萬向彎曲膠合竹層板的制造方法
【專利說明】萬向彎曲膠合竹層板的制造方法
[0001] 摶術領域: 本發(fā)明屬于竹人造板與竹質(zhì)工程材料技術領域。
[0002] 背景摶術: 竹材人造板的發(fā)展對我國竹材資源豐富的加工利用起到了很好的推動作用，各類竹產(chǎn) 品的開發(fā)研究也給社會帶來了很大的經(jīng)濟效益。隨著對膠合木的成功應用，性能穩(wěn)定可控、 長度連續(xù)、寬度可隨設計要求而變的膠合竹層板研制成功，膠合竹也作為一種竹質(zhì)工程材 料應用于工程結(jié)構(gòu)建筑中。
[0003] 工程木材是以膠合木和結(jié)構(gòu)復合木材為主的工程化材料。其具有規(guī)格化的性能指 標，多種規(guī)格。美國工程木(膠合木)就有7種規(guī)格。工程木材的基本構(gòu)成單元為木層板，在 工程木的設計中，木層板經(jīng)過分級，不同等級的木層板可組合而成各種規(guī)格的膠合木。膠合 竹的設計就是參照膠合木的設計，將竹層板經(jīng)過分級，然后把不同等級的膠合竹層板制成 膠合竹。膠合竹相對于膠合木而言，其基本組成單元可以根據(jù)膠合竹的要求進行加工，而不 是像木層板那樣經(jīng)過拼接拼寬，指節(jié)接長。
[0004] 工程結(jié)構(gòu)材，如膠合木和膠合竹，由于采用了木層板和膠合竹層板作為基本構(gòu)成 單元，通常較難彎曲，或只能在一個平面內(nèi)進行適當?shù)貜澢?，無法實現(xiàn)許多彎曲構(gòu)件的要 求。參照工程木材的設計，為使得膠合竹能夠?qū)崿F(xiàn)在較大構(gòu)件上的萬向彎曲，需首先制得能 夠?qū)崿F(xiàn)萬向彎曲的基本單元。因此開發(fā)出竹桁條，它是由幾片竹片經(jīng)過膠合竹層板的基本 工序，采用定間距錯縫而制成的另一膠合竹基本構(gòu)成單元。
[0005] 但現(xiàn)有的竹材人造板、膠合竹層板在各層及相鄰之間牢固性不足，常受冷熱、干潮 交替影響而開裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種萬向彎曲膠合竹層板的制造方法，可制造長度、寬度、 彎曲度及其性能可控的竹質(zhì)工程材料，該方法擴大了竹材的應用范圍，制成萬向彎曲膠合 竹層板符合工程材料的要求，堅固牢靠，韌性好，長久使用不開裂，質(zhì)量上佳。
[0007] 為此，本發(fā)明的方法包括如下步驟： (1) 竹片分選，要求： 截面尺寸穩(wěn)定，無明顯缺陷，密度差異較?。?竹片長度選用2.0 m，竹片寬度系列為18 mm和20 _，竹片厚度系列為4 mm，5 mm和 6 mm ； (2) 竹片定長加工，為使階梯錯縫有規(guī)律的分布在竹層板上，需要對所選用的竹片進行 定長加工，用雙端鋸將竹條截取成2.0 m，備用； (3) 竹片干燥，采用快速的微波干燥箱，將分選出的密度相近的竹片進行干燥，干燥溫 度為80 °C，干燥時間根據(jù)所用竹片的初始含水率狀況，使竹片含水率降低至10%即可； (4) 竹片浸膠與浙膠，膠粘劑采用水溶性酚醛樹脂，其固含量為54%，將膠液注入浸膠 池，竹片放置于浸膠池上可升降的金屬筐中，將金屬筐放入浸膠池，使竹片完全浸入膠黏劑 中，浸膠時間為2小時；浸膠結(jié)束后，將金屬筐升起，竹片與膠液分離，讓多余的膠液浙出， 回流到浸膠池；浙膠結(jié)束，將竹片取出干燥； (5) 浸膠竹片干燥，將浸膠竹片在室溫條件下進行自然干燥，去除膠粘劑中的溶劑水， 干燥時間為3?5天； (6) 錯縫組坯，根據(jù)竹片的厚度以及膠合竹構(gòu)件彎曲度的要求，取3?7根竹片組成一 個竹桁條，以一種規(guī)格的竹桁條為例：竹片長度為2. O m，寬度為18?20 mm，厚度為4? 6 mm，取5根竹片為一組，設計竹片之間錯縫間距為400 mm，浸膠竹片與未浸膠竹片交錯排 列，排列方式為：三根未浸膠竹片，兩根浸膠竹片，多組竹片組首尾相接，用膠帶捆扎成錯縫 竹片組，該錯縫竹片組長度任意，寬度為20 _，厚度為18 _，將不同的長度的錯縫竹片組 首尾相接組成長度連續(xù)的預組竹桁條； (7) 熱壓成型，將多組預組竹桁條放入有側(cè)壓裝置的熱壓機，熱壓機預熱至135?145 °C，將預組竹桁條放入熱壓機，加正壓和側(cè)壓，高溫固化，正壓壓力I MPa，側(cè)壓壓力0. 5 MPa，固化溫度140 °C，時間20分鐘，固化后將熱壓機升起，竹桁條向前推進，直至壓出所需 長度的竹桁條為止，截斷取出，放置待用； (8) 竹桁條表面加工，先用壓刨將竹桁條上下表面刨平，再用砂光機將四面砂光； (9) 竹桁條的應力分級，采用三點彎曲方法檢測竹桁條的彎曲模量，按照其應力進行分 級，方法是將竹桁條單元放置在跨距為1500 mm的支點上，第一次加載2. 5公斤，記錄撓度， 第二次加載5公斤，記錄撓度， 采用三點彎曲模量計算公式計算模量，公式如下：
【主權(quán)項】
1. 一種萬向彎曲膠合竹層板的制造方法，其特征在于：包括如下步驟， (1) 竹片分選，要求： 截面尺寸穩(wěn)定，無明顯缺陷，密度差異較小， 竹片長度選用2.0m，竹片寬度系列為18mm和20 _，竹片厚度系列為4 _，5mm和 6mm； (2) 竹片定長加工，為使階梯錯縫有規(guī)律的分布在竹層板上，需要對所選用的竹片進行 定長加工，用雙端鋸將竹條截取成2.0m，備用； (3) 竹片干燥，采用快速的微波干燥箱，將分選出的密度相近的竹片進行干燥，干燥溫 度為80 °C，干燥時間根據(jù)所用竹片的初始含水率狀況，使竹片含水率降低至10%即可； (4) 竹片浸膠與浙膠，膠粘劑采用水溶性酚醛樹脂，其固含量為54%，將膠液注入浸膠 池，竹片放置于浸膠池上可升降的金屬筐中，將金屬筐放入浸膠池，使竹片完全浸入膠黏劑 中，浸膠時間為2小時；浸膠結(jié)束后，將金屬筐升起，竹片與膠液分離，讓多余的膠液浙出， 回流到浸膠池；浙膠結(jié)束，將竹片取出干燥； (5) 浸膠竹片干燥，將浸膠竹片在室溫條件下進行自然干燥，去除膠粘劑中的溶劑水， 干燥時間為3?5天； (6)錯縫組坯，根據(jù)竹片的厚度以及膠合竹構(gòu)件彎曲度的要求，取3?7根竹片組成一 個竹桁條，以一種規(guī)格的竹桁條為例：竹片長度為2. 0 m，寬度為18?20 mm，厚度為4? 6 mm，取5根竹片為一組，設計竹片之間錯縫間距為400 mm，浸膠竹片與未浸膠竹片交錯排 列，排列方式為：三根未浸膠竹片，兩根浸膠竹片，多組竹片組首尾相接，用膠帶捆扎成錯縫 竹片組，該錯縫竹片組長度任意，寬度為20_，厚度為18_，將不同的長度的錯縫竹片組 首尾相接組成長度連續(xù)的預組竹桁條； (7)熱壓成型，將多組預組竹桁條放入有側(cè)壓裝置的熱壓機，熱壓機預熱至135?145 °C，將預組竹桁條放入熱壓機，加正壓和側(cè)壓，高溫固化，正壓壓力1 MPa，側(cè)壓壓力0. 5 MPa，固化溫度140 °C，時間20分鐘，固化后將熱壓機升起，竹桁條向前推進，直至壓出所需 長度的竹桁條為止，截斷取出，放置待用； (8) 竹桁條表面加工，先用壓刨將竹桁條上下表面刨平，再用砂光機將四面砂光； (9) 竹桁條的應力分級，采用三點彎曲方法檢測竹桁條的彎曲模量，按照其應力進行分 級，方法是將竹桁條單元放置在跨距為1500mm的支點上，第一次加載2. 5公斤，記錄撓度， 第二次加載5公斤，記錄撓度， 采用三點彎曲模量計算公式計算模量，公式如下：
式中E為彎曲模量(MPa)，p為載荷（N)，為跨距（m)，b為竹桁條寬度（m)，d為厚度 (m)，V為撓度（m); (10) 竹桁條施膠，根據(jù)膠合竹的截面尺寸計算出所需桁條數(shù)量及施膠面，再根據(jù)200 g/m2的施膠量進行配膠，膠黏劑選用型號128和型號593的環(huán)氧樹脂固化促進劑，樹脂與固 化劑的比例為4:1，以九根竹桁條進行彎曲膠合竹的制作為例，可以每三根作為一個單元， 對施膠面單獨進行施膠，按照構(gòu)件彎曲要求彎曲成指定的形狀，再進行層與層之間的膠釘 連接，得竹桁條單元； (11) 竹桁條單元的萬向彎曲，將竹桁條單元放置在模具上按其要求進行彎曲，先把三 根竹桁條組成預組單元層，其彎曲方向應與要求的彎曲方向一致，再把三層之間施膠釘接 固定在一起，在曲率半徑相對較小的方向上，按竹桁條的壓制方向（即弦向）進行彎曲，可以 根據(jù)膠合竹的截面尺寸設計組坯桁條的類型及數(shù)量； (12) 釘接，由于萬向彎曲竹桁條單元難以施壓，故選用氣槍釘進行連接固定，排列方式 為：直排的釘子，釘桿長30mm，直徑1mm，對于預組單元層，按照50mm的間距進行兩兩桁 條之間的釘接，釘子長度為30mm;對于層與層之間，相鄰層桁條之間釘一個釘子，沿寬度方 向上3個釘子，長度方向間距50mm，得萬向萬向彎曲膠合竹層板； (13) 陳放與后期處理，將固定好的萬向彎曲膠合竹層板在室溫條件下固化，至膠黏劑 完全固化，用手提電動刨床和砂光機將表面處理平整，并將兩端進行齊頭； (14) 標記與包裝，將加工完成的萬向彎曲膠合竹進行相應的標記，注明彎曲曲率、竹桁 條相關信息、靜曲強度與模量、密度及含水率等參數(shù)。
2. 按權(quán)利要求1所述的萬向彎曲膠合竹層板的制造方法，其特征在于：所述的錯縫組 述中竹片長度為2. 0m，寬度系列為18mm和20mm,厚度系列為4mm, 5mm和6mm,如以5 根竹片為一個竹片組，錯縫間距設計為400mm，多組竹片首尾相接，組成預組單元。
3. 按權(quán)利要求1所述的萬向彎曲膠合竹層板的制造方法，其特征在于：所述的步驟 (12)中直排釘子的釘桿長30mm，直徑1mm，采取桁條之間兩兩釘接一次，釘子間距為50 _，位置在竹祐1條中心點附近。
4. 按權(quán)利要求1所述的萬向彎曲膠合竹層板的制造方法，其特征在于：所述的第（16) 步驟中將長32mm，直徑2. 2mm的釘子應用于竹桁條萬向彎曲的制造當中，氣槍釘?shù)尼斎氩?用每層層板釘一次，5個釘子與4個釘子按照指定的要求奇偶交錯排列，釘子邊距為20mm， 間距為42謹。
5. 按權(quán)利要求1所述的萬向彎曲膠合竹層板的制造方法，其特征在于：可根據(jù)彎曲度 要求，竹桁條由不同厚度的3?7根竹片組成，以滿足構(gòu)件基本的設計彎曲要求。
6. 按權(quán)利要求1和4所述的萬向彎曲膠合竹層板的制造方法，其特征在于：所述的釘 子為用鋼制成的鋼釘。
【專利摘要】本發(fā)明屬于一種萬向彎曲膠合竹層板的制造方法，它包括竹片分選、竹片定長加工、竹片干燥、竹片浸膠與瀝膠、浸膠竹片干燥、錯縫組坯、熱壓成型、竹桁條表面加工、竹桁條的應力分級、竹桁條施膠、竹桁條單元的萬向彎曲、釘接、標記與包裝等步驟。本發(fā)明可制造長度、寬度、彎曲度及其性能可控的竹質(zhì)工程材料，該方法擴大了竹材的應用范圍,制成萬向彎曲膠合竹層板符合工程材料的要求，堅固牢靠，韌性好，長久使用不開裂，質(zhì)量上佳。
【IPC分類】B27D5-00, B27D1-00
【公開號】CN104608209
【申請?zhí)枴緾N201510068680
【發(fā)明人】孫正軍, 江澤慧, 劉煥榮, 張秀標, 倪林, 武秀明, 宋光喃
【申請人】國際竹藤中心
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月10日