專利名稱：竹層積材的浮法疊層組坯制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于竹人造板和復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國有許多的竹加工企業(yè)，生產(chǎn)竹人造板、竹地板等多種產(chǎn)品。其主要方法是將竹材加工成一些基本單元，包括竹片、竹篾、竹絲，再經(jīng)過膠合方法制成各種類型的竹產(chǎn)品。
竹層積材(竹膠合板)的生產(chǎn)工藝為將竹材制成竹篾，再編成竹簾，浸膠、組坯、壓制而成。竹簾組坯方式計(jì)價(jià)基本單位為竹簾的張數(shù)，為了得到更多的竹簾，各級(jí)竹篾的厚度盡可能的薄，變化的范圍小。由于竹篾的厚度薄，同樣體積條件下，表面積大，浸膠時(shí)消耗的樹脂量較高，對(duì)成本影響大。
竹簾組坯方式較為粗糙和繁瑣，且工序多、勞動(dòng)密集、效率低下。尤其是編簾過程耗費(fèi)人力物力，且質(zhì)量也不易控制。在干燥、浸膠、組坯過程中存在編線的松散問題、竹篾的間隙、位置無法確定。制成的竹層積材和竹膠合板內(nèi)部有大量不確定空隙，質(zhì)量較差。
無論是竹片、竹篾、竹絲、絲束制成竹層積材(膠合板)均需要一個(gè)組坯工藝步驟，組成的坯料按要求的數(shù)量、方向、位置(層)均勻分布。而目前的竹簾組坯方法組成批料的均勻性差、成本高、勞動(dòng)密集無法滿足高性能竹層積材的要求，需要新的工藝路線。
竹材的物理特性之一是滲透性差，竹材采用浸膠方式處理。而樹脂為液體形式，在液體內(nèi)竹篾(竹絲)可在一定范圍內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)。加上竹材的密度低于液體樹脂的密度，竹篾(竹絲)可浮在液體表面。經(jīng)過簡(jiǎn)單定向梳理，可組成竹篾(竹絲)坯料。
由于高性能竹層積材需要控制材料的性能，而且一次組坯的坯料竹篾的間隙易于集中，因此，需要將多次組坯的多層坯料疊層組坯。
疊層組坯各層坯料的級(jí)別和數(shù)量有所不同，高級(jí)別的竹材為面材，低級(jí)別的為心材，調(diào)劑各層材料的比例可控制產(chǎn)品的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種竹層積材的浮法疊層組坯制造方法，該方法具有簡(jiǎn)便易行，去掉了編簾工藝，可一次組成多層厚坯，提高了組坯質(zhì)量，減少工藝步驟、降低成本，提高竹材的利用率和竹材性能。為此，本發(fā)明的方法包括如下步驟(1)竹材的采集，竹材的采集需要對(duì)竹種、采集地點(diǎn)、采集時(shí)間、采集數(shù)量、采集人、竹齡、胸徑、長(zhǎng)度、稍徑有明確記載；(2)竹材的目測(cè)分級(jí)，對(duì)竹材的徑級(jí)、長(zhǎng)度、梢徑、彎曲程度和缺陷加以分類；
(3)竹稈的加工，竹稈的加工為圓鋸截?cái)?，長(zhǎng)度參照規(guī)定，竹稈長(zhǎng)度為凈長(zhǎng)度尺寸，對(duì)分段后的竹稈的直徑、竹壁的厚度、圓度、削尖度加以分類，竹稈長(zhǎng)度模數(shù)為凈長(zhǎng)度尺寸；(4)竹篾條的加工，毛篾條的加工方法是撞機(jī)的機(jī)械破條，篾條的寬度以10±2mm為宜，篾條的厚度需要均勻，同一組篾條厚度誤差不得超過±10％；(5)去竹青，用刮青法去除竹青，加工后表面不得有竹青；(6)竹條的定厚開片，竹篾的加工采用破篾機(jī)械完成，采用橫向定厚開片、橫向?qū)Ψ珠_片，竹條的第一次開片為定厚開片，分為竹青片和竹黃片，取竹青片；(7)竹片的對(duì)分開片與分級(jí)，竹青片采用對(duì)分開片法，制成多級(jí)竹篾，首先選擇竹青片的厚度模數(shù)序列，以0.8mm為第一序列，1.0mm為第二序列，0.6mm為第三序列，若竹青片厚度達(dá)到1.6mm時(shí)，可進(jìn)一步開片，得到A，B兩種級(jí)別的竹篾，而竹青片的厚度達(dá)到3.2mm時(shí)，A和B級(jí)可進(jìn)一步制成A0，A1和B0，B1四級(jí)竹篾，竹青片的厚度為規(guī)則值；(8)各級(jí)竹片的數(shù)字掃描分級(jí)，需采用超聲波無損檢驗(yàn)的方法，測(cè)定各級(jí)竹篾的厚度、含水率、密度、強(qiáng)度和模量，并根據(jù)模量分級(jí)；(9)連續(xù)竹篾的斜接，采用斜接方式可將長(zhǎng)度一定的竹篾，接成連續(xù)竹篾，斜接的坡度為1/10，采用機(jī)械斜切方式加工，斜面用膠粘劑粘接，加壓、加熱快速固化；(10)竹篾的制絲，分級(jí)竹篾可采用拉絲或壓絲方法制成竹絲，和竹絲束；(11)均勻竹束單元的組成，將定量、定級(jí)、竹節(jié)交錯(cuò)、頭尾顛倒的竹篾或竹絲束組成均勻的竹束單元；(12)將數(shù)量確定的均勻竹束單元組成均勻的竹層單元；(13)干燥，將竹層單元干燥，含水率低于10％；(14)浸膠，將竹層單元浸入膠液液面以下，達(dá)到規(guī)定時(shí)間后取出，(15)浮法組坯，將浸膠后的竹層單元放入浮法槽，將定向布勻，將提升架升高至液面以上，竹篾均勻承托在提升架上；(16)瀝膠、干燥，將組坯好的竹層單元一端固定，掛起瀝膠、干燥；(17)坯料預(yù)壓，組坯坯料放入模具中預(yù)壓成片狀預(yù)壓料；(18)疊層組坯將多層預(yù)壓料組坯，單層組坯用于成型薄板層積材，多層組坯高級(jí)別的為面材，低級(jí)別的為心材，還可將各層以不同方向多層疊組坯；(19)壓制固化，將多層層疊組坯坯料在模具中加壓壓制成型，固化溫度140℃，壓力3-4Mpa，時(shí)間10分鐘，冷上冷下溫度75℃，固化后出模，裁邊；(20)產(chǎn)品檢測(cè)，采用超聲波等無損檢測(cè)設(shè)備對(duì)產(chǎn)品的性能，包括含水率、密度、模量和強(qiáng)度檢測(cè)，結(jié)果可供組坯調(diào)節(jié)使用，也可作為產(chǎn)品的性能的證明。
所述的竹絲的截面積為0.5～3mm2。所述的膠粘劑選用酚醛、或環(huán)氧樹脂，用溶劑稀釋，調(diào)整膠液的濃度。所述的竹絲與絲束的加工為分級(jí)竹片可采用壓絲方法制成竹絲，單一竹片可制成若干根竹絲組成的絲束，多片竹片則可制成較大的絲束；竹片級(jí)別為A級(jí)，24GPa，寬度為15mm，厚度1.5mm，壓絲機(jī)加工成10根1.5mm款的竹絲，組成一組竹絲束。所述的多層疊組坯則是利用兩級(jí)以上的竹絲、或竹篾，高級(jí)別竹絲、或竹篾為面材，低級(jí)別竹絲、或竹篾為心材，分別將各級(jí)別竹絲、或竹篾、或浮法組成坯料，再多層層疊組坯壓制而成。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是該方法具有簡(jiǎn)便易行，去掉了編簾工藝，可一次組成多層厚坯，提高了組坯質(zhì)量，減少工藝步驟、降低成本，提高竹材的利用率和竹材性能。
浮法組坯可組成各種方向的坯料，如0°和90°等。浮法組坯方式生產(chǎn)的竹層積材種類如下(1)竹絲(篾)層積材以連續(xù)竹絲或竹篾為基本單元，采用浸膠、浮法單向組坯，壓制而成的板材。根據(jù)板材的厚度，可分為單級(jí)組坯與多級(jí)疊層組坯。
單級(jí)組坯用于成型薄板層積材。由于厚度薄，無法采用多幾級(jí)層疊組坯方式控制產(chǎn)品質(zhì)量。而是采用數(shù)字掃描方式，控制竹絲(竹篾)質(zhì)量，從而控制層積材的質(zhì)量。
多級(jí)層疊組坯則是利用兩級(jí)以上的竹絲(竹篾)，高級(jí)別竹絲(竹篾)為面材，低級(jí)別竹絲(竹篾)為心材，分別將各級(jí)別竹絲(竹篾)浮法組成坯料，再多層層疊組坯壓制而成。
(2)竹絲(竹篾)層合板以連續(xù)竹絲(篾)為基本單元，采用浸膠、浮法單向組坯，將各層以不同方向?qū)盈B組坯，壓制而成的板材。各層方向有多種選擇。
說明書附為本發(fā)明的組坯槽浸膠狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
(1)竹材的采集竹材的采集需要對(duì)竹種、采集地點(diǎn)、采集時(shí)間、采集數(shù)量、采集人、竹齡、胸徑、長(zhǎng)度、稍徑有明確記載；表1竹材的采集要求

表2竹材尺寸


彎曲竹材不得有局部彎曲，如竹子根部的死彎。整體彎曲小于1％。
表3竹材材質(zhì)要求

(2)竹材的目測(cè)分級(jí)對(duì)竹材的徑級(jí)、長(zhǎng)度、梢徑、彎曲程度和缺陷加以分類；竹材的幾何形態(tài)為由竹節(jié)分割的中空竹稈，主要的幾何尺寸有竹稈的長(zhǎng)度、胸徑、竹節(jié)數(shù)量、竹節(jié)的間距、竹稈大端和小端的長(zhǎng)徑；短徑和竹壁厚度等。
其中D1為竹稈大端的長(zhǎng)徑，D2為短徑，t1為竹壁厚度D3為竹稈小端的長(zhǎng)徑，D4為短徑，t2為竹壁厚度。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，可以得到竹稈的大和小端的平均直徑D12和D34、圓度C12和C34、竹稈的尖削度Sb和竹壁的尖削度Sw。
D12＝(D1+D2)/2(1)D34＝(D3+D4)/2(2)C12＝D2/D1(3)C34＝D4/D3(4)Sb＝(1-D34/D12)/L (5)Sw＝(1-t2/t1)/L (6)竹稈的圓度為竹稈短長(zhǎng)徑之比，如為1時(shí)，竹稈為圓管。小于1則為橢圓。竹稈和竹壁的尖削度表示了竹稈和竹壁之徑和厚度的變化。竹稈的長(zhǎng)度加工方法是使用圓鋸將竹稈鋸成一定的長(zhǎng)度，考慮到長(zhǎng)度方向上的變異性，需要對(duì)竹稈的長(zhǎng)度和取材的方式加以規(guī)定。首先是長(zhǎng)度方向的模數(shù)化。如下表表4竹材的長(zhǎng)度序列

竹稈的長(zhǎng)度模數(shù)為凈長(zhǎng)度尺寸，可根據(jù)需要確定毛尺寸。
竹人造板需要竹篾的長(zhǎng)度有兩種，分別為1.33m和2.54m。竹稈的分法有四種如下表5毛竹竹稈長(zhǎng)度的分段方法

竹稈的分段以羅馬數(shù)字表示，竹稈的底部為I，依次為II；III；VI；V等。
(3)竹篾條(毛條)的加工毛條的加工采用撞機(jī)完成，可根據(jù)竹稈的平均圍徑等分破條。毛條的寬度小，有利于竹材的均勻。一般以5mm，10mm和15mm為寬度系列。寬度小，適用于圍徑小的竹稈，寬度大適用于圍徑大的竹稈。以毛竹非均勻第I種分法第II段(2.5m)為例，其平均直徑為85mm，圍徑266mm。選擇10mm寬度，可采用26等分破條。毛條的平均寬度為10.1mm，厚度為8.4mm。篾條的厚度需要均勻，同一組篾條厚度誤差不得超過±10％。篾條的模數(shù)和寬度規(guī)定如下表6竹片的寬度序列

(4)竹條的定厚和對(duì)分開片以9寸毛竹，10mm寬竹條為例，竹條的大端厚度為9.5mm，小端厚度為7.3mm。加工竹條的規(guī)則厚度為6.8mm，見表-3。竹青片的厚度為規(guī)則化，可選為3.2mm，竹黃片厚度為3.6mm。
對(duì)于厚度大的建筑結(jié)構(gòu)材，可以選用最簡(jiǎn)單的竹青片和竹黃片兩級(jí)分級(jí)方法。
將竹青片對(duì)分，可以得到A、B兩級(jí)竹片，厚度為1.6mm，加上竹黃片為3級(jí)。
A級(jí)竹片的破篾性好，可進(jìn)一步開片，得到A0，A1兩級(jí)0.8mm厚的竹片。共為3種厚度的4級(jí)竹片。A0、A1、B、竹黃片。經(jīng)過去除竹青和竹黃的不同厚度竹片可根據(jù)下表選擇竹青和竹黃片的厚度。
表7竹青/竹黃片厚度序列的選擇

(5)竹材的數(shù)字掃描分級(jí)以上竹材的分級(jí)為加工分級(jí)方法，采用相同的加工方法可得到不同級(jí)別的竹篾。但竹篾的性能還未確定。
數(shù)字掃描分級(jí)則是利用超聲波數(shù)字掃描儀對(duì)加工分級(jí)的竹篾確定其物理和力學(xué)性能。根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行數(shù)字分級(jí)，分級(jí)模量如下表8各級(jí)竹材的數(shù)字分級(jí)

以9寸徑級(jí)，第II段竹稈(2.5m)竹材的加工和數(shù)字掃描分級(jí)和主要的測(cè)量的參數(shù)有，竹篾的厚度、密度、含水率、模量和強(qiáng)度。
(6)竹絲與絲束的加工，分級(jí)竹片可采用壓絲方法制成竹絲，單一竹片可制成若干根竹絲組成的絲束，多片竹片則可制成較大的絲束；竹片級(jí)別為A級(jí)，24GPa，寬度為15mm，厚度1.5mm，壓絲機(jī)加工成10根1.5mm款的竹絲，組成一組竹絲束。
(7)均勻竹絲束單元，將定量、定級(jí)、竹節(jié)交錯(cuò)的竹片、竹篾、竹絲和絲束組成均勻單層單元。如竹節(jié)長(zhǎng)度為280mm，以50mm為錯(cuò)位間距，30mm為起始點(diǎn)，有5種錯(cuò)位竹片制成對(duì)應(yīng)竹絲束。頭尾端顛倒，共計(jì)10束組成均勻竹絲束單元。
(8)均勻組層單元，將25組竹絲束單元組成一層組層單元。
(9)干燥分級(jí)竹材需要干燥，含水率低于10％。
(10)浸膠，膠粘劑選用酚醛，調(diào)整膠液的濃度，將各種竹單層單元浸入膠液，達(dá)到規(guī)定時(shí)間，取出，規(guī)定時(shí)間為9～15分鐘。
(11)浮法組坯如圖所示，取出組成竹層單元的竹材1放在托架2(托架應(yīng)保證底平且漏膠)中，再將托架放入浮法組坯槽4中，竹材的密度低于膠液3，竹材浮出液面。將竹蔑用定向理順，布勻。將托架升起。
(12)瀝膠，將竹層單元一端固定在掛架上，升起掛架瀝膠。
(13)含膠竹層單元的預(yù)壓、干燥組坯后含膠的竹層單元在多層預(yù)壓干燥機(jī)上預(yù)壓成片狀預(yù)壓料，并干燥。
(14)層疊組坯將兩種以上的預(yù)壓料分層組坯，高級(jí)別的為面材，低級(jí)別的為芯材。
(15)模壓成型將多層層疊組坯坯料壓制成型，固化溫度140℃，壓力3-4MPa。時(shí)間10分鐘，冷上冷下溫度75℃。
(16)切邊，沙光竹增強(qiáng)材長(zhǎng)度方向需切邊，表面沙光。
(17)檢測(cè)用超聲波無損檢驗(yàn)和，對(duì)竹增強(qiáng)材料的含水率、密度、模量、強(qiáng)度檢測(cè)。結(jié)構(gòu)作為產(chǎn)品的指標(biāo)，也供調(diào)節(jié)組坯比例，控制產(chǎn)品性能服務(wù)。主要的產(chǎn)品規(guī)格以模量為指標(biāo)如下表9兩級(jí)層疊竹篾膠合材的模量分級(jí)

竹層積材的產(chǎn)品幾何指標(biāo)包括長(zhǎng)度、寬度、厚度、幾何尺寸的精度和平行度，物理性能包括密度、含水率、硬度，力學(xué)性能有模量和強(qiáng)度。需要有合格證和質(zhì)量的認(rèn)證。
權(quán)利要求
1.一種竹層積材的浮法疊層組坯制造方法，其特征在于(1)竹材的采集，竹材的采集需要對(duì)竹種、采集地點(diǎn)、采集時(shí)間、采集數(shù)量、采集人、竹齡、胸徑、長(zhǎng)度、稍徑有明確記載；(2)竹材的目測(cè)分級(jí)，對(duì)竹材的徑級(jí)、長(zhǎng)度、梢徑、彎曲程度和缺陷加以分類；(3)竹稈的加工，竹稈的加工為圓鋸截?cái)啵L(zhǎng)度參照規(guī)定，竹稈長(zhǎng)度為凈長(zhǎng)度尺寸，對(duì)分段后的竹稈的直徑、竹壁的厚度、圓度、削尖度加以分類，竹稈長(zhǎng)度模數(shù)為凈長(zhǎng)度尺寸；(4)竹篾條的加工，毛篾條的加工方法是撞機(jī)的機(jī)械破條，篾條的寬度以10+2mm為宜，篾條的厚度需要均勻，同一組篾條厚度誤差不得超過±10％；(5)去竹青，用刮青法去除竹青，加工后表面不得有竹青；(6)竹條的定厚開片，竹篾的加工采用破篾機(jī)械完成，采用橫向定厚開片、橫向?qū)Ψ珠_片，竹條的第一次開片為定厚開片，分為竹青片和竹黃片，取竹青片；(7)竹片的對(duì)分開片與分級(jí)，竹青片采用對(duì)分開片法，制成多級(jí)竹篾，首先選擇竹青片的厚度模數(shù)序列，以0.8mm為第一序列，1.0mm為第二序列，0.6mm為第三序列，若竹青片厚度達(dá)到1.6mm時(shí)，可進(jìn)一步開片，得到A，B兩種級(jí)別的竹篾，而竹青片的厚度達(dá)到3.2mm時(shí)，A和B級(jí)可進(jìn)一步制成A0，A1和B0，B1四級(jí)竹篾，竹青片的厚度為規(guī)則值；(8)各級(jí)竹片的數(shù)字掃描分級(jí)，需采用超聲波無損檢驗(yàn)的方法，測(cè)定各級(jí)竹篾的厚度、含水率、密度、強(qiáng)度和模量，并根據(jù)模量分級(jí)；(9)連續(xù)竹篾的斜接，采用斜接方式可將長(zhǎng)度一定的竹篾，接成連續(xù)竹篾，斜接的坡度為1/10，采用機(jī)械斜切方式加工，斜面用膠粘劑粘接，加壓、加熱快速固化；(10)竹篾的制絲，分級(jí)竹篾可采用拉絲或壓絲方法制成竹絲，和竹絲束；(11)均勻竹束單元的組成，將定量、定級(jí)、竹節(jié)交錯(cuò)、頭尾顛倒的竹篾或竹絲束組成均勻的竹束單元；(12)將數(shù)量確定的均勻竹束單元組成均勻的竹層單元；(13)干燥，將竹層單元干燥，含水率低于10％；(14)浸膠，將竹層單元浸入膠液液面以下，達(dá)到規(guī)定時(shí)間后取出；(15)浮法組坯，將浸膠后的竹層單元放入浮法槽，將定向布勻，將提升架升高至液面以上，竹篾均勻承托在提升架上；(16)瀝膠、干燥，將組坯好的竹層單元一端固定，掛起瀝膠、干燥；(17)坯料預(yù)壓，組坯坯料放入模具中預(yù)壓成片狀預(yù)壓料；(18)疊層組坯，將多層預(yù)壓料組坯，單層組坯用于成型薄板層積材，多層組坯高級(jí)別的為面材，低級(jí)別的為心材，還可將各層以不同方向多層疊組坯；(19)壓制固化，將多層層疊組坯坯料在模具中加壓壓制成型，固化溫度140℃，壓力3-4Mpa，時(shí)間10分鐘，冷上冷下溫度75℃，固化后出模，裁邊；(20)產(chǎn)品檢測(cè)，采用超聲波等無損檢測(cè)設(shè)備對(duì)產(chǎn)品的性能，包括含水率、密度、模量和強(qiáng)度檢測(cè)，結(jié)果可供組坯調(diào)節(jié)使用，也可作為產(chǎn)品的性能的證明。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹層積材的浮法疊層組坯制造方法，其特征在于所述的竹絲的截面積為0.5～3mm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹層積材的浮法疊層組坯制造方法，其特征在于所述的膠粘劑選用酚醛、或環(huán)氧樹脂，用溶劑稀釋，調(diào)整膠液的濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹層積材的浮法疊層組坯制造方法，其特征在于所述的竹絲與絲束的加工為分級(jí)竹片可采用壓絲方法制成竹絲，單一竹片可制成若干根竹絲組成的絲束，多片竹片則可制成較大的絲束；竹片級(jí)別為A級(jí)，246Pa，寬度為15mm，厚度1.5mm，壓絲機(jī)加工成10根1.5mm款的竹絲，組成一組竹絲束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹層積材的浮法疊層組坯制造方法，其特征在于所述的多層疊組坯則是利用兩級(jí)以上的竹絲、或竹篾，高級(jí)別竹絲、或竹篾為面材，低級(jí)別竹絲、或竹篾為心材，分別將各級(jí)別竹絲、或竹篾、或浮法組成坯料，再多層層疊組坯壓制而成。
全文摘要
本發(fā)明屬于竹人造板和復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。將竹材規(guī)則加工和分級(jí)方法制成不同級(jí)別的竹片、竹篾、竹絲和竹絲束，將定量、定級(jí)、錯(cuò)節(jié)、頭尾交錯(cuò)的竹片、竹篾、竹絲和竹絲束組成均勻竹束單元，將數(shù)量確定的均勻竹材單元組成均勻竹層單元，將竹層單元浸入膠液液面以下，達(dá)到規(guī)定時(shí)間后取出，將竹層單元放入浮法槽，組成均勻的單層坯料，將浸膠竹層單元瀝膠，干燥，將組坯的含膠竹層單元預(yù)壓成片狀坯料，將多層片狀預(yù)壓料按規(guī)定的方向、級(jí)別、數(shù)量組成疊層坯料，將層疊坯料在模具中加熱、加壓壓制成竹篾和竹絲層積材。本發(fā)明具有簡(jiǎn)便易行，去掉了編簾工藝，可一次組成多層厚坯，提高了組坯質(zhì)量，減少工藝步驟、降低成本，提高竹材的利用率和竹材性能。
文檔編號(hào)B27N1/00GK1883904SQ200610081178
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月24日
發(fā)明者江澤慧, 孫正軍, 任海青, 李嵐, 程強(qiáng) 申請(qǐng)人:國際竹藤網(wǎng)絡(luò)中心