專利名稱：一種竹塊熱整形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于竹材加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種竹塊熱整形裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)竹材資源十分豐富，竹林有第二森林的美稱，在全世界范圍內(nèi)森林資源遭受?chē)?yán)重破壞，蓄積量日益下降的情況下，竹材資源卻呈明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)。竹子強(qiáng)度高、彈性好、性能穩(wěn)定，而且密度小，是自然界里存在的一種典型的、具有良好的力學(xué)性能的生物體。目前，隨著各國(guó)對(duì)木材資源的限采限伐，人們開(kāi)始更多地利用環(huán)保速生型的竹材，并且應(yīng)用到家具、日常生活用品、建材等各個(gè)領(lǐng)域。然而，竹子是小直徑的空心圓錐體， 一般是，高10 20m，胸徑7 12cm，壁薄中空，其直徑和壁厚由根部至梢部逐漸變小，毛竹根部的壁厚最大可達(dá)15mm左右,而梢部壁厚僅2 3mm。因此,從形狀到性能均不能滿足現(xiàn)代建筑工程結(jié)構(gòu)的建造要求。欲將其作為建筑結(jié)構(gòu)型材使用，必須對(duì)原竹進(jìn)行改形改性，制作出能夠適用現(xiàn)代建筑工程結(jié)構(gòu)建造技術(shù)的板材和型材，比如制造竹材膠合板、竹材層壓板和竹編膠合板
坐寸ο將原竹制成板材或型材，首先，必須將縱剖后斷面呈弧形的竹塊加工成斷面為四方形的平面狀竹塊，目前，應(yīng)用得較多的是機(jī)械切削方法，即有屑切削，此方法僅適合弧度較小的弧形竹塊，且出材率低，多用于竹地板、竹砧板的竹片生產(chǎn)加工。另一個(gè)研究的方向是，將弧形竹塊通過(guò)物理處理的方法，先將弧形竹塊進(jìn)行增塑處理即軟化處理，然后在壓力下使弧形斷面展成四邊形斷面的竹片。這種方法適于弧度大的竹塊，且竹材利用率高，用于生產(chǎn)寬大竹片是唯一可行和先進(jìn)合理的方法。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種提高竹材利用率，獲得較大尺寸的較完整的竹塊，為竹材人造板提供新的構(gòu)成單元的竹塊熱整形裝置。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的該竹塊熱整形裝置，主要用于經(jīng)水煮、高溫軟化的竹壁具有一定的熱塑性，在竹材橫向許用應(yīng)力許可條件下，對(duì)竹塊進(jìn)行擠壓展開(kāi)，并經(jīng)冷卻定型來(lái)實(shí)現(xiàn)竹壁整形的機(jī)械加工裝置；其特點(diǎn)是在機(jī)架平臺(tái)的最前端下方安裝有用于輸送弧形竹塊的水平托輥以及其前端兩側(cè)安裝有側(cè)向?qū)蜉仯辉跈C(jī)架平臺(tái)上還依次安裝有第一級(jí)型面軋輥、其它若干級(jí)型面軋輥以及若干級(jí)冷卻定型軋輥；所述第一級(jí)型面軋輥的上輥寬度比其下輥寬度窄，第一級(jí)型面軋輥之后的其它級(jí)型面軋輥的上輥寬度逐漸增大至與其下輥寬度一致，各級(jí)型面軋輥的下輥寬度不變；所述各級(jí)冷卻定型軋輥的上輥寬度和下輥寬度一致。具體地說(shuō)，所述各級(jí)型面軋輥的上輥和下輥分別采用凸形的弧形輥和凹形的弧形輥，并且各級(jí)型面軋輥的弧形輥逐級(jí)漸變拉直，最后一級(jí)型面軋輥的上輥和下輥漸變?yōu)閳A柱形直輥，各級(jí)冷卻定型軋輥的上輥和下輥均采用圓柱形直輥；或者，所述各級(jí)型面軋輥的上輥和下輥分別采用凸形的弧形輥和凹形的弧形輥，并且各級(jí)型面軋輥的弧形輥逐級(jí)漸變平緩，最后一級(jí)型面軋輥的上輥和下輥漸變?yōu)樾枵沃两y(tǒng)一弧形狀竹塊的弧度要求的弧形輥，各級(jí)冷卻定型軋輥的上輥和下輥均采用與最后一級(jí)型面軋輥的上輥和下輥的弧度相同的弧形輥。更進(jìn)一步，所述各級(jí)型面軋輥的上輥和下輥的型面與竹材整形的花型展開(kāi)圖相匹配，所述竹材整形的花型展開(kāi)圖是將竹塊展開(kāi)過(guò)程中每一步的斷面形狀，疊放在同一張紙上所形成的圖形；竹塊花型展開(kāi)圖上的每一根線表示竹塊整形過(guò)程中每一步的斷面形狀，其內(nèi)弧面與每級(jí)型面軋輥的上輥型面相匹配，其外弧面與每級(jí)型面軋輥的下輥型面相匹配。所述各級(jí)型面軋輥及冷卻定型軋輥安裝于滑動(dòng)軸承座上；其上輥上方安裝有彈簧機(jī)構(gòu)。
本實(shí)用新型采用的輥壓展開(kāi)工藝，軋輥與弧形竹塊之間是線接觸，竹塊在整個(gè)長(zhǎng)度上都能以此均勻受壓，提高了展平效果，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。輥壓后只是改變了竹塊橫斷面的幾何形態(tài)，竹片一頭厚一頭薄的現(xiàn)象仍然存在，可以將一頭厚一頭薄的竹塊刨削成在全長(zhǎng)上等厚的竹片。本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，本實(shí)用新型方法中采用水煮、高溫軟化的方式使竹材增塑，減小了竹材自身的彈性模量，保證整形后竹壁的完整性和橫向強(qiáng)度，從而使弧形竹塊在滾壓壓力下展開(kāi)成整體性較好的竹片。同時(shí)避免了采用化學(xué)藥劑方法軟化竹材所帶來(lái)的環(huán)境污染及影響竹材機(jī)械強(qiáng)度、竹材顏色等問(wèn)題。通過(guò)各級(jí)型面軋輥逐漸展平及各級(jí)冷卻定型軋輥定型后的竹片，其竹黃面的裂縫寬度和裂縫深度較小，為原竹制成板材或型材提供了一種新的途徑和方法。
圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例裝置的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I前端的左視圖。圖3是圖I中，當(dāng)需整形為平面狀竹塊時(shí)，冷卻定型軋輥采用直輥時(shí)的直輥結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖I中，當(dāng)需整形為統(tǒng)一弧形狀竹塊時(shí)，冷卻定型軋輥采用弧形輥時(shí)的弧形棍結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是高溫軟化處理前對(duì)竹塊進(jìn)行預(yù)處理方法中采用將竹塊粗銑后的竹塊示意圖。圖6是高溫軟化處理前對(duì)竹塊進(jìn)行預(yù)處理方法中采用將竹塊竹青面去縱向扇形條的竹塊示意圖。圖7是高溫軟化處理前對(duì)竹塊進(jìn)行預(yù)處理方法中采用將竹塊竹黃面刻槽的竹塊示意圖。圖8是高溫軟化處理前對(duì)竹塊進(jìn)行預(yù)處理方法中采用將竹塊的竹青竹黃面滾裂細(xì)紋的竹塊示意圖。圖9是將弧形竹塊整形為平面狀竹塊的斷面對(duì)比示意圖。圖10是將弧形竹塊整形為統(tǒng)一弧形狀竹塊的斷面對(duì)比示意圖。圖11是弧形竹塊在展開(kāi)變形時(shí)的受力示意圖。[0022]圖12是竹塊整形的花型展開(kāi)示意圖。圖13是弧形竹塊整形為平面狀竹塊的立體示意圖。圖14是弧形竹塊整形為統(tǒng)一弧形狀竹塊的立體示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。參見(jiàn)圖I、圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例中，用于竹塊熱整形的裝置包括在機(jī)架平臺(tái)I的最左端下方安裝的用于輸送弧形竹塊的水平托輥2以及其左端兩側(cè)安裝的側(cè)向?qū)蜉?。在機(jī)架平臺(tái)I上還依次安裝有第一級(jí)型面軋輥4、其它級(jí)的型面軋輥5至型面軋輥13，以及其后面各級(jí)的冷卻定型軋輥14至冷卻定型軋輥19。第一級(jí)型面軋輥4的上輥寬度比其下輥寬度窄，其它級(jí)型面軋輥的上輥寬度逐漸增大至與其下輥寬度一致，各級(jí)型面軋輥的下輥寬度不變。各級(jí)冷卻定型軋輥的上輥寬度和下輥寬度一致。本實(shí)用新型的竹材選材原則是制作竹地板、竹家俱或其他竹裝飾板選用竹桿桿形通直正圓、直徑較大，最好選用竹齡5 6年眉徑(離地I. 5m處)IOcm以上的竹材,不允許有裂紋、蟲(chóng)眼、腐朽等缺陷，新采伐的竹材，儲(chǔ)存期不宜超過(guò)15天。制作竹膠合板選用胸徑9cm以上的毛竹和其他直徑較大的竹子如桂竹、麻竹、巨竹、龍竹等，毛竹竹材的橫向許用應(yīng)力為6. 08Mpa。本實(shí)用新型的弧形竹塊熱整形的工藝過(guò)程如下(I)首先，將竹材鋸截、去竹外節(jié)，然后為了便于竹塊順利通過(guò)竹塊熱整形裝置，特將竹筒擴(kuò)口即在竹筒的一端或兩端倒一個(gè)內(nèi)角，再開(kāi)條即用開(kāi)片鋸將竹筒剖開(kāi)，再去竹內(nèi)節(jié)，從而得到一定尺寸的弧形竹塊。并將厚度和弧度相近的竹塊分為一類(lèi)。(2)為適應(yīng)竹材生物多樣性，還可以將弧形竹塊進(jìn)行如下四種預(yù)處理方法中的一種其一，將竹塊粗銑，得到如圖5所示的竹塊，此方法適用于制作竹地板或竹砧板的竹塊；其二，將竹塊竹青面去縱向扇形條，得到如圖6所示的竹塊，此方法適用于竹壁比較厚，竹青面的弧線比竹黃面弧線長(zhǎng)得多的竹塊；其三，將竹塊竹黃面刻斜向槽，得到如圖7所示的的竹塊，此方法適用于寬度比較大的竹塊；其四，將竹塊的竹青竹黃面滾裂出細(xì)小的縱橫交錯(cuò)的裂縫，得到如圖8所示的的竹塊，此方法也適用于寬度比較大的竹塊。通過(guò)以上幾種預(yù)處理，改變了竹壁表面形態(tài)，使弧形竹塊更有利于展開(kāi)。(3)將預(yù)處理后的竹塊水煮，即將竹塊放在70 80°C的熱水中浸泡2 3小時(shí)，使竹材含水率達(dá)到60 70%。(4)將水煮后的竹塊的溫度加熱到130 150°C。(5)將經(jīng)過(guò)上兩步水煮、高溫軟化具有一定的熱塑性的竹塊竹黃面朝上通過(guò)圖I、圖2所示的側(cè)向?qū)蜉?和水平托輥2送入到安裝于機(jī)架平臺(tái)I上的第一級(jí)型面軋輥4。(6)經(jīng)過(guò)第一級(jí)型面軋輥4初步整形后的竹塊繼續(xù)送入到安裝于機(jī)架平臺(tái)I上的其它級(jí)型面軋輥5至型面軋輥13中整形。由于第一級(jí)型面軋輥4的上輥寬度比其下輥寬度窄，第一級(jí)型面軋輥4之后的其它級(jí)型面軋輥的上輥寬度逐漸增大至與其下輥寬度一致，而各級(jí)型面軋輥的下輥寬度不變；因此，弧形竹塊是逐漸整形變化的。(7)通過(guò)熱整形后的竹塊繼續(xù)送入到型面軋輥之后的各級(jí)冷卻定型軋輥14至冷卻定型軋輥19后，得到整形定型的竹塊。[0036]當(dāng)竹塊需整形為平面狀竹塊時(shí)，各級(jí)型面軋輥的上輥和下輥分別采用凸形的弧形輥和凹形的弧形輥，并且各級(jí)型面軋輥的弧形輥逐級(jí)漸變拉直，最后一級(jí)型面軋輥13的上輥和下輥漸變?yōu)閳A柱形直輥，圖I中22排所示是各級(jí)型面軋輥的弧形輥的弧度漸變示意圖。各級(jí)冷卻定型軋輥的上輥和下輥則均采用圓柱形直輥，如圖I中23排所示，圖3所示是各級(jí)冷卻定型軋輥圓柱形直輥的上輥和下輥的結(jié)構(gòu)示意圖。因此，弧形竹塊逐漸整形展開(kāi)并冷卻定型為平面狀竹塊，圖9所示是將弧形竹塊整形為平面形竹塊的斷面對(duì)比示意圖，圖13是弧形竹塊經(jīng)過(guò)整形為平面形竹塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)竹塊需整形為統(tǒng)一弧形狀竹塊時(shí)，各級(jí)型面軋輥的上 輥和下輥分別也采用凸形的弧形輥和凹形的弧形輥，并且各級(jí)型面軋輥的弧形輥逐級(jí)漸變平緩，最后一級(jí)型面軋輥
13的上輥和下輥漸變?yōu)榻y(tǒng)一弧形狀竹塊的弧度要求的弧形輥，圖I中24排所示是各級(jí)型面軋輥的弧形輥的弧度漸變示意圖。各級(jí)冷卻定型軋輥的上輥和下輥則均采用與最后一級(jí)型面軋輥的上輥和下輥的弧度相同的弧形輥，如圖I中25排所示，圖4所示是各級(jí)冷卻定型軋輥弧形輥的上輥和下輥的結(jié)構(gòu)示意圖。因此，弧形竹塊逐漸整形展開(kāi)并冷卻定型為統(tǒng)一弧形狀竹塊，圖10所示是將弧形竹塊整形為統(tǒng)一弧形狀竹塊的斷面對(duì)比示意圖，圖14是弧形竹塊整形為統(tǒng)一弧形狀竹塊的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖11是弧形竹塊在展開(kāi)變形時(shí)的受力示意圖，竹青面受到壓應(yīng)力，竹黃面受到拉應(yīng)力。通過(guò)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和類(lèi)比推斷，加上實(shí)際操作效果進(jìn)行修正設(shè)計(jì)，得到本實(shí)用新型竹塊熱整形裝置所使用的花型展開(kāi)圖，也就是圖12所示的竹塊整形的花型展開(kāi)示意圖。竹塊花型展開(kāi)圖，即是將竹塊展開(kāi)過(guò)程中每一步的斷面形狀，疊放在同一張紙上所形成的圖形。圖12中的上圖是整形為平面狀竹塊時(shí)，竹塊弧面漸次展開(kāi)的花型展開(kāi)圖，圖12中的下圖是整形為統(tǒng)一弧形狀竹塊時(shí)，竹塊弧面漸次展開(kāi)的花型展開(kāi)圖。本實(shí)用新型裝置的多級(jí)成組漸變的型面軋輥，其上、下輥的型面應(yīng)與圖12中花型展開(kāi)圖上的竹黃、竹青面弧線一一對(duì)應(yīng)，相互匹配。這樣，可以從整體上考慮從一個(gè)輥輪孔型移至下一個(gè)輥輪孔型的時(shí)候，高度和寬度方向與整形加工有無(wú)不合理的地方，實(shí)現(xiàn)緩和加工過(guò)程。竹塊花型展開(kāi)圖上的每一根線表示竹塊斷面形狀，其內(nèi)弧面即竹黃面與型面軋輥的上軋輥匹配，其外弧面即竹青面與型面軋輥的下軋輥相匹配。竹塊花型展開(kāi)圖上的展開(kāi)斷面與漸變型面軋輥有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，漸變型面軋輥必須滿足展開(kāi)斷面形狀和順利輸送竹塊的需要。參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例裝置中，各級(jí)型面軋輥及冷卻定型軋輥通過(guò)安裝于滑動(dòng)軸承座20上來(lái)調(diào)節(jié)其上輥和下輥之間的間距，以適應(yīng)不同厚度的竹片；其上輥通過(guò)安裝彈簧機(jī)構(gòu)21來(lái)調(diào)節(jié)軋輥的壓力大小，根據(jù)竹片的橫向許用應(yīng)力更換彈簧。
權(quán)利要求1.一種竹塊熱整形裝置，主要用于經(jīng)水煮、高溫軟化的竹壁具有一定的熱塑性，在竹材橫向許用應(yīng)力許可條件下，對(duì)竹塊進(jìn)行擠壓展開(kāi)，并經(jīng)冷卻定型來(lái)實(shí)現(xiàn)竹壁整形的機(jī)械加工裝置；其特征在于在機(jī)架平臺(tái)的最前端下方安裝有用于輸送弧形竹塊的水平托輥以及其前端兩側(cè)安裝有側(cè)向?qū)蜉?；在機(jī)架平臺(tái)上還依次安裝有第一級(jí)型面軋輥、其它若干級(jí)型面軋輥以及若干級(jí)冷卻定型軋輥；所述第一級(jí)型面軋輥的上輥寬度比其下輥寬度窄，第一級(jí)型面軋輥之后的其它級(jí)型面軋輥的上輥寬度逐漸增大至與其下輥寬度一致，各級(jí)型面軋輥的下輥寬度不變；所述各級(jí)冷卻定型軋輥的上輥寬度和下輥寬度一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的竹塊熱整形裝置，其特征在于所述各級(jí)型面軋輥的上輥和下輥分別采用凸形的弧形輥和凹形的弧形輥，并且各級(jí)型面軋輥的弧形輥逐級(jí)漸變拉直，最后一級(jí)型面軋輥的上輥和下輥漸變?yōu)閳A柱形直輥，各級(jí)冷卻定型軋輥的上輥和下輥均采用圓柱形直輥；或者，所述各級(jí)型面軋輥的上輥和下輥分別采用凸形的弧形輥和凹形的弧形輥，并且各級(jí)型面軋輥的弧形輥逐級(jí)漸變平緩，最后一級(jí)型面軋輥的上輥和下輥漸變?yōu)樾枵沃两y(tǒng)一弧形狀竹塊的弧度要求的弧形輥，各級(jí)冷卻定型軋輥的上輥和下輥均采用與 最后一級(jí)型面軋輥的上輥和下輥的弧度相同的弧形輥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的竹塊熱整形裝置，其特征在于所述各級(jí)型面軋輥的上輥和下輥的型面與竹材整形的花型展開(kāi)圖相匹配，所述竹材整形的花型展開(kāi)圖是將竹塊展開(kāi)過(guò)程中每一步的斷面形狀，疊放在同一張紙上所形成的圖形；竹塊花型展開(kāi)圖上的每一根線表示竹塊整形過(guò)程中每一步的斷面形狀，其內(nèi)弧面與每級(jí)型面軋輥的上輥型面相匹配，其外弧面與每級(jí)型面軋輥的下輥型面相匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的竹塊熱整形裝置，其特征在于所述各級(jí)型面軋輥及冷卻定型軋輥安裝于滑動(dòng)軸承座上；其上輥上方安裝有彈簧機(jī)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種竹塊熱整形裝置。本實(shí)用新型的裝置主要包括，在機(jī)架平臺(tái)的最前端下方安裝有用于輸送弧形竹塊的水平托輥以及其前端兩側(cè)安裝有側(cè)向?qū)蜉?；在機(jī)架平臺(tái)上還依次安裝有第一級(jí)型面軋輥、其它若干級(jí)型面軋輥以及若干級(jí)冷卻定型軋輥；各級(jí)型面軋輥的上輥和下輥的型面與竹材整形的花型展開(kāi)圖相匹配。本實(shí)用新型利用經(jīng)水煮、高溫軟化的竹壁具有一定的熱塑性，使用多級(jí)成組漸變的型面軋輥，在竹材橫向許用應(yīng)力許可條件下，對(duì)竹塊進(jìn)行擠壓展開(kāi)，并經(jīng)冷卻定型來(lái)實(shí)現(xiàn)竹壁整形。本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，保證整形后竹壁的完整性和橫向強(qiáng)度，從而使弧形竹塊在滾壓壓力下展開(kāi)成整體性較好的竹片。
文檔編號(hào)B27N3/18GK202572572SQ20122016964
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者彭亮, 蒲湘云, 孟勇, 楊明 申請(qǐng)人:湖南省林業(yè)科學(xué)院