CN104608210A - 一种胶合竹层钉板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种胶合竹层钉板的制造方法,该方法包括竹材的采集、竹秆锯截、竹筒破条、竹条的加工、竹片定长加工、干燥、竹片浸胶与沥胶、浸胶竹片干燥、错缝组坯、预组单元宽度的拼接、热压成型、等离子处理、层钉等步骤。本发明可制造长度连续,宽度可设计、性能分级的胶合竹层钉板;该方法扩大了竹材的应用范围,制成胶合竹层钉板符合工程材料的要求,紧密牢固性强,性能卓越,长久使用不开裂,质量好。
Description
技术领域:
本发明属于一种胶合竹层钉板的制造方法,属竹人造板与竹质工程材料技术领域。
背景技术:
我国竹材资源丰富,随着近些年对竹材资源的加工利用,竹人造板行业初具规模,竹地板、竹胶合板、重组竹等多种产品已市场化并创造了大量的社会效益和经济效益。竹质材料工程化还处在起步阶段,胶合竹就是其中的一种。
胶合竹的最初设计是参照美国工程木材的一系列方法进行的。美国的工程木材(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,其区别于其他工程用木材主要是其规格化的性能指标,性能可设计、可控制。胶合木构成的基本单元就是分级木层板,木层板之间通过横向拼宽、纵向指接接长等工艺以满足胶合木的尺寸要求,再通过设计不同等级的竹层板的组合,可得到一定长度、宽度和规定性能指标的胶合木。若参照胶合木的设计原理,胶合竹也应采用类似的竹层板为基本材料,通过层板的分级,不同长度和宽度竹层板的压制,设计和制造不同规格和满足规定性能的竹质工程材料。
竹层板是以竹条或竹片为基本单元,经过定间距阶梯错缝,分段或连续压制成长度、宽度可控制的竹层板。其性能受竹片的基本性能影响较大。
但现有的竹层板、胶合竹在各层之间牢固性不足,常受冷热、干潮交替影响而开裂。
发明内容
本发明的目的是提供一种胶合竹层钉板的制造方法, 可制造长度连续,宽度可设计、性能分级的胶合竹层钉板;该方法扩大了竹材的应用范围, 制成胶合竹层钉板符合工程材料的要求,紧密牢固性强,性能卓越,长久使用不开裂,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;
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10~24 mm, 厚度在4~10mm。
竹片宽度系列为18 mm和20 mm,竹片厚度系列为4 mm,5 mm和6 mm。
(5)竹片定长加工,为使阶梯错缝有规律的分布在竹层板上,需要对所选用的竹片进行定长加工,用双端锯将竹条截取成2.0 m,备用。
(6)干燥,采用快速的微波干燥箱,将分选出的密度相近的竹片进行干燥,干燥温度为80 ℃,干燥时间根据所用竹片的初始含水率状况,使竹片含水率降低至10%即可。
(7)竹片浸胶与沥胶,胶粘剂采用水溶性酚醛树脂,其固含量为54%,将胶液注入浸胶池,竹片放置于浸胶池上可升降的金属筐中,将金属筐放入浸胶池,使竹片完全浸入胶黏剂中,浸胶时间为2小时;浸胶结束后,将金属筐升起,竹片与胶液分离,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。
(8)浸胶竹片干燥,将浸胶竹片在室温条件下进行自然干燥,去除胶粘剂中的溶剂水,干燥时间为3-5天。
(9)错缝组坯,选用长度2.0 m,宽度18~20 mm,厚度4~6 mm的竹片进行错缝组坯,设计错缝间距为286 mm。取7根竹片为一组,每竹片端头间距为286 mm。
采用预捆扎方法组成错缝竹片组。
将多组竹片组头尾相接,用线或胶带纸预捆扎,组成长度连续的预组单元。
(10)预组单元宽度的拼接,多组预组单元在宽度方向上可拼接。选用6组宽度为35 mm的预组单元拼接成宽度为210 mm的预组板坯。
(11)热压成型,将预组板坯单元放入有侧压装置的热压机,热压机先预热至135~145 ℃,再把预组竹层板放置于压板之间,施加正压和侧压,高温固化。正压压力1 MPa,侧压压力0.5 MPa,固化温度140 ℃,时间20分钟。固化后将竹层板向前推进,压制后面的预组竹层板,可将其压制成连续长度,得胶合竹层板。
(12)刨切砂光修直,先用压刨机将胶合竹层板表面进行预处理,再通过砂光机将胶合竹层板上下表面进行砂光,修直机将两侧修直;
(13)胶合竹层板的应力分级,采用三点弯曲方法检测竹层板的弯曲模量,得到其应力分级。方法是将胶合竹层板放置在跨距为1500 mm宽度的支点上,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如下:
式中E为弯曲模量(MPa),p为载荷(N),l为跨距(m),b为竹层板宽度(m),d为竹层板厚度(m),为挠度(m);
(14)等离子处理,将表面处理过的胶合竹层板上下两表面均进行等离子处理;
(15)涂胶,将等离子处理过得胶合竹层板进行涂胶,使胶黏剂能够均匀的分布在竹层板表面。施胶量为150 g/m2,通过涂胶使胶黏剂均匀的分布于竹层板上下表面,而不至产生缺胶现象;
(16)层钉,竹层板的宽度为210 mm,厚度为18 mm;钉子长度为36 mm;奇数排的边距为20 mm,间距为42 mm,每排为5个钉子;偶数排的边距为42 mm,间距为42 mm,钉数为4个。保证钉子穿透下面一层,得层钉胶合竹层板;
(17)后期固化,将层钉胶合竹层板在保温罩下维持30℃的温度环境中陈放固化处理;
(18)表面加工,对层钉胶合竹层板大构件,采用手提电动刨床进行表面刨光,再用手提式砂光机进行表面砂光处理;对层钉胶合竹层板小构件,采用在平刨或砂光机上进行表面加工处理;
(19)标记和包装,根据检测结果,在层钉胶合竹层板上标出材料、弯曲模量、强度、密度和含水率等相关信息。
所述的竹片错缝组坯中该单元宽度为35 mm,厚度为18 mm。将多组预组单元制成的竹层板经过双面等离子处理,并进行涂胶处理。所述的第(16)步骤中将长32 mm,直径2.2 mm的钉子应用于胶合竹的制造当中,并且气枪钉在胶合竹上的钉入是有规律的,每层层板钉一次,5个钉子与4个钉子按照指定的要求奇偶交错排列。钉子边距为20 mm,间距为42 mm。所述的钉子为用钢制成的钢钉。
本发明的优点是可制造长度连续,宽度可设计、性能分级的胶合竹层钉板;该方法扩大了竹材的应用范围, 制成胶合竹层钉板符合工程材料的要求,紧密牢固性强,性能卓越,长久使用不开裂,质量好。
附图说明:
图1:本发明的预组板坯结构示意图。
图2:本发明的层钉胶合竹层板的结构示意图。
图3:本发明的层钉胶合竹层板中的层钉所处结构示意图。
图4:本发明的层钉胶合竹层板中层钉的分布结构示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示, 一种胶合竹层钉板的制造方法,包括如下步骤:
(1)竹材的采集与竹片分选,竹材的采集要求如表1所示,材质要求如表2所示,竹片加工的尺寸规格如表3所示。加工的竹条需要进行防腐处理,以保证最终胶合竹的耐久性。将加工的竹片按照密度进行简单的分选,选用密度相近的竹片进行组坯。
表1 竹材的采集要求
竹材名称 | 毛竹 | 竹龄 | 4年 | 采集数量 | 200根 |
采集地点: | 浙江新昌 | 日期 | 采集人 |
表2 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 |
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 竹片的宽度和厚度序列
竹片宽度 mm | 18 | 20 | |
竹片厚度 mm | 4 | 5 | 6 |
(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10~24 mm, 厚度在4~10mm,
竹片宽度系列为18 mm和20 mm,竹片厚度系列为4 mm,5 mm和6 mm;
(5)竹片定长加工,为使阶梯错缝有规律的分布在竹层板上,需要对所选用的竹片进行定长加工,用双端锯将竹条截取成2.0 m,备用;
(6)干燥,采用快速的微波干燥箱,将分选出的密度相近的竹片进行干燥,干燥温度为80 ℃,干燥时间根据所用竹片的初始含水率状况,使竹片含水率降低至10%即可;
(7)竹片浸胶与沥胶,胶粘剂采用水溶性酚醛树脂,其固含量为54%,将胶液注入浸胶池,竹片放置于浸胶池上可升降的金属筐中,将金属筐放入浸胶池,使竹片完全浸入胶黏剂中,浸胶时间为2小时;浸胶结束后,将金属筐升起,竹片与胶液分离,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。
(8)浸胶竹片干燥,将浸胶竹片在室温条件下进行自然干燥,去除胶粘剂中的溶剂水,干燥时间为3-5天。
(9)错缝组坯,选用长度2.0 m,宽度18~20 mm,厚度4~6 mm的竹片进行错缝组坯,设计错缝间距为286 mm。取7根竹片为一组,每竹片端头间距为286 mm。
采用预捆扎方法组成错缝竹片组。
将多组竹片组头尾相接,用线或胶带纸预捆扎,组成长度连续的预组单元。
(10)预组单元宽度的拼接,多组预组单元在宽度方向上可拼接。选用6组宽度为35 mm的预组单元拼接成宽度为210 mm的预组板坯1。
(11)热压成型,将预组板坯单元放入有侧压装置的热压机,热压机先预热至135~145 ℃,再把预组竹层板放置于压板之间,施加正压和侧压,高温固化。正压压力1 MPa,侧压压力0.5 MPa,固化温度140 ℃,时间20分钟。固化后将竹层板向前推进,压制后面的预组竹层板,可将其压制成连续长度,得胶合竹层板。
(12)刨切砂光修直,先用压刨机将胶合竹层板表面进行预处理,再通过砂光机将胶合竹层板上下表面进行砂光,修直机将两侧修直。
(13)胶合竹层板的应力分级,采用三点弯曲方法检测竹层板的弯曲模量,得到其应力分级。方法是将胶合竹层板放置在跨距为1500 mm宽度的支点上,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如下:
式中E为弯曲模量(MPa),p为载荷(N),l为跨距(m),b为竹层板宽度(m),d为竹层板厚度(m),为挠度(m)。
(14)等离子处理,将表面处理过的胶合竹层板上下两表面均进行等离子处理。
(15)涂胶,将等离子处理过得胶合竹层板进行涂胶,使胶黏剂能够均匀的分布在竹层板表面。施胶量为150 g/m2,通过涂胶使胶黏剂均匀的分布于竹层板上下表面,而不至产生缺胶现象。
(16)层钉,竹层板的宽度为210 mm,厚度为18 mm;钉子3长度为36 mm;奇数排的边距为20 mm,间距为42 mm,每排为5个钉子;偶数排的边距为42 mm,间距为42 mm,钉数为4个。保证钉子穿透下面一层,得层钉胶合竹层板2。
(17)后期固化,将层钉胶合竹层板在保温罩下维持30℃的温度环境中陈放固化处理。
(18)表面加工,对层钉胶合竹层板大构件,采用手提电动刨床进行表面刨光,再用手提式砂光机进行表面砂光处理;对于层钉胶合竹层板小构件,采用在平刨或砂光机上进行表面加工处理。
(19)标记和包装,根据检测结果,在层钉胶合竹层板上标出材料、弯曲模量、强度、密度和含水率等相关信息进行分批包装。
所述的竹片错缝组坯中该单元宽度为35 mm,厚度为18 mm。将多组预组单元制成的竹层板经过双面等离子处理,并进行涂胶处理。所述的第(16)步骤中将长32 mm,直径2.2 mm的钉子应用于胶合竹的制造当中,并且气枪钉在胶合竹上的钉入是有规律的,每层层板钉一次,5个钉子与4个钉子按照指定的要求奇偶交错排列。钉子边距为20 mm,间距为42 mm。所述的钉子为用钢制成的钢钉。
总之,本发明可制造长度连续,宽度可设计、性能分级的胶合竹层钉板;该方法扩大了竹材的应用范围, 制成胶合竹层钉板符合工程材料的要求,紧密牢固性强,性能卓越,长久使用不开裂,质量好。
Claims (5)
1.一种胶合竹层钉板的制造方法,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;
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10~24 mm,厚度在4~10mm,
竹片宽度系列为18 mm和20 mm,竹片厚度系列为4 mm,5 mm和6 mm;
(5)竹片定长加工,为使阶梯错缝有规律的分布在竹层板上,需要对所选用的竹片进行定长加工,用双端锯将竹条截取成2.0 m,备用;
(6)干燥,采用快速的微波干燥箱,将分选出的密度相近的竹片进行干燥,干燥温度为80℃,干燥时间根据所用竹片的初始含水率状况,使竹片含水率降低至10%即可;
(7)竹片浸胶与沥胶,胶粘剂采用水溶性酚醛树脂,其固含量为54%,将胶液注入浸胶池,竹片放置于浸胶池上可升降的金属筐中,将金属筐放入浸胶池,使竹片完全浸入胶黏剂中,浸胶时间为2小时;浸胶结束后,将金属筐升起,竹片与胶液分离,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;
(8)浸胶竹片干燥,将浸胶竹片在室温条件下进行自然干燥,去除胶粘剂中的溶剂水,干燥时间为3-5天;
(9)错缝组坯,选用长度2.0 m,宽度18~20 mm,厚度4~6 mm的竹片进行错缝组坯,设计错缝间距为286 mm,取7根竹片为一组,每竹片端头间距为286 mm;
采用预捆扎方法组成错缝竹片组;
将多组竹片组头尾相接,用线或胶带纸预捆扎,组成长度连续的预组单元;
(10)预组单元宽度的拼接,多组预组单元在宽度方向上可拼接,选用6组宽度为35 mm的预组单元拼接成宽度为210 mm的预组板坯;
(11)热压成型,将预组板坯单元放入有侧压装置的热压机,热压机先预热至135~145 ℃,再把预组竹层板放置于压板之间,施加正压和侧压,高温固化,正压压力1 MPa,侧压压力0.5 MPa,固化温度140 ℃,时间20分钟,固化后将竹层板向前推进,压制后面的预组竹层板,可将其压制成连续长度,得胶合竹层板;
(12)刨切砂光修直,先用压刨机将胶合竹层板表面进行预处理,再通过砂光机将胶合竹层板上下表面进行砂光,修直机将两侧修直;
(13)胶合竹层板的应力分级,采用三点弯曲方法检测竹层板的弯曲模量,得到其应力分级,方法是将胶合竹层板放置在跨距为1500 mm宽度的支点上,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如下:
式中E为弯曲模量(MPa),p为载荷(N),l为跨距(m),b为竹层板宽度(m),d为竹层板厚度(m),为挠度(m);
(14)等离子处理,将表面处理过的胶合竹层板上下两表面均进行等离子处理;
(15)涂胶,将等离子处理过得胶合竹层板进行涂胶,使胶黏剂能够均匀的分布在竹层板表面,施胶量为150 g/m2,通过涂胶使胶黏剂均匀的分布于竹层板上下表面,而不至产生缺胶现象;
(16)层钉,竹层板的宽度为210 mm,厚度为18 mm;钉子长度为36 mm;奇数排的边距为20 mm,间距为42 mm,每排为5个钉子;偶数排的边距为42 mm,间距为42 mm,钉数为4个,保证钉子穿透下面一层,得层钉胶合竹层板;
(17)后期固化,将层钉胶合竹层板在保温罩下维持30℃的温度环境中陈放固化处理;
(18)表面加工,对层钉胶合竹层板大构件,采用手提电动刨床进行表面刨光,再用手提式砂光机进行表面砂光处理;对于层钉胶合竹层板小构件,采用在平刨或砂光机上进行表面加工处理;
(19)标记和包装,根据检测结果,在层钉胶合竹层板上标出材料、弯曲模量、强度、密度和含水率等相关信息。
2.按权利要求1所述的一种胶合竹层钉板的制造方法,其特征在于:所述的竹片错缝组坯中该单元宽度为35 mm,厚度为18 mm。
3.按权利要求1所述的一种胶合竹层钉板的制造方法,其特征在于:将多组预组单元制成的竹层板经过双面等离子处理,并进行涂胶处理。
4. 按权利要求1所述的一种胶合竹层钉板的制造方法,其特征在于:所述的第(16)步骤中将长32 mm,直径2.2 mm的钉子应用于胶合竹的制造当中,并且气枪钉在胶合竹上的钉入是有规律的,每层层板钉一次,5个钉子与4个钉子按照指定的要求奇偶交错排列,钉子边距为20 mm,间距为42 mm。
5.按权利要求1和4所述的一种胶合竹层钉板的制造方法,其特征在于:所述的钉子为用钢制成的钢钉。
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