CN115416130B - 一种圈椅的柳木椅圈的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圈椅的柳木椅圈的生产方法，属于柳木加工技术领域，本发明利用甲基甘氨酸钠极易溶于水，水溶液呈碱性蒸煮，蒸煮液对纤维素的非结晶区、半纤维素和木素进行润胀，进入到木材的非结晶区内，增大自由体积空间，加热可以使非结晶区中的木素、纤维素和半纤维素分子能量加大，纤维素非结晶区湿胀，木素呈粘流态，半纤维素失去其联结作用，均匀受热，缩短蒸煮时间，保证弯曲质量，本发明公开的一种圈椅的柳木椅圈的生产方法，简单易操作，力学性能满足椅圈的使用，圈椅的椅圈成半圆C型，自后向前逐渐变矮，椅圈于内收并外展成扶手，制备方法简便，可以流水线工业化生产，效率高，还塑造了独特饱满的造型曲线，提高圈椅的舒适度。
Description
技术领域
本发明属于柳木加工技术领域，具体涉及一种圈椅的柳木椅圈的生产方法。
背景技术
圈椅是椅子出现之后逐新发展成型的椅子品类。将靠背和扶手融合在一起，形成一圈前面开敝的圆形椅圈，故名圈椅。早在唐朝时就有了椅圈的形象，例如唐周昉-《挥扇仕女图》，宋代时就出现了完整的圈椅造型，元代发展成熟，如元任仁发《张果老间明皇图》，明代更是将圈椅造型发展到极致，形成了风格鲜明的明式圈椅造型，《明式家具萃珍》多有记载。柳木椅圈是使用弯曲工艺用整条柳木做成的。椅圈曲线很微妙的变化都会对圈椅整体造型产生很大的影响，也会对圈椅的舒适度产生很大的影响。而圈椅既舒适又优美，是椅圈在其中起到了至关重要的作用。椅圈的要求，粗细是圆润的，弧度是不断变化的，也是舒展的。柳木圈椅，又称乞丐椅，是曾流行于冀鲁豫皖地区，尤其是是黄河下游流域，以柳木为基材，以一根柳木一弯而成椅圈的传统民间座具。柳木圈椅体型较大，是场合较庄重时用椅，多摆放于普通百姓家堂屋的八仙桌旁。柳木圈椅造型为典型的明式圈椅代表样式，整体造型素朴典雅，线条简洁流畅，上圆下方，外圆内方，暗和中国传统文化中的乾坤之说。乾为天为圆，坤为地为方，而外圆内方则是中国传统文化中所崇尚的一种品德，其次柳木圈椅还用于普通百姓家偏低矮、较为随意地可用于多种场合的座椅，使用方便灵活。以往柳木圈椅圈椅多用于富裕阶层客厅配套家具，现在多用于馈赠亲友的工艺品。柳木圈椅的传统制作技艺，但制作效率低下，产品质量残次不齐。人们多对圈椅的结构进行改进涉及，例如CN202010659198X、CN202110510081.X等，但随着现代家具产业发展迅速，以传统的生产方法并不能满足柳木椅圈的使用要求，严重了限制了柳木圈椅的使用领域范围和功能，本领域技术人员亟待开发一种圈椅的柳木椅圈的生产方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种圈椅的柳木椅圈的生产方法。
一种圈椅的柳木椅圈的生产方法，包括如下步骤：(1)选无腐朽、长霉、开裂、节子、钝棱、斜纹理缺陷的柳木棒材，调节其含水量为含水率30%~40%后进行软化弯曲；(2)蒸煮、汽蒸软化：先进行罐内蒸煮液高温蒸煮，采用渐进式升温方式，以20℃/h的升温速率将温度升高至60℃，并保温0.5~1h，以30℃/h的升温速率将温度从60℃升温至80℃，并保温0.5h，以40℃/h的升温速率将温度从80℃升温至目标温度95℃~100℃，并保温30min~40min，软化过程为：先用60~70℃的过氧化氢蒸汽充填达到饱和状态后维持3~4min，继续升温速率控制为30~40℃/h，采用饱和水蒸汽为处理介质，当温度达到125~130℃时停止升温，保温10min~30min，软化完成；
蒸煮不足则软化效果不好，容易在剧烈弯曲程度下产生破坏；蒸煮过度则强度降低，棒材将难以承受在弯曲过程中端面产生的压缩变形被破坏。
弯曲抠圈，是柳木圈椅较为关键、重要的一道工序；(3)弯曲抠圈工艺：卸掉罐内压力，开启软化罐，迅速取出软化好的木方，木方固定在弯木机弯曲模具和钢带之间，承力顶板纵向加载施压于木材中端施加25~30MPa压力，钢带以挤压方式将构件紧贴弯曲模具，斜顶板对木方的两端进行压紧，使木方进行弯曲，弯曲后保持一定时间，将弯曲后的木方用夹具固定在模具上锁紧，将模具与弯曲木方一同取出；(4)干燥定型：按照干燥-热处理工序处，对木材进行高温热处理高温热处理后，关闭热源，待窑内温度降到室温后开启窑门取出；(5)平衡养生：放置在干料棚内进行陈放，控制温度、相对湿度，使柳木的终含水率控制在12~15%，即得。
进一步的，所述步骤（1）所述柳木为垂柳、旱柳、白柳中的其中一种。
白柳Salix alba 木材轻软，纹理较直，结构较细，以往可供火柴杆用；枝条可供编织物用。
旱柳Salix matsudana Koidz.北方平原地区最常见的乡土树种之一，以黄河流域为中心，遍布东北、华北、西北、华东等区域。
垂柳Salix babylonica垂柳是园林绿化中常用的氯化树，耐水湿，观赏价值较高，成本低廉。不同树种木材的弯曲性能差异很大，弯曲性能也不同。
进一步的，斜顶板端面压力2~3MPa，弯曲速度35~60°/s，弯曲角度180°~190°，弯曲后保持20~30s。
进一步的，所述步骤（5）平衡养生为温度控制在35℃~40℃，相对湿度40%~50%，陈放时间为7~14天。
进一步的，所述步骤（2）蒸煮液为20~25wt%的甲基甘氨酸钠的水溶液。
本发明的有益效果：
本发明利用甲基甘氨酸钠极易溶于水，水溶液呈碱性蒸煮，蒸煮液对纤维素的非结晶区、半纤维素和木素进行润胀，为分子剧烈运动提供自由体积空间，靠由外到里逐渐对木材进行传导加热，使分子获得足够的能量，部分半纤维素易分解溶解成液态，纤维素无定型区分子链上的游离羟基吸附水分，使纤维素间隙中水膜增厚，分子间距离增大，吸引力减小，便于在外力作用下产生相对滑移。木材膨张形变是水进入到木材的非结晶区内，使木素、半纤维素和纤维素的非结晶区体积膨胀，增大自由体积空间，提高了木材的塑性。加热可以使非结晶区中的木素、纤维素和半纤维素分子能量加大。在水、热的作用下，纤维素非结晶区湿胀，木素呈粘流态，半纤维素失去其联结作用，木材塑性加大，均匀受热，缩短蒸煮时间，保证弯曲质量。
本发明相比现有技术具有以下优点
本发明公开的一种圈椅的柳木椅圈的生产方法，简单易操作，力学性能满足椅圈的使用，椅圈顺延而下可以作为扶手。圈椅的椅圈成半圆C型，自后向前逐渐变矮，椅圈于内收并外展成扶手。将传统的靠背和扶手合二为一，不仅承担了靠背和扶手的功能，制备方法简便，可以流水线工业化生产，效率高，还塑造了独特饱满的造型曲线，提高圈椅的舒适度。
具体实施方式
实施例1
一种圈椅的柳木椅圈的生产方法，包括以下步骤：
第一步、选材调湿：选无腐朽、长霉、开裂、节子、钝棱、斜纹理等可见缺陷的7年生高11米胸径7.5cm 的初含水率为16%心材白柳木棒材做柳木圈椅的椅圈，长120厘米，直径30公分，调节其含水量为含水率30%，对于干材，初始含水率低于26%，调节方法为采用渐进式升温方式，罐内目标温度设定为100℃，高温水煮总时间30min，达到目标温度80%后，向罐内加压至至0.4MPa并继续升温，达到目标温度后保温10min，将木材含水率提升至30%，然后再进行过汽蒸软化；第二步、蒸煮、汽蒸软化：首先进行罐内蒸煮液高温蒸煮，蒸煮液为20wt%的甲基甘氨酸钠的水溶液，采用渐进式升温方式：以20℃/h的升温速率将温度升高至60℃，并保温0.5h，以30℃/h的升温速率将温度从60℃升温至80℃，并保温0.5h，以40℃/h的升温速率将温度从80℃升温至目标温度，并保温1h，罐内目标温度设定为95℃，保持温度水煮总时间30min，罐内堆垛：软化与干燥定型过程中堆垛，将待处理木材采用纵向留空格堆积法或采用钻孔隔条码放于运载小车，堆垛时应保证材堆侧边平齐，材堆端部一端平齐，隔条使用变形小、硬度高的316L不锈钢制作；隔条断面尺寸：20mm×20mm，隔条间距0.6m，材堆上下各层垫条应保持在同一铅垂线上，材堆上部应加压重物或采用压紧装置，防止上部材料翘曲，木材汽蒸软化过程：先用70℃的过氧化氢蒸汽充填达到饱和状态后维持3min，再采用饱和蒸汽为处理介质，预热过程升温速率控制为30℃/h，当温度达到125℃时停止升温，保温10min，软化完成。第三步：弯曲抠圈工艺：卸掉罐内压力，开启软化罐，迅速取出软化好的木方，木方固定在XHC-1800弯木机弯曲模具和钢带之间，承力顶板纵向加载施压于木材中端，施加25MPa压力，横向加载组件施压于钢带上以挤压方式将构件紧贴弯曲模具，斜顶板端面压力2MPa，弯曲速度60°/s，弯曲角度180°，使木方进行弯曲，弯曲后保持20s，将弯曲后的木方用夹具固定在模具上锁紧，将模具与弯曲木方一同取出。
第四步、干燥定型：装窑前应对窑内的通风机、加热器、湿度计、温度计等设备进行检查，确认其完好后装窑，开启引风机和循环风机、裂解气化供热系统，关闭循环风机负压侧的排湿孔，开启与循环风机正压侧排湿孔相连通的蒸汽热回收冷凝系统，使其与外界保持连通状态，在加热过程中，按照以下升温流程进行：从常温开始，饱和湿空气下以10℃/h的升温速率将温度升高至40℃，并保温0.5h，饱和湿空气下以10℃/h的升温速率将温度从40℃升温至60℃，并保温0.5h，饱和湿空气下以20℃/h的升温速率将温度从60℃升温至0℃，并保温0.5h，常压饱和蒸汽以10℃/h的升温速率将温度从80℃升温至100℃，并保温1h，过热蒸汽干燥以20℃/h的升温速率将温度从100℃升温至120℃，并保温1h，过热蒸汽干燥以20℃/h的升温速率将温度从120℃升温至140℃，并保温2h，使木材含水率低于3%，高温热处理以10℃/h的升温速率将温度从140℃升温至160℃，并保温3h，对木材进行高温热处理高温热处理结束后，关闭热源，待窑内温度降到不高于大气温度30℃时方可开启逐步开启窑门；第五步、平衡与养生，放置在干料棚内进行陈放，备除湿机，控制室内的平衡含水率，温度控制在35℃，相对湿度40%，陈放时间为7天，以进一步平衡内部含水率，使柳木的含水率趋于一致，终含水率控制在12%，即得。
得到的白柳椅圈产品的性能：气干密度为0.49g/cm3、顺纹抗压强度37.4MPa，抗弯强度68.7MPa，顺纹抗拉强度105.3MPa，回弹率1.9%。
实施例2
一种圈椅的柳木椅圈的生产方法，包括以下步骤：
第一步、选材调湿：选无腐朽、长霉、开裂、节子、钝棱、斜纹理等可见缺陷的15年生高15.5米、胸径38cm 的初含水率60%边材旱柳木棒材做柳木圈椅的椅圈，长95厘米，直径30公分，调节其含水量为含水率40%后进行软化弯曲；对于初含水率为60%的湿材，堆垛后进行自然风干至含水率40%再进行汽蒸软化；第二步、蒸煮、汽蒸软化：首先进行罐内蒸煮液高温蒸煮，蒸煮液为20wt%的甲基甘氨酸钠的水溶液，采用渐进式升温方式：以20℃/h的升温速率将温度升高至60℃，并保温1h，以30℃/h的升温速率将温度从60℃升温至80℃，并保温0.5h，以40℃/h的升温速率将温度从80℃升温至目标温度，并保温1h，罐内目标温度设定为100℃，保持温度水煮总时间40min，罐内堆垛：软化与干燥定型过程中堆垛，将待处理木材采用纵向留空格堆积法或采用钻孔隔条码放于运载小车，堆垛时应保证材堆侧边平齐，材堆端部一端平齐，隔条使用变形小、硬度高的316L不锈钢制作；隔条断面尺寸：20mm×20mm，隔条间距0.4mm，材堆上下各层垫条应保持在同一铅垂线上，材堆上部应加压重物或采用压紧装置，防止上部材料翘曲，木材汽蒸软化过程：先用70℃的过氧化氢蒸汽充填达到饱和状态后维持min，再采用饱和蒸汽为处理介质，预热过程升温速率控制为40℃/h，当温度达到130℃时停止升温，保温30min，软化完成。第三步：弯曲抠圈工艺：卸掉罐内压力，开启软化罐，迅速取出软化好的木方，木方固定在XHC-1800弯木机弯曲模具和钢带之间，承力顶板纵向加载施压于木材中端，施加30MPa压力，横向加载组件施压于钢带上以挤压方式将构件紧贴弯曲模具，斜顶板端面压力3MPa，弯曲速度35°/s，弯曲角度190°，使木方进行弯曲，弯曲后保持30s，将弯曲后的木方用夹具固定在模具上锁紧，将模具与弯曲木方一同取出。
第四步、干燥定型：装窑前应对窑内的通风机、加热器、湿度计、温度计等设备进行检查，确认其完好后装窑，开启引风机和循环风机、裂解气化供热系统，关闭循环风机负压侧的排湿孔，开启与循环风机正压侧排湿孔相连通的蒸汽热回收冷凝系统，使其与外界保持连通状态，在加热过程中，按照以下升温流程进行：从常温开始，饱和湿空气下以10℃/h的升温速率将温度升高至40℃，并保温1h，饱和湿空气下以10℃/h的升温速率将温度从40℃升温至60℃，并保温0.5h，饱和湿空气下以20℃/h的升温速率将温度从60℃升温至0℃，并保温0.5h，常压饱和蒸汽以10℃/h的升温速率将温度从80℃升温至100℃，并保温1h，过热蒸汽干燥以20℃/h的升温速率将温度从100℃升温至120℃，并保温1h，过热蒸汽干燥以20℃/h的升温速率将温度从120℃升温至140℃，并保温3h，使木材含水率低于3%，高温热处理以10℃/h的升温速率将温度从140℃升温至180℃，并保温4h，对木材进行高温热处理高温热处理结束后，关闭热源，待窑内温度降到不高于大气温度30℃时方可开启逐步开启窑门；第五步、平衡与养生，放置在干料棚内进行陈放，备除湿机，控制室内的平衡含水率，温度控制在37℃，相对湿度45%，陈放时间为14天，以进一步平衡内部含水率，使柳木的含水率趋于一致，终含水率控制在15%，即得。
得到的旱柳椅圈产品的性能：气干密度为0.524g/cm3、顺纹抗压强度33.3MPa，抗弯强度59.10MPa，顺纹抗拉强度101.2MPa，回弹率1.7%。
实施例3
将实施例2的旱柳木棒替换为垂柳木棒，垂柳原木为高10.9米、胸径17.3cm的12年生青皮垂柳，得到的垂柳椅圈产品的性能强：气干密度为0.468g/cm3、顺纹抗压强度34.7MPa，抗弯强度81.9MPa，顺纹抗拉强度104.5MPa，回弹率1.8%。
注：回弹率=1-从模具上卸下前的曲率半径/从模具卸下后的曲率半径；按GB/T1935-2009木材顺纹抗压强度试验方法中规定的木材顺纹抗压强度测定方法进行，20×20×20mm试件10个；按GB/T1936.1-2009木材抗弯强度试验方法中规定的抗弯强度测定方法进行，20×20×20mm试件10个；含水率测定按GB/T1931-2009木材含水率测定方法进行，100×25mm试件10个；密度测定按GB/T1933-2009木材密度测定方法进行，20×20×20mm试件10个；顺纹抗拉强度按GB/T1938-2009木材顺纹抗拉强度试验方法中规定的顺纹抗拉强度测定方法进行20×20×20mm试件10个。
Claims (2)
1.一种圈椅的柳木椅圈的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)选无腐朽、长霉、开裂、节子、钝棱、斜纹理缺陷的柳木棒材，调节其含水量为含水率30%~40%后进行软化弯曲，所述柳木为垂柳、旱柳、白柳中的其中一种；(2)蒸煮、汽蒸软化：蒸煮液为20~25wt%的甲基甘氨酸钠的水溶液，先进行罐内蒸煮液高温蒸煮，采用渐进式升温方式，以20℃/h的升温速率将温度升高至60℃，并保温0.5~1h，以30℃/h的升温速率将温度从60℃升温至80℃，并保温0.5h，以40℃/h的升温速率将温度从80℃升温至目标温度95℃~100℃，并保温30min~40min，软化过程为：先用60~70℃的过氧化氢蒸汽充填达到饱和状态后维持3~4min，继续升温速率控制为30~40℃/h，采用饱和水蒸气为处理介质，当温度达到125~130℃时停止升温，保温10min~30min，软化完成；(3)弯曲抠圈工艺：卸掉罐内压力，开启软化罐，迅速取出软化好的木方，木方固定在弯木机弯曲模具和钢带之间，承力顶板纵向加载施压于木材中端施加25~30MPa压力，钢带以挤压方式将构件紧贴弯曲模具，斜顶板对木方的两端进行压紧，使木方进行弯曲，弯曲后保持一定时间，将弯曲后的木方用夹具固定在模具上锁紧，将模具与弯曲木方一同取出，斜顶板端面压力2~3MPa，弯曲速度35~60°/s，弯曲角度180°~190°，弯曲后保持20~30s；(4)干燥定型：按照干燥-热处理工序，对木材进行高温热处理，高温热处理后，关闭热源，待窑内温度降到室温后开启窑门取出；(5)平衡养生：放置在干料棚内进行陈放，控制温度、相对湿度，使柳木的终含水率控制在12~15%，即得。
2.根据权利要求1所述的一种圈椅的柳木椅圈的生产方法，其特征在于，所述步骤（5）平衡养生为温度控制在35℃~40℃，相对湿度40%~50%，陈放时间为7~14天。
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