CN102837338A - 连续胶合竹层板与竹层合板的制造方法 - Google Patents

连续胶合竹层板与竹层合板的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于一种连续胶合竹层板与竹层合板的制造方法,该方法包括竹材的采集、竹秆锯截、竹筒破条、竹条的加工、竹条的定厚开片、浸胶与沥胶、竹片二次干燥、竹片错缝组坯、预组单元宽度的拼接、热压成型、定向胶合竹层板制造、竹层合板制造等步骤。本发明的方法可制造长度连续,宽度可设计、性能分级的连续胶合竹层板;以连续胶合竹层板为原料制造方向不同的定向竹层板;以不同方向的定向胶合竹层板可设计和制造竹层合板,该方法扩大了竹材的应用范围,制成胶合竹层板和竹层合板符合工程材料的要求,性能可靠,质量好。

Description

连续胶合竹层板与竹层合板的制造方法
 
技术领域
本发明属于竹人造板与竹质工程材料技术领域。
背景技术
“以竹胜木”是我国竹材加工和利用的主要目标。我国竹人造板行业已成规模,包括竹地板、竹模板、竹装饰材料等多种产品已市场化,创造了大量的社会效益和经济效益。但竹质材料工程化还处于起步阶段。
工程木材(Engineered Wood System)是以胶合木(Glulam)和结构复合木材(Structural composite Wood)为主的工程化木材。工程材料与天然材料的差别在于其规格化的性能指标,美国工程木材(胶合木)有7种规格。例如规格为26F-1.9E的胶合木的弯曲模量为1.9x106 PSI(13.1 MPa),弯曲强度为2600 PSI(17.93 MPa)。工程木材的制造是以木层板(Wood Laminates)的分级,与不同级别的木层板组合成相同性能的工程木材。
木层板是天然材料,性能有明显的差异。通过目测分级和应力分级将木层板分为不同的级别。通过不同级别的多层木层板的组合,可设计多层木层板的胶合木材的性能,使之达到工程木材所规定的性能指标。 层板是组成工程木材的基本单元,可以通过指接接长,其长度不受限制;层板可通过拼板,宽度可增加;
通过木层板的分级、接长和拼宽方法可得到长度、宽度可设计和性能稳定的层板。以此为基础,通过多层层板胶合可制成工程木材(胶合木),而工程木材的性能是稳定的,尺寸可设计。
 竹材于木材相比,其截面尺寸小,难以在竹条(竹片)层次上开展严格的应力分级。竹条的长度有限,无法制成长度连续的竹层板。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续胶合竹层板与竹层合板的制造方法, 可制造长度连续,宽度可设计、性能分级的连续胶合竹层板;以连续胶合竹层板为原料制造方向不同的定向竹层板;以不同方向的定向胶合竹层板可设计和制造竹层合板, 该方法扩大了竹材的应用范围, 制成胶合竹层板和竹层合板符合工程材料的要求,性能可靠,质量好。
为此, 本发明的方法包括如下步骤:
(1)竹材的采集,竹材的采集需要对竹种、采集地点、采集时间、采集数量、采集人、竹龄、胸径、长度、稍径有明确记载,采集的竹材称为竹秆,要求;
竹龄4年;
竹秆直径80mm,长度≥5.5 m, 梢径≥ 50 mm;
无干枯、霉变、虫蛀,有缩节和破裂的每根竹秆不超过3节, 外伤弧长宽度不得超过所在圆周长的30%, 外伤纵向最大处长度不得超过检尺长的10%,外伤深度不得超过3mm;
整体弯曲小于1%;
(2)竹秆锯截,竹秆的加工为圆锯截断,竹秆底部的弯曲部分去除,竹秆锯截后,得到长度、直径和厚度不同的竹筒,竹筒的长度序列模数为0.3m,长度范围为0.9~2.4m;
(3)竹筒破条,竹筒的加工方法是撞机的机械破条,破成的竹条的宽度在7~30 mm之间,长度在1.5 m~2.4m之间,厚度在4~20mm之间,竹条为有圆弧、有尖削度的毛条;
(4)竹条的加工,采用定宽和定厚机械将竹条加工成宽度和厚度规则的竹片,竹片宽度9~24 mm, 厚度在5~10mm,
依竹片密度计算式,竹片的长度、宽度和厚度分别为L、W和h,重量为g,竹片的密度ρ由下式计算:                                                
Figure 2012103210159100002DEST_PATH_IMAGE001
分为; 
中密度竹片,介于竹青片和竹黄片之间,竹条为截面尺寸规则,无圆弧、无尖削度,无竹青和竹黄的竹片,密度g/cm3在0.6~0.7;
高密度竹片,为竹青片,密度g/cm3在0.75~0.85;
低密度竹片,为竹黄片,密度g/cm3在0.45~0.55;
(5)竹条的定厚开片, 将竹条定厚开片,分为;
中密度竹片厚度5~10mm, 高密度竹片厚度2~5mm, 低密度竹片厚度1.5~4mm;
(6)竹片干燥,采用快速的微波干燥箱,将不同密度的竹片干燥,干燥温度为80℃,干燥至竹片含水率降至10%;
(7)浸胶与沥胶,采用水溶性酚醛树脂为胶粘剂,固含量为54%,胶粘剂注入浸胶池;将干燥后的竹片放入金属筐,金属筐放入浸胶池,浸胶时间为1小时,浸胶结束后,将金属筐提出浸胶池,让多余的胶液沥出,回流到浸胶池;
(8)竹片二次干燥,将浸胶后的竹片干燥,去除胶粘剂中的溶剂,干燥温度80℃,干燥时间20分钟;
(9)竹片错缝组坯,将同密度的若干竹片沿长度方向,以一定的间距错缝,相邻的竹片间错缝间距为70~200mm;
采用预捆扎方法组成错缝竹片组;
将数个不同的错缝竹片组头尾相接,用线预捆扎,组成长度连续的预组单元;
(10)预组单元宽度的拼接,以若干长度连续的数个预组单元按宽度方向组合,得到宽度可设计的多单元预组板坯;
(11)热压成型,将多单元预组板坯放置在热压机上,通过加正向压和测向压,正向压压力1MPa,侧向压压力0.5MPa,固化温度140℃,时间10分钟,升温使树脂固化,得到胶合竹层板;
(12)胶合竹层板层板加工,通过砂光机可将胶合竹层板上下表面砂光,使用修直机将胶合竹层板两侧修直;
(13)胶合竹层板的应力分级,采用三点弯曲方法,测量竹层板的弯曲模量;通过式样方法确定胶合竹层板的弯曲强度,密度和含水率,将胶合竹层板的各表面刨光,在各表面在油漆;
(14)标记,胶合竹层板侧面标明其弯曲模量和密度,制成连续胶合竹层板;
(15)定向胶合竹层板制造,以连续胶合竹层板为原料,用角度锯锯解成角度一定的定向竹层板;多块定向竹层板经涂胶,压制成连续的定向竹层板,定向角度为45°时,可制成45°定向竹层板。
(16)竹层合板制造:多张纵向、横向或45°定向竹层板经涂胶、压制,可制造胶合竹层合板。
所述的竹片错缝组坯中竹片长度为1~3m,宽度为7~25mm,厚度为2~15mm,设计错缝间距为100mm,取16根竹片为一组,每竹片端头间距为100mm,多组竹片头尾相接,用线预捆扎成长度连续的预组单元。
所述的多单元预组板坯至少包括2组,其中3组宽度为160mm的预组单元可拼接成宽度为480mm的多单元预组板坯。
所述的定向胶合竹层板制造,以连续胶合竹层板为原料,用角度锯锯解成角度一定的定向竹层板;多块定向竹层板经涂胶,压制成连续的定向竹层板,定向角度为45°时,可制成45°定向竹层板。
所述的第(16)步骤中多张纵向、横向或45°定向竹层板经涂胶、压制,可制造胶合竹层合板。
本发明的优点是用简单可行的方法, 可制造长度连续,宽度可设计、性能分级的连续胶合竹层板;以连续胶合竹层板为原料制造方向不同的定向竹层板;以不同方向的定向胶合竹层板可设计和制造竹层合板, 该方法扩大了竹材的应用范围, 制成胶合竹层板和竹层合板符合工程材料的要求,性能可靠,质量好。
附图说明
图1:本发明的错缝竹片组的结构示意图。
图2:本发明的预组单元的结构示意图。
图3:本发明的连续胶合竹层板的工艺结构示意图。
图4:本发明的胶合竹层合板的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示, 一种连续胶合竹层板与竹层合板的制造方法, 包括如下步骤;
(1)竹材的采集,竹材的采集需要对竹种、采集地点、采集时间、采集数量、采集人、竹龄、胸径、长度、稍径有明确记载;
表1竹材的采集要求
竹材名称 毛竹 竹龄 4年 采集数量 100根
采集地点: 浙江新昌小将村 日期   采集人  
表2竹材尺寸
胸围径 寸 直径  mm 长    级 梢    径 数量
8 80 ≥ 5.5 m ≥ 50 mm 45
9 90 ≥6m ≥ 50 mm 27
10 100 ≥6.5m ≥ 50 mm 13
11 ≥110 ≥7m ≥ 50 mm 5
弯曲:竹材不得有局部弯曲,如竹子根部的死弯。局部弯曲除去后仍可使用。整体弯曲小于1%。
表3竹材材质要求
缺陷名称 计  算  方  法 允许限度
干枯 检尺长范围内 不许有
霉变 检尺长范围内 不许有
虫蛀 检尺长范围内 不许有
虫眼 检尺长范围内最小直径超过5mm的虫孔 不许有
缩节 检尺长范围内不得超过 3个
破裂 检尺长范围内两端各不超过 2节
外伤   弧长宽度不得超过所在圆周长的 30 %
  纵向最大处长度不得超过检尺长的 10 %
  深度不得超过 3 mm
(2)竹秆锯截
通过锯截可将竹秆截成竹筒,竹秆的底部常有弯曲,可将弯曲部分去除。竹筒的长度序列模数为0.3m,长度范围为0.9-2.4米长度序列见下表:
表4 竹筒长度序列
竹筒长度 m 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4
(3)竹筒破条
毛条的加工采用撞机完成,可根据竹秆的平均围径等分破条。毛条的宽度小,有利于竹材的均匀。竹条小端的宽度和厚度序列见下表
表5竹片的宽度和厚度序列
竹片宽度 mm 〉9 〉12 〉15 〉18 〉21 〉24
竹片厚度 mm 〉5 〉6 〉7 〉8 〉9 〉10
(4)净条的加工
采用定宽和定厚机,可对毛条定宽和定厚加工,同时去除竹青和竹黄。净竹条的宽度和厚度如下表所示
表6竹片的宽度和厚度序列
竹片宽度 mm 9 12 15 18 21 24
竹片厚度 mm 5 6 7 8 9 10
(5)中密度竹片
以截面规则,出材率高、无竹青和竹黄的净条既为中密度竹片。通过干燥,含水率降至10%以下。采用称重方法可以得到中密度竹片的密度。竹片的长度、宽度和厚度分别为L、W和h,重量为g。竹片的密度ρ由下式计算:
       
Figure 835060DEST_PATH_IMAGE001
                      (1)
表7中密度竹片的密度序列
密度 g/cm3 0.6 0.62 0.64 0.66 0.68 0.7
(6)净条的定厚开片,采用定后开片机,可将净竹条开成竹青片和竹黄片。其中竹青片的厚度为确定值。竹片的宽度不变,厚度如下表所示:
表8竹青和竹黄片的厚度序列
竹青片厚度 mm 2 3 4 5    
竹黄片厚度 mm 1.5 2 2.5 3 3.5 4
(7)高密度和低密度竹片,竹青片为高密度竹片,竹黄片为低密度竹片,密度测量方法与中密度竹片(5)相同,其密度序列如下表所示
表9高和低密度竹片的密度序列
竹青片密度 g/cm3 0.75 0.77 0.79 0.81 0.83 0.85
竹黄片密度 g/cm3 0.45 0.47 0.49 0.51 0.53 0.55
(8)干燥,采用快速的微波干燥箱,将不同密度的竹片干燥,干燥温度为80℃,竹片含水率降低至10%。
(9)浸胶和沥胶,采用水溶性酚醛树脂为胶粘剂,固含量为54%,胶粘剂注入浸胶池;将干燥后的竹片放入金属筐,金属筐放入浸胶池,浸胶时间为1小时;浸胶结束后,将金属筐提出浸胶池,让多余的胶液沥出,回流到浸胶池;沥胶结束,将竹片取出干燥。
(10)干燥,将浸胶后的竹片干燥,去除胶粘剂中的溶剂(水);干燥温度80℃,干燥时间20分钟。
(11)错缝组坯,竹片1长度为1.8m,宽度为15mm,厚度为10mm,设计错缝间距为100mm。取16根竹片为一组,每竹片端头间距为100mm。多组竹片头尾相接,用线预捆扎成预组单元2。该单元长度不受限制,宽度为160mm,厚度为15mm。
(12)预组单元宽度的拼接,多组预组单元宽度可拼接。3组宽度为160mm的预组单元可拼接成宽度为480mm的多单元预组板坯。
(13)热压成型,将预组单元放入有侧压装置的热压机,加正压和侧压,升温固化。正压压力1MPa,侧压压力0.5MPa,固化温度140℃,时间10分钟。固化后可将胶合竹层板取出。
(14)砂光修直,通过砂光机可将胶合竹层板上下表面砂光,修直机将两侧修直。
(15)胶合竹层板的应力分级,采用三点弯曲方法检测胶合竹层板的弯曲模量,得到其应力分级。方法是将胶合竹层板放置在跨距为1500mm宽度的棍子上,第一次加载2.5公斤,记录挠度,第二次加载5公斤,记录挠度。
    采用三点弯曲模量计算公式计算模量,公式如下。
Figure 427846DEST_PATH_IMAGE002
式中E为弯曲模量(MPa),p为载荷(N),l为跨距(m),b为式样宽度(m),d为厚度(m),▽为挠度(m)。根据实验测得胶合竹层板弯曲模量为18.5GPa。
(16)标记,胶合竹层板侧面标明其弯曲模量为18.5GPa、密度为0.71g/cm3。即为连续胶合竹层板3。
(17)定向胶合竹层板制造,以连续胶合竹层板为原料,用角度锯锯解成角度一定的定向竹层板;多块定向竹层板经涂胶,压制成连续的定向竹层板,定向角度为45°时,可制成45°定向竹层板。
(18)竹层合板制造:多张纵向、横向或45°定向竹层板经涂胶、压制,可制造胶合竹层合板4。粘合、叠加、热压多张18.5 GPa的竹层板可制造胶合竹层合板。使用多张18.5 GPa的竹层板可制造胶合竹层合板。所述的第(18)步骤中粘合、叠加、热压工艺中,将多个胶合竹层合板粘合面涂如步骤(9)的胶粘剂后,放置在热压机上,通过加正向施压,正向压压力1MPa,固化温度140℃,时间10分钟,升温使树脂固化,得到胶合竹层合板。

Claims (5)

1.一种连续胶合竹层板与竹层合板的制造方法,其特征在于:包括如下步骤,
(1)竹材的采集,竹材的采集需要对竹种、采集地点、采集时间、采集数量、采集人、竹龄、胸径、长度、稍径有明确记载,采集的竹材称为竹秆,要求;
竹龄4年;
竹秆直径80mm,长度≥ 5.5 m, 梢径≥ 50 mm;
无干枯、霉变、虫蛀,有缩节和破裂的每根竹秆不超过3节, 外伤弧长宽度不得超过所在圆周长的30%, 外伤纵向最大处长度不得超过检尺长的10%,外伤深度不得超过3mm;
整体弯曲小于1%;
(2)竹秆锯截,竹秆的加工为圆锯截断,竹秆底部的弯曲部分去除,竹秆锯截后,得到长度、直径和厚度不同的竹筒,竹筒的长度序列模数为0.3m,长度范围为0.9~2.4m;
(3)竹筒破条,竹筒的加工方法是撞机的机械破条,破成的竹条的宽度在7~30 mm之间,长度在1.5 m~2.4m之间,厚度在4~20mm之间,竹条为有圆弧、有尖削度的毛条;
(4)竹条的加工,采用定宽和定厚机械将竹条加工成宽度和厚度规则的竹片,竹片宽度9~24 mm, 厚度在5~10mm,
依竹片密度计算式,竹片的长度、宽度和厚度分别为L、W和h,重量为g,竹片的密度ρ由下式计算:                                                
Figure 2012103210159100001DEST_PATH_IMAGE001
分为; 
中密度竹片,介于竹青片和竹黄片之间,竹条为截面尺寸规则,无圆弧、无尖削度,无竹青和竹黄的竹片,密度g/cm3在0.6~0.7;
高密度竹片,为竹青片,密度g/cm3在0.75~0.85;
低密度竹片,为竹黄片,密度g/cm3在0.45~0.55;
(5)竹条的定厚开片, 将竹条定厚开片,分为;
中密度竹片厚度5~10mm, 高密度竹片厚度2~5mm, 低密度竹片厚度1.5~4mm;
(6)竹片干燥,采用快速的微波干燥箱,将不同密度的竹片干燥,干燥温度为80℃,干燥至竹片含水率降至10%;
(7)浸胶与沥胶,采用水溶性酚醛树脂为胶粘剂,固含量为54%,胶粘剂注入浸胶池;将干燥后的竹片放入金属筐,金属筐放入浸胶池,浸胶时间为1小时,浸胶结束后,将金属筐提出浸胶池,让多余的胶液沥出,回流到浸胶池;
(8)竹片二次干燥,将浸胶后的竹片干燥,去除胶粘剂中的溶剂,干燥温度80℃,干燥时间20分钟;
(9)竹片错缝组坯,将同密度的若干竹片沿长度方向,以一定的间距错缝,相邻的竹片间错缝间距为70~200mm;
采用预捆扎方法组成错缝竹片组;
将数个不同的错缝竹片组头尾相接,用线预捆扎,组成长度连续的预组单元;
(10)预组单元宽度的拼接,以若干长度连续的数个预组单元按宽度方向组合,得到宽度可设计的多单元预组板坯;
(11)热压成型,将多单元预组板坯放置在热压机上,通过加正向压和测向压,正向压压力1MPa,侧向压压力0.5MPa,固化温度140℃,时间10分钟,升温使树脂固化,得到胶合竹层板;
(12)胶合竹层板层板加工,通过砂光机可将胶合竹层板上下表面砂光,使用修直机将胶合竹层板两侧修直;
(13)胶合竹层板的应力分级,采用三点弯曲方法,测量竹层板的弯曲模量;通过式样方法确定胶合竹层板的弯曲强度,密度和含水率,将胶合竹层板的各表面刨光,在各表面在油漆;
(14)标记,胶合竹层板侧面标明其弯曲模量和密度,制成连续胶合竹层板;
(15)定向胶合竹层板制造,以连续胶合竹层板为原料,用角度锯锯解成角度一定的定向竹层板;多块定向竹层板经涂胶,压制成连续的定向竹层板,定向角度为45°时,可制成45°定向竹层板;
(16)竹层合板制造:多张纵向、横向或45°定向竹层板经涂胶、压制,可制造胶合竹层合板。
2.按权利要求1所述的连续胶合竹层板与竹层合板的制造方法,其特征在于:所述的竹片错缝组坯中竹片长度为1~3m,宽度为7~25mm,厚度为2~15mm,设计错缝间距为100mm,取16根竹片为一组,每竹片端头间距为100mm,多组竹片头尾相接,用线预捆扎成长度连续的预组单元。
3.按权利要求1所述的连续胶合竹层板与竹层合板的制造方法,其特征在于:所述的多单元预组板坯至少包括2组,其中3组宽度为160mm的预组单元可拼接成宽度为480mm的多单元预组板坯。
4.按权利要求1所述的连续胶合竹层板与竹层合板的制造方法,其特征在于:所述的定向胶合竹层板制造,以连续胶合竹层板为原料,用角度锯锯解成角度一定的定向竹层板;多块定向竹层板经涂胶,压制成连续的定向竹层板,定向角度为45°时,可制成45°定向竹层板。
5.按权利要求1所述的连续胶合竹层板与竹层合板的制造方法,其特征在于:所述的第(16)步骤中多张纵向、横向或45°定向竹层板经涂胶、压制,可制造胶合竹层合板。
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