CN102837338B - 连续胶合竹层合板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种连续胶合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：                                                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，通过加正向压和侧向压，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，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，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，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，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

表2竹材尺寸

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

（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

（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

（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：

                             （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

（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

（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。

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 (1)

1.一种连续胶合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：                                                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°C,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°C，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100mm;

采用预捆扎方法组成错缝竹片组，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；

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，得到宽度设计的多单元预组板坯，所述的多单元预组板坯至少包括2组,其中3组宽度为160mm的预组单元拼接成宽度为480mm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，通过加正向压和侧向压，正向压压力1MPa，侧向压压力0.5MPa，固化温度140°C，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，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，制造胶合竹层合板。