专利名称：竹层积材的浮法叠层组坯制造方法
技术领域：
本发明属于竹人造板和复合材料技术领域。
背景技术：
我国有许多的竹加工企业，生产竹人造板、竹地板等多种产品。其主要方法是将竹材加工成一些基本单元，包括竹片、竹篾、竹丝，再经过胶合方法制成各种类型的竹产品。
竹层积材(竹胶合板)的生产工艺为将竹材制成竹篾，再编成竹帘，浸胶、组坯、压制而成。竹帘组坯方式计价基本单位为竹帘的张数，为了得到更多的竹帘，各级竹篾的厚度尽可能的薄，变化的范围小。由于竹篾的厚度薄，同样体积条件下，表面积大，浸胶时消耗的树脂量较高，对成本影响大。
竹帘组坯方式较为粗糙和繁琐，且工序多、劳动密集、效率低下。尤其是编帘过程耗费人力物力，且质量也不易控制。在干燥、浸胶、组坯过程中存在编线的松散问题、竹篾的间隙、位置无法确定。制成的竹层积材和竹胶合板内部有大量不确定空隙，质量较差。
无论是竹片、竹篾、竹丝、丝束制成竹层积材(胶合板)均需要一个组坯工艺步骤，组成的坯料按要求的数量、方向、位置(层)均匀分布。而目前的竹帘组坯方法组成批料的均匀性差、成本高、劳动密集无法满足高性能竹层积材的要求，需要新的工艺路线。
竹材的物理特性之一是渗透性差，竹材采用浸胶方式处理。而树脂为液体形式，在液体内竹篾(竹丝)可在一定范围内自由运动。加上竹材的密度低于液体树脂的密度，竹篾(竹丝)可浮在液体表面。经过简单定向梳理，可组成竹篾(竹丝)坯料。
由于高性能竹层积材需要控制材料的性能，而且一次组坯的坯料竹篾的间隙易于集中，因此，需要将多次组坯的多层坯料叠层组坯。
叠层组坯各层坯料的级别和数量有所不同，高级别的竹材为面材，低级别的为心材，调剂各层材料的比例可控制产品的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种竹层积材的浮法叠层组坯制造方法，该方法具有简便易行，去掉了编帘工艺，可一次组成多层厚坯，提高了组坯质量，减少工艺步骤、降低成本，提高竹材的利用率和竹材性能。为此，本发明的方法包括如下步骤(1)竹材的采集，竹材的采集需要对竹种、采集地点、采集时间、采集数量、采集人、竹龄、胸径、长度、稍径有明确记载；(2)竹材的目测分级，对竹材的径级、长度、梢径、弯曲程度和缺陷加以分类；
(3)竹秆的加工，竹秆的加工为圆锯截断，长度参照规定，竹秆长度为净长度尺寸，对分段后的竹秆的直径、竹壁的厚度、圆度、削尖度加以分类，竹秆长度模数为净长度尺寸；(4)竹篾条的加工，毛篾条的加工方法是撞机的机械破条，篾条的宽度以10±2mm为宜，篾条的厚度需要均匀，同一组篾条厚度误差不得超过±10％；(5)去竹青，用刮青法去除竹青，加工后表面不得有竹青；(6)竹条的定厚开片，竹篾的加工采用破篾机械完成，采用横向定厚开片、横向对分开片，竹条的第一次开片为定厚开片，分为竹青片和竹黄片，取竹青片；(7)竹片的对分开片与分级，竹青片采用对分开片法，制成多级竹篾，首先选择竹青片的厚度模数序列，以0.8mm为第一序列，1.0mm为第二序列，0.6mm为第三序列，若竹青片厚度达到1.6mm时，可进一步开片，得到A，B两种级别的竹篾，而竹青片的厚度达到3.2mm时，A和B级可进一步制成A0，A1和B0，B1四级竹篾，竹青片的厚度为规则值；(8)各级竹片的数字扫描分级，需采用超声波无损检验的方法，测定各级竹篾的厚度、含水率、密度、强度和模量，并根据模量分级；(9)连续竹篾的斜接，采用斜接方式可将长度一定的竹篾，接成连续竹篾，斜接的坡度为1/10，采用机械斜切方式加工，斜面用胶粘剂粘接，加压、加热快速固化；(10)竹篾的制丝，分级竹篾可采用拉丝或压丝方法制成竹丝，和竹丝束；(11)均匀竹束单元的组成，将定量、定级、竹节交错、头尾颠倒的竹篾或竹丝束组成均匀的竹束单元；(12)将数量确定的均匀竹束单元组成均匀的竹层单元；(13)干燥，将竹层单元干燥，含水率低于10％；(14)浸胶，将竹层单元浸入胶液液面以下，达到规定时间后取出，(15)浮法组坯，将浸胶后的竹层单元放入浮法槽，将定向布匀，将提升架升高至液面以上，竹篾均匀承托在提升架上；(16)沥胶、干燥，将组坯好的竹层单元一端固定，挂起沥胶、干燥；(17)坯料预压，组坯坯料放入模具中预压成片状预压料；(18)叠层组坯将多层预压料组坯，单层组坯用于成型薄板层积材，多层组坯高级别的为面材，低级别的为心材，还可将各层以不同方向多层叠组坯；(19)压制固化，将多层层叠组坯坯料在模具中加压压制成型，固化温度140℃，压力3-4Mpa，时间10分钟，冷上冷下温度75℃，固化后出模，裁边；(20)产品检测，采用超声波等无损检测设备对产品的性能，包括含水率、密度、模量和强度检测，结果可供组坯调节使用，也可作为产品的性能的证明。
所述的竹丝的截面积为0.5～3mm2。所述的胶粘剂选用酚醛、或环氧树脂，用溶剂稀释，调整胶液的浓度。所述的竹丝与丝束的加工为分级竹片可采用压丝方法制成竹丝，单一竹片可制成若干根竹丝组成的丝束，多片竹片则可制成较大的丝束；竹片级别为A级，24GPa，宽度为15mm，厚度1.5mm，压丝机加工成10根1.5mm款的竹丝，组成一组竹丝束。所述的多层叠组坯则是利用两级以上的竹丝、或竹篾，高级别竹丝、或竹篾为面材，低级别竹丝、或竹篾为心材，分别将各级别竹丝、或竹篾、或浮法组成坯料，再多层层叠组坯压制而成。
本发明的优点是该方法具有简便易行，去掉了编帘工艺，可一次组成多层厚坯，提高了组坯质量，减少工艺步骤、降低成本，提高竹材的利用率和竹材性能。
浮法组坯可组成各种方向的坯料，如0°和90°等。浮法组坯方式生产的竹层积材种类如下(1)竹丝(篾)层积材以连续竹丝或竹篾为基本单元，采用浸胶、浮法单向组坯，压制而成的板材。根据板材的厚度，可分为单级组坯与多级叠层组坯。
单级组坯用于成型薄板层积材。由于厚度薄，无法采用多几级层叠组坯方式控制产品质量。而是采用数字扫描方式，控制竹丝(竹篾)质量，从而控制层积材的质量。
多级层叠组坯则是利用两级以上的竹丝(竹篾)，高级别竹丝(竹篾)为面材，低级别竹丝(竹篾)为心材，分别将各级别竹丝(竹篾)浮法组成坯料，再多层层叠组坯压制而成。
(2)竹丝(竹篾)层合板以连续竹丝(篾)为基本单元，采用浸胶、浮法单向组坯，将各层以不同方向层叠组坯，压制而成的板材。各层方向有多种选择。
说明书附为本发明的组坯槽浸胶状态时结构示意图具体实施方式
(1)竹材的采集竹材的采集需要对竹种、采集地点、采集时间、采集数量、采集人、竹龄、胸径、长度、稍径有明确记载；表1竹材的采集要求
表2竹材尺寸
弯曲竹材不得有局部弯曲，如竹子根部的死弯。整体弯曲小于1％。
表3竹材材质要求
(2)竹材的目测分级对竹材的径级、长度、梢径、弯曲程度和缺陷加以分类；竹材的几何形态为由竹节分割的中空竹秆，主要的几何尺寸有竹秆的长度、胸径、竹节数量、竹节的间距、竹秆大端和小端的长径；短径和竹壁厚度等。
其中D1为竹秆大端的长径，D2为短径，t1为竹壁厚度D3为竹秆小端的长径，D4为短径，t2为竹壁厚度。根据这些数据，可以得到竹秆的大和小端的平均直径D12和D34、圆度C12和C34、竹秆的尖削度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)竹秆的圆度为竹秆短长径之比，如为1时，竹秆为圆管。小于1则为椭圆。竹秆和竹壁的尖削度表示了竹秆和竹壁之径和厚度的变化。竹秆的长度加工方法是使用圆锯将竹秆锯成一定的长度，考虑到长度方向上的变异性，需要对竹秆的长度和取材的方式加以规定。首先是长度方向的模数化。如下表表4竹材的长度序列
竹秆的长度模数为净长度尺寸，可根据需要确定毛尺寸。
竹人造板需要竹篾的长度有两种，分别为1.33m和2.54m。竹秆的分法有四种如下表5毛竹竹秆长度的分段方法
竹秆的分段以罗马数字表示，竹秆的底部为I，依次为II；III；VI；V等。
(3)竹篾条(毛条)的加工毛条的加工采用撞机完成，可根据竹秆的平均围径等分破条。毛条的宽度小，有利于竹材的均匀。一般以5mm，10mm和15mm为宽度系列。宽度小，适用于围径小的竹秆，宽度大适用于围径大的竹秆。以毛竹非均匀第I种分法第II段(2.5m)为例，其平均直径为85mm，围径266mm。选择10mm宽度，可采用26等分破条。毛条的平均宽度为10.1mm，厚度为8.4mm。篾条的厚度需要均匀，同一组篾条厚度误差不得超过±10％。篾条的模数和宽度规定如下表6竹片的宽度序列
(4)竹条的定厚和对分开片以9寸毛竹，10mm宽竹条为例，竹条的大端厚度为9.5mm，小端厚度为7.3mm。加工竹条的规则厚度为6.8mm，见表-3。竹青片的厚度为规则化，可选为3.2mm，竹黄片厚度为3.6mm。
对于厚度大的建筑结构材，可以选用最简单的竹青片和竹黄片两级分级方法。
将竹青片对分，可以得到A、B两级竹片，厚度为1.6mm，加上竹黄片为3级。
A级竹片的破篾性好，可进一步开片，得到A0，A1两级0.8mm厚的竹片。共为3种厚度的4级竹片。A0、A1、B、竹黄片。经过去除竹青和竹黄的不同厚度竹片可根据下表选择竹青和竹黄片的厚度。
表7竹青/竹黄片厚度序列的选择
(5)竹材的数字扫描分级以上竹材的分级为加工分级方法，采用相同的加工方法可得到不同级别的竹篾。但竹篾的性能还未确定。
数字扫描分级则是利用超声波数字扫描仪对加工分级的竹篾确定其物理和力学性能。根据测试结果进行数字分级，分级模量如下表8各级竹材的数字分级
以9寸径级，第II段竹秆(2.5m)竹材的加工和数字扫描分级和主要的测量的参数有，竹篾的厚度、密度、含水率、模量和强度。
(6)竹丝与丝束的加工，分级竹片可采用压丝方法制成竹丝，单一竹片可制成若干根竹丝组成的丝束，多片竹片则可制成较大的丝束；竹片级别为A级，24GPa，宽度为15mm，厚度1.5mm，压丝机加工成10根1.5mm款的竹丝，组成一组竹丝束。
(7)均匀竹丝束单元，将定量、定级、竹节交错的竹片、竹篾、竹丝和丝束组成均匀单层单元。如竹节长度为280mm，以50mm为错位间距，30mm为起始点，有5种错位竹片制成对应竹丝束。头尾端颠倒，共计10束组成均匀竹丝束单元。
(8)均匀组层单元，将25组竹丝束单元组成一层组层单元。
(9)干燥分级竹材需要干燥，含水率低于10％。
(10)浸胶，胶粘剂选用酚醛，调整胶液的浓度，将各种竹单层单元浸入胶液，达到规定时间，取出，规定时间为9～15分钟。
(11)浮法组坯如图所示，取出组成竹层单元的竹材1放在托架2(托架应保证底平且漏胶)中，再将托架放入浮法组坯槽4中，竹材的密度低于胶液3，竹材浮出液面。将竹蔑用定向理顺，布匀。将托架升起。
(12)沥胶，将竹层单元一端固定在挂架上，升起挂架沥胶。
(13)含胶竹层单元的预压、干燥组坯后含胶的竹层单元在多层预压干燥机上预压成片状预压料，并干燥。
(14)层叠组坯将两种以上的预压料分层组坯，高级别的为面材，低级别的为芯材。
(15)模压成型将多层层叠组坯坯料压制成型，固化温度140℃，压力3-4MPa。时间10分钟，冷上冷下温度75℃。
(16)切边，沙光竹增强材长度方向需切边，表面沙光。
(17)检测用超声波无损检验和，对竹增强材料的含水率、密度、模量、强度检测。结构作为产品的指标，也供调节组坯比例，控制产品性能服务。主要的产品规格以模量为指标如下表9两级层叠竹篾胶合材的模量分级
竹层积材的产品几何指标包括长度、宽度、厚度、几何尺寸的精度和平行度，物理性能包括密度、含水率、硬度，力学性能有模量和强度。需要有合格证和质量的认证。
权利要求
1.一种竹层积材的浮法叠层组坯制造方法，其特征在于(1)竹材的采集，竹材的采集需要对竹种、采集地点、采集时间、采集数量、采集人、竹龄、胸径、长度、稍径有明确记载；(2)竹材的目测分级，对竹材的径级、长度、梢径、弯曲程度和缺陷加以分类；(3)竹秆的加工，竹秆的加工为圆锯截断，长度参照规定，竹秆长度为净长度尺寸，对分段后的竹秆的直径、竹壁的厚度、圆度、削尖度加以分类，竹秆长度模数为净长度尺寸；(4)竹篾条的加工，毛篾条的加工方法是撞机的机械破条，篾条的宽度以10+2mm为宜，篾条的厚度需要均匀，同一组篾条厚度误差不得超过±10％；(5)去竹青，用刮青法去除竹青，加工后表面不得有竹青；(6)竹条的定厚开片，竹篾的加工采用破篾机械完成，采用横向定厚开片、横向对分开片，竹条的第一次开片为定厚开片，分为竹青片和竹黄片，取竹青片；(7)竹片的对分开片与分级，竹青片采用对分开片法，制成多级竹篾，首先选择竹青片的厚度模数序列，以0.8mm为第一序列，1.0mm为第二序列，0.6mm为第三序列，若竹青片厚度达到1.6mm时，可进一步开片，得到A，B两种级别的竹篾，而竹青片的厚度达到3.2mm时，A和B级可进一步制成A0，A1和B0，B1四级竹篾，竹青片的厚度为规则值；(8)各级竹片的数字扫描分级，需采用超声波无损检验的方法，测定各级竹篾的厚度、含水率、密度、强度和模量，并根据模量分级；(9)连续竹篾的斜接，采用斜接方式可将长度一定的竹篾，接成连续竹篾，斜接的坡度为1/10，采用机械斜切方式加工，斜面用胶粘剂粘接，加压、加热快速固化；(10)竹篾的制丝，分级竹篾可采用拉丝或压丝方法制成竹丝，和竹丝束；(11)均匀竹束单元的组成，将定量、定级、竹节交错、头尾颠倒的竹篾或竹丝束组成均匀的竹束单元；(12)将数量确定的均匀竹束单元组成均匀的竹层单元；(13)干燥，将竹层单元干燥，含水率低于10％；(14)浸胶，将竹层单元浸入胶液液面以下，达到规定时间后取出；(15)浮法组坯，将浸胶后的竹层单元放入浮法槽，将定向布匀，将提升架升高至液面以上，竹篾均匀承托在提升架上；(16)沥胶、干燥，将组坯好的竹层单元一端固定，挂起沥胶、干燥；(17)坯料预压，组坯坯料放入模具中预压成片状预压料；(18)叠层组坯，将多层预压料组坯，单层组坯用于成型薄板层积材，多层组坯高级别的为面材，低级别的为心材，还可将各层以不同方向多层叠组坯；(19)压制固化，将多层层叠组坯坯料在模具中加压压制成型，固化温度140℃，压力3-4Mpa，时间10分钟，冷上冷下温度75℃，固化后出模，裁边；(20)产品检测，采用超声波等无损检测设备对产品的性能，包括含水率、密度、模量和强度检测，结果可供组坯调节使用，也可作为产品的性能的证明。
2.根据权利要求1所述的竹层积材的浮法叠层组坯制造方法，其特征在于所述的竹丝的截面积为0.5～3mm2。
3.根据权利要求1所述的竹层积材的浮法叠层组坯制造方法，其特征在于所述的胶粘剂选用酚醛、或环氧树脂，用溶剂稀释，调整胶液的浓度。
4.根据权利要求1所述的竹层积材的浮法叠层组坯制造方法，其特征在于所述的竹丝与丝束的加工为分级竹片可采用压丝方法制成竹丝，单一竹片可制成若干根竹丝组成的丝束，多片竹片则可制成较大的丝束；竹片级别为A级，246Pa，宽度为15mm，厚度1.5mm，压丝机加工成10根1.5mm款的竹丝，组成一组竹丝束。
5.根据权利要求1所述的竹层积材的浮法叠层组坯制造方法，其特征在于所述的多层叠组坯则是利用两级以上的竹丝、或竹篾，高级别竹丝、或竹篾为面材，低级别竹丝、或竹篾为心材，分别将各级别竹丝、或竹篾、或浮法组成坯料，再多层层叠组坯压制而成。
全文摘要
本发明属于竹人造板和复合材料技术领域。将竹材规则加工和分级方法制成不同级别的竹片、竹篾、竹丝和竹丝束，将定量、定级、错节、头尾交错的竹片、竹篾、竹丝和竹丝束组成均匀竹束单元，将数量确定的均匀竹材单元组成均匀竹层单元，将竹层单元浸入胶液液面以下，达到规定时间后取出，将竹层单元放入浮法槽，组成均匀的单层坯料，将浸胶竹层单元沥胶，干燥，将组坯的含胶竹层单元预压成片状坯料，将多层片状预压料按规定的方向、级别、数量组成叠层坯料，将层叠坯料在模具中加热、加压压制成竹篾和竹丝层积材。本发明具有简便易行，去掉了编帘工艺，可一次组成多层厚坯，提高了组坯质量，减少工艺步骤、降低成本，提高竹材的利用率和竹材性能。
文档编号B27N1/00GK1883904SQ200610081178
公开日2006年12月27日 申请日期2006年5月24日 优先权日2006年5月24日
发明者江泽慧, 孙正军, 任海青, 李岚, 程强 申请人:国际竹藤网络中心