專利名稱：用竹子作原材料壓制成型的產(chǎn)品及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用竹子作原材料生產(chǎn)的諸如壓制成形板及壓制成形桿的壓制成形產(chǎn)品及其制造方法。
本發(fā)明人以前曾發(fā)明過用竹子作原材料而生產(chǎn)的板，其內(nèi)容公開于日本實用新型申請No.64—57011和No.2—115404中。這些發(fā)明的目的是利用竹料作膠合板，并試圖通過下述步驟獲得一種板材，即沿竹子1的軸線方向?qū)⑵淝蟹殖啥鄩K，然后將其切成規(guī)定尺寸，以獲得多個矩形的竹片4，連接這些矩形的竹片4，以形成一個層壓的竹質(zhì)膠合板5，以及將這種層壓的竹質(zhì)膠合板5切至適當?shù)暮穸取?br> 更具體地說，首先如圖5(A)所示的那樣，將竹子1切成適當?shù)拈L度。然后，如圖5(B)和(C)所示，沿其圓周方向?qū)⒅褡?剖分成數(shù)目適當?shù)闹衿?。接著，如圖5(D)和(E)所示，切去竹子的內(nèi)周邊和外周邊，將其加工成具有規(guī)定長度a和規(guī)定寬度b的矩形竹片4。因此，如圖5(F)所示，對多層矩形的竹片4進行層壓處理，由此制出一種竹質(zhì)的層壓膠合板5。再進一步地說，矩形竹片4的表面41和背面42通過一種粘結(jié)劑而連接在一起，如果需要的話，還可以施加適當?shù)膲毫?。在該圖中，參考標號43表示矩形竹片4的側(cè)面，則標號44表示其端面，并且竹纖維沿縱向方向(X—方向)延伸。最后，如圖5(F)中的虛線所示的那樣，將竹質(zhì)層壓膠合板5從圖示的頂部按順序切成具有給定厚度的薄片，由此得到竹板6。這種竹板6通過沿寬度方向(Y—方向)連接矩形竹片4的切開的竹片6′而形成，并且竹纖維沿縱向(X—方向)延伸，纖維的密度沿寬度方向(Y—方向)變化。這就是說，表面41一側(cè)的致密，而背面42一側(cè)的粗疏。
這種竹板僅由部分竹子制成，而其它部分的竹子則被丟棄了，并且加工工序復雜，在增加生產(chǎn)率方面有一定限制。具體地說，如圖5(D)和(E)所示，將竹子的內(nèi)周邊和外周邊切去，并將其加工成具有規(guī)定長度a和規(guī)定寬度b的正方形竹片4，而其它的竹子則在取用了矩形的竹片4之后被丟棄。更具體一些，在獲得矩形竹片4的步驟中，必須切成規(guī)定的尺寸a，b，并且具有規(guī)定尺寸的矩形竹片4必須如圖5(F)所示的那樣一個接一個地被層壓，因此，每個步驟的加工過程是復雜的。特別地，當矩形竹片4的規(guī)定尺寸a，b不均勻時，便會在層壓時在矩形竹片4之間形成間隙，因此，也在獲得的竹板6中形成間隙，使竹板不完整。此外，為了由空心的圓柱形竹子獲得具有規(guī)定長度a和規(guī)定寬度b的矩形竹片4，材料的分配是困難的，并且切割的工序也是困難的，而且要丟棄許多部分。在獲得的竹板6中，纖維密度是致密組織和粗疏組織的重復，有可能對采用這種特性的制造應用有所發(fā)展，但這類應用要受到一定的限制。
因此，本發(fā)明的第一方面的目的是改進用竹子作原材料壓制成形的產(chǎn)品，該產(chǎn)品能用竹子作原材料且無損耗，其生產(chǎn)中沒有復雜的工序，并且減少了纖維密度的變化。
本發(fā)明的第二方面的目的是改進用竹子作原材料壓制成形的產(chǎn)品，使之整個地具有高的強度，能夠用竹料制造而無損耗，制造過程不復雜并能減少纖維密度的變化。
本發(fā)明的第三方面的目的是提供一種易于制造用竹子作材料的壓制成形的產(chǎn)品的方法，它能消除竹料的損耗，更易于增加生產(chǎn)率并減少纖維密度的變化。
本發(fā)明的第一方面通過下述措施解決了上述問題，即提供了一種用竹子作原材料壓制成形的產(chǎn)品，它包括多個在維持纖維沿縱向的連續(xù)性的同時沿橫切方向受擠壓和分離的薄竹片，以及樹脂，通過采用壓制成形的方法由樹脂使多個薄竹片連接而形成例如板和桿的具有適當形狀的物體。
本發(fā)明的第二方面通過提供一種根據(jù)第一方面的用竹子作原材料壓制成形產(chǎn)品來解決問題，其中，壓制成形的產(chǎn)品包括通過交替地變換竹纖維的方向而層壓的復合板。
本發(fā)明的第三方面通過下述措施解決上述問題，即提供了一種用竹子作原材料壓制成形的方法，該方法包括以下步驟沿圓周方向?qū)⒅窳掀史殖啥嗥缘玫介L的分開的竹片；軟化分開的竹片；擠壓經(jīng)軟化的分開的竹片，從而在維持竹纖維沿縱向的連續(xù)性的同時在橫切方向上再將分開的竹片分成多片，由此形成多個細竹片；將樹脂涂敷在薄竹片上并將其壓制形成適當?shù)男螤睢?br> 在本發(fā)明中，與先有技術(shù)不同，并不是企圖制造和層壓具有規(guī)定尺寸的矩形竹片的，而是將竹料沿圓周方向剖分成多片，并擠壓長的分開的竹片，以將分開的竹片分成多個薄竹片，然后壓制成形這些多個薄竹片，因此不必切成規(guī)定的尺寸。更具體地說，為了獲得分開的竹片，只沿竹料的纖維的方向?qū)⑵淝虚_，不必按尺寸切割，并且有可能進行有效的加工，而不會由于材料分配而丟棄任何部分。同樣在將分開的竹片切成多個薄竹片的過程中，只使分開的竹片通過擠壓輥，并且不需要按尺寸切割，同時有可能進行有效的加工，不會由于材料分配而丟棄任何部分。另外，由于使分開的竹片軟化，因此可以由擠壓輥使竹片容易而平穩(wěn)地分成多個薄竹片。在分成多個薄竹片之后，使這些竹片壓縮并成形，由此使整個所得的壓制成形件的竹纖維的密度幾乎是均勻的。
下面參照附圖詳細地描述本發(fā)明的幾個實施例，圖中

圖1是一個實施例的制造過程的流程圖；圖2是表示在圖1所示同一過程中竹子的加工狀態(tài)的說明圖；圖3是用于圖1所示同一過程中的擠壓裝置的側(cè)視圖；圖4是用于圖1所示同一過程中的成形裝置的主要部件的透視圖；圖5是傳統(tǒng)制造過程的說明圖。
首先，圖1是在一個實施例中的制造過程的流程圖，而圖2是表示在同一過程中的竹子的加工狀態(tài)的說明圖，下面將根據(jù)這些附圖按順序地描述用竹子作材料的壓制成形的產(chǎn)品的制造方法。
將作為原料的竹子切至一定長度的步驟b如圖2(A)中所示，用諸如鋸子等的切割工具將竹子101切至一適當?shù)拈L度。
作為可使用的竹子種類，可以使用毛竹屬柔毛竹，毛竹屬竹亞科竹，毛竹屬黑質(zhì)竹及其它適當?shù)闹褡印Ｔ趥鹘y(tǒng)的方法中，為了有效地分配材料，必須選擇具有適當直徑的竹子，但是在本發(fā)明中則無需這么做。這個將竹子切至一定長度的步驟b是供在后續(xù)步驟中及在各步驟間傳送時處理方便之用的，這一步驟也可以省去。竹子既可以剝皮后使用，也可以不剝皮使用?；蛘呖梢栽谝粋€適當?shù)脑诤蟛襟E中將樹皮剝?nèi)ァ?br> 在步驟c中將竹子剖開。
如圖2(B)，(C)所示，將竹子101沿圓周方向分成數(shù)目適當?shù)膸灼?，并由此獲得長的剖開的竹片102。在這個剖開步驟中，可以使用諸如鋸子或斧頭等的剖分工具。
在步驟d中進行軟化(在步驟d1中進行蒸煮，在步驟d2中進行干餾)。
將圖2(C)中所示的經(jīng)剖分的竹片102放入沸水中，進行蒸煮步驟d1，以便降低竹子纖維在垂直于縱向的方向上的結(jié)合強度。這個蒸煮步驟可以在沸水中進行，但是在大約60至80℃的熱水里并且蒸煮時間大約為2至10小時也可以充分地達到目的。
或者通過將熱和壓力施加在剖開的竹片102上的干餾步驟d2，可以降低竹子纖維在垂直于縱向的方向上的結(jié)合強度。這個干餾步驟d2可以通過蒸汽處理來進行，即將剖開的竹片102放入蒸汽型的高壓干燥器中。在這個干燥器中，壓力為3—7kg，溫度為110至190℃，蒸汽處理進行20—180分鐘。
這個軟化步驟d用以降低竹子纖維在垂直于縱向的方向上的結(jié)合強度，也可以通過用化學方法采用軟化劑來達到同樣的目的。
下面是擠壓步驟e。
在軟化步驟d之后，經(jīng)剖開的竹片102由一臺壓力機擠壓，分成多個薄的竹片103(見圖2(D))。這一步驟也可以通過使用圖3中所示的輥筒壓力機或其它已知的輥筒壓力機來進行。簡而言之，通過沿垂直于經(jīng)剖開的竹片102的縱向的方向施加高壓，可放松竹纖維沿垂直于縱向的方向的結(jié)合，使其散開。
結(jié)果，在保持纖維在縱向上的連續(xù)性的同時，獲得多個沿垂直于縱向的方向分開的細竹片103。由于細竹片103是通過擠壓而獲得的，故而在縱向及其橫切方向上的剖面是不均勻的，但是希望所有薄竹片103的90％可能為設定在一個直徑大約為0.1—10mm的圓內(nèi)的尺寸。如果尺寸小于0.1mm，則難以維持纖維在縱向上的連續(xù)性。但是，不必在剖開的竹片102的整個長度上保持纖維沿縱向的連續(xù)性，但是只要分開的竹片102在約為10cm的長度上保持連續(xù)性已是足夠的。另一方面，如果尺寸大于10mm，那么在后面的成形步驟中，就會降低薄竹片103之間的結(jié)合強度，并降低壓制成形之后整個板或桿的強度。薄竹片103的截面尺寸可以由軟化步驟d的軟化程度和由壓力機進行處理的加壓程度來調(diào)整，但是從加工的觀點來看，當所有的薄竹片103中的90％具有處于直徑為0.5—5mm的圓內(nèi)的截面區(qū)域時是最好的。
下面簡單地描述圖3所示的輥筒壓力機的一個實例。這個輥筒壓力機包括分別設置在前排的一對上下輥31，32和設在后排的上下輥33，34，它用以通過使分開的竹片102通過上、下輥子之間而進行壓制。只有前上輥31有多個在其外圓周上形成且沿軸向延伸的突起31a，以便有利于拉拔分開的竹片102，但是并不需要在其它輥子的外圓周上形成這些突起。然而，當在下輥32，34上形成沿圓周方向延伸的細槽時；因為在擠壓步驟中從竹子中產(chǎn)生的液體易于從這些槽中滴落，所以這種設置是有利的。
然后進行防蟲、防霉菌的處理步驟f。
自然，竹子具有防霉菌和防蟲的特性，但是為了進一步地加強這個特性，可以對薄竹片103采取防霉菌、防蟲的處理。在這個防霉菌、防蟲的步驟f中，將薄竹片104浸入防霉菌、防蟲的溶液中，也可以在薄竹片103上噴灑防霉防蟲劑。但是，這個步驟可以僅在必須時進行，并且它可以省去或在其它步驟中進行。
此后，進行將薄竹片干燥的干燥步驟g。
這一步驟的目的是從竹子及其周圍環(huán)境中去除水分，并且特別是在進行防霉防蟲處理時去除由防霉防蟲劑加入的水分。這一步驟可以按需要進行，并且可以省去或在其它的步驟中進行。
然后進行上述竹片浸漬樹脂的步驟h。
作為壓制成形的預處理，使薄的竹片103浸透樹脂?？梢赃m當?shù)夭捎梅尤渲?，脲樹脂，不飽和的聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂和其它的熱固性樹脂作為薄竹片103的粘結(jié)硬化劑，或者也可以使用熱塑性樹脂。為了浸漬樹脂，將薄竹片103浸入樹脂，或者將樹脂噴在薄竹片103上。
下面進行壓制成形步驟i。
經(jīng)浸漬樹脂的薄竹片103由壓制成形的方法來成形得到竹板104(圖2(E))。作為成形機器，可以使用傳統(tǒng)的樹脂或膠合板成形機，更具體地說，如圖4所示，可以使用一種將薄竹片103放入一個下模k中并用一個上模p對其加壓的裝置。獲得的竹板104是一個由多個薄竹片103形成的組件，這些薄竹片103是在橫切的方向上受擠壓而被分開的，因而保持了竹纖維在縱向上的連續(xù)性，它們由樹脂牢固地粘接，并且竹板的強度等于或大于傳統(tǒng)竹板的強度。特別地，通過在樹脂中浸漬，樹脂滲入竹纖維，并使薄竹片103彼此相連，由此除了竹纖維在縱向上的強度之外還加上樹脂的強度，這樣在竹纖維的縱向上顯示出了相當大的強度。同時，在圖4中，使薄竹片103沿縱向?qū)什⒎湃胂履Ｖ?，在成形的竹?04中，使薄竹片103的方向沿同一方向?qū)?，但是，有時通過把沒有對準方向的薄竹片103放入下模，也可以獲得具有交叉的薄竹片103的竹板。
通過改變模子可以適當?shù)馗淖冎癜?04的形狀和尺寸，并且也可以生產(chǎn)出在圖2(E)中由標號141標出的厚度較大的板或者由標號142標出的桿(柱)。在竹板104形成之后，通過切割步驟，可以獲得適當?shù)暮穸然驐U(柱)。除了用作諸如墻和支柱材料的建筑結(jié)構(gòu)件之外，由所得的竹子制成的壓制成形的板或桿還可以用于各種不同的用途中。
另外，在形成的竹板104的表面或背面可以層壓上其它板材。其它板材可以包括木材，合成樹脂，紙和在先有技術(shù)中示出的木質(zhì)板材(竹子層壓切割至適當厚度的膠合板5)。在先有技術(shù)中示出的竹質(zhì)板材在表面上有竹子的美麗外觀，通過在這個表面之下進行層壓，可在加強強度并提高生產(chǎn)能力的同時獲得具有竹子的原有美觀性的竹板。因此，當在先有技術(shù)的竹質(zhì)板材中獲得表面的美觀性時，竹子層壓膠合板5的切割厚度可以相對較薄，大約為0.2—10mm。如此獲得的在其表面上具有美麗的竹子的壓制成形產(chǎn)品在用作例如墻和支柱的建筑結(jié)構(gòu)件時可以加強裝飾放果。
此外，如圖2(F)所示，竹質(zhì)膠合板105也可以通過層壓多個形成的竹板104而制成。更具體地說，在竹板104的表面和另一竹板104的背而之間涂敷粘結(jié)劑并且如果需要的話，還施加適當?shù)膲毫Π褌?cè)面連結(jié)起來。為了進行這種層壓，可以使用傳統(tǒng)的木材層壓機。此時，用沿一定方向(竹纖維的方向)對齊的薄竹片103作為竹板104，并且薄竹片103在相鄰竹板104，104之間的方向不同。也就是說，沿纖維的縱向加強的竹板104沿垂直方向及橫向設置(在圖中是在垂直方向上和橫向上設置的兩層，但是也可以是三層或更多層，按沿縱向，垂直方向，縱向交替的方式設置，等等，即交替的復合層)，這樣可以使竹質(zhì)膠合板105的強度在所有方向上都均勻。因此，這種膠合板可以用于建筑結(jié)構(gòu)件和其它用途，作為混凝土壁板，以解決特別是森林資源短缺的問題。
同時，如上所述，當把薄竹片103放入模子，用以壓制成形時，通過使其以交替的沿垂直方向和橫向方向設置成兩層并以交替的沿垂直方向，橫向和垂直方向的方式設置成三層，以便交替地形成多層薄竹片，可以由一次成形制造出竹質(zhì)膠合板105。
在上述方法中用竹子作材料獲得的壓制成形的板和桿已經(jīng)解決了竹料的傳統(tǒng)問題，同時使竹子自身的固有特性(防菌性能，防霉性能，易于焚燒，通過使用生長周期短的竹子而防止森林資源的短缺，等等)發(fā)揮最大的作用。根據(jù)用于成形的模子的形狀，可以形成除板和桿之外的其它形狀。
因此，本發(fā)明的第一方面提供了一種用竹子作材料的壓制成形的產(chǎn)品，它能夠以不復雜的工序制造，使用竹子作原料且無損耗，而且這種產(chǎn)品能減少纖維的密度變化。
本發(fā)明的第二方面提供了一種用竹子作原料的壓制成形的產(chǎn)品，它能用竹子作原料在不復雜的工序中無損耗地制造，這種產(chǎn)品減少了纖維的密度變化并且整個板上擁有高的強度。
本發(fā)明的第三方面提供了一種易于生產(chǎn)用竹子作材料而壓制成形的產(chǎn)品的方法，這種方法易于實施并有高的生產(chǎn)效率，而且沒有竹料的損耗，并且減少了纖維的密度變化。
權(quán)利要求
1.一種用竹子作原材料壓制成形的產(chǎn)品，包括多個在維持纖維沿縱向的連續(xù)性的同時在橫切方向上受擠壓和分離的薄竹片，以及樹脂，因此，通過用樹脂連接多個薄竹片，由壓制成形的方法使其形成例如板和桿的適當形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用竹子作原材料的壓制成形產(chǎn)品，其特征在于，所述的壓制成形產(chǎn)品包括由交替地變化竹纖維的方向而層壓成的復合板。
3.一種用竹子作原材料的壓制成形方法，包括以下步驟沿圓周方向?qū)⒅窳掀史殖啥嗥?，以獲得長的剖開的竹片；軟化剖開的竹片；擠壓經(jīng)軟化的剖開的竹片，使其在橫切方向上分成多個，同時維持竹纖維在縱向上的連續(xù)性，由此形成多個細的竹片；將樹脂涂敷在多個薄竹片上；并且將其壓制形成一適當?shù)男螤睢?br> 全文摘要
本發(fā)明提供一種用竹子作材料壓制成型的板或桿，它易于以擴大的生產(chǎn)率制造，沒有材料的損耗并且減少了纖維的密度變化。其方法是將竹子沿圓周方向分成多片以獲得長的分開的竹片，并使其軟化。使經(jīng)過軟化的分開的竹片受擠壓和加工，并使分開的竹片分成多個薄竹片，用樹脂對這些薄竹片進行處理，以形成板或桿。
文檔編號B27K9/00GK1117910SQ9510508
公開日1996年3月6日 申請日期1995年4月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月19日
發(fā)明者清岡高敏 申請人:清岡高敏