CN101318344A - 多维竹质蜂窝复合材料及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多维竹质蜂窝复合材料及其成型方法，它是把竹质织物与蜂窝芯裹复复合成各种单元式、连续式、卷制式和缠绕式等几大类多维竹质蜂窝复合材料产品。可广泛应用在各领域。

Description

多维竹质蜂窝复合材料及其成型方法

本发明属竹木加工技术领域，特别是涉及竹质织物复层的蜂窝裹层或夹层结构的成型方法。

目前蜂窝夹层结构复合材料因具有结构合理、轻质、高强、用料省等一系列优点而一直是复合材料应用开发领域研究的重点，发展至今夹层结构的蒙皮和夹芯材料种类很多，常用的蒙皮材料有铝合金簿板、钛合金薄板、玻璃钢簿版、木质胶合板、纤维板、无机复合材料板、塑料板、玻璃纤维布和纸等等，常用蜂窝芯有纸蜂窝芯、玻璃钢蜂窝芯、塑料蜂窝芯、铝合金蜂窝芯等等，最有前途的是多维竹蜂窝芯和多维木蜂窝芯，用每种蒙皮与不同蜂窝芯材复合就可开发出许多种蜂窝复合夹层结构材料，现在应用最广的产品主要是纸面纸蜂窝芯、各种人造板面纸蜂窝芯、玻璃钢与玻璃钢蜂窝芯和铝与铝蜂窝芯夹层结构等。

各种纸蜂窝芯夹层结构材料防水、防潮性能有限，应用范围受到限制，玻璃钢蜂窝、铝蜂窝夹层结构材料等因价格高，应用范围也不是很广。纸面纸蜂窝、玻璃钢蜂窝和铝蜂窝夹层结构材料可以实现连续自动化复合成型，而各种人造板蜂窝材料只能是按单元间歇式复合成型，劳动强度大、效率低。怎样能找到一种材料既有纸面连续复合成型的优点，又有很好的性能，同时价格也不高。

本发明的目的是用一种新的加工方法把资源丰富、性能优越的竹质材料制成蜂窝裹层或夹层的结构复合材料，以实现材料利用效率的最大化，通过利用竹质织物作蒙皮材料，就可实现大规模自动化连续生产，以实现生产效率最大化。

经过铣形、砂光等特殊加工的经、纬竹条片织成的竹织物可作为复合夹层结构材料表面装饰层。

本发明是以下述步骤事现的，把经过加工获得的竹片条与柔性纤维织造或非织造配合

一竹片条加工：把经过刨切、旋切、劈切等加工得到的竹片作等长、定宽切割为竹纬条，单条或多条竹纬条宽度应适合蜂窝单边宽度。把经过刨切、旋切、劈切等加工得到的竹片定宽切割成竹片条，单条或多条竹片条宽应适合蜂窝单边宽度，所得等宽有限长竹片条经对接、指接、打坡口搭接、衬布、衬纸等胶接或机械联接成无限长作为竹经条。

二竹织物制造：以条片状竹纬条、竹经条为一向，以柔性纤维为另一向织造或非织造配合制成竹织物，根据竹片条的方向分为纬向竹织物和经向竹织物，并根据竹片条与柔性纤维配合方式的不同分为针织物、交(机)织物、织编织物、编织物，缝编织物及其非织造物等。选柔性纤维为玻璃纤维，以玻纤纱为经纱与竹纬条交织成纬向竹玻布，以玻纤纱为纬纱与竹经条交织制成径向竹玻布，简称竹玻布。

三竹质蜂窝芯制造，根据竹织物各向异性的特点采用不同的上胶、切断、叠合、切条、按需再拼接等工艺，应使蜂窝芯内竹质纤维条处于顺纹竖立状态，柔性纤维永远处于受拉力状态，这就形成了多种不同的制芯工艺，主要的制芯工艺有连续竹玻布条叠合式、缠绕式、层叠式、连续竹玻布芯条对接式等等。竹玻布、纬向竹玻布适合制取连续竹质蜂窝芯；竹玻布适合制取单元式蜂窝芯。

四竹质蜂窝芯经拉伸定型：

1、限宽拉伸：利用宽度限制，将竹芯条拉开。特点是易于实现，横向受力不均匀，适用于单机作业。

2、差速拉伸：利用速度差，将竹芯条拉开。有牵引辊+阻尼辊式；牵引辊+阻尼板式和级差组合式。特点：速差要可调节，适用于机组作业和生产线。

3、差速和限宽相结合式：适用于竹蜂窝芯条需对接的生产线。

4、横向拉伸：将竹蜂窝芯条沿横向拉开，特点是拉伸过程中竹玻布条速度是变化的，适用于连续竹玻布条式生产线。

五多维竹质蜂窝复合材料成型，主要分四大类：单元式、连续式、卷制式和缠绕式。

1单元式竹质蜂窝复合材料成型：用一块或多块竹织物与单元竹质蜂窝芯裹复放入不同的磨具内可制成不同形状的许多种产品。并根据所宣胶凝剂特性来确定是否应加热。该工艺可大量成型单元式蜂窝板，托盘，家具部件，船体，集装箱板，车厢板等等产品。

2连续式竹质蜂窝复合材料成型：用单条多条竹织物与连续蜂窝芯复合就可制取连续裹复竹质蜂窝板材、型材，可按需加入玻璃纤维纱、布、毡等配合，并可直接增加装饰层工段实现生产许多种装饰表层产品。用上下两层或多层纬向竹玻布与连续式蜂窝芯复合得夹层结构复合板。用竹织物包住三个面，用纬向竹玻布包另一个面就实现连续生产裹复竹质蜂窝复合材料产品。用不同的胶凝剂与不同的模具配合就应有不同的工艺参数。

3缠绕式多维竹质蜂窝复合管成型：用竹玻布带在芯模上缠绕底层(内层)，用单元式蜂窝芯卷在中间层，外层缠绕竹玻布带生产单元式竹质蜂窝管，用连续式竹蜂窝芯可实现连续制管。在缠绕层之间可按需加卷制层。

4卷制式多维竹质蜂窝复合管成型：把定长竹玻布卷在芯模上，用单元蜂窝芯卷在中间层，再把定长竹玻布卷在外层。可按需加缠绕层。

实施例

用上下两条竹玻布带通过各自不饱和聚酯树脂曹侵胶，把连续式蜂窝芯包裹住在牵引设备牵引下通过加热模具定型，定长切割得竹质蜂窝型材。

蜂窝材料与空心材料相比刚度等强度指标增加很多，于实心材料相比节省巨大。

Claims (10)

1本发明多维竹质蜂窝复合材料及其成型方法，其特征是：把经过刨切、旋切、劈切等加工得到的竹片作定宽切割成竹片条；用柔性纤维与竹片条织造或非织造配合制成竹织物；根据竹片条的方向分为纬向竹织物和经向竹织物；再根据竹织物各向异性的特点采用不同的上胶、切断、叠合、切条、按需再拼接等工艺方式，使竹质纤维条处于顺纹竖立状态，柔性纤维永远处于受拉力状态，这就形成了主要的制芯工艺有连续竹玻布条叠合式、缠绕式、层叠式、连续竹玻布芯条对接式等，所得产品有单元式蜂窝芯和连续式蜂窝芯；用经纬竹玻织物与单元式蜂窝芯和连续式蜂窝芯复合，就得单元式、连续式、卷制式和缠绕式等几大类产品。

2根据权利要求1所述的多维竹质蜂窝复合材料及其成型方法，其特征是：其特征是：把竹片条作等长切割成为竹纬条；把等宽有限长竹片条经对接、指接、打坡口搭接、衬布、衬纸等胶接或机械联接成无限长作为竹经条；单条或多条竹经条、竹纬条宽度应适合蜂窝单边宽度；竹片条可部分或全部被木片条取代。

3根据权利要求1所述的多维竹质蜂窝复合材料及其成型方法，其特征是：柔性纤维可以是无机纤维、有机纤维、人造纤维、天然植物纤维等所有可使用纤维。下面以选用玻璃纤维为例叙述。

4根据权利要求1所述的多维竹质蜂窝复合材料及其成型方法，其特征是：上胶方式是可手工也可以机械自动上胶；即可以是喷胶也可以是涂胶；应用纬向竹玻布制取蜂窝芯采用横向(纬向)上胶；竹玻布制取蜂窝芯采用纵向(径向)上胶；纬向竹玻布喷胶时喷枪相对横向运动，涂胶时用纵向沟槽胶辊；竹玻布喷胶时喷枪不动，涂胶时用横向沟槽胶辊；用竹织物制取竹蜂窝芯，依所用柔性纤维种类、蒙皮用胶特点来确定所用胶黏剂，玻璃纤维可选用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、改性酚醛树脂、有机硅树脂及邻苯二甲酸二丙烯酯、热熔胶、聚醋酸乙烯酯胶和聚乙烯醇缩丁醛胶等等，具备加热条件可以使用尿醛树脂、酚醛树脂等热固化胶。

5根据权利要求1所述的多维竹质蜂窝复合材料及其成型方法，其特征是：单元式竹玻布芯采用层叠式是①、单层竹玻布式：将上胶的单层竹玻布层叠起来形成竹玻布芯块，再经切布机切成芯条；②、多层竹玻布式：将2层、4层、6层等竹玻布上胶复合后再切断层叠起来，形成竹玻布芯块，再经切布机切成芯条，最后按使用长度要求粘接多条芯条，按使用宽度要求对接芯条。

连续竹玻布条叠合是把维向竹玻布的宽度织成与竹玻蜂窝芯厚度相等，按需用多条施胶层叠制取连续竹玻布蜂窝芯；也可把宽幅纬向竹玻布切成纵向竹玻布条，经手工或自动施胶拼粘起来形成连续竹玻蜂窝芯，可根据对竹片条厚度要求情况来确定采用4层、6层、8层等竹玻布上胶复合后再切成纵向连续的叠层竹玻布蜂窝条，在把多条薄竹玻布蜂窝条拼粘起来就能形成所需厚度的连续的竹玻布蜂窝芯。连续竹玻布芯条对接式：将4层、6层、8层等竹玻布上胶复合后再切成横向芯条拼粘起来形成连续的竹玻布蜂窝芯。

6根据权利要求1所述的多维竹质蜂窝复合材料及其成型方法，其特征是：竹质蜂窝芯经拉伸定型采用以下几种方式①、限宽拉伸：利用宽度限制，将竹芯条拉开。特点是易于实现，横向受力不均匀，适用于单机作业。

②、差速拉伸：利用速度差，将竹芯条拉开。有牵引辊+阻尼辊式；牵引辊+阻尼板式和级差组合式。特点：速差要可调节，适用于机组作业和生产线。

③、差速和限宽相结合式：适用于竹蜂窝芯条需对接的生产线。

④、横向拉伸：将竹蜂窝芯条沿横向拉开，特点是拉伸过程中竹玻布条速度是变化的，适用于连续竹玻布条式生产线。

7根据权利要求1所述的多维竹质蜂窝复合材料及其成型方法，其特征是：单元式竹质蜂窝复合材料成型：用一块或多块竹织物与单元竹质蜂窝芯裹复放入不同的磨具内可制成不同形状的许多种产品。并根据所宣胶凝剂特性来确定是否应加热。该工艺可大量成型单元式蜂窝板，托盘，家具部件，船体，集装箱板，车厢板等等产品。

8根据权利要求1所述的多维竹质蜂窝复合材料及其成型方法，其特征是：连续式竹质蜂窝复合材料成型：用单条多条竹织物与连续蜂窝芯复合就可制取连续裹复竹质蜂窝板材、型材，可按需加入玻璃纤维纱、布、毡等配合，并可直接增加装饰层工段实现生产许多种装饰表层产品。用上下两层或多层纬向竹玻布与连续式蜂窝芯复合得夹层结构复合板。用竹织物包住三个面，用纬向竹玻布包另一个面就实现连续生产裹复竹质蜂窝复合材料产品。用不同的胶凝剂与不同的模具配合就应有不同的工艺参数。

9根据权利要求1所述的多维竹质蜂窝复合材料及其成型方法，其特征是：缠绕式多维竹质蜂窝复合管成型：用竹玻布带在芯模上缠绕底层(内层)，用单元式蜂窝芯卷在中间层，外层缠绕竹玻布带生产单元式竹质蜂窝管，用连续式竹蜂窝芯可实现连续制管。在缠绕层之间可按需加卷制层。

10根据权利要求1所述的多维竹质蜂窝复合材料及其成型方法，其特征是：卷制式多维竹质蜂窝复合管成型：把定长竹玻布卷在芯模上，用单元蜂窝芯卷在中间层，再把定长竹玻布卷在外层。可按需加缠绕层。