专利名称：竹木薄板复合层积材的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于风力发电叶片复合材料的竹木薄板复合层积材。
背景技术：
目前，用于风力发电的叶片一般均采用玻璃纤维增强塑料(简称玻璃钢)
复合材料制造。这种材料虽然制造工艺成熟，但也存在成本高(10-20万元/ 吨)的问题，且玻璃钢的废旧产品处理困难，既难以燃烧，又不易分解，国 外多采用堆积方式处理，占用了大量的土地。因此，必须开发出一种新的低 成本、可回收利用的环保叶片来替代目前大量使用的玻璃钢叶片。
我国是木材资源非常丰富的国家，杉木作为我国南方广泛生长的主要木 材品种之一，其来源广泛，木材蓄材量大，生长相对较快，同时具有良好的 防腐性能，其密度低，顺紋方向力学性能好，但杉木的横紋方向强度低，顺 紋方向的抗压强度也相对较低。而毛竹的竹青部份具有强度高、硬度大、韧 性好、耐磨等特点。
专利申请200710178373.8 "风电叶片复合材料的杉木边材径切板目测及 机械分级方法，，公开了一种杉木的毛坯板分级方法，通过该方法能够分级出 抗弯弹性;漠量大于12000 Mpa的杉木边材规格板。
专利申请200710178853.4 "杉木薄板层积材的制造方法"公开了一种杉 木薄板层积材的制造方法，通过该方法的步骤能够制造出满足要求的重组杉 木木方。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于风电叶片复合材料的竹木薄板复合层积材，该复合层积材能够满足风电叶片各项强度要求。为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于风电叶片复合材料的竹 木薄板复合层积材包括 一层以上杉木薄锯板和一层以上竹青薄板，杉木薄 锯板和竹青薄板顺紋组坯，每层杉木薄锯板和竹青薄板均浸渍有一层混合环 氧树脂层，并且通过热压将杉木薄锯板和留青薄板胶合在一起。优选地，所述每层杉木薄锯;tl为两片以上，按照顺紋方向组坯，相邻两 片的表面上涂有一层胶层。优选地，所述杉木薄锯板的厚度为2 ~ 4mm。优选地，所述杉木薄锯板的厚度为3mm。优选地，所述每层竹青薄板为两片以上的留青竹片，按照竹青朝向同一 方向组坯，相邻的两片留青竹片的表面上涂有一层胶层。优选地，所述竹青薄板的厚度为2 ~ 4mm。优选地，所述竹青薄板的厚度为3mm。优选地，所述留青竹片的Ew > 12000 Mpa。本实用新型按GB1935-91木材顺紋抗压强度试验方法的要求加工并检测 试件；再按NASACR-174910、 UDR-TR-85-45顺紋抗拉强度试验方法的要求 加工并检测试件，沿木紋方向的平均4i伸强度〉190MPa,沿木紋方向的平均 压缩强度〉130MPa,沿木紋方向的扬氏模量〉21GPa,完全满足风力发电叶 片的强度要求。因此本实用新型使杉木与毛竹大批量用于加工风力发电叶片 成为可能。
图1为本实用新型竹木薄板复合层积材的组坯示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括 一层以上(如图所示为4层)杉木薄锯 板1和一层以上(如图所示为5层)竹青薄板2，杉木薄锯板1和竹青薄板依次错层顺紋组坯，每层杉木薄锯板1和竹青薄板2均浸渍有一层混合环氧树 脂层3，通过热压将杉木薄锯板1和留青薄板2胶合在一起。杉木薄锯板1 的厚度为2 ~ 4mm,优选为3mm;竹青薄板2的厚度为2 ~ 4mm,优选为3mm。如图]所示，每层杉木薄锯板1为两片以上(如图所示为8片)，按照 顺紋方向组坯，相邻两片之间涂有一层月交层4,通过热加月交合在一起。每层 竹青薄板2为两片以上(如图所示为8片)，竹青朝向同一方向组坯，相邻 的两片留青竹片的表面上也涂有一层胶层5，并通过热加胶合在一起。本实用新型具体按照如下步骤进行选材和处理首先按照专利申请200710178373.8进行杉木边材径切》见格板的分级，具 体包括如下步骤步骤l:选择直径在30厘米以上，树干通直，外观无缺陷(包括腐朽、 弯曲等)的杉木新伐材原木若干；步骤2:对选材进行"米"字型下料；步骤3:锯解标准杉木边材径切毛坯板，在千燥窑里烘千至含水率低于 12%,剔除各种木材缺陷，精加工制成500mmx20mmx20mm (长x宽x厚)的 规格板条备用；步骤4:通过目测，选择的毛坯板满足直紋理、材质均勻，年轮宽度 d 、于2mm且分布均匀，外观无任何生长缺陷和加工缺陷，径面形成的"山"紋 数量少于2个且与平面的夹角大于75。为合格。然后再按照专利申请200710178853.4的制作步骤进行制作，具体步骤为步骤5:对杉木进行组坯，组坯时分级杉木边材径切规格板组坯过程中 要保证斜接缝的位置上下、左右错开，长度方向上按照斜接角度为2~6°进行 斜接，最佳斜接角度为3.81° (斜率1/15)。杉木边材径切规格板之间涂刷集 成材胶，胶粘剂选用双组分的合成乳胶(LK-DN60)做为集成材的胶粘剂， 配比为(重量百分比)合成乳胶70 ~ 90 % ，固化剂为10 ~ 30 % ,优选的配 比为LK-DN60:固化剂=100: 15。涂胶量为120 ~ 220g/m2，陈化时间为5 15分钟，压力为5 ~ 15kgcm2，冷压时间为60 ~ 120分钟；最佳涂胶量是170g/m2 (单面)，陈化时间10分钟，压力10kg/cm2，冷压时间90分钟；按本实用新型的制作步骤进行制作，具体步骤为
步骤6:将冷压好的杉木集成材木方放置24小时后，取出沿径向锯切并 加工成2 ~ 4mm (优选为3mm)厚的薄锯板备用；
步骤7:按照配比(重量百分比)为618环氧树脂15~35%， SK3环 氧树脂15~35%,酚醛树脂25~45%调制浸渍树脂；优选配比为618环氧 树脂SK3环氧树脂2124酚醛树脂固化剂=30: 30: 40;测定调制好的 环氧混合浸渍树脂的固含量，再加入稀释剂丙酮将环氧混合浸渍树脂的固含 量调至40%;
步骤8:将调制好的环氧混合浸渍树脂倒入浸渍罐中，加入杉木薄锯板， 加上重物使薄锯板完全浸入浸渍树脂中，加0.8MPa压力浸渍，60分钟后取 出沥干，待薄锯板表面的胶不再粘手为止，将浸渍好树脂的薄锯板送入烘箱 干燥，打开烘箱鼓风机，烘箱温度设定为60。C，时间为120分钟；
步骤9:将采伐的毛竹处理加工成具有适当长度、宽度和厚度的留青竹
片；
步骤10:将留青竹片进行炭化处理，炭化条件为温度100 140。C，压 力0.5 1.5个大气压，时间60 180分钟；
步骤ll:将炭化完成的竹片进行干燥，控制竹片的含水率在8%以下； 并利用用DY-D99型多功能动态杨氏模量测量仪检测竹青片后分级， Ew^l2000Mpa， 一级；12000 MPa> Ew^ 10000 MPa， 二级；
步骤12:将选用一级竹青片涂胶，并按竹青朝向同一方向组坯，通过热 压制成分级竹青薄板；
步骤13:将调制好的环氧混合浸渍树脂倒入浸渍罐中，加入分级竹青薄 板，加上重物使竹青薄板完全浸入浸渍树脂中，力口 0.8MPa压力浸渍，60分 钟后取出沥干，待竹青薄板表面的胶不再粘手为止，将浸渍好树脂的竹青薄 板送入烘箱干燥，打开烘箱鼓风机，烘箱温度设定为60。C，时间为120分钟；
步骤14:将低温干燥好的分级杉木浸渍薄锯板和分级竹青薄板依次错层 (即一层杉木薄锯板一层竹青薄板)顺紋组坯，使竹青面朝同一方向，竹木 薄板复合层积材的压缩率为50%,将组坯好的材料放入热压机热压，热压垫板的上、下两层涂800 ~ 1000厘泊硅油，热压温度为100~ 140。C，压力为10 ~ 20Mpa，热压时间为60 ~ 120分钟；优选为热压垫板的上、下两层涂1000厘 泊硅油，热压温度为120。C，压力为15Mpa，时间为90分钟；步骤15:将加工好的竹木薄板复合层积材取出，如图1所示，放置24 小时后，按GB1935-91木材顺紋抗压强度试验方法的要求加工并检测试件； 再按NASA CR-174910， UDR-TR-85-45顺紋抗拉强度试验方法的要求加工并 检测试件，沿紋理方向的平均拉伸强度〉190MPa，沿木紋方向的平均压缩强 度〉130MPa，沿木紋方向的扬氏模量〉21GPa。完全满足将杉木大批量用于 风力发电叶片的要求。
权利要求1、一种竹木薄板复合层积材，其特征在于，包括一层以上杉木薄锯板和一层以上竹青薄板，杉木薄锯板和竹青薄板顺纹组坯，每层杉木薄锯板和竹青薄板均浸渍有一层混合环氧树脂层，并且通过热压将杉木薄锯板和留青薄板胶合在一起。
2、 如权利要求1所述的竹木薄板复合层积材，其特征在于，所述每层杉 木薄锯板为两片以上，按照顺紋方向组坯，相邻两片的表面上涂有一层胶层。
3、 如权利要求2所述的竹木薄板复合层积材，其特征在于，所述杉木薄 锯板的厚度为2 ~ 4mm。
4、 如权利要求3所述的竹木薄板复合层积材，其特征在于，所述杉木薄 锯板的厚度为3mm。
5、 如权利要求1所述的竹木薄板复合层积材，其特征在于，所述每层竹 青薄板为两片以上的留青竹片，按照竹青朝向同一方向组坯，相邻的两片留 青竹片的表面上涂有一层胶层。
6、 如权利要求5所述的竹木薄板复合层积材，其特征在于，所述竹青薄 ^反的厚度为2 ~ 4mm。
7、 如权利要求6所述的竹木薄板复合层积材，其特征在于，所述竹青薄 寺反的厚度为3mm。
8、 如权利要求5所述的竹木薄板复合层积材，其特征在于，所述留青竹 片的Ew〉 12000 Mpa。
专利摘要本实用新型公开了一种用于风电叶片复合材料的竹木薄板复合层积材包括一层以上杉木薄锯板和一层以上竹青薄板，杉木薄锯板和竹青薄板顺纹组坯，每层杉木薄锯板和竹青薄板均浸渍有一层混合环氧树脂层，并且通过热压将杉木薄锯板和留青薄板胶合在一起。本实用新型按GB1935-91木材顺纹抗压强度试验方法的要求加工并检测试件；再按NASA CR-174910、UDR-TR-85-45顺纹抗拉强度试验方法的要求加工并检测试件，沿木纹方向的平均拉伸强度＞190MPa，沿木纹方向的平均压缩强度＞130MPa，沿木纹方向的扬氏模量＞21GPa，完全满足风力发电叶片的强度要求。
文档编号B27D1/04GK201220441SQ200820080729
公开日2009年4月15日 申请日期2008年5月21日 优先权日2008年5月21日
发明者任海青, 江泽慧, 玲 陈, 黄晓东 申请人:中国林业科学研究院木材工业研究所