题。
实施例1：
全竹展开工艺，具体包括以下步骤：
步骤1、将全竹分割为多个竹筒，竹筒剖切成截面呈弧面的竹片；
分割竹筒的数量根据全竹的长度变化，每个竹筒的长度为30-100cm，分割后的竹筒的直径为50-180mm，每个竹筒等分剖切为竹片的数量为3-6片；
步骤2、竹片加压加热软化，软化后的竹片经变弧定厚展开，变弧定厚展开过程中刨去竹青和竹黄；
加压加热软化的条件：压力为1MPa，温度为160℃，时间5min；
变弧定厚展开为：根据材料弧度的不同，使用圆弧滚轮将软化后的竹片压制为不同弧度的形状，然后再用圆弧刀等厚加工；刨去竹青的厚度为1-2mm，刨去竹黄的厚度为0.5-1.5mm；
不同段竹筒制成的竹片的弧度不同，刨去竹青和竹黄的厚度也不同；越靠近全竹底部的部分，弧度越大，越靠近竹顶部部分，弧度越小；越靠近全竹底部的部分，刨去的竹青和竹黄越厚；
步骤3、经步骤2变弧定厚展开后的竹片，在80℃的保温常压条件下进行双面保护渐开展平，直至竹片完全展平，得到竹板；
双面保护渐开展平为通过多个压制装置逐渐展平，压制装置包括上压板和下压板，上压板和下压板之间设有间隙，多个压制装置的间隙的弧度依次减小，最后一个压制装置的间隙为平面；
步骤4、经过步骤3处理后的竹板置于25℃环境中降温冷却处理，然后进行多层压重定型，然后保持多层状态进行补偿压重定型烘干至水分含量为6-10％，再经定宽修边后得到竹板成品；
多层压重定型为：将冷却后的竹板叠放为8层，于25℃下施加500kN的压力30min；叠放后竹板的轴向均相互平行，每两层竹板之间设有一层隔条，所述隔条的轴向与竹板的轴向相互垂直；
补偿压重定型烘干的条件：压重为900kg，烘干温度为45℃。
实施例2：
全竹展开工艺，具体包括以下步骤：
步骤1、将全竹分割为多个竹筒，竹筒剖切成截面呈弧面的竹片；
分割竹筒的数量根据全竹的长度变化，每个竹筒的长度为30-100cm，分割后的竹筒的直径为50-180mm，每个竹筒等分剖切为竹片的数量为3-6片；
步骤2、竹片加压加热软化，软化后的竹片经变弧定厚展开，变弧定厚展开过程中刨去竹青和竹黄；
加压加热软化的条件：压力为0.8MPa，温度为200℃，时间10min；
变弧定厚展开为：根据材料弧度的不同，使用圆弧滚轮将软化后的竹片压制为不同弧度的形状，然后再用圆弧刀等厚加工；刨去竹青的厚度为1-2mm，刨去竹黄的厚度为0.5-1.5mm；
步骤3、经步骤2变弧定厚展开后的竹片，在90℃的保温常压条件下进行双面保护渐开展平，直至竹片完全展平，得到竹板；
双面保护渐开展平为通过多个压制装置逐渐展平，压制装置包括上压板和下压板，上压板和下压板之间设有间隙，多个压制装置的间隙的弧度依次减小，最后一个压制装置的间隙为平面；
步骤4、经过步骤3处理后的竹板置于25℃环境中降温冷却处理，然后进行多层压重定型，然后保持多层状态进行补偿压重定型烘干至水分含量为6-10％，再经定宽修边后得到竹板成品；
多层压重定型为：将冷却后的竹板叠放为15层，于25℃下施加500kN的压力60min；叠放后竹板的轴向均相互平行，每两层竹板之间设有一层隔条，所述隔条的轴向与竹板的轴向相互垂直；隔条为横截面为长方体状的实心金属条；
补偿压重定型烘干的条件：压重为950kg，烘干温度为60℃。
实施例3：
全竹展开工艺，具体包括以下步骤：
步骤1、将全竹分割为多个竹筒，竹筒剖切成截面呈弧面的竹片；
分割竹筒的数量根据全竹的长度变化，每个竹筒的长度为30-100cm，分割后的竹筒的直径为50-180mm，每个竹筒等分剖切为竹片的数量为3-6片；
步骤2、竹片加压加热软化，软化后的竹片经变弧定厚展开，变弧定厚展开过程中刨去竹青和竹黄；
加压加热软化的条件：压力为1.3MPa，温度为180℃，时间3min；
变弧定厚展开为：根据材料弧度的不同，使用圆弧滚轮将软化后的竹片压制为不同弧度的形状，然后再用圆弧刀等厚加工；刨去竹青的厚度为1-2mm，刨去竹黄的厚度为0.5-1.5mm；
步骤3、经步骤2变弧定厚展开后的竹片，在100℃的保温常压条件下进行双面保护渐开展平，直至竹片完全展平，得到竹板；
双面保护渐开展平为通过多个压制装置逐渐展平，压制装置包括上压板和下压板，上压板和下压板之间设有间隙，多个压制装置的间隙的弧度依次减小，最后一个压制装置的间隙为平面；
步骤4、经过步骤3处理后的竹板置于25℃环境中降温冷却处理，然后进行多层压重定型，然后保持多层状态进行补偿压重定型烘干至水分含量为6-10％，再经定宽修边后得到竹板成品；
多层压重定型为：将冷却后的竹板叠放为3层，于25℃下施加450kN的压力45min；叠放后竹板的轴向均相互平行，每层竹板之间设有一层隔条，所述隔条的轴向与竹板的轴向相互垂直；
补偿压重定型烘干的条件：压重为800kg，烘干温度为30℃。
对比例1：
对比例1与实施例1的不同仅在于，对比例1的步骤2中软化操作不同。对比例1的竹片软化为加热软化，加热温度为160℃，时间30min。
对比例2：
对比例2与实施例1的不同仅在于，对比例2的步骤3中未进行保温，即在常温(约24℃)常压条件下进行双面保护渐开展平，直至竹片完全展平，且步骤4中无需冷却，直接进行多层压重定型。
对比例3：
对比例3与实施例1的不同仅在于，对比例3的步骤4中未进行多层压重定型，码垛后直接进行补偿压重定型烘干。
统计加工过程中出现回弹、开裂的竹板的数量以及合格成品数量，计算合格率结果见表1所示。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
回弹(片) 0 0 0 0 53 136
开裂(片) 0 0 0 90 35 132
成品(片) 236 214 225 94 102 30
总量(片) 236 214 225 184 190 298
合格率(％) 100％ 100％ 100％ 51％ 54％ 10％
综上所述，本发明提供的全竹展开工艺，可针对不同段的竹筒进行展开处理，达到利用同一工艺对全竹进行展开的效果，加工过程中不会出现开裂的问题，所得竹板成品表面光滑、平整、不回弹；该全竹展开工艺的应用，能够显著提升企业在竹展开过程中的生产效率，降低生产成本；
本发明提供的全竹展开工艺，无需去除竹节，采用加压加热软化，相较于传统的加热软化，蒸气压和温度升高，能够显著缩短软化时间，效率更高，同时提升软化效果，避免后续变弧定厚展开过程中出现开裂的问题；变弧定厚展开并刨去竹青和竹黄后，能够为双面保护渐开展平提供操作基础，双面保护渐开展平过程中，内圆弧处于拉伸状态，在80-100℃保温条件下双面保护渐开展平处理，能够有效避免产生回弹和开裂的问题；在适当的压力下，利用分层码垛的方式对不同规格竹板同时进行多层压重定型，然后再进行补偿压重定型烘干，能够消除展开整平烘干过程的内应力，使烘干后的展平板无弯曲，无变形，且一次性可对全竹不同部位制成的竹板同时进行处理，大幅减少了分批处理所耗费的人力、物力，提高了生产效率；
本发明提供的全竹展开工艺对设备要求低，无需配合工艺特意添置或调整设备投入，适合在不同规模的企业中推广应用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.全竹展开工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将全竹分割为多个竹筒，竹筒剖切成截面呈弧面的竹片；
步骤2、竹片加压加热软化，软化后的竹片经变弧定厚展开，变弧定厚展开过程中刨去竹青和竹黄；
步骤3、经步骤2变弧定厚展开后的竹片，在保温条件下进行双面保护渐开展平，直至竹片完全展平，得到竹板；
步骤4、竹板进行降温冷却处理，然后进行多层压重定型，然后进行补偿压重定型烘干至水分含量为6-10％，再经定宽修边后得到竹板成品；
多层压重定型为：将冷却后的竹板叠放为3-15层，于25℃下施加450-500kN的压力30-60min；
补偿压重定型烘干的条件：压重为800-950kg，烘干温度为30-60℃。
2.根据权利要求1所述的全竹展开工艺，其特征在于，所述步骤1中，所述竹筒的直径为50-180mm，所述竹筒剖切为竹片的数量为3-6片。
3.根据权利要求1所述的全竹展开工艺，其特征在于，所述步骤2中加压加热软化的条件：压力为0.8-1.3MPa，温度为160-200℃，时间3-10min。
4.根据权利要求1所述的全竹展开工艺，其特征在于，所述步骤2中刨去竹青的厚度为1-2mm，刨去竹黄的厚度为0.5-1.5mm。
5.根据权利要求1所述的全竹展开工艺，其特征在于，所述步骤3中保温条件为80-100℃；所述双面保护渐开展平为通过多个压制装置逐渐展平，所述压制装置包括上压板和下压板，所述上压板和下压板之间设有间隙，多个所述压制装置的间隙的弧度依次减小。
6.根据权利要求1所述的全竹展开工艺，其特征在于，所述步骤4中降温冷却为：将竹板置于25℃环境中进行冷却。
7.根据权利要求1所述的全竹展开工艺，其特征在于，所述步骤4中叠放后竹板的轴向均相互平行，每一或两层竹板之间设有一层隔条，所述隔条的轴向与竹板的轴向相互垂直。
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