专利名称：炭化高密度竹材的加工方法
技术领域：
本发明与将竹子加工成复合型材的方法有关。
背景技术：
已有的将竹子加工成复合型材的方法如中国专利99117809.2所述，是将毛竹劈成竹丝，经干燥后浸胶装模，再经10-100MPa高压后固化成型材，竹丝浸胶后的胶含量为6％-15％。由于压制成型的压力一般都在50MPa以上，型材产生的内应力大，影响胶的粘结力和尺寸的稳定性。由于竹丝在装模具时随意装填的，没有根据竹子的部位和生长期分类使用，其硬度、强度、色泽不均匀，影响产品质量，并且无法在制作过程中根据不同的原料调整局部工艺来保证产品硬度、色泽的一致。由于原料未经脱糖、去脂、软化处理，型材易产生霉变和变形。
已有的强化竹材专用成型模具，由液压机，上模、内模、内模顶出泵和加料导板组成，内模上装有若干个锁模销，下模为整体刚性模，侧壁开有若干个锁模导管。工作时，将毛竹原料放在内模内侧的加料导板内，启动液压机，上模将毛竹原料压入内模使其成型，再取若干锁模销通过锁模导管顶入内模，将被压成型的竹材固型，再使压机卸压，启动取模顶出泵将压制好的成型竹材连同内模从下向上整体顶出脱离下模，并集中进入烘箱内固化处理成型，然后取出锁模销，卸下内模，完成竹材强化成型的生产工艺过程。由于下模为一整体，其内腔与内模连接，竹材在内模内经高压成型后使内模与下模紧密配合，需顶出泵才能将其从下模顶出，出模成本高，耗能大，并且易损坏模具和成型竹材。销模销进入内模直接与竹材接触须强力顶入，由于只在下模有导管导向，进入内模侧无导向管，操作不便，锁模销不易进入内模另一侧壁的孔内，不能有效使被压成型的竹材固型。内模被顶出下模后，由于只有一排锁模销固形，在热固化工序很容易因竹材的膨胀而使内模变形，影响内模使用寿命和竹材质量。
已有的加工强化竹材的液压机的机座的机架横梁上有一排孔与上油缸的活塞杆对应，排孔的轴线在平台上的投影线上有孔与平台下的下油缸的活塞杆对应。外模固定于平台上，其内腔装有内模。外模底部有孔与平台上的孔对应，起模时，下油缸活塞杆穿过上述两孔与内模底部接触。由于上油缸强大的压力使竹材在内模内形成并使内模与外模紧密接触，出模时，下油缸的顶出力须很大才能克服内、外模间的摩擦力，耗能大，并容易损坏内模及其内的竹材。固定外模的机构也须制得足够强大，制造成本高。
发明的内容本发明的目的是提供一种产品强度、硬度高、内应力小，稳定性优良、色泽可调、制造容易、耗能少的炭化高密度竹材的加工方法。
本发明是这样实现的本发明炭化高密度竹材的加工方法，包括如下步骤(1)将竹材加工成竹片，去掉青层和死黄层，(2)将竹片劈成竹丝或碾成纵横相连的竹丝片，(3)将竹丝片或竹丝放在碳化罐中，在2-3MPa压力下，100-300℃温下热解炭化2-3小时，(4)将热解炭化的竹丝片或竹丝浸胶，(5)将浸胶后的竹丝片或竹丝在模具中经高压后固化成型材。
步骤(3)中将竹丝片或竹丝与不锈钢架扎成捆子放入碳化罐中，放入蒸气升压至2.8MPa，每保压20分钟由排气阀排一次气，时间为1分钟，再送入蒸气增压至2.8MPa。
步骤(2)、(3)之间有软化步骤，其方法为将竹丝或竹丝片放入软化液中在80-100℃温度下煮1-2小时，软化液的配比如下，重量％，双氧水 2-5亚硫酸鱼油 2-3小苏打 2-3漂白粉 3-8其余为水，软化液的pH值为 8-15。
将浸胶后的竹丝片或竹丝干燥，使其含水量≤8％。
步骤(5)中经高压成型的竹材在远红外加热炉中，在80-120℃温度下加热固化1-5小时。
步骤(1)或(2)中将竹丝或竹丝片根据部位、生长期分类，分别进入以后的工序。
将步骤(2)中制成的竹丝或竹丝片烘干后再进入以后的工序。
步骤(5)中使用的模具为活动模具，活动模具，包括与一第油缸11连接的上模板1、与固定模板2连接的内模3，加料导板4位于内模3上，内模3的一侧壁与固定模板2有对应的排孔5，内模3为两端开放的凹形，其两侧壁分别与第一固定模板2和第一活动模板6连接，第二固定模板7和第一固定模板2与压机8固连，其间依次放置第二活动模板9、第一活动模板6、内模3，楔形第二活动模板9的两斜面分别与第二固定模板7和第一活动模板6的一侧面配合。
步骤(5)中使用的压机的机座的平台12或竖壁上有孔13与活动模板9配合，孔13的中心对应平台12上面或下面或平台上安装的第二油缸10的活塞杆14，平台12上面的机架16的横梁上有沿平台上放置的内模3的轴线设置的若干第一油缸11，第一油缸11的活塞杆15与平台12垂直，其竖向投影在孔13的一侧的平台上。
本发明的竹材在浸胶加压前先经热解炭化处理步骤，可使产品硬度增加，消除内应力可增加强度和稳定性优良。并且在此步骤中可根据所需色彩在100-300℃和2-3小时内调整热解炭化参数使产品不需上漆达到理想的自然色彩。
将原料软化脱糖去脂，既可防止霉变又可使竹纤维内应力减小，增加产品的粘合力。原料和成品用远红外的加热烘干，不会产生外干内湿现象，避免产品变形，节能，不污染环境。
所用活动模具和液压机结构简单，制造容易，操作方便，出模耗能小，生产效率高，产品质量好。
图1为活动模具结构图。
图2为液压机结构图。
图3为图2的A-A剖视图。
具体实施例方式本发明的工艺流程如下1、将竹材加工成长0.4-2米，宽1.4-2.4厘米，厚1.2-2毫米的竹片，去掉0.8-1毫米的青层，并去掉死黄使产品不含腊和糖份，到达产品粘合紧密不产生剥离现象。将竹片分类组合，分别进入下工序。
2、用碾丝机将竹片碾成纵横相联连接的竹丝片，使竹片产生间隙，胶才能渗透均匀，粘合紧密。
3、消毒、脱糖、去脂、软化，用双氧水2-5％、小苏打2-3％、漂白粉3-8％、亚硫酸鱼油2-3％、其余为水配制成软化剂，将竹材放入软化剂中，在80-100℃温度下水煮1-2小时，使纤维组织膨胀消除内应力，去脂、去油、杀菌。
4、烘干，使竹丝片在膨胀后收缩，要求含水率低于8％，产品不易变型以及加强产品的粘合力。
5、炭化工艺过程先将竹片用一不锈钢管架扎成尺寸比碳化罐内空略小一些的捆子，然后把不锈钢管架和材料一起装入碳化罐内，盖紧罐门，放入蒸气、待表压升至2.8MPa时，关掉蒸气。如气压下降，需补足压力。每20分钟用排气阀排一次罐内蒸气，排放时间为1分钟，然后再送入蒸气，增压至2.8MPa。每碳化一罐材料时间约为2-3小时。
出罐时竹片偏白，表明时间不足或压力不足，竹片颜色偏深，表示时间过长或气压过高。
6、将竹材放入浸胶篮内、放入胶池浸泡10分钟，胶池内酚醛胶粘接剂与水的比例为1∶1，使胶进入竹材纤维组织内，含胶量为15-20％，使其含胶量均匀，粘合更紧密。
7、再次烘干，使纤维完全排除水份，将孔收缩完全定型，含8％水份。
8、压制，所用复合型专用液压机必须保证在55MPa/cm2的压力工作，它是与活动模具相匹配的，2-3分钟使能完成一次工作，卸下活动模具又换上活动模具。用600-700个模具周转，一台压机每天产出25-30立方米型材。
每个模具上有30个孔。在压机压住模具盖板时，盖板上面螺杆销紧紧压住盖板，盖板压住型材，在卸下模具时，用电动螺丝枪带上螺丝帽，送经后工序加温固化完全消除内应力后，再松开螺帽，整个过程只需5分钟完成。在下工序消除内压力后松开30个螺杆，大大的提高效益，确保产品不变形。
9、红外加热烘房操作程序1、将压制成型的模具和材料用铁轨送入烘房，并关好烘房门。
2、将自动温控器调至80℃-120℃之间。
3、合上电闸，通电。
4、待室内温度达到调控温度时(表温)、烘1-5小时，每15-20分钟启动排气扇2分钟，排除室内湿空气。
5、固化后、开门，将模具拉出烘房，旋下螺母取出成品。
权利要求
1.炭化高密度竹材的加工方法，包括如下步骤(1)将竹材加工成竹片，去掉青层和死黄层，(2)将竹片劈成竹丝或碾成纵横相连的竹丝片，(3)将竹丝片或竹丝放在碳化罐中，在2-3MPa压力下，100-300℃温下热解炭化2-3小时，(4)将热解炭化的竹丝片或竹丝浸胶，(5)将浸胶后的竹丝片或竹丝在模具中经高压后固化成型材。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中将竹丝片或竹丝与不锈钢架扎成捆子放入碳化罐中，放入蒸气升压至2.8MPa，每保压20分钟由排气阀排一次气，时间为1分钟，再送入蒸气增压至2.8MPa。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)、(3)之间有软化步骤，其方法为将竹丝或竹丝片放入软化液中在80-100℃温度下煮1-2小时，软化液的配比如下，重量％，双氧水2-5亚硫酸鱼油2-3小苏打2-3漂白粉3-8其余为水，软化液的pH值为8-15。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将浸胶后的竹丝片或竹丝干燥，使其含水量≤8％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(5)中经高压成型的竹材在远红外加热炉中，在80-120℃温度下加热固化1-5小时。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)或(2)中将竹丝或竹丝片根据部位、生长期分类，分别进入以后的工序。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将步骤(2)中制成的竹丝或竹丝片烘干后再进入以后的工序。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(5)中使用的模具为活动模具，活动模具，包括与一第油缸(11)连接的上模板(1)、与第一固定模板(2)连接的内模(3)，加料导板(4)位于内模(3)上，内模(3)的一侧壁与固定模板(2)有对应的排孔(5)，内模(3)为两端开放的凹形，其两侧壁分别与第一固定模板(2)和第一活动模板(6)连接，第二固定模板(7)和第一固定模板(2)与压机(8)固连，其间依次放置第二活动模板(9)、第一活动模板(6)、内模(3)，楔形第二活动模板(9)的两斜面分别与第二固定模板(7)和第一活动模板(6)的一侧面配合。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于步骤(5)中使用的压机的机座的平台(12)或竖壁上有孔(13)与活动模板(9)配合，孔(13)的中心对应平台(12)上面或下面或平台上安装的第二油缸(10)的活塞杆(14)，平台(12)上面的机架(16)的横梁上有沿平台上放置的内模(3)的轴线设置的若干第一油缸(11)，第一油缸(11)的活塞杆(15)与平台(12)垂直，其竖向投影在孔(13)的一侧的平台上。
全文摘要
本发明为炭化高密度竹材的加工方法，与用竹子为原料制备复合型材的方法有关，解决经高压制成的型材的内应力高，硬度、强度差，色泽不可调和耗能高的问题包括如下步骤(1)将竹材加工成竹片，去掉青层和死黄层，(2)将竹丝竹片劈成竹丝或碾成纵横相连的竹丝片，(3)将竹丝片或竹丝放在碳化罐中，在2－3MPa压力下，100－300℃温下热解炭化2－3小时，(4)将热解炭化的竹丝片或竹丝浸胶，(5)将浸胶后的竹丝片或竹丝在模具中经高压后固化成型材。可用于制备各种竹板、竹条。
文档编号B27K3/52GK1887551SQ20061002101
公开日2007年1月3日 申请日期2006年5月26日 优先权日2006年5月26日
发明者李和麟 申请人:李和麟