專利名稱：炭化高密度竹材的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與將竹子加工成復(fù)合型材的方法有關(guān)。
背景技術(shù)：
已有的將竹子加工成復(fù)合型材的方法如中國(guó)專利99117809.2所述，是將毛竹劈成竹絲，經(jīng)干燥后浸膠裝模，再經(jīng)10-100MPa高壓后固化成型材，竹絲浸膠后的膠含量為6％-15％。由于壓制成型的壓力一般都在50MPa以上，型材產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力大，影響膠的粘結(jié)力和尺寸的穩(wěn)定性。由于竹絲在裝模具時(shí)隨意裝填的，沒有根據(jù)竹子的部位和生長(zhǎng)期分類使用，其硬度、強(qiáng)度、色澤不均勻，影響產(chǎn)品質(zhì)量，并且無(wú)法在制作過(guò)程中根據(jù)不同的原料調(diào)整局部工藝來(lái)保證產(chǎn)品硬度、色澤的一致。由于原料未經(jīng)脫糖、去脂、軟化處理，型材易產(chǎn)生霉變和變形。
已有的強(qiáng)化竹材專用成型模具，由液壓機(jī)，上模、內(nèi)模、內(nèi)模頂出泵和加料導(dǎo)板組成，內(nèi)模上裝有若干個(gè)鎖模銷，下模為整體剛性模，側(cè)壁開有若干個(gè)鎖模導(dǎo)管。工作時(shí)，將毛竹原料放在內(nèi)模內(nèi)側(cè)的加料導(dǎo)板內(nèi)，啟動(dòng)液壓機(jī)，上模將毛竹原料壓入內(nèi)模使其成型，再取若干鎖模銷通過(guò)鎖模導(dǎo)管頂入內(nèi)模，將被壓成型的竹材固型，再使壓機(jī)卸壓，啟動(dòng)取模頂出泵將壓制好的成型竹材連同內(nèi)模從下向上整體頂出脫離下模，并集中進(jìn)入烘箱內(nèi)固化處理成型，然后取出鎖模銷，卸下內(nèi)模，完成竹材強(qiáng)化成型的生產(chǎn)工藝過(guò)程。由于下模為一整體，其內(nèi)腔與內(nèi)模連接，竹材在內(nèi)模內(nèi)經(jīng)高壓成型后使內(nèi)模與下模緊密配合，需頂出泵才能將其從下模頂出，出模成本高，耗能大，并且易損壞模具和成型竹材。銷模銷進(jìn)入內(nèi)模直接與竹材接觸須強(qiáng)力頂入，由于只在下模有導(dǎo)管導(dǎo)向，進(jìn)入內(nèi)模側(cè)無(wú)導(dǎo)向管，操作不便，鎖模銷不易進(jìn)入內(nèi)模另一側(cè)壁的孔內(nèi)，不能有效使被壓成型的竹材固型。內(nèi)模被頂出下模后，由于只有一排鎖模銷固形，在熱固化工序很容易因竹材的膨脹而使內(nèi)模變形，影響內(nèi)模使用壽命和竹材質(zhì)量。
已有的加工強(qiáng)化竹材的液壓機(jī)的機(jī)座的機(jī)架橫梁上有一排孔與上油缸的活塞桿對(duì)應(yīng)，排孔的軸線在平臺(tái)上的投影線上有孔與平臺(tái)下的下油缸的活塞桿對(duì)應(yīng)。外模固定于平臺(tái)上，其內(nèi)腔裝有內(nèi)模。外模底部有孔與平臺(tái)上的孔對(duì)應(yīng)，起模時(shí)，下油缸活塞桿穿過(guò)上述兩孔與內(nèi)模底部接觸。由于上油缸強(qiáng)大的壓力使竹材在內(nèi)模內(nèi)形成并使內(nèi)模與外模緊密接觸，出模時(shí)，下油缸的頂出力須很大才能克服內(nèi)、外模間的摩擦力，耗能大，并容易損壞內(nèi)模及其內(nèi)的竹材。固定外模的機(jī)構(gòu)也須制得足夠強(qiáng)大，制造成本高。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種產(chǎn)品強(qiáng)度、硬度高、內(nèi)應(yīng)力小，穩(wěn)定性優(yōu)良、色澤可調(diào)、制造容易、耗能少的炭化高密度竹材的加工方法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明炭化高密度竹材的加工方法，包括如下步驟(1)將竹材加工成竹片，去掉青層和死黃層，(2)將竹片劈成竹絲或碾成縱橫相連的竹絲片，(3)將竹絲片或竹絲放在碳化罐中，在2-3MPa壓力下，100-300℃溫下熱解炭化2-3小時(shí)，(4)將熱解炭化的竹絲片或竹絲浸膠，(5)將浸膠后的竹絲片或竹絲在模具中經(jīng)高壓后固化成型材。
步驟(3)中將竹絲片或竹絲與不銹鋼架扎成捆子放入碳化罐中，放入蒸氣升壓至2.8MPa，每保壓20分鐘由排氣閥排一次氣，時(shí)間為1分鐘，再送入蒸氣增壓至2.8MPa。
步驟(2)、(3)之間有軟化步驟，其方法為將竹絲或竹絲片放入軟化液中在80-100℃溫度下煮1-2小時(shí)，軟化液的配比如下，重量％，雙氧水 2-5亞硫酸魚油 2-3小蘇打 2-3漂白粉 3-8其余為水，軟化液的pH值為 8-15。
將浸膠后的竹絲片或竹絲干燥，使其含水量≤8％。
步驟(5)中經(jīng)高壓成型的竹材在遠(yuǎn)紅外加熱爐中，在80-120℃溫度下加熱固化1-5小時(shí)。
步驟(1)或(2)中將竹絲或竹絲片根據(jù)部位、生長(zhǎng)期分類，分別進(jìn)入以后的工序。
將步驟(2)中制成的竹絲或竹絲片烘干后再進(jìn)入以后的工序。
步驟(5)中使用的模具為活動(dòng)模具，活動(dòng)模具，包括與一第油缸11連接的上模板1、與固定模板2連接的內(nèi)模3，加料導(dǎo)板4位于內(nèi)模3上，內(nèi)模3的一側(cè)壁與固定模板2有對(duì)應(yīng)的排孔5，內(nèi)模3為兩端開放的凹形，其兩側(cè)壁分別與第一固定模板2和第一活動(dòng)模板6連接，第二固定模板7和第一固定模板2與壓機(jī)8固連，其間依次放置第二活動(dòng)模板9、第一活動(dòng)模板6、內(nèi)模3，楔形第二活動(dòng)模板9的兩斜面分別與第二固定模板7和第一活動(dòng)模板6的一側(cè)面配合。
步驟(5)中使用的壓機(jī)的機(jī)座的平臺(tái)12或豎壁上有孔13與活動(dòng)模板9配合，孔13的中心對(duì)應(yīng)平臺(tái)12上面或下面或平臺(tái)上安裝的第二油缸10的活塞桿14，平臺(tái)12上面的機(jī)架16的橫梁上有沿平臺(tái)上放置的內(nèi)模3的軸線設(shè)置的若干第一油缸11，第一油缸11的活塞桿15與平臺(tái)12垂直，其豎向投影在孔13的一側(cè)的平臺(tái)上。
本發(fā)明的竹材在浸膠加壓前先經(jīng)熱解炭化處理步驟，可使產(chǎn)品硬度增加，消除內(nèi)應(yīng)力可增加強(qiáng)度和穩(wěn)定性優(yōu)良。并且在此步驟中可根據(jù)所需色彩在100-300℃和2-3小時(shí)內(nèi)調(diào)整熱解炭化參數(shù)使產(chǎn)品不需上漆達(dá)到理想的自然色彩。
將原料軟化脫糖去脂，既可防止霉變又可使竹纖維內(nèi)應(yīng)力減小，增加產(chǎn)品的粘合力。原料和成品用遠(yuǎn)紅外的加熱烘干，不會(huì)產(chǎn)生外干內(nèi)濕現(xiàn)象，避免產(chǎn)品變形，節(jié)能，不污染環(huán)境。
所用活動(dòng)模具和液壓機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，操作方便，出模耗能小，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。


圖1為活動(dòng)模具結(jié)構(gòu)圖。
圖2為液壓機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
圖3為圖2的A-A剖視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的工藝流程如下1、將竹材加工成長(zhǎng)0.4-2米，寬1.4-2.4厘米，厚1.2-2毫米的竹片，去掉0.8-1毫米的青層，并去掉死黃使產(chǎn)品不含臘和糖份，到達(dá)產(chǎn)品粘合緊密不產(chǎn)生剝離現(xiàn)象。將竹片分類組合，分別進(jìn)入下工序。
2、用碾絲機(jī)將竹片碾成縱橫相聯(lián)連接的竹絲片，使竹片產(chǎn)生間隙，膠才能滲透均勻，粘合緊密。
3、消毒、脫糖、去脂、軟化，用雙氧水2-5％、小蘇打2-3％、漂白粉3-8％、亞硫酸魚油2-3％、其余為水配制成軟化劑，將竹材放入軟化劑中，在80-100℃溫度下水煮1-2小時(shí)，使纖維組織膨脹消除內(nèi)應(yīng)力，去脂、去油、殺菌。
4、烘干，使竹絲片在膨脹后收縮，要求含水率低于8％，產(chǎn)品不易變型以及加強(qiáng)產(chǎn)品的粘合力。
5、炭化工藝過(guò)程先將竹片用一不銹鋼管架扎成尺寸比碳化罐內(nèi)空略小一些的捆子，然后把不銹鋼管架和材料一起裝入碳化罐內(nèi)，蓋緊罐門，放入蒸氣、待表壓升至2.8MPa時(shí)，關(guān)掉蒸氣。如氣壓下降，需補(bǔ)足壓力。每20分鐘用排氣閥排一次罐內(nèi)蒸氣，排放時(shí)間為1分鐘，然后再送入蒸氣，增壓至2.8MPa。每碳化一罐材料時(shí)間約為2-3小時(shí)。
出罐時(shí)竹片偏白，表明時(shí)間不足或壓力不足，竹片顏色偏深，表示時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或氣壓過(guò)高。
6、將竹材放入浸膠籃內(nèi)、放入膠池浸泡10分鐘，膠池內(nèi)酚醛膠粘接劑與水的比例為1∶1，使膠進(jìn)入竹材纖維組織內(nèi)，含膠量為15-20％，使其含膠量均勻，粘合更緊密。
7、再次烘干，使纖維完全排除水份，將孔收縮完全定型，含8％水份。
8、壓制，所用復(fù)合型專用液壓機(jī)必須保證在55MPa/cm2的壓力工作，它是與活動(dòng)模具相匹配的，2-3分鐘使能完成一次工作，卸下活動(dòng)模具又換上活動(dòng)模具。用600-700個(gè)模具周轉(zhuǎn)，一臺(tái)壓機(jī)每天產(chǎn)出25-30立方米型材。
每個(gè)模具上有30個(gè)孔。在壓機(jī)壓住模具蓋板時(shí)，蓋板上面螺桿銷緊緊壓住蓋板，蓋板壓住型材，在卸下模具時(shí)，用電動(dòng)螺絲槍帶上螺絲帽，送經(jīng)后工序加溫固化完全消除內(nèi)應(yīng)力后，再松開螺帽，整個(gè)過(guò)程只需5分鐘完成。在下工序消除內(nèi)壓力后松開30個(gè)螺桿，大大的提高效益，確保產(chǎn)品不變形。
9、紅外加熱烘房操作程序1、將壓制成型的模具和材料用鐵軌送入烘房，并關(guān)好烘房門。
2、將自動(dòng)溫控器調(diào)至80℃-120℃之間。
3、合上電閘，通電。
4、待室內(nèi)溫度達(dá)到調(diào)控溫度時(shí)(表溫)、烘1-5小時(shí)，每15-20分鐘啟動(dòng)排氣扇2分鐘，排除室內(nèi)濕空氣。
5、固化后、開門，將模具拉出烘房，旋下螺母取出成品。
權(quán)利要求
1.炭化高密度竹材的加工方法，包括如下步驟(1)將竹材加工成竹片，去掉青層和死黃層，(2)將竹片劈成竹絲或碾成縱橫相連的竹絲片，(3)將竹絲片或竹絲放在碳化罐中，在2-3MPa壓力下，100-300℃溫下熱解炭化2-3小時(shí)，(4)將熱解炭化的竹絲片或竹絲浸膠，(5)將浸膠后的竹絲片或竹絲在模具中經(jīng)高壓后固化成型材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)中將竹絲片或竹絲與不銹鋼架扎成捆子放入碳化罐中，放入蒸氣升壓至2.8MPa，每保壓20分鐘由排氣閥排一次氣，時(shí)間為1分鐘，再送入蒸氣增壓至2.8MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)、(3)之間有軟化步驟，其方法為將竹絲或竹絲片放入軟化液中在80-100℃溫度下煮1-2小時(shí)，軟化液的配比如下，重量％，雙氧水2-5亞硫酸魚油2-3小蘇打2-3漂白粉3-8其余為水，軟化液的pH值為8-15。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將浸膠后的竹絲片或竹絲干燥，使其含水量≤8％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(5)中經(jīng)高壓成型的竹材在遠(yuǎn)紅外加熱爐中，在80-120℃溫度下加熱固化1-5小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)或(2)中將竹絲或竹絲片根據(jù)部位、生長(zhǎng)期分類，分別進(jìn)入以后的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將步驟(2)中制成的竹絲或竹絲片烘干后再進(jìn)入以后的工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(5)中使用的模具為活動(dòng)模具，活動(dòng)模具，包括與一第油缸(11)連接的上模板(1)、與第一固定模板(2)連接的內(nèi)模(3)，加料導(dǎo)板(4)位于內(nèi)模(3)上，內(nèi)模(3)的一側(cè)壁與固定模板(2)有對(duì)應(yīng)的排孔(5)，內(nèi)模(3)為兩端開放的凹形，其兩側(cè)壁分別與第一固定模板(2)和第一活動(dòng)模板(6)連接，第二固定模板(7)和第一固定模板(2)與壓機(jī)(8)固連，其間依次放置第二活動(dòng)模板(9)、第一活動(dòng)模板(6)、內(nèi)模(3)，楔形第二活動(dòng)模板(9)的兩斜面分別與第二固定模板(7)和第一活動(dòng)模板(6)的一側(cè)面配合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于步驟(5)中使用的壓機(jī)的機(jī)座的平臺(tái)(12)或豎壁上有孔(13)與活動(dòng)模板(9)配合，孔(13)的中心對(duì)應(yīng)平臺(tái)(12)上面或下面或平臺(tái)上安裝的第二油缸(10)的活塞桿(14)，平臺(tái)(12)上面的機(jī)架(16)的橫梁上有沿平臺(tái)上放置的內(nèi)模(3)的軸線設(shè)置的若干第一油缸(11)，第一油缸(11)的活塞桿(15)與平臺(tái)(12)垂直，其豎向投影在孔(13)的一側(cè)的平臺(tái)上。
全文摘要
本發(fā)明為炭化高密度竹材的加工方法，與用竹子為原料制備復(fù)合型材的方法有關(guān)，解決經(jīng)高壓制成的型材的內(nèi)應(yīng)力高，硬度、強(qiáng)度差，色澤不可調(diào)和耗能高的問題包括如下步驟(1)將竹材加工成竹片，去掉青層和死黃層，(2)將竹絲竹片劈成竹絲或碾成縱橫相連的竹絲片，(3)將竹絲片或竹絲放在碳化罐中，在2－3MPa壓力下，100－300℃溫下熱解炭化2－3小時(shí)，(4)將熱解炭化的竹絲片或竹絲浸膠，(5)將浸膠后的竹絲片或竹絲在模具中經(jīng)高壓后固化成型材。可用于制備各種竹板、竹條。
文檔編號(hào)B27K3/52GK1887551SQ20061002101
公開日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月26日
發(fā)明者李和麟 申請(qǐng)人:李和麟