数字化传承背景下陕西非遗竹篾子灯笼编织技艺交互设计研究

民间传统技艺类非遗是中国文化宝库中的重要组成部分,而西安竹篾子灯笼编织技艺作为中国传统民间工艺的代表之一,具有独特的历史和文化价值。面对传统技艺失传的困境,文章结合陕西西安非遗竹篾子灯笼的制作流程,探究在数字化传承背景下传统技艺传承和发展的新路径,实现开发并宣传中华传统文化的远大目标。

竹篾加工现状与发展前景

我国竹林资源丰富,竹子具有生长快、产量高、物理力学性能优良等特性,还是一种可再生、绿色、低碳、可降解等的生物质材料,具有巨大的社会、经济和生态价值。虽然竹产业近年来发展迅速,但是目前竹材初加工自动化程度不高,下游以初级加工产品为主,导致大量竹资源闲置。竹篾是一种常用的竹材初加工单元,在竹材加工产业链上占据重要位置,其结构设计、加工处理工艺和加工效率及精度对下游竹集成材等高附加值竹深加工产品质量和成本控制具有显著影响。文章介绍了竹材微观结构与宏观力学性能之间的关系,概述了竹篾生产工艺和制造设备的发展现状,指出竹篾加工产业存在的问题,提出了提高竹材利用率、改善设备及配套设施、加快竹材精深产品研究的发展方向。

竹篾帘拼接缝隙对竹篾层积材抗弯性能的影响

竹篾帘拼长是制备超长竹篾层积材(LBSL)的必要手段。竹篾帘接缝深度以及位置,对层积材抗弯性能影响的试验结果表明:表面接缝加深,试材的抗弯性能下降,但接缝深度占板厚的比例小于5%时,其对试材的抗弯性能无明显影响;接缝位置越接近芯层,其对试材抗弯性能的影响越弱,位于层积材中心层时,对MOR无影响。在实际生产的铺装过程中,应尽量避免出现接长缝隙,尤其是避免在层积材的表面出现接缝。

竹篾帘搭接对结构用竹篾层积材力学性能的影响

竹篾帘拼长是制备超长竹篾层积材(LBSL)的必要手段,竹篾帘端头搭接是拼长的方式之一。对LBSL抗弯及抗拉性能的测试结果表明:搭接长度和位置对板材力学性能影响显著;增加搭接长度有利于提高其抗弯和抗拉性能,当搭接长度大于10mm时,板材的力学性能趋于稳定;搭接接头位于芯层时,板材性能优于接头位于表层。LBSL生产组坯工序要保证竹篾帘搭接长度,同时尽量避免板坯表层出现搭接。

阻燃处理竹篾层积材的性能分析

采用M1和M2两种阻燃剂,通过冷热槽法,浸渍处理竹篾后制备竹篾层积材,测定其氧指数、热释放速率、发烟总量等燃烧性能,以及静曲强度、弹性模量等物理力学性能。结果表明:经2种阻燃剂处理,竹篾层积材的耐火性能大幅提高,尤其是M2处理的层积材,综合燃烧性能好;虽板材的力学性能都有一定程度的下降,但仍能满足LY/T1072-2002的要求。

竹篾间距可控竹帘编织机的结构与运动协调

对现有的竹帘编织机进行改进,设计一种竹篾间距可控的竹帘编织机,将竹篾按一定的间距要求连续编织成竹帘,且各竹篾间位置保持固定不滑移;可减少竹篾用量、减轻竹帘胶合板重量、降低竹帘胶合板成本。论述了改进后编织机的结构和工作原理,分析了进篾与编织动力联动机构的运动协调关系、竹篾压紧与打出的运动协调关系、竹篾间距控制装置各组成部分的运动参数关系;得到竹篾间距与竹篾打出间距、叉轴转数之间的关系式,进篾辊转速与凸轮轴转速关系式,叉轴转数与槽轮槽数和拨盘圆销数之间的关系式。

不同厚度竹篾胶合板的均布载荷性能

以12、18mm2种厚度竹篾胶合板覆板的均布载荷性能为研究对象,考察了12mm竹篾胶合板用作轻型木结构房屋屋面板的均布载荷性能及18mm竹篾胶合板用作楼面板的均布载荷性能。结果表明:12mm竹篾胶合板在均布载荷作用下,其挠度为1.524mm,满足结构用胶合板覆板屋面板的挠度限值;18mm竹篾胶合板在均布载荷作用下,干态条件下挠度满足标准要求,而湿态重干条件下的挠度为2.509mm,不满足结构用胶合板覆板楼面板的挠度限值。

密度及热压工艺对竹篾层积材性能的影响

为解决冷压工艺生产周期长和能量消耗大的问题,采用梯度降压的热压法制备竹篾层积材,并分析工艺参数对其性能的影响。结果表明:热压温度对板材的弹性模量、静曲强度、吸水厚度膨胀率和水平剪切强度影响显著;热压时间和密度对板材的吸水厚度膨胀率影响较大。在密度1.0g/cm3、热压时间1.5min/mm、温度145～155℃的条件下,板材性能达到LY/T 1072-2002《竹篾层积材》和GB/T 20241-2006《单板层积材》的要求。

热固型苯酚-间苯二酚-甲醛树脂对竹篾层积材性能的影响

为提高结构用竹篾层积材(LBSL)的强度性能,以间苯二酚为改性剂合成了系列热固型苯酚-间苯二酚-甲醛(PRF)树脂,用于制备毛竹LBSL。以热固型PRF树脂中间苯二酚质量百分含量、甲醛与苯酚的摩尔比及竹帘浸胶时树脂固体含量为影响因子,进行了3因子3水平的正交试验,利用方差分析和显著性检验研究了因子对所制备毛竹LBSL物理力学性能的影响。结果表明:树脂中间苯二酚质量百分含量对制备LBSL的弹性模量(MOE)及24 h吸水厚度膨胀率(24 h TS)影响非常显著;树脂中甲醛与苯酚摩尔比的变化对LBSL浸渍剥离率(DR)、24 h TS和游离醛含量(FF)影响非常显著;竹帘浸胶时树脂的固体含量对LBSL的24 h TS影响非常显著,对LBSL的静曲强度(MOR)影响显著。以热固型PRF树脂制备毛竹LBSL的优化因子水平为:间苯二酚质量百分含量1.5%、甲醛与苯酚摩尔比2.0∶1、竹帘浸胶时树脂固体含量为25.0%。

竹篾层积材的制造新工艺——一种径向竹篾帘层积材

针对竹篾层积材制造工艺存在的不足与问题,采用径向竹篾帘替代弦向竹篾作为构成单元,用中温固化型酚醛树脂胶替代高温固化型酚醛树脂胶,用"热-热"胶合工艺替代"冷-热-冷"胶合工艺,使用特殊设计的弹性厚度规和合理的板坯结构等创新工艺,压制出一种径向竹篾帘层积材.它是竹篾层积材的改进型产品,在性能和用途上完全可以替代现有的竹篾层积材.两者与之相比,径向竹篾帘层积材具有竹材利用率高、热压机产量高、能耗低、产品质量好和成本低的优点.

3种丛生竹竹篾浸胶特性研究

以四川省宜宾市长宁县的丛生竹竹种梁山慈竹竹篾为试材,对其浸胶过程中可能影响浸胶量的树脂固体含量、浸胶时间、竹篾厚度及竹篾发霉程度4个因子进行了正交试验及分析,优化的浸胶条件为树脂固体含量30%,浸胶时间6 min,竹篾的厚度范围控制在1.2-1.8 mm,不宜用严重发霉的竹篾。用优化的浸胶条件对梁山慈竹、硬头黄竹、慈竹竹篾的浸胶性能进行了比较及量化研究,根据试验数据拟合得出竹篾净增重率与竹篾毛重的关系式,硬头黄竹竹篾的浸胶变异性小,梁山慈竹竹篾浸胶变异性大且净增重率最小。

竹篾染色工艺的优化研究

在竹篾的染色过程中,研究了添加双季铵盐表面活性剂来改善染色效果。探讨了表面活性剂的用量、染色时间、温度等因素对竹篾色差值的影响,采用响应面法对染色工艺进行了优化,研究结果表明,表面活性剂能够有效地提高色差值。当表面活性剂的用量为0.9%、染色温度93.0℃、染料质量分数为0.7%、染色时间为60min时,竹篾的色差值可达到70.13NBS,比在相同工艺条件下未加入表面活性剂时,提高了15.76NBS。

竹篾层积材在建筑结构中的研究及应用

竹篾层积材由于其良好的物理力学特性,可制造成梁、檩、柱、椽等主要承载构件,并逐步应用于现代竹结构示范建筑中。文章简要介绍了竹篾层积材的制造工艺、影响因子及产品性能,并阐述了在建筑结构中的研究应用现状及存在的问题,为其在建筑方面的发展提供参考。

丛生竹竹篾层积材制备工艺的研究

以四川南部长宁县的丛生竹种梁山慈竹为试材,就2种热压工艺对竹篾层积材的性能影响进行了比较,采用正交试验法,对影响竹篾层积材物理力学性能的工艺因子进行分析和优化。结果表明,2种热压工艺制备的竹篾层积材性能均远高于标准要求;优化的竹篾层积材热压工艺为"热上热下"工艺;基于该工艺制备层积材优化的工艺因子为密度0.8 g.cm-3,热压温度150℃,热压时间1.5 min.mm-1。以优化的竹篾层积材工艺及因子,对该县3种丛生竹种梁山慈竹、硬头黄竹、慈竹竹篾制备的竹篾层积材的物理力学性能进行了对比。

E_0级Ⅰ类竹篾胶合板用PUF树脂胶的研制

在E_0级室外型胶合板用PUF胶的基础上,改用NaOH为催化剂,按照酚醛(PF)树脂胶的制备工艺,在碱性条件下,制备了U/(P+U)质量比30%、F/(P+U)摩尔比1.40的尿素改性酚醛(PF)树脂胶,用于Ⅰ类竹蔑胶合板生产。采用该PUF胶生产的竹蔑胶合板物理力学性能符合室外型竹蔑胶合板的要求,甲醛释放量为0.1 mg/L。该胶制箭备工艺简单,反应平稳,操作易控制,再现性好,成本较低。

浸胶量对竹篾胶合板物理力学性能的影响

为提高竹篾胶合板的生产效率,进一步优化"热上-热下"制备工艺,探讨浸胶量对板材物理力学性能的影响。结果表明:随着浸胶量的增加,板材的耐水性、内结合强度逐渐提高,静曲强度及弹性模量变化不显著。综合考虑材料的性能与成本,建议浸胶量以7%～8%为宜,竹篾胶合板的性能可满足结构用材的要求。

径向竹篾复合板的研制 Ⅰ.径向竹篾(或竹块)干缩变形的防止

目前竹材加工利用中，普遍采用弦向剖篾方法，致使竹材利用率最高仅为 ４５％ 左右．为了充分合理利用竹材，提出了径向剖篾的加工方法和以径向竹篾作为竹胶合板构成单元的设想．径向竹篾干缩时产生严重的纵向弯曲变形，是必须解决的首要问题．为此，在分析产生弯曲变形原因的基础上，进行了防止干缩变形的多种实验研究，并取得了良好的效果．通过综合评价。

径向竹篾帘复合板系列产品的研制

通过分析现有竹质胶合板存在的竹材利用率低等弊端 ,研制出以竹材径向剖篾 ,径向胶合为特征的径向竹篾帘复合板系列产品。阐述了径向竹篾帘复合板系列产品的工艺特点与产品优势。它是一类高档次、高性能、低成本的结构用材 ,是对竹材进行高效加工利用的新产品 。

径向竹篾帘复塑板的研制

径向竹篾帘复塑板是以竹材径向剖篾和径向胶合为其特征的一种新型复塑竹帘胶合板 ,对其试验的结果表明 :径向竹篾的加工与浸胶具有竹材利用率高、胶粘剂用量少的优点 ;采用竹帘卷内放置有孔棱的空心刚性轴进行束缚干燥 ,可以有效提高干燥速度和干燥质量 ;采用热 -热胶合工艺 ,每毫米厚的板材热压 1.5 min,即可获得高比强度的复塑板材 .

高阶剪切变形理论在竹篾层积材弯曲问题中的应用研究

针对竹篾层积材梁横力弯曲问题 ,推导得到了高阶剪切变形理论下的具体分析表达式。在此基础上 ,详细分析计算了梁的弯曲变形和弯曲强度 ,并与采用其他方法得到的结果进行了比较。结果表明 ,高阶剪切变形理论下的计算结果未必优于一阶剪切变形理论和更符合于实际。