一种竹材、木材与泡沫铝复合夹芯板材及其制作方法

文档序号:9900817阅读:728来源:国知局
一种竹材、木材与泡沫铝复合夹芯板材及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于竹材加工、复合材料技术领域,具体涉及一种竹材、木材与泡沫铝复合夹芯板材及其制作方法。
【背景技术】
[0002]竹、木材作为与人们息息相关的优质材料,拥有易加工、强重比高、美丽花纹、光泽和颜色、吸收紫外线、反射红外线、良好触觉(远优于金属材料)、良好声学效果、良好的弹塑性、调温解湿、电绝缘、防火防腐等优良作用。在人类常用的钢、木、水泥、塑料四大主材中,只有竹、木材直接取自天然,因而具有生产成本较低、耗能较小、无毒害、无污染等特点。竹材、木材作为无可替代的低碳环保、环境友好型可持续材料,是目前使用最为广泛的材料之一,目前正在面临如何高效高值化利用的技术瓶颈,如何开拓竹、木材新的利用形式,促进竹木产业转型升级成为当前科研工作者共同的话题。
[0003]泡沫铝是一种多孔金属,与3D打印材料、离子液体、非晶合金和石墨烯等并称为未来最具潜力的十大新材料之一,由于内部存在大量孔隙,轻质、易加工、易安装(可两面蒙皮)、高比刚度、高阻尼减震性能及冲击能量吸收率等优点,同时具有优良电磁屏蔽性、吸声隔声、低热导率、低电导率等特殊优点,目前已广泛应用到轨道交通、航空航天、军事、汽车、绿色建筑化工和电讯等领域。其中,金属薄板一一泡沫铝一一金属薄板形成的“三明治”结构继承了泡沫铝的优异性能,并具有很高的抗弯强度,可用作新型建材、机车车辆的高刚度结构件等。
[0004]由于竹、木材是属于有机非金属材料,属于各向异性材料(非极性材料),给人以自然亲切温暖的感觉,目前主要用于建筑、装潢、家具、地板、客车底板、集装箱底板、结构用材等。泡沫招作为一种新型金属材料属于各向同性材料(极性材料),经过发泡工艺而成,同时兼有金属和气泡特征,最有潜力的市场为泡沫铝隔音屏(用于高速公路、铁路、建筑)和泡沫铝夹心板(用于建筑、地铁、高速列车),而国外主要用于电磁屏蔽和吸、隔音材料。竹、木板材一般密度在0.6?0.8g/cm3,泡沫铝密度为金属铝密度的0.1?0.4倍(约0.3?0.9g/cm3),其抗弯比刚度为钢的1.5倍;二者组合密度梯度小强度大。此极性材料和非极性材料的组合体与同体积的金属钢材、竹木板材相比,具有质轻、易加工、易安装等优点,同时具有很好的物理力学性能和化学性能。二者的组合是复合材料应用领域的创新,使材料应用范围更加多元化,甚至可用于某些特殊领域。

【发明内容】

[0005]本发明的目的之一在于利用竹、木材和泡沫铝的上述优势,弥补各自劣势,扬长避短,采用合理的组坯方式及复合工艺(环氧树脂类胶黏剂)制造的一种兼具“泡沫铝”和“竹木”板材双重优点的竹材、木材与泡沫铝复合夹芯板材,该板材可用作家具板、地板、装潢、电磁屏蔽、隔声墙板等多种材料的基材,是一种具有高附加值和市场潜力的板材。
[0006]本发明的上述目的是通过如下的技术方案来实现的:该竹材、木材与泡沫铝复合夹芯板材,它是由面层、芯层、底层三层粘合压制而成的复合板材;泡沫铝作为芯层,竹材和/或木材作为面层或底层;或者是,泡沫铝作为芯层,泡沫铝的一面贴竹材和/或木材,泡沫铝的另一面直接与薄钢板一次成型。
[0007]具体的,层与层之间的粘合采用环氧树脂类胶黏剂粘合压制而成一个整体。
[0008]具体的,所述面层、芯层、底层三层分别是竹板、泡沫铝、竹板。
[0009]具体的,所述面层、芯层、底层三层分别是木板、泡沫铝、木板。
[0010]具体的,所述面层、芯层、底层三层分别是竹板、泡沫铝、木板。
[0011]具体的,所述面层、芯层、底层三层分别是竹板、泡沫铝、薄钢板。
[0012]具体的,所述面层、芯层、底层三层分别是木板、泡沫铝、薄钢板。
[0013]具体的,所述面层或底层是一层较厚宽幅竹单板或木单板,或是几层的竹、木胶合板或是竹、木层积材。
[0014]该竹材、木材与泡沫铝复合夹芯板材还有另外一种结构形式,它是由面层、芯层、底层三层粘合压制而成的复合板材;泡沫铝一面直接与薄钢板一次成型作为芯层,竹材和/或木材作为面层或底层。
[0015]本发明的目的之二在于提供上述竹材、木材与泡沫铝复合夹芯板材的制作方法,它包括如下步骤:
[0016](I)对已制成的面层、底层材料即竹板或木板的粘接一面进行磨砂处理,形成较毛糙表面,以增强环氧树脂类胶黏剂的渗透性,增强胶合强度;如果用到薄刚板,需用钢刷打磨薄刚板粘接面,形成毛糙表面;
[0017](2)将环氧树脂类胶黏剂与固化剂以质量比1:1的比例配比,搅拌均匀后,均匀涂刷于面层、底层板的粘接面,芯层泡沫铝须双面均匀涂胶,施胶量为200g/cm2;
[0018](3)以泡沫铝作为芯层,竹材和/或木材作为面层或底层组坯;或者是,泡沫铝作为芯层,泡沫铝的一面贴竹材和/或木材,泡沫铝的另一面直接与薄钢板一次成型组坯;面层、芯层、底层组坯方式为0°-90°-0°的交错组坯方式;
[0019](4)在压机上压制复合成型步骤:
[0020](a)加热预压阶段:压力为1.5?2.010^,时间为3?4!^11,温度为低于环氧树脂类胶黏剂的变性温度60?70°C ;
[0021](b)保压阶段:预压稳定后,升高压力至3MPa?lOMPa,具体根据泡沫铝抗压强度及材料所需胶合强度配置,压力需控制在泡沫铝形变线弹性区内,时间为2.0?2.5min/mm板坯厚度,温度设定为60 °C;
[0022](c)降压定型阶段:根据保压压力大小分2?3段降压,卸板后用较重平板压好坯板,24h后堆垛使用。
[0023]本发明有效利用了非金属材料竹、木材板材及特殊金属材料泡沫铝的优良性能,经特殊工艺胶合而成,最大限度发挥了面层、底层材料(竹、木)自然温暖舒适的感官作用,芯层材料(泡沫铝)的减震、缓冲、轻质、吸声的优良性能;同时二者的结合能有效提高板材的抗弯、抗冲击性等力学特性,相比薄钢板来说,竹木材作为面层更轻质,且感官良好,又能很好的起到骨架作用,有效弥补泡沫铝的绝对刚度不足,而相比全竹、木板材或其他木质蜂窝板,泡沫铝作为芯层的质量更轻且高比刚度、高阻尼减震性能,及吸声、电磁屏蔽等优势更明显。二者组合可兼具泡沫铝和竹木板材双重优点,可广泛用于家具板、地板、装潢、电磁屏蔽、隔声墙板等多种材料的基材,是一种极具高附加值和市场潜力的板材。
【附图说明】
[0024]图1是本发明实施例1的结构示意图。
[0025]图2是本发明实施例2的结构示意图。
[0026]图3是本发明实施例3的结构示意图。
[0027]图4是本发明实施例4的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]本发明竹、木材与泡沫铝复合夹芯板材的制作过程是:首先将竹、木材(可以是宽幅面厚单板如无缝展开竹单板或胶合板、层积材等)按一定幅面规格锯制,厚度一般为5mm以上,作为面层或底层。准备同样幅面规格的泡沫铝板(金属骨架成份及孔结构可调节)作为芯层。对上述已制成的面层、底层材料即竹板或木板的粘接一面进行磨砂处理,形成较毛糙表面,以增强环氧树脂类胶黏剂的渗透性,增强胶合强度;如果用到薄刚板,需用钢刷打磨薄刚板粘接面,形成毛糙表面。用专用的环氧树脂类胶黏剂(双组份胶,即将环氧树脂类胶黏剂与固化剂以质量比1:1的比例配比,搅拌均匀后所得胶)分别均匀涂刷在面层、底层的粘接面上和芯层即泡沫铝板双面上;如果用到薄刚板,将双组份胶均匀涂刷在已打磨的薄刚板粘接面上。按照复合夹芯板材的各种结构类型组坯,在压机上将坯板压制成型(压力必须低于泡沫铝的破坏载荷,在泡沫铝形变线弹性区内),具体过程如下:
[0029](a)加热预压阶段:压力为1.5?2.010^,时间为3?4!^11,温度为低于环氧树脂类胶黏剂的变性温度60?70°C ;
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