专利名称：整竹锥接延长材料及其制造方法
技术领域：
本发明属于材料领域，尤指一种以天然竹材为原料来制作可提高天然竹材利用率的整竹锥接延长材料及其制造方法。
背景技术：
竹林被喻为地球第二大森林，中国具有世界最大的竹林，开发竹资源对我国经济及生态建设具有重要意义。竹材具有生长周期短，是绿色可持续应用的材料。另外，竹材的中空带节的结构使得竹材具有高纵向抗拉、抗压强度，抗弯强度，弹性好等优点，是优良的工业生物质原材料。目前，竹材作为生物质工业原料得到广泛应用，不仅通过竹材改性来竹质生产人造板、层积材，而且原态竹材也得到充分开发利用。但由于竹材天然生长，导致其某些局部弯曲、形状异形，限制其广泛的工业应用。目前，在木材领域应用领域，利用榫接技术连接两块木材应用广泛，在竹材应用领域已有部分学者将榫接技术应用于竹材连接。目前采用的榫接工艺是将相连接件加工成锯齿形相互胶结来实现。对于空心的整竹而言，榫接技术无法保证连接竹材的中心同轴度，同时榫指的接触面积有限导致榫接强度不高。经检索，目前还没有任何关于竹材锥形连接的专利及非专利文献。
发明内容
本发明主要的目的在于提供一种整竹锥接延长材料，实现竹材的纵向延长。本发明的另一个目的在于提供整竹锥接延长材料的制造方法。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案—种整竹锥接延长材料，它由一组竹段依次连接而成，每个所述竹段，其中一端的外表面为一向端头渐缩的圆锥形外表面形成阳接头，另一端的内表面为一向端头渐扩的圆锥形内表面形成阴接头，相邻连接的两个所述竹段的连接端，所述圆锥形外表面插设在所述圆锥形内表面内，所述外表面和内表面间设置胶粘剂层。通过胶粘剂连接各所述竹段的接头，构成设定尺寸的竹材。进一步地，所述阳接头的圆锥形外表面的最里端与竹段的相邻部位的柱形外表面之间设有一凸台；和/或，所述阴接头的圆锥形内表面的最里端与竹段相邻部位的柱形内表面之间设有一凸台。相邻连接的两个所述竹段的相互连接的阳接头与阴接头的连接处外径对应相等。进一步地，相邻连接的两个所述竹段的阳接头的所述外表面和阴接头的所述内表面构成间隙配合关系。所述阳接头和与之连接的阴接头的轴向长度最好是相等的。所述粘接基层的胶粘剂为UF、PF、MDI或其他本领域常用的胶粘剂。根据各所述竹段的弯曲、锥度情况截取各所述竹段的长度，其中根据各所述竹段的表面圆跳动确定各所述竹段的弯曲，由各所述竹段的大、小端直径差和各所述竹段的长度比值确定所要加工的外表面和内表面的锥度，断口与各所述竹段轴线垂直。
一种整竹锥接延长材料制造方法，包括下述制作步骤⑴将天然整竹根据其弯曲、锥度情况截取设定长度的竹段，其中由竹段表面圆跳动确定竹段弯曲，由竹段大、小端直径差与竹段长度比值确定锥度，锯断端面垂直于竹段轴线.
-^4 ，⑵对竹段进行热处理，以达到防裂及保持尺寸稳定功能；⑶在每一个竹段两端分别加工出向端头渐缩的圆锥形外表面形成阳接头和向端头渐扩的圆锥形内表面形成阴接头；⑷在加工好的所述阳接头和阴接头上涂胶，插接在一起；(5)将插接后的竹段纵向施压，进行冷或热固化；(6)对锥接延长整竹的接头处进行表面处理。步骤(6)中的表面处理例如包括除去挤出的胶粘剂.。在步骤(I)中，作为锥接延长材料中的竹段，其圆跳动度最好为< 10mm，以此限定竹段的弯曲度。竹段的锥度为(大端直径-小端直径)/竹段长度)，该锥度优选< O. 02为宜。所述阳接头和阴接头的圆锥面的锥度优选为O. 06^0. 13。所述阳接头和阴接头的圆锥面的轴向长度优选为3(T60mm。本发明的有益效果是本发明的竹段通过锥形面的阳接头和阴接头结合，锥形面接头相对于现有技术中的指接，它是一个360度圆周面接触，连接强度远大于指接。另一方面，锥形面接头更能保证整竹的同轴度，这是已有的榫接所没有。通过这样的锥接，可以解决原态竹材形状不规则、中心轴线弯曲的缺陷，比起现有的榫接连接方式，解决了榫接竹材中心轴线不一致问题，实现竹材连接的轴线一致性，提高材料的连接强度。充分利用原态竹材强度高特点，克服竹材形状不一致缺陷，使用本材料可实现锥接延长竹材的中心轴线一致，拓展竹材的应用范围。另外，将传统的圆柱连接转变为锥形，提高连接强度且方便连接操作。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明，并非对本发明的限制，凡是依照本发明公开内容所进行的任何本领域的等同替换，均属于本发明的保护范围。
图1是本发明一较佳实施例的工艺流程图；图2是本发明一较佳实施例的整竹锯断后的竹段示意图，即锯断成竹段工序；图3是本发明一较佳实施例的竹段锥形连接示意图，即热、冷压粘接工序；图4是本发明一较佳实施例的竹段加工锥形接头示意图，即阴阳锥接头。附图标号1 :竹段；2 :阳接头；3 :阴接头。
具体实施例方式以下仅以实施例说明本发明可能的实施态样，然而并非用以限制本发明所欲保护的范畴，先予叙明。
下面结合附图和一较佳实施例对本发明作进一步说明。参照图1所示，是本发明一较佳实施例的工艺流程图。一种整竹锥接延长材料制造方法，包括下述步骤(I)选用的原始整竹为毛竹，毛竹根据其弯曲、锥度情况截取竹段I的长度，其中竹段I表面圆跳动< IOmm (测量竹段弯曲)，锥度((大端直径-小端直径)/竹段长度)<0.02，断口与竹段I轴线垂直，得到竹段I (见图2);(2)据需要，对竹段I进行热处理，达到防裂及保持尺寸稳定功能；热处理的具体做法例如可以是在竹节上穿孔；蒸煮处理将竹段浸入浓度O. 8%氯化钠和1%醋酸混合溶液中，常压水温由自然状态升到90°C，升温时间15min，沸腾蒸煮4h。蒸汽热处理将整竹段整齐置于蒸汽罐中，用O.1SMpa的蒸汽压，温度116°C，恒定热处理90min。干燥将蒸汽热处理后的竹段放入具有喷蒸功能的干燥窑中进行干燥，分为以下几个操作阶段a.整竹段的干燥堆积在可喷蒸调湿温度蒸汽干燥窑内，可调控风速达3米/S。整竹段的轴心线与热空气流速度方向一致。前后整竹段应在同一轴线上。上下层整竹段应用隔条均匀隔开。b.干燥初始期一高湿预热阶段。整竹段在高湿预热阶段为窑内湿度为90%，温度60°C，时间 24h。c.干燥期一干燥阶段。干燥阶段的温度为55°C，湿度为75%，时间为48h。d.干燥终结期一平衡干燥阶段。整竹段平衡干燥阶段的温度为58°C，湿度为85%，时间为24h。干燥后整竹段含水率达12%。进行热处理干燥的主要目的是可使得竹段防腐，防裂，还可以使得竹段保证尺寸稳定性。(3)如图3，在每竹段I两端外表面和内表面分别加工出阳接头2和阴接头3 ；(4)在加工好锥形接头的竹段I两端接头涂胶；(5)将涂胶后的竹段纵向施压，进行冷或热固化的冷或热加压粘接，选用胶粘剂为UF, PF, MDI或其他本领域常用的胶粘剂，见图4 ；(6)对锥接延长整竹接头处进行表面处理。如图2所示，图2是本发明一较佳实施例的整竹锯断后的竹段示意图，即锯断成竹段工序。根据各所述竹段I的弯曲、锥度情况截取各所述竹段I的长度，其中根据各所述竹段I的表面圆跳动确定各所述竹段I的弯曲，由各所述竹段I的大、小端直径差和各所述竹段I的长度的比值确定锥度，断口与各所述竹段I轴线垂直。图3是本发明一较佳实施例的竹段锥形连接示意图，即热、冷压粘接工序。通过粘接用的胶粘剂如UF、PF、MDI或其他本领域常用的胶粘剂，热、冷加压粘接两相邻竹段I。图4是本发明一较佳实施例的竹段加工锥形接头示意图，即阴阳锥接头。各所述竹段I的两端接头为锥形，相邻连接的两个所述竹段1，其中一个所述竹段I的一端外表面为一定长度的圆锥形的阳接头2，另一个所述竹段I的一端内表面为同样长度圆锥形的阴接头3，阳接头2和阴接头3形状一致以保证能配合。相邻连接的两个所述竹段I的端面分别为间隙配合的阳接头2和阴接头3。相邻连接的两个所述竹段I的阳接头2和阴接头3的连接处直径一致。所述阳接头和阴接头的圆锥面的锥度为O.1为宜。所述阳接头和阴接头的圆锥面的轴向长度为40mm为宜。本较佳实施例充分利用整竹原始的圆柱形，将其加工成锥形接头，锥形接头相对于现有技术的指接，它是一个360度圆周面接触，连接强度远大于榫接。另一方面，锥形接头更能保证整竹的同轴度，这是已有的榫接所没有的。当然，阳接头2和阴接头3也可以是对应处直径不一致，阳接头的直径略大于阴接头的直径，而阴接头的轴向长度等于或大于阳接头的轴向长度，这样，在纵向连接时，经过纵向施力，阳接头和阴接头可以形成过盈配合。本发明的创新点在于通过锥接结构，可以保证竹材连接的轴线一致性，提高材料的连接强度，克服榫接竹材中心轴线不一致问题。
权利要求
1.一种整竹锥接延长材料，其特征在于它由一组竹段依次连接而成，每个所述竹段，其中一端的外表面为一向端头渐缩的圆锥形外表面形成阳接头，另一端的内表面为一向端头渐扩的圆锥形内表面形成阴接头，相邻连接的两个所述竹段的连接端，所述圆锥形外表面插设在所述圆锥形内表面内，所述外表面和内表面间设置胶粘剂层。
2.根据权利要求1所述的整竹锥接延长材料，其特征在于作为锥接延长材料中的竹段，其圆跳动度为< 10_，以此限定竹段的弯曲度；和/或，竹段的锥度为(大端直径-小端直径)/竹段长度，该锥度< O. 02 ;或者，相邻连接的两个所述竹段的相互连接的阳接头与阴接头的连接处外径对应相等；或者，相邻连接的两个所述竹段的阳接头的所述外表面和阴接头的所述内表面构成间隙配合关系；或者，所述阳接头和与之连接的阴接头的轴向长度是相等的。
3.根据权利要求1或2所述的整竹锥接延长材料，其特征在于所述阳接头和阴接头的圆锥面的锥度为O. 06、. 13 ;和/或，所述阳接头和阴接头的圆锥面的轴向长度为3(T60mm。
4.根据权利要求1至3之一所述的整竹锥接延长材料，其特征在于所述阳接头的圆锥形外表面的最里端与竹段的相邻部位的柱形外表面之间设有一凸台；和/或，所述阴接头的圆锥形内表面的最里端与竹段相邻部位的柱形内表面之间设有一凸台。
5.根据权利要求1至4之一所述的整竹锥接延长材料，其特征在于相邻连接的两个所述竹段的相互连接的锥形阳接头一与阴锥形接头二的连接处外径对应相等一致。
6.根据权利要求5所述的整竹锥接延长材料，其特征在于相邻连接的两个所述竹段的阳接头的所述外表面和阴接头的所述内表面构成间隙配合关系。
7.根据权利要求1至6之一所述的整竹锥接延长材料，其特征在于断口与各所述竹段轴线垂直。
8.—种整竹锥接延长材料的制作方法，其特征在于包括下述制作步骤⑴将天然整竹根据其弯曲、锥度情况截取设定长度的竹段，其中由竹段表面圆跳动确定竹段弯曲，由竹段大、小端直径差与竹段长度比值确定锥度，锯断端面垂直于竹段轴线；⑵对竹段进行热处理，以达到防裂及保持尺寸稳定功能；⑶在每一个竹段两端分别加工出向端头渐缩的圆锥形外表面形成阳接头和向端头渐扩的圆锥形内表面形成阴接头；⑷在加工好的所述阳接头和阴接头上涂胶，插接在一起；(5)将插接后的竹段纵向施压，进行冷或热固化；(6)对锥接延长整竹的接头处进行表面处理。
9.根据权利要求8所述的整竹锥接延长材料的制作方法，其特征在于在步骤(I)中，作为锥接延长材料中的竹段，其圆跳动度之差为< 10mm，以此限定竹段的弯曲度；和/或，竹段的锥度为(大端直径-小端直径)/竹段长度)，该锥度< O. 02为宜。
10.根据权利要求8或9所述的整竹锥接延长材料的制作方法，其特征在于所述阳接头和阴接头的圆锥面的锥度为O. 06、. 13 ;和/或，所述阳接头和阴接头的圆锥面的轴向长度为3(T60mm。
全文摘要
本发明公开了一种整竹锥接延长材料，由一组竹段依次连接而成，每个竹段其中一端的外表面为一向端头渐缩的圆锥形外表面形成阳接头，另一端的内表面为一向端头渐扩的圆锥形内表面形成阴接头，相邻连接的两个所述竹段的连接端，圆锥形外表面插设在所述圆锥形内表面内，所述外表面和内表面间设置胶粘剂层。本发明解决了天然竹材难以接长、应用受限的问题，实现纵向的延长，保持竹材天然结构，提高竹材的利用率和产品附加值，可根据不同要求制作任意长的竹材，实现拓展竹材应用领域的目标。本发明还提供该整竹锥接长材料的制造方法。
文档编号B27D1/10GK103056934SQ20131000726
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者傅万四, 赵章荣, 刘星雨, 周建波, 韩望 申请人:国家林业局北京林业机械研究所