專利名稱：竹層積材的浮法疊層組坯制造方法
技術領域：
本發明屬于竹人造板和復合材料技術領域。
背景技術：
我國有許多的竹加工企業，生產竹人造板、竹地板等多種產品。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，再經過膠合方法制成各種類型的竹產品。
竹層積材(竹膠合板)的生產工藝為將竹材制成竹篾，再編成竹簾，浸膠、組坯、壓制而成。竹簾組坯方式計價基本單位為竹簾的張數，為了得到更多的竹簾，各級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，浸膠時消耗的樹脂量較高，對成本影響大。
竹簾組坯方式較為粗糙和繁瑣，且工序多、勞動密集、效率低下。尤其是編簾過程耗費人力物力，且質量也不易控制。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部有大量不確定空隙，質量較差。
無論是竹片、竹篾、竹絲、絲束制成竹層積材(膠合板)均需要一個組坯工藝步驟，組成的坯料按要求的數量、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，在液體內竹篾(竹絲)可在一定范圍內自由運動。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。經過簡單定向梳理，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別和數量有所不同，高級別的竹材為面材，低級別的為心材，調劑各層材料的比例可控制產品的性能。
發明內容
本發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，本發明的方法包括如下步驟(1)竹材的采集，竹材的采集需要對竹種、采集地點、采集時間、采集數量、采集人、竹齡、胸徑、長度、稍徑有明確記載；(2)竹材的目測分級，對竹材的徑級、長度、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斷，長度參照規定，竹稈長度為凈長度尺寸，對分段后的竹稈的直徑、竹壁的厚度、圓度、削尖度加以分類，竹稈長度模數為凈長度尺寸；(4)竹篾條的加工，毛篾條的加工方法是撞機的機械破條，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械完成，采用橫向定厚開片、橫向對分開片，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)竹片的對分開片與分級，竹青片采用對分開片法，制成多級竹篾，首先選擇竹青片的厚度模數序列，以0.8mm為第一序列，1.0mm為第二序列，0.6mm為第三序列，若竹青片厚度達到1.6mm時，可進一步開片，得到A，B兩種級別的竹篾，而竹青片的厚度達到3.2mm時，A和B級可進一步制成A0，A1和B0，B1四級竹篾，竹青片的厚度為規則值；(8)各級竹片的數字掃描分級，需采用超聲波無損檢驗的方法，測定各級竹篾的厚度、含水率、密度、強度和模量，并根據模量分級；(9)連續竹篾的斜接，采用斜接方式可將長度一定的竹篾，接成連續竹篾，斜接的坡度為1/10，采用機械斜切方式加工，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、竹節交錯、頭尾顛倒的竹篾或竹絲束組成均勻的竹束單元；(12)將數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，達到規定時間后取出，(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)坯料預壓，組坯坯料放入模具中預壓成片狀預壓料；(18)疊層組坯將多層預壓料組坯，單層組坯用于成型薄板層積材，多層組坯高級別的為面材，低級別的為心材，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，時間10分鐘，冷上冷下溫度75℃，固化后出模，裁邊；(20)產品檢測，采用超聲波等無損檢測設備對產品的性能，包括含水率、密度、模量和強度檢測，結果可供組坯調節使用，也可作為產品的性能的證明。
所述的竹絲的截面積為0.5～3mm2。所述的膠粘劑選用酚醛、或環氧樹脂，用溶劑稀釋，調整膠液的濃度。所述的竹絲與絲束的加工為分級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；竹片級別為A級，24GPa，寬度為15mm，厚度1.5mm，壓絲機加工成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以上的竹絲、或竹篾，高級別竹絲、或竹篾為面材，低級別竹絲、或竹篾為心材，分別將各級別竹絲、或竹篾、或浮法組成坯料，再多層層疊組坯壓制而成。
本發明的優點是該方法具有簡便易行，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。浮法組坯方式生產的竹層積材種類如下(1)竹絲(篾)層積材以連續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。根據板材的厚度，可分為單級組坯與多級疊層組坯。
單級組坯用于成型薄板層積材。由于厚度薄，無法采用多幾級層疊組坯方式控制產品質量。而是采用數字掃描方式，控制竹絲(竹篾)質量，從而控制層積材的質量。
多級層疊組坯則是利用兩級以上的竹絲(竹篾)，高級別竹絲(竹篾)為面材，低級別竹絲(竹篾)為心材，分別將各級別竹絲(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，將各層以不同方向層疊組坯，壓制而成的板材。各層方向有多種選擇。
說明書附為本發明的組坯槽浸膠狀態時結構示意圖具體實施方式
(1)竹材的采集竹材的采集需要對竹種、采集地點、采集時間、采集數量、采集人、竹齡、胸徑、長度、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竹材材質要求
(2)竹材的目測分級對竹材的徑級、長度、梢徑、彎曲程度和缺陷加以分類；竹材的幾何形態為由竹節分割的中空竹稈，主要的幾何尺寸有竹稈的長度、胸徑、竹節數量、竹節的間距、竹稈大端和小端的長徑；短徑和竹壁厚度等。
其中D1為竹稈大端的長徑，D2為短徑，t1為竹壁厚度D3為竹稈小端的長徑，D4為短徑，t2為竹壁厚度。根據這些數據，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徑之比，如為1時，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。竹稈的長度加工方法是使用圓鋸將竹稈鋸成一定的長度，考慮到長度方向上的變異性，需要對竹稈的長度和取材的方式加以規定。首先是長度方向的模數化。如下表表4竹材的長度序列
竹稈的長度模數為凈長度尺寸，可根據需要確定毛尺寸。
竹人造板需要竹篾的長度有兩種，分別為1.33m和2.54m。竹稈的分法有四種如下表5毛竹竹稈長度的分段方法
竹稈的分段以羅馬數字表示，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完成，可根據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％。篾條的模數和寬度規定如下表6竹片的寬度序列
(4)竹條的定厚和對分開片以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。加工竹條的規則厚度為6.8mm，見表-3。竹青片的厚度為規則化，可選為3.2mm，竹黃片厚度為3.6mm。
對于厚度大的建筑結構材，可以選用最簡單的竹青片和竹黃片兩級分級方法。
將竹青片對分，可以得到A、B兩級竹片，厚度為1.6mm，加上竹黃片為3級。
A級竹片的破篾性好，可進一步開片，得到A0，A1兩級0.8mm厚的竹片。共為3種厚度的4級竹片。A0、A1、B、竹黃片。經過去除竹青和竹黃的不同厚度竹片可根據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)竹材的數字掃描分級以上竹材的分級為加工分級方法，采用相同的加工方法可得到不同級別的竹篾。但竹篾的性能還未確定。
數字掃描分級則是利用超聲波數字掃描儀對加工分級的竹篾確定其物理和力學性能。根據測試結果進行數字分級，分級模量如下表8各級竹材的數字分級
以9寸徑級，第II段竹稈(2.5m)竹材的加工和數字掃描分級和主要的測量的參數有，竹篾的厚度、密度、含水率、模量和強度。
(6)竹絲與絲束的加工，分級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；竹片級別為A級，24GPa，寬度為15mm，厚度1.5mm，壓絲機加工成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、竹節交錯的竹片、竹篾、竹絲和絲束組成均勻單層單元。如竹節長度為280mm，以50mm為錯位間距，30mm為起始點，有5種錯位竹片制成對應竹絲束。頭尾端顛倒，共計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)干燥分級竹材需要干燥，含水率低于10％。
(10)浸膠，膠粘劑選用酚醛，調整膠液的濃度，將各種竹單層單元浸入膠液，達到規定時間，取出，規定時間為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)含膠竹層單元的預壓、干燥組坯后含膠的竹層單元在多層預壓干燥機上預壓成片狀預壓料，并干燥。
(14)層疊組坯將兩種以上的預壓料分層組坯，高級別的為面材，低級別的為芯材。
(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。時間10分鐘，冷上冷下溫度75℃。
(16)切邊，沙光竹增強材長度方向需切邊，表面沙光。
(17)檢測用超聲波無損檢驗和，對竹增強材料的含水率、密度、模量、強度檢測。結構作為產品的指標，也供調節組坯比例，控制產品性能服務。主要的產品規格以模量為指標如下表9兩級層疊竹篾膠合材的模量分級
竹層積材的產品幾何指標包括長度、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，力學性能有模量和強度。需要有合格證和質量的認證。
權利要求
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，竹材的采集需要對竹種、采集地點、采集時間、采集數量、采集人、竹齡、胸徑、長度、稍徑有明確記載；(2)竹材的目測分級，對竹材的徑級、長度、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斷，長度參照規定，竹稈長度為凈長度尺寸，對分段后的竹稈的直徑、竹壁的厚度、圓度、削尖度加以分類，竹稈長度模數為凈長度尺寸；(4)竹篾條的加工，毛篾條的加工方法是撞機的機械破條，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械完成，采用橫向定厚開片、橫向對分開片，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)竹片的對分開片與分級，竹青片采用對分開片法，制成多級竹篾，首先選擇竹青片的厚度模數序列，以0.8mm為第一序列，1.0mm為第二序列，0.6mm為第三序列，若竹青片厚度達到1.6mm時，可進一步開片，得到A，B兩種級別的竹篾，而竹青片的厚度達到3.2mm時，A和B級可進一步制成A0，A1和B0，B1四級竹篾，竹青片的厚度為規則值；(8)各級竹片的數字掃描分級，需采用超聲波無損檢驗的方法，測定各級竹篾的厚度、含水率、密度、強度和模量，并根據模量分級；(9)連續竹篾的斜接，采用斜接方式可將長度一定的竹篾，接成連續竹篾，斜接的坡度為1/10，采用機械斜切方式加工，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、竹節交錯、頭尾顛倒的竹篾或竹絲束組成均勻的竹束單元；(12)將數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，達到規定時間后取出；(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)坯料預壓，組坯坯料放入模具中預壓成片狀預壓料；(18)疊層組坯，將多層預壓料組坯，單層組坯用于成型薄板層積材，多層組坯高級別的為面材，低級別的為心材，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，時間10分鐘，冷上冷下溫度75℃，固化后出模，裁邊；(20)產品檢測，采用超聲波等無損檢測設備對產品的性能，包括含水率、密度、模量和強度檢測，結果可供組坯調節使用，也可作為產品的性能的證明。
2.根據權利要求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.根據權利要求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、或環氧樹脂，用溶劑稀釋，調整膠液的濃度。
4.根據權利要求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；竹片級別為A級，246Pa，寬度為15mm，厚度1.5mm，壓絲機加工成10根1.5mm款的竹絲，組成一組竹絲束。
5.根據權利要求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以上的竹絲、或竹篾，高級別竹絲、或竹篾為面材，低級別竹絲、或竹篾為心材，分別將各級別竹絲、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
本發明屬于竹人造板和復合材料技術領域。將竹材規則加工和分級方法制成不同級別的竹片、竹篾、竹絲和竹絲束，將定量、定級、錯節、頭尾交錯的竹片、竹篾、竹絲和竹絲束組成均勻竹束單元，將數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，達到規定時間后取出，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壓成片狀坯料，將多層片狀預壓料按規定的方向、級別、數量組成疊層坯料，將層疊坯料在模具中加熱、加壓壓制成竹篾和竹絲層積材。本發明具有簡便易行，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B27N1/00GK1883904SQ200610081178
公開日2006年12月27日 申請日期2006年5月24日 優先權日2006年5月24日
發明者江澤慧, 孫正軍, 任海青, 李嵐, 程強 申請人:國際竹藤網絡中心