專利名稱：竹材整張化組坯及竹質(zhì)復(fù)合材料制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及竹材整張化組坯及竹質(zhì)復(fù)合材料制造方法，屬于木材工業(yè)中的人造板制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國竹林面積、蓄積量、竹業(yè)產(chǎn)值均居世界首位，素有“竹子王國”之稱。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)有竹林面積約720萬hm2，其中毛竹約占70%。與木材相比，竹材具有強(qiáng)度大、韌性好、 硬度大、紋理優(yōu)雅美觀等特點(diǎn)，是制造工程結(jié)構(gòu)和家裝材料的理想原料。從上世紀(jì)80年代開始，我國開始了竹質(zhì)資源的工業(yè)化應(yīng)用與研究，相繼開發(fā)出了竹地板、竹家具、竹建筑模板、竹工藝品等系列產(chǎn)品。但由于竹材具有直徑小、中空、壁薄等缺陷，當(dāng)采用傳統(tǒng)工藝對(duì)其進(jìn)行加工時(shí)，竹材全部的竹青、竹黃和部分的竹肉被切削，竹材利用率低，一般僅為20 40%，嚴(yán)重制約了竹材資源的高效利用。從本世紀(jì)初開始，我國成功開發(fā)出了新型竹材產(chǎn)品 重組竹，該產(chǎn)品具有資源利用率高、產(chǎn)品密度大、花紋美觀等優(yōu)點(diǎn)。采用重組竹加工的地板和家具產(chǎn)品曾一度暢銷海內(nèi)外。但現(xiàn)有的重組竹產(chǎn)品還存在著一些問題，如產(chǎn)品密度分布不均、尺寸穩(wěn)定性差、橫向結(jié)合強(qiáng)度較低，在使用過程中容易出現(xiàn)彎曲變形及開裂等缺陷，其質(zhì)量還不能滿足高檔建筑裝飾材料及室外用產(chǎn)品的要求。導(dǎo)致這些產(chǎn)品缺陷的主要原因有兩點(diǎn)一是現(xiàn)有的重組竹生產(chǎn)組坯工序中，雖然竹束已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了整條化，保證了產(chǎn)品長度方向密度分布的均勻性，但沒有實(shí)現(xiàn)組坯單元的整張化作業(yè)(膠合板生產(chǎn)中的組坯工序已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了單板的整張化)，導(dǎo)致了板材厚度與寬度方面密度分布不均勻，尺寸穩(wěn)定性差，容易發(fā)生彎曲變形缺陷；二是組坯過程中，全部竹束單元平行排列，使得竹產(chǎn)品的縱向強(qiáng)度大，但橫向強(qiáng)度較低， 無法抵抗使用過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力、濕應(yīng)力，易導(dǎo)致開裂缺陷的發(fā)生。因此，開發(fā)出竹材利用率高、產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好、橫向強(qiáng)度較高的竹質(zhì)復(fù)合重組新材料具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，針對(duì)現(xiàn)有普通重組竹產(chǎn)品因?yàn)榇嬖谥芏确植疾痪?、尺寸穩(wěn)定性差，導(dǎo)致在高檔建筑裝飾及室外用產(chǎn)品的制造方面受到極大制約的缺陷，提供竹材整張化組坯及竹質(zhì)復(fù)合材料制造方法，開發(fā)出密度分布均勻、尺寸穩(wěn)定性好、橫向結(jié)合強(qiáng)度較高的竹質(zhì)復(fù)合新材料。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為竹材整張化組坯及竹質(zhì)復(fù)合材料制造方法，在普通重組竹生產(chǎn)過程中，在對(duì)竹片進(jìn)行碾壓分絲前，對(duì)竹片進(jìn)行拼排、鋸槽與壓線處理，將多個(gè)單一竹片通過竹片兩端壓入的線繩串聯(lián)成整張化的竹片簾；再將竹片簾碾壓分絲為竹束簾。并且，在組坯過程中，改變傳統(tǒng)重組竹生產(chǎn)過程中同向組坯的方式，采用竹束簾與軟木單板復(fù)合組坯形式，其中板坯的上、下表層皆為浸膠竹束簾，中間各層為竹束簾與單板交替疊放，且單板縱向與竹束縱向相互垂直放置。上述竹材整張化組坯及竹質(zhì)復(fù)合材料制造方法中，具體包括以下步驟(1)選料及粗裁，在本發(fā)明中，選取的毛竹原料直徑應(yīng)大于50mm，選取好的毛竹原料需采用鋸竹機(jī)將其截?cái)?，竹筒長度比竹質(zhì)復(fù)合板材長度長100 150mm。(2)采用剖竹機(jī)將竹筒剖分為8 18等分。(3)采用竹材開片機(jī)除去竹青。(4)竹片拼排、鋸槽與壓線，竹片拼排時(shí)，竹片平行排列，一端對(duì)齊，竹片間隙 ^ 3mm ；竹片鋸槽時(shí)，將所有竹片壓緊在工作臺(tái)上，采用劃線鋸在竹片的兩端分別鋸制1條鋸槽，鋸槽寬度介于1 2mm之間，鋸槽深度為竹條厚度的1/3 2/3，鋸槽中心到竹片端部的距離介于100 200mm之間；竹片壓線時(shí)，將直徑大于鋸槽寬度的線繩壓入竹片鋸槽中， 使多個(gè)單一竹片通過兩條線繩串聯(lián)成竹片簾，竹片簾的寬度不小于竹質(zhì)復(fù)合板材的寬度。(5)竹片簾碾壓分絲，竹片簾碾壓分絲時(shí)，竹片簾一次通過竹材碾輾機(jī)，碾壓成具有松散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的竹束簾。(6)竹束簾與軟木單板干燥，木單板選用針葉樹材單板，厚度介于0. 6 3mm之間， 木單板的長度比竹質(zhì)復(fù)合板材的寬度長100 150mm，木單板的寬度等于竹片簾的長度，干燥溫度控制在60 120°C之間，干燥過程終了時(shí)，含水率應(yīng)控制在6 15%之間。(7)在常壓條件下，將竹束簾與軟木單板在固體含量為10 40%的酚醛樹脂膠液中浸漬處理1 5分鐘，再將浸膠竹束簾與木單板干燥到含水率為6 10%，干燥溫度控制在50 80°C之間。(8)浸膠竹束簾與木單板縱橫交錯(cuò)組坯，竹束簾與木單板組坯時(shí)，板坯的上、下表層皆為浸膠竹束簾，中間各層為竹束簾與單板交替疊放，且單板縱向與竹束縱向相互垂直。(9)板坯熱壓成型在單層或者多層熱壓機(jī)中，對(duì)板坯進(jìn)行成型熱壓，熱壓采用冷進(jìn)冷出工藝，板坯厚度通過厚度規(guī)控制，熱壓壓力控制在3 4MPa，熱壓溫度控制在110 170°C，熱壓時(shí)間為0. 8 1. %iin/mm板厚度，當(dāng)壓板溫度高于室溫不超過20°C時(shí)裝卸板。(10)平衡處理，將成型板坯密堆存放，存放時(shí)間不短于15天，減小板坯內(nèi)的熱、濕應(yīng)力。(11)板材縱橫裁邊。有益效果本發(fā)明擺脫了現(xiàn)有組坯方法(單一竹片手工組坯)所帶來的板材密度分布不均、尺寸穩(wěn)定性差的缺陷，每層組坯單元均實(shí)現(xiàn)了整張化處理，既提高了組坯效率， 又最大限度地保障了板坯斷面及長度方向密度分布的均勻性。與此同時(shí)，采用材質(zhì)較軟的針葉樹單板與竹束簾進(jìn)行縱橫交錯(cuò)交替組坯，既能顯著增強(qiáng)板材的橫向強(qiáng)度，又能有效降低板材內(nèi)的空隙發(fā)生率，改善板材質(zhì)量。


圖1為竹片拼排與鋸槽示意圖；圖2為竹束簾與木單板組坯示意圖。
具體實(shí)施例方式下面舉實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
實(shí)施例1 (1)截?cái)噙x用直徑介于80 90mm的毛竹，用鋸竹機(jī)將毛竹截?cái)酁殚L度為Im的竹筒。(2)剖片用剖竹機(jī)將竹筒剖分為12等分的竹片。(3)去青采用竹材開片機(jī)除去竹片表層竹青。(4)拼排、鋸槽與壓線在工作臺(tái)上將竹片2拼排，拼排時(shí)竹片2的兩端對(duì)齊，拼排后竹片層的總寬度為500mm ；壓緊竹片層兩端，采用劃線鋸在竹片2的兩端分別鋸制1條鋸槽1，鋸槽1寬度為2mm，鋸槽1深度為竹片2厚度的1/2，鋸槽1中心到竹片2端部的距離為100mm，將直徑為3mm的麻繩壓入鋸槽1中，形成竹片簾。(5)碾壓分絲通過碾輾機(jī)對(duì)竹片簾進(jìn)行碾壓分絲處理，將竹片簾碾壓為具有松散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的竹束簾。(6)干燥將竹束簾與收購來的楊木單板(規(guī)格為厚度為1. 5mm，寬度為lm，長度為600mm)干燥到含水率為12%。(7)浸膠將干燥后的竹束簾與楊木單板在固體含量為30%的酚醛樹脂膠液中浸滯2分鐘。(8)干燥將浸膠后的竹束簾與楊木單板進(jìn)行二次干燥，干燥室溫度控制在60°C， 干燥終了含水率為8%。(9)組坯將干燥好的浸膠竹束簾4與楊木單板3進(jìn)行復(fù)合組坯，板坯為五層結(jié)構(gòu)，直上而下，第一、三、五層為浸膠竹束簾4，第二、四層為浸膠楊木單板3。組坯時(shí)，楊木單板3縱向與竹束簾4上的竹束縱向相互垂直。(10)熱壓將組坯好的板坯送入熱壓機(jī)中進(jìn)行熱壓成型處理，熱壓壓力為 3. 5MPa，熱壓溫度為150°C，熱壓時(shí)間為0. 9min/mm板厚，40°C溫度下裝卸板。(11)平衡處理將板坯密堆存放15天，釋放板坯熱應(yīng)力與濕應(yīng)力。(12)裁邊包裝將釋放了熱應(yīng)力與濕應(yīng)力的板坯，按長960mmX寬500mm的尺寸進(jìn)行裁剪。實(shí)施例2 (1)截?cái)噙x用直徑介于110 120mm的毛竹，用鋸竹機(jī)將毛竹截?cái)酁殚L度為an的竹筒。(2)剖片用剖竹機(jī)將竹筒剖分為14等分的竹片。(3)去青采用竹材開片機(jī)除去竹片表層竹青。(4)拼排、鋸槽1與壓線在工作臺(tái)上將竹片2拼排，拼排時(shí)竹片2的兩端對(duì)齊，拼排后竹片層的總寬度為Im ；壓緊竹片層兩端，采用劃線鋸在竹片2的兩端分別鋸制1條鋸槽1，鋸槽1寬度為2mm，鋸槽1深度為竹片2厚度的2/3，鋸槽1中心到竹片2端部的距離為150mm，將直徑為3mm的麻繩壓入鋸槽1中，形成竹片簾。(5)碾壓分絲通過碾輾機(jī)對(duì)竹片簾進(jìn)行碾壓分絲處理，將竹片簾碾壓為具有松散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的竹束簾。(6)干燥將竹束簾與收購來的松木單板(規(guī)格為厚度為1mm，寬度為2m，長度為 1. Im)干燥到含水率為14%。(7)浸膠將干燥后的竹束簾與松木單板在固體含量為25%的酚醛樹脂膠液中浸滯3分鐘。(8)干燥將浸膠后的竹束簾與松木單板進(jìn)行二次干燥，干燥室溫度控制在60°C， 干燥終了含水率為10%。(9)組坯將干燥好的浸膠竹束簾4與松木單板3進(jìn)行復(fù)合組坯，板坯為七層結(jié)構(gòu)，直上而下，第一、三、五、七層為浸膠竹束簾4，第二、四、六層為浸膠松木單板3。組坯時(shí)， 松木單板3縱向與竹束簾4上的竹束縱向相互垂直。(10)熱壓將組坯好的板坯送入熱壓機(jī)中進(jìn)行熱壓成型處理，熱壓壓力為3MPa， 熱壓溫度為140°C，熱壓時(shí)間為1. lmin/mm板厚，35°C溫度下裝卸板。(11)平衡處理將板坯密堆存放20天，釋放板坯熱應(yīng)力與濕應(yīng)力。(12)裁邊包裝將釋放了熱應(yīng)力與濕應(yīng)力的板坯，按長1900mmX寬IOOOmm的尺寸進(jìn)行裁剪。用該方法制造的竹質(zhì)復(fù)合材料具有板坯密度分布均勻、橫向強(qiáng)度大、尺寸穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，在使用過程中，板材幾乎不發(fā)生彎曲變形和開裂缺陷。同時(shí)，由于組坯前對(duì)竹材實(shí)現(xiàn)了整張化處理，簡化了組坯操作程序，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了組坯效率，有效避免了工人操作水平差異對(duì)板材質(zhì)量的影響。采用本實(shí)施例生產(chǎn)的竹質(zhì)復(fù)合材料可用作高檔建筑模板、家具地板、室內(nèi)外裝飾材料的制造。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.竹材整張化組坯及竹質(zhì)復(fù)合材料制造方法，其特征在于，碾壓處理前先將竹材剖分、 去竹青，再通過竹片拼排、鋸槽與壓線處理，實(shí)現(xiàn)竹片的整張化操作，然后再將其碾壓成具有松散結(jié)構(gòu)的寬幅面竹束簾；在浸膠寬幅面竹束簾與浸膠木單板組坯過程中，竹材與木材紋理方向相互垂直放置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹材整張化組坯及竹質(zhì)復(fù)合材料制造方法，其特征在于，包括以下步驟(1)選料及粗裁，選取的毛竹原料直徑應(yīng)大于50mm，選取好的毛竹原料需采用鋸竹機(jī)將其截?cái)啵裢查L度比竹質(zhì)復(fù)合板材長度長100 150mm ；(2)采用剖竹機(jī)將竹筒剖分為8 18等分；(3)采用竹材開片機(jī)除去竹青；(4)竹片拼排、鋸槽與壓線，此過程中，需保證竹片簾的寬度不小于竹質(zhì)復(fù)合板材的寬度；(5)竹片簾碾壓分絲，竹片簾碾壓分絲時(shí)，竹片簾一次通過竹材碾輾機(jī)，碾壓成具有松散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的竹束簾；(6)竹束簾與軟木單板干燥，木單板選用針葉樹材單板，厚度介于0.6 3mm之間，木單板的長度比竹質(zhì)復(fù)合板材的寬度長100 150mm，木單板的寬度等于竹片簾的長度，干燥溫度控制在60 120°C之間，干燥過程終了時(shí)，含水率應(yīng)控制在6 15%之間；(7)在常壓條件下，將竹束簾與軟木單板在固體含量為10 40%的酚醛樹脂膠液中浸漬處理1 5分鐘，再將浸膠竹束簾與木單板干燥到含水率為6 10%，干燥溫度控制在 50 80°C之間；(8)浸膠竹束簾與木單板縱橫交錯(cuò)組坯，竹束簾與木單板組坯時(shí)，板坯的上、下表層皆為浸膠竹束簾，中間各層為竹束簾與單板交替疊放，且單板縱向與竹束縱向相互垂直；(9)板坯熱壓成型在單層或者多層熱壓機(jī)中，對(duì)板坯進(jìn)行成型熱壓，熱壓采用冷進(jìn)冷出工藝，板坯厚度通過厚度規(guī)控制，熱壓壓力控制在3 4MPa，熱壓溫度控制在110 170°C，熱壓時(shí)間為0. 8 1. %iin/mm板厚度，當(dāng)壓板溫度高于室溫不超過20°C時(shí)裝卸板；(10)平衡處理，將成型板坯密堆存放，存放時(shí)間不短于15天，減小板坯內(nèi)的熱、濕應(yīng)力；(11)板材縱橫裁邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的竹材整張化組坯及竹質(zhì)復(fù)合材料制造方法，其特征在于， 竹片拼排時(shí)，竹片平行排列，一端對(duì)齊，竹片間隙< 3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的竹材整張化組坯及竹質(zhì)復(fù)合材料制造方法，其特征在于， 竹片鋸槽時(shí)，將所有竹片壓緊在工作臺(tái)上，采用劃線鋸在竹片的兩端分別鋸制1條鋸槽，鋸槽寬度介于1 2mm之間，鋸槽深度為竹條厚度的1/3 2/3，鋸槽中心到竹片端部的距離介于100 200mm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的竹材整張化組坯及竹質(zhì)復(fù)合材料制造方法，其特征在于， 竹片壓線時(shí)，將直徑大于鋸槽寬度的線繩壓入竹片鋸槽中，使多個(gè)單一竹片通過兩條線繩串聯(lián)成竹片簾，竹片簾的寬度不小于竹質(zhì)復(fù)合板材的寬度。
全文摘要
竹材整張化組坯及竹質(zhì)復(fù)合材料制造方法，以整張化碾壓竹束、弦切軟木單板為主原料，以防水性酚醛樹脂為輔料，在熱壓條件下生產(chǎn)具有高尺寸穩(wěn)定性的室外用竹質(zhì)復(fù)合材料。本方法在碾壓處理前先將竹材剖分、去竹青，再將竹片進(jìn)行整張化處理，然后再將其碾壓成具有松散結(jié)構(gòu)的寬幅面竹束簾；在竹質(zhì)復(fù)合材料組坯過程中，浸膠寬幅面竹束簾與浸膠軟木單板相互垂直組坯。用該方法制造的竹質(zhì)復(fù)合材料具有竹材利用率高、板坯內(nèi)部密度分布均勻、尺寸穩(wěn)定性好、縱向與橫向強(qiáng)度俱佳的優(yōu)勢(shì)，可用作高檔建筑模板、家具板材、室內(nèi)外裝飾材料。
文檔編號(hào)B32B27/04GK102172932SQ201110065040
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者夏超英, 李新功, 李賢軍, 湯可明, 沈海英, 薛志成 申請(qǐng)人:薛志成