一种轻质竹结构板及其制备方法与流程

本发明属于包装材料领域，具体是一种轻质竹结构板，及其制备方法。

背景技术：

包装领域，尤其是大型设备的包装领域，需要使用大量的板材。大多数情况，这些板材在使用过一次后就被废弃了，如果是木质的板材，会导致森林资源的严重浪费。为了减少木材资源的浪费，有必要以竹材替代木材来制板应用。中国专利文献CN101214669A，于2008年7月9日公开了“竹质定向结构刨花板为芯层集装箱、车厢底板及其制造方法”， 由面层、芯层、底层三层结构粘合而成，其特征在于芯层是五层以上竹质刨片纵横交错定向铺装粘合而成的结构刨花板，面层和底层是单独一层以上木质单板或是浸渍纸或是酚醛浸渍纸，或面层和底层是木质单板与浸渍纸或酚醛浸渍纸复合层。其制造方法包括芯层和面层、底层的制造和粘合。该种方案制备的竹材板，密度高，重量大，导致运输过程的净毛重比比较低。据测算，中国的物流成本在最终消费品的总成本中的比重高达40%以上。包装材料的轻量化，有助于提高净毛重比，有助于降低物流成本占比，有助于全社会范围内的节约资源。前述方案制备的竹材板，在轻量化上显然不能达到令人满意的程度。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是，现有竹制板材缺乏轻量化设计，成品板的密度过大，从而提供一种轻质竹结构板及其制备方法，通过该制备方法制备出轻质竹结构板，具有密度低、重量轻、强度高的优势。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种轻质竹结构板的制备方法，依次包括如下步骤：

（1）选择生长年龄合适、粗细均匀的竹材，砍伐后对竹材的外壁进行适量的刨削，制成等长的坯材，坯材的横截面为以竹材轴心上的点为中心线的正方形，或四角略带圆弧的正方形；

（2）对坯材进行防霉、防蛀、烘干处理；

（3）按需截取坯材，获得制备轻质竹结构板的各种基础坯料：

横向短等距截取坯材，得到短坯竹筒料；

横向长等距截取坯材，得到长坯竹筒料；

轴向沿平行于正方形的某一边的方向等厚纵剖带竹横隔的坯材，得到薄长坯料；

（4）将若干短坯竹筒料轴向设为芯板的厚度方向，在水平向上彼此侧壁相邻的粘拼组配在一起，外部粘接外框，侧压加工成一定幅面的短坯竹筒芯板；

将若干长坯竹筒料轴向设为芯板的长度或宽度方向，在水平方向上单层的依次排列后粘拼组配在一起，外部粘接外框，侧压加工成一定幅面的纵切长坯芯板；

将若干薄长坯料轴向设为芯板的长度或宽度方向，在水平方向上单层的以宽度方向依次排列后粘拼组配在一起，外部粘接外框，侧压加工成一定幅面的薄坯芯板；

（5）按需选取步骤4中的3种芯板中的任意种，以任意层数在厚度方向上下叠合后，最上层和最下层覆以竹饰面板，通过正压粘合加工，复合成成品板。

竹子是禾本植物。同其它种类的禾本植物一样，为了适应任意方向的风力，竹子在亿万年的演化中形成了圆筒的外形；为了对抗径向压力，竹子还在其内部形成了径向的竹横隔。圆筒的外形和径向的竹横隔，使竹子在特定方向上具有极高的强度。本技术方案以此特点为基础，首先根据需要初步截取长度，再对竹材的外壁进行锯、刨、削，使其在横截面上具有方形的轮廓，和两端一致的尺寸，形成一个方筒形状，以便后续的裁切、拼合、粘接工序；然后是防霉、防蛀、烘干处理，避免竹材霉变虫蛀；接下来是将方筒形的竹材进行裁切，形成三种不同的基础坯材：短距离横切形成短坯竹筒料，长距离横切形成长坯竹筒料，等厚带竹横隔纵向锯切形成薄长坯料。这3种基础坯材各自可以加工成一种芯板：短坯竹筒料统一的按照轴向竖直的方向进行水平排列，侧壁靠侧壁，可以整齐的拼合成短坯竹筒芯板，其优势是在厚度方向上强度很高，而整体的芯板质量较轻；长坯竹筒料统一的按照轴向水平的方向进行单层排列，侧壁和侧壁彼此并拢，可以整齐的拼合成纵切长坯芯板，其优势是在长坯竹筒料的轴向方向，也就是板的水平方向上强度很高；将若干薄坯芯板的宽度方向并拢拼合起来，可以形成薄坯芯板，其优势是兼具厚度方向和长度、宽度方向的强度，板的厚度较小。最后，按照需要的强度要求、体积要求综合选择，在这3种芯板中选取所需的品种，进行厚度方向的复合，上下端均覆盖竹饰面板，就完成了成品板的制备。经过本方法制备的竹结构板，保留了竹子的圆筒形状、竹横隔的受力结构，在较轻的质量较低的密度下，以竹子的自然结构为芯板提供强度，即可以芯板复合成成品板。各个芯板的外框尺寸以加工设备的尺寸要求和最终成品板的尺寸要求决定，外框材质可以是竹、木、塑料或金属。

作为优选，步骤（5）中所取芯板包括至少2张纵切长坯芯板的，在复合成品板时，各张纵切长坯芯板中的长坯竹筒料的长度方向依次互为90°交叉。纵切长坯芯板由长坯竹筒料在长度方向上贴合在一起而成，多张纵切长坯芯板依次在长坯竹筒料的长度方向上互成90°的方向放置，可以提高成品竹结构板的强度。

作为优选，步骤（5）中所取芯板数量大于2时，所述各张纵切长坯芯板依次对称的分设在中位线的两侧。如果形成成品竹结构板的芯层为3层或以上的，可以将纵切长坯芯板沿中位线对称布设，有利于提高成品竹结构板的强度。如果纵切长坯芯板的张数为奇数，则最后一张纵切长坯芯板可放置在中间层的任一侧。中位线可以是处于中位的层，或是处于中位的层间隙。

作为优选，步骤（5）中所取芯板包括至少2张薄坯芯板的，在复合成品板时，各张薄坯芯板中的薄长坯料的长度方向依次互为90°交叉。同样的，薄型芯板由薄长坯料在长度方向上贴合在一起而成，多张薄坯芯板依次在薄长坯料的长度方向上互成90°的方向放置，可以提高成品竹结构板的强度。

作为优选，步骤（5）中所取芯板数量大于2时，所述各张薄坯芯板对称的分设在中位线的两侧。同样的，如果形成成品竹结构板的芯层为3层或以上的，可以将薄坯芯板沿中位线对称布设，有利于提高成品竹结构板的强度。如果薄坯芯板的张数为奇数，则最后一张薄坯芯板可放置在中间层的任一侧。中位线可以是处于中位的层，或是处于中位的层间隙。

作为优选，步骤（4）中制备纵切长坯芯板时，相邻的长坯竹筒料的竹横隔位置前后交错。将竹横隔位置前后交错，可以提高纵切长坯芯板在厚度方向上的整体强度。

作为优选，步骤（4）中制备薄坯芯板时，相邻的薄长坯料的竹横隔位置前后交错。同样的，将竹横隔位置前后交错，可以提高薄坯芯板在厚度方向上的整体强度。

作为优选，步骤（5）中在复合成品板时，各相邻的芯板之间还复合有标准板, 所述标准板包括竹板、木板、塑料板、金属板。标准板主要用来提高厚度方向上相邻的芯板之间的粘合效果。标准板可以是竹板、木板、刨花板、胶合板、木工板、塑料板、金属板等市售的板材。

作为优选，步骤（4）中各种坯料在制成芯板时，在特定的边、角和中间部位相应成模数尺寸的位置固定有连接件。坯料需要在特定的边、角和中间位置固定连接件，才能具有可装配性。例如可以在坯料的空心位置镶嵌实心连接材料，然后在这些实心连接材料上固定销、栓、孔等连接结构或连接件，方便后续装配使用。实心连接材料可以是竹材、木材、塑料或金属。在受力要求不高的情况下，也可以直接在坯料上打孔，将螺杆等连接件固定在板材上。

一种轻质竹结构板，按前述一种轻质竹结构板的制备方法制备而成，由短坯竹筒芯板、纵切长坯芯板、薄坯芯板中的一种或若干种，在厚度方向上正压复合而成；各层芯板之间还复合有竹材板；在轻质竹结构板厚度方向的两端面上还复合有竹饰面板；芯板包括至少2张纵切长坯芯板的，各张纵切长坯芯板中的长坯竹筒料的长度方向依次互为90°交叉；芯板包括至少2张薄坯芯板的，各张薄坯芯板中的薄长坯料的长度方向依次互为90°交叉；所述轻质竹结构板包括若干薄坯芯板和/或若干纵切长坯芯板的，这些薄坯芯板和/或纵切长坯芯板在轻质竹结构板的厚度方向上对称布置；同张薄坯芯板和/或纵切长坯芯板上的相邻的长坯竹筒料和/或相邻的薄长坯料上的竹横隔位置前后交错；各芯板特定的边、角和中间部位相应成模数尺寸的位置固定有连接件。

该种轻质竹结构板，在相同体积下比同材质的板材重量大幅减轻。在采用不同方向的芯板匹配后，整体强度和均衡受力能力更高于传统的竹材板。

综上所述，本发明的有益效果是：能制备出轻量化的竹结构板，具有密度低、重量轻、强度高的优势。

附图说明

图1是本发明的坯材的轴向视图，

图2是短坯竹筒芯板的俯视图，

图3是纵切长坯芯板的俯视图，

图4是制备薄长坯料的坯材截取轴向视图，

图5是薄坯芯板的横截面示意图，

图6是一种成品的轻质竹结构板的分层剖面示意图。

其中：1竹筒壁，2竹横隔，3外框，A短坯竹筒芯板，B纵切长坯芯板，C薄坯芯板，D竹饰面板，E竹材板。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例，为一种轻质竹结构板的制备方法，包括以下5个步骤：

（1）选择生长年龄合适、粗细均匀的竹材，砍伐后对竹材的外壁进行适量的刨削，制成等长的坯材，坯材的横截面为以竹材轴心上的点为中心线的正方形，或四角略带圆弧的正方形，如图1所示，本例的坯材的横截面外部为竹筒壁1，竹筒壁内为自然生长形成的竹横隔2，竹筒壁的形状是四角略带圆弧的正方形；

（2）对坯材进行防霉、防蛀、烘干处理；

（3）按需截取坯材，获得制备轻质竹结构板的各种基础坯料：

横向短等距截取坯材，得到短坯竹筒料；

横向长等距截取坯材，得到长坯竹筒料；

轴向沿平行于正方形的某一边的方向等厚纵剖带竹横隔的坯材，横截面示意图如图4所示，得到薄长坯料；

（4）将若干短坯竹筒料轴向设为芯板的厚度方向，在水平向上彼此侧壁相邻的粘拼组配在一起，外部粘接外框，侧压加工成一定幅面的短坯竹筒芯板，如图2所示；

将若干长坯竹筒料轴向设为芯板的长度或宽度方向，在水平方向上单层的依次排列后粘拼组配在一起，外部粘接外框，侧压加工成一定幅面的纵切长坯芯板，且相邻的长坯竹筒料的竹横隔位置前后交错，如图3所示；

将若干薄长坯料轴向设为芯板的长度或宽度方向，在水平方向上单层的以宽度方向依次排列后粘拼组配在一起，外部粘接外框，侧压加工成一定幅面的薄坯芯板，薄坯芯板的横截面如图5所示；且相邻的薄长坯料的竹横隔位置前后交错；

（5）按需选取步骤4中的3种芯板中的任意种，以任意层数在厚度方向上下叠合后，最上层和最下层覆以竹饰面板，通过正压粘合加工，复合成成品板。本例选取的是3种，由上至下依次是：纵切长坯芯板、薄坯芯板、短坯竹筒芯板、薄坯芯板、纵切长坯芯板。上下两层纵切长坯芯板的长坯竹筒料的长度方向彼此成90°交叉。上下两层薄坯芯板的薄长坯料的长度方向彼此成90°交叉。

为了强化各个相邻的芯板的粘合效果，本例中还在相邻的芯板中间复合有标准板，标准板可以是刨花板、胶合板、木工板、竹材板、塑料板、金属板等市售的板材，本例选择的是竹材板。5层芯板的厚度方向的上表面和下表面分别以竹饰面板复合。在步骤（4）中各种坯料在制成芯板时，在预先选定的边、角和中间部位相应成模数尺寸的位置固定镶嵌有实心连接材料，本例中选用的实心连接材料为条块状竹材，并将若干螺杆等连接件固定在条块状竹材上，方便后续装配连接使用。

最终按照本例的方法制备而得的轻质竹结构板，如图6所示，由上至下依次为：竹饰面板D、纵切长坯芯板B、竹材板E、薄坯芯板C、竹材板E、短坯竹筒芯板A、竹材板E、薄坯芯板C、竹材板E、纵切长坯芯板B、竹饰面板D。该种轻质竹结构板，在长度、宽度、厚度三个方向上均具有极高的强度，而本身的质量很轻，密度很低，在仓储运输上具有显著优势。以本例的方法制备的轻质竹结构板，除了包装材料领域，也可以适用在建材、室内外装饰、家具等相关领域。