CN102390066A - 波形竹片空芯板制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竹空芯板的制造方法。其材料的基本构成单元为波形竹片等组成的空芯结构。空心板的基材为竹片材，芯材为经弯曲定型的波形竹片或波形竹片与直条竹片组合而成的空芯结构，相邻波形竹片按照波顶紧靠在一起，或者稀疏放置，或者相邻两波形竹片之间侧立放置一根直条竹片，其单元的接触部分可以使用胶粘剂胶合，也可以不胶合。竹片的弯曲方向为竹材的纤维方向。制造方法包括以下基本步骤：(1)竹片加工；(2)竹片波形弯曲；(3)干燥定型；(4)施胶组坯；(5)压制定型；(6)后期加工。本发明的产品资源消耗少，密度低，强度高，制造工艺简单，设备投资少，制造成本低，可以广泛用于家具制造、建筑、包装等行业。

Description

波形竹片空芯板制造方法

一、技术领域

本发明设计一种波形竹片空芯板的制造方法。

二、背景技术

竹材是世界上生长最快和性能最好的生物质材料。特别是一次种植成林后，经合理采伐，可持续利用。不仅可以连续获得大量的竹材，还可保持植被，保持水土，有利于环境。竹材产量最高可达100吨/公顷年。我国分布广、资源丰富的毛竹产量则可达到40吨/公顷年。

竹类人造板根据其构成单元可分为：竹胶合板、竹集成材、竹地板、竹层积材、竹复合板、竹碎料板和竹纤维板等7大类，主要用作装饰材料、建筑模板、车厢底板、包装箱板、家具面板等，广泛应用于建筑、包装、家具、运输等行业。

竹质工程材料与产品主要有3种类型：1)以截面规则的竹片为基本单元，经过施胶、压制而成的竹集成材；2)以截面不规则的竹蔑为基本单元，经编帘、浸胶、沥胶、干燥、叠层组坯、热压固化而成的竹层积材；3)以分级竹丝束为基本单元，经过表面处理、浸胶、沥胶、干燥、定向预压、预压料铺层、热压固化而成的分级竹丝复合材料。

结构用竹集成材的冷压胶选用性能优良的间苯二酚树脂胶。竹层积板胶合压力为1.5MPa，在常温下固化，加压时间一般是4h；如果温度偏低时，应适当延长胶合时间；如果温度低于15℃，不得进行胶合。其指接也用间苯二酚树脂胶，指接压力应控制在5～8MPa。夏天要30～40min，冬季需要时间更长一些，然后还需养生48h，使胶液充分固化。

竹木复合材料从材料分类的角度，可以分为：1)结构用竹木复合材料，主要用作工程结构件使用，如竹木复合层积材，竹木复合结构用胶合板，竹木条定向成材等，可以用来生产水泥模板，集装箱底板；2)功能性竹木复合材料，主要用于装饰和家具材料，如竹木复合空芯板，竹木复合刨花板，竹贴面装饰板等。

综上所述，现有的竹类人造板，基本都是采用了实心结构，甚至多次胶合工艺，虽然成品强度高，质量好，但竹材利用率低。研究一种空芯结构的竹类人造板，不但可以弘扬竹类人造板的优点，又可弥补其竹材利用率低的不足。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种资源消耗少，重量轻，强度高，工艺简单，制造成本低，可以广泛用于建筑建材、建筑装饰、汽车制造、家具制造、包装运输等方面的优质材料及其制造造方法。

本发明是通过以下技术方案实现。

本发明的波形竹片空芯板的基本构成单元为波形竹片或者波形竹片与直条竹片组合结构，由于芯层主要采用波形竹片侧立而成，故称之为波形竹片空芯板(见图1)。波形竹片空芯板基材宜采用厚度为1mm～8mm，宽度10mm～60mm，长度不限的竹片。空芯板芯层由波形竹片侧立排列，可以交错排列，也可平行排列，但不重叠靠在一起，形成弧形孔，其中也可以夹立一些侧立的直条竹片(见附图2)。竹片弯曲成波形，主要是为了克服直条竹片侧立不稳定而不便于胶合的缺点，同时波形竹片也可以使空芯成为波形或者说“S”形，有效地改善了这类空芯覆面板的纵横力学性能的差异，从而提高了空芯覆面板与芯层竹片方向垂直的那个方向的抗弯强度。波形竹片弯曲几何形状和形状参数一般宜采用弯曲半径(R)为5mm～200mm，波长(L)为20mm～800mm，波峰的高度(H)为10mm～200mm(见图2)。波形竹片的成型采用了一种专门的弯曲方法，其成型原理如下：将竹片平放在一个上下两组的用链连接的互相平行的压辊之中，每组压辊中中心轴采用链连接，在加压压制竹片时，相邻的压辊一个只做水平移动，一个则还需做上下移动，压辊在链条的牵动下，相间的压辊在同一个平面上，相邻的压辊上下错开，这样的目的就是保证竹片在弯曲过程中，从开始受压到压制成型，其加压点位置保持基本不变，也保证了不需受压变形的竹片部分不会受到压制变形，从而保证了竹片的强度(见图4、图5)。

波形竹片空芯板的面板可为竹片或胶合板或刨花板或纤维板或塑料板等。

本发明之波形竹片空芯板的制造方法包括以下步骤：(1)竹片加工将原竹按照产品工艺要求锯割成一定规格长度的圆筒竹，再将圆筒竹剖分为竹块(竹片)，然后经过等宽等厚的切削加工成规则竹片；(2)竹片波形弯曲将前工序(1)加工好后的竹片经过加热或碱等方法进行软化，经软化后的竹片进行弯曲成型；(3)干燥定型弯曲后的竹片进行干燥且定型，干燥后含水率为10％～25％，弯曲形状尺寸符合工艺要求；(4)施胶组坯将弯曲定型的波形竹片的侧边涂胶，涂胶量为80g/m²～350g/m²，胶种通常为异氰酸酯树脂或脲醛树脂或酚醛树脂或醋酸乙烯脂等适合竹木胶合的种类，然后将施胶后的竹片按照产品的结构要求在一块面板上铺装，待铺装完后再将另一块面板覆盖在竹片上，从而形成了上下平整而中空的板坯；(5)压制定型将组坯好后的板坯上下表面进行加压，直到胶粘剂固化或基本固化后卸去压力，即可得到波形空芯板材；(6)后期加工将压制定型后的毛边空芯板进行四周及上下表面的平整加工成规格板材。

经胶合后的波形空芯板材一般厚度可为12mm～60mm，也可以采用多层结构，相邻空芯层中间放置一层平整的过渡层，如此就可以制造出厚度不受竹片宽度限制的空芯板材(见图6)。

本发明的波形竹片空芯板资源消耗少，竹材利用率高、工艺简单、制造成本低。

四、附图说明

图1波形竹片空芯板构型示意图

1.面层  2.波形竹片

图2波形竹片空芯板芯层构成示意图

图3波形竹片示意图

图4竹片波形弯曲设备原理图

(a)竹片上表面接触弯曲棍前

1.上一维水平棍  2.链接链  3.上两维移动棍  4.竹片  5.下两维移动棍  6下一维移动棍

(b)竹片上下表面接触弯曲棍

(c)竹片在弯曲棍作用下弯曲

图5竹片波形弯曲设备工作原理图

(a)弯曲原理主视图

(b)弯曲原理俯视图

图6多层波形竹片空芯板结构示意图

五、具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

参照附图1，本实施例为单层结构的全波形竹片空芯板，其基本构成单元为波形竹片，构成基材由波形竹片2构成，波形竹片侧边涂胶后侧立于两面板1之间并与面板胶合而形成了一个中心层具有很多波纹孔的空芯板材。

制造方法如下：(1)竹片加工将原竹剖分后等宽等厚加工成长2000mm，宽度30mm，厚度5mm的竹片；(2)竹片波形弯曲将加工好后的竹片或进行软化处理或直接送入如附图4所示的弯曲机上进行弯曲成附图3所示波形竹片；(3)干燥定型将弯曲后的竹片进行干燥到含水率20％以下并达到定型的目的，波形竹片厚度为5mm，宽度为30mm，弯曲形状见附图3，其中L＝120mm，H＝30mm；(4)涂胶组坯将弯曲后的竹片侧边涂胶，涂胶量为80～400g/m²，胶种为冷固性醋酸乙烯脂，再将涂胶后的波形竹片分散侧立于底层面板上(见附图2)，上下面层板厚度为厚度5mm的木质胶合板，，相邻竹片的间隔距离为20mm，待铺满整张面板后，再覆盖顶层面板，这样就完成了单张组坯；(5)压制定型将组坯后的一组板坯放入加压装置中进行加压，待胶粘剂基本固化后卸去压力，取出后即形成了整张板材；(6)后期加工将胶合好后的板材加工成四边整齐的规格板材。

从附图1可以看出，波纹竹片空芯板的芯层是由无数条波纹竹片侧立分散组成。本实施案例采用厚度5mm，宽度30mm的竹片弯曲而成，上下面板的厚度为5mm的木质胶合板，且波纹竹片之间的距离为20mm，进行组坯胶合而成的空芯板材，1m³板材所需原材计算如下：

根据附图1计算，制造一件规格板，长×宽×厚度＝2440mm×1220mm×40mm，体积为0.11907m³，那么芯层规格为长×宽×厚度＝2440mm×1220mm×30mm，体积为0.08930m³，芯层竹片为芯层总体积的20％(5÷(20+5)×100％)，即0.0893×20％＝0.01786m³，面板胶合板的体积为0.029768m³，实际用材的总体积为竹片体积和面板体积之和，即0.047628m³(0.01786+0.029768)，因此，生产1m³的波形竹片空芯板材的实际材积为0.4m³(0.047628÷0.11907)，即生产1m³的波形竹片空芯板，需要胶合板0.25m³(0.029768÷0.11907)，竹片0.15m³(0.01786÷0.11907)。而空芯体积为0.6m³，即有60％的空隙率，即：

$\frac{1220\×2440\×10+1220\×2440\×30\×20\%}{1220\×2440\×40}$

$=\frac{29768000+17860800}{119072000}$

$=0.4$

同理，如果面板厚度仍为5mm，将波形竹片间的距离扩大到45mm，即芯层空隙率为90％，竹片占有率为10％，则生产1m³波形竹片空芯板耗材为0.325m³实心材。即：

$\frac{1220\×2440\×10+1220\×2440\×30\×10\%}{1220\×2440\×40}$

$=\frac{29768000+8930400}{119072000}$

$=0.325$

同理，如果面板厚度为3mm的胶合板，波形竹片间的距离扩大到45mm，即芯层空隙率为90％，竹片占有率为10％，则生产1m³波形竹片空芯板耗材为0.25m³实心材。即：

$\frac{1220\×2440\×6+1220\×2440\×30\×10\%}{1220\×2440\×36}$

$=\frac{17860800+8930400}{107164800}$

$=0.25$

由以上计算可知，这种空芯板和实芯板比较，可以节约材料60％～75％，重量只有实心材的25％～40％。

Claims (6)

1.波型竹片空芯板，其特征在于，它的基本构成单元为波形竹片，由波形竹片侧边涂胶，侧立分散组成芯层，然后在芯层上下面各与一层薄型板材胶合而成，也可以用竹片作为面板材料进行胶合。芯层可以全部由波形竹片侧立组成，也可以在波形竹片之间侧立放置一些平直竹片，但竹片之间不重跌且保证一定的间距，竹片分散基本均匀。

2.根据权利要求1所述的波形竹片空芯板，其特征在于，所述波形空芯芯层的基材竹片厚度为0.2mm～10mm，宽度为10mm～60mm。

3.根据权利要求1所述波形竹片空芯板，其特征在于，所述薄型板材厚度为2mm～15mm，或竹片厚度为2mm～6mm。

4.根据权利要求1或2或3所述的波形竹片空芯板的制造方法，其特征在于，它包括以下步骤：(1)竹片加工将原竹按照产品工艺要求锯割成一定规格长度的圆筒竹，再将圆筒竹剖分为竹块(竹片)，然后经过等宽等厚的切削加工成规则竹片；(2)竹片波形弯曲将前工序(1)加工好后的竹片经过加热或碱等方法进行软化，经软化后的竹片进行弯曲成型；(3)干燥定型弯曲后的竹片进行干燥且定型，干燥后含水率为10％～25％，弯曲形状尺寸符合工艺要求；(4)施胶组坯将弯曲定型的波形竹片的侧边涂胶，涂胶量为80g/m2～350g/m2，胶种通常为异氰酸酯树脂或脲醛树脂或酚醛树脂或醋酸乙烯脂等适合竹木胶合的种类，然后将施胶后的竹片按照产品的结构要求在一块面板上铺装，待铺装完后再将另一块面板覆盖在竹片上，从而形成了上下平整而中空的板坯；(5)压制定型将组坯好后的板坯上下表面进行加压，直到胶粘剂固化或基本固化后卸去压力，即可得到波形空芯板材；(6)后期加工将压制定型后的毛边空芯板进行四周及上下表面的平整加工成规格板材。

5.根据权利要求4所述的波形竹片制造方法，其特征在于，将经机械加工成的规格竹片进行波形弯曲，弯曲是由上下两组用链连接带动的加压棍进行加压而使竹片弯曲，上面一组棍或下面一组棍中，每间隔一个棍可以上下左右两维移动并由链带动，而每间隔的另一组棍在同一根链的带动下只做水平移动而受一个水平轨道限制不能上下移动。这样做的目的就是保证竹片在加压弯曲过程中，竹片和压辊的接触位置自始至终固定不变，从而保证竹片的弯曲质量。

6.根据权利要求5所述的波形竹片的制造方法，其特征在于，只做水平移动的压辊轴长于做两维移动的压辊轴，并其被水平轨道限制其只能做水平移动，轴的两端分别有导向轮，连接链条位于导线轮内侧。

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