CN106003358B - 一种建筑用垂直交叉竹质结构材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑用垂直交叉竹质结构材及其制造方法。工艺步骤包括1)以厚度为1.0～3.0mm、宽度为3.0～5.0mm、长度为70.0～130.0cm的径向竹篾为构成单元压制成竹篾层积材；2)以厚度为3.0～5.0mm、宽度为12.0～20.0mm、长度为70.0～130.0cm的展开竹片为构成单元压制成竹片胶合板；3)将竹篾层积材、竹片胶合板双面砂光后进行接长接宽，使板材幅面加大；4)将接长接宽后的竹篾层积材、竹片胶合板采用结构用冷压胶黏剂进行垂直交叉组坯压制成垂直交叉竹质结构材。本发明提供竹质结构材的制造方法具有原料利用率高、尺寸规格大的特点，制得的板材力学性能极佳、尺寸稳定性好，强度可以满足木结构构件的使用要求，可加工成各种高强度墙体板材、车厢底板，是一种新型大尺寸结构材。

Description

一种建筑用垂直交叉竹质结构材
技术领域
本发明涉及的是一种垂直交叉竹质结构材的制作方法，尤其涉及一种建筑用竹质结构材，属于建筑材料技术领域。
背景技术
竹质复合材料已经广泛用作水泥模板、车厢底板、地板、家具等产品中，而将竹质基本单元竹片、竹蔑、竹丝等复合加工成各种高强度墙体板材、梁、柱等大型建筑构件，用于房屋的建造尚处于起步阶段。随着环保意识的增强和生活水平的大幅度提高，近年来木结构房屋在我国受到更多的关注，原料多样化为竹质复合材料的研究和推广运用提供了发展机会。
竹质复合材料是一种可持续使用、绿色环保的新型复合材料，竹质复合材料的比模量和比强度可达到和超过工程材料之一的玻璃纤维增强塑料，竹材作为世界上生长最快和性能最好的生物质材料，与木材相比较，竹材的组织结构细密，材质坚硬，具有较好的弹性，竹材的干缩湿胀小，尺寸稳定性高，不易变形开裂，同时，竹材的力学强度比木材高，耐磨性好。竹材在日常生活中早已被广泛利用，但对于竹材产品的深层次开发上我国还处于起步阶段，在全世界范围内，我国对于竹结构材的研发处于领先地位，但完全符合结构工程材料的产品寥寥无几。目前最常见的工程材料产品有竹胶合板、竹纤维板、竹定向刨花板、竹单板层积材、重组竹以及一些零散的受力构件，这些产品大多应用于室内装饰及家具中，其他行业中比较少见，且传统竹质复合材料存在大量的问题：(1)竹材利用率低。竹材具有径小、壁薄、中空等特点，外侧竹青和内侧竹黄以及竹节部位的润湿性差，利用时需要将其去除，加上产品结构的不合理以及加工工艺的不当，竹材的加工率很低。(2)生产工艺不完善。由于制备竹质复合材料采用的施胶量、热压时间、热压温度等工艺参数不够合理，导致生产的产品质量不合格，能耗大，甲醛、酚等污染物的释放超标。本发明针对传统竹质复合材料的应用现状，结合竹材纵向强度高，改善竹材本身的各向异性，研究设计了一种建筑用垂直交叉竹质结构材。
发明内容
本发明提出的是一种利用竹质基本单元竹篾及竹片制造一种结构用垂直交叉竹质结构材，其目的是通过高效率利用的竹质单元径向竹篾通过浸渍处理，展开竹片单元通过施胶，热压制成一定强度的竹篾层积材、竹片胶合板，再将竹篾层积材、竹片胶合板双面砂光后进行接长接宽，将接长接宽后的竹篾层积材和竹片胶合板再通过冷压胶黏剂进行垂直交叉压制成一种垂直交叉竹质结构材。该技术制成的垂直交叉竹质结构材，既可用于高强度的建筑材料，也可以用于车厢板、集装箱底板。
本发明的技术解决方案包括如下工艺步骤：
1)采用竹筒破分装置加工出厚度为1.0～3.0mm、宽度为3.0～5.0mm、长度为70.0～130.0cm的径向竹篾为构成单元压制成厚度为20.0～30.0mm、宽度为65.0～127.0cm、长度为130.0～250.0cm的竹篾层积材，采用厚度为3.0～5.0mm、宽度为12.0～20.0mm、长度为70.0～130.0cm的展开竹片为构成单元压制厚度为30.0～40.0mm、宽度为65.0～127.0cm、长度为130.0～250.0cm的竹片胶合板；
2)将径向竹篾单元干燥到含水率为8～10％，干燥处理后的径向竹篾采用结构用酚醛树脂胶黏剂浸渍处理，浸胶量为径向竹篾绝干质量的5～10％，浸胶后干燥到含水率为10～12％，展开竹片采用固含量为45±5％的酚醛树脂胶黏剂或异氰酸酯胶黏剂或单组分聚氨酯胶黏剂喷胶施胶，施胶量为120～220g/m2，径向竹篾全纵向铺装成板坯热压制成厚度为20.0～30.0mm的竹篾层积材，热压时间为1.1～1.5mm/min，温度为150℃，压力为3.0～5.0MPa，展开竹片全纵向铺装成板坯热压制成厚度为30.0～40.0mm的竹材胶合板，热压时间为1.2～1.5mm/min，温度为150℃，压力为2.0～8.0MPa；
3)将压制成的竹篾层积材、竹片胶合板双面砂光后进行接长接宽，可采用指接、斜接、榫接，长度上接头长度控制在5.0～10.0cm，宽度上接头的长度控制在0～5.0cm，总体上接头长度与厚度比控制在10∶1以内；
4)将接长后的竹篾层积材、竹片胶合板垂直交叉复合在一起，采用结构用环氧树脂冷固化胶低温固化成型为建筑用垂直交叉层压竹质结构材，施胶量为180～300g/m2，冷压压力为1.0～5.0MPa，加压时间8～16h，加压温度高于15℃。
具体实施方式
实施例1：表层为竹篾层积材垂直交叉结构，芯层为竹片胶合板垂直交叉结构
步骤1)表层板：取适量厚度为1.5mm，宽度为4.0mm、长度为130.0cm的径向竹篾，采用结构用酚醛树脂胶黏剂进行浸胶处理，浸胶60min，浸胶后干燥到含水率为11％，径向竹篾全纵向铺装成板坯，热压制成厚度为20.0mm、宽度为65.0cm、长度为130.0cm的竹篾层积材的竹篾层积材，热压温度为150℃，压力为3.0MPa，时间1.2mm/min；
步骤2)芯层板：取适量厚度为4.0mm，宽度为13.0mm、长度为130.0cm的展开竹片，干燥到含水率为9％，采用固含量为48％的酚醛树脂胶黏剂喷胶施胶，喷胶量为150g/m2，展开竹片全纵向铺装成板坯，热压压制成厚度为30.0mm、宽度为65.0cm、长度为130.0cm的竹片胶合板，热压温度为150℃，压力为5.0MPa，时间30min；
步骤3)接长工艺：通过指接将竹篾层积材、竹片胶合板进行接长处理，可采用指接、斜接、榫接，长度上接头长度控制在5.0～10.0cm，宽度上接头的长度控制在0～5.0cm，总体上接头长度与厚度比控制在10∶1以内，并调整到所需尺寸；
步骤4)复合工艺：将接长后的竹篾层积材、竹片胶合板垂直交叉复合在一起，表层为竹篾层积材垂直交叉结构，芯层为竹片胶合板垂直交叉结构，采用结构用环氧树脂冷固化胶低温固化成型为建筑用垂直交叉层压竹质结构材，施胶量为240g/m2，冷压压力为3.0MPa，加压时间12h，加压温度为20℃，然后在调温调质环境中进行湿热平衡，时间21天以上，经调湿调质后含水率控制在8～10％。
实施例2：表层为竹篾层积材全纵向结构，芯层为竹片胶合板垂直交叉结构
步骤1)表层板：取适量厚度为1.5mm，宽度为4.0mm、长度为130.0cm的径向竹篾，采用结构用酚醛树脂胶黏剂进行浸胶处理，浸胶60min，浸胶后干燥到含水率为11％，径向竹篾全纵向铺装成板坯，热压制成厚度为20.0mm、宽度为65.0cm、长度为130.0cm的竹篾层积材的竹篾层积材，热压温度为150℃，压力为3.0MPa，时间1.2mm/min；
步骤2)芯层板：取适量厚度为4.0mm，宽度为13.0mm、长度为130.0cm的展开竹片，干燥到含水率为9％，采用固含量为48％的酚醛树脂胶黏剂喷胶施胶，喷胶量为150g/m2，展开竹片全纵向铺装成板坯，热压压制成厚度为30.0mm、宽度为65.0cm、长度为130.0cm的竹片胶合板，热压温度为150℃，压力为5.0MPa，时间30min；
步骤3)接长工艺：通过指接将竹篾层积材、竹片胶合板进行接长处理，可采用指接、斜接、榫接，长度上接头长度控制在5.0～10.0cm，宽度上接头的长度控制在0～5.0cm，总体上接头长度与厚度比控制在10∶1以内，并调整到所需尺寸；
步骤4)复合工艺：将接长后的竹篾层积材、竹片胶合板垂直交叉复合在一起，表层为竹篾层积材全纵向结构，芯层为竹片胶合板垂直交叉结构，采用结构用环氧树脂冷固化胶低温固化成型为建筑用垂直交叉层压竹质结构材，施胶量为240g/m2，冷压压力为3.0MPa，加压时间12h，加压温度为20℃，然后在调温调质环境中进行湿热平衡，时间21天以上，经调湿调质后含水率控制在8～10％。
实施例3：表层为竹片胶合板垂直交叉结构，芯层为竹篾层积材垂直交叉结构
步骤1)表层板：取适量厚度为4.0mm，宽度为13.0mm、长度为130.0cm的展开竹片，干燥到含水率为9％，采用固含量为48％的酚醛树脂胶黏剂喷胶施胶，喷胶量为150g/m2，展开竹片全纵向铺装成板坯，热压压制成厚度为30.0mm、宽度为65.0cm、长度为130.0cm的竹片胶合板，热压温度为150℃，压力为5.0MPa，时间30min；
步骤2)芯层板：取适量厚度为1.5mm，宽度为4.0mm、长度为130.0cm的径向竹篾，采用结构用酚醛树脂胶黏剂进行浸胶处理，浸胶60min，浸胶后干燥到含水率为11％，径向竹篾全纵向铺装成板坯，热压制成厚度为20.0mm、宽度为65.0cm、长度为130.0cm的竹篾层积材，热压温度为150℃，压力为3.0MPa，时间1.2mm/min；
步骤3)接长工艺：通过指接将竹篾层积材、竹片胶合板进行接长处理，可采用指接、斜接、榫接，长度上接头长度控制在5.0～10.0cm，宽度上接头的长度控制在0～5.0cm，总体上接头长度与厚度比控制在10∶1以内，并调整到所需尺寸；
步骤4)复合工艺：将接长后的竹篾层积材、竹片胶合板垂直交叉复合在一起，表层为竹片胶合板垂直交叉结构，芯层为竹篾层积材垂直交叉结构，采用结构用环氧树脂冷固化胶低温固化成型为建筑用垂直交叉层压竹质结构材，施胶量为240g/m2，冷压压力为3.0MPa，加压时间12h，加压温度为20℃，然后在调温调质环境中进行湿热平衡，时间21天以上，经调湿调质后含水率控制在8～10％。

Claims (6)

1.一种建筑用垂直交叉竹质结构材的制造方法，其特征包括以下工艺步骤：
1)以厚度为1.0～3.0mm、宽度为3.0～5.0mm、长度为70.0～130.0cm的径向竹篾为构成单元压制成厚度为20.0～30.0mm、宽度为65.0～127.0cm、长度为130.0～250.0cm的竹篾层积材，所述竹篾层积材的构成单元径向竹篾，不去青不去黄，提高了竹材原材料利用率，采用结构用酚醛树脂胶黏剂进行浸胶处理，浸胶量为径向竹篾绝干质量的5～10％，浸胶后干燥到含水率为10～12％，径向竹篾全纵向铺装成板坯，热压压制成竹篾层积材，热压时间为1.1～1.5mm/min，温度为150℃，压力为3.0～5.0MPa，竹篾层积材成品的密度为0.7～1.0g/m3；
2)以厚度为3.0～5.0mm、宽度为12.0～20.0mm、长度为70.0～130.0cm的展开竹片为构成单元压制厚度为30.0～40.0mm、宽度为65.0～127.0cm、长度为130.0～250.0cm的竹片胶合板；
3)将竹篾层积材、竹片胶合板双面砂光后进行接长接宽，将板材幅面加大；
4)将接长接宽后的竹篾层积材和竹片胶合板涂布冷压胶后进行垂直组坯，压制成为建筑用垂直交叉竹质结构材；
5)压制成型后的建筑用垂直交叉竹质结构材经调湿调质后含水率控制在8～14％。
2.根据权利要求1中一种建筑用垂直交叉竹质结构材的制造方法，其特征在于：步骤2)所述竹片胶合板的构成单元展开竹片，采用有缝或无缝展开竹片，进行去青去黄处理，干燥至含水率为8～10％，采用酚醛树脂胶黏剂或异氰酸酯胶黏剂进行施胶，施胶量为120～220g/m2，展开竹片全纵向铺装成板坯，热压压制成竹片胶合板，热压时间1.2～1.5mm/min，温度为150℃，压力为2.0～8.0MPa，竹片胶合板成品的密度为0.7～1.0g/m3。
3.根据权利要求1中一种建筑用垂直交叉竹质结构材的制造方法，其特征在于：步骤3)所述竹篾层积材、竹片胶合板在宽度方向或长度方向上进行接长处理，可采用指接、斜接、榫接，长度上接头长度控制在5.0～10.0cm，宽度上接头的长度控制在0～5.0cm，总体上接头长度与厚度比控制在10∶1以内。
4.根据权利要求1中一种建筑用垂直交叉竹质结构材的制造方法，其特征在于：步骤4)所述竹篾层积材、竹片胶合板垂直交叉复合时采用冷固化胶粘剂，为酚醛树脂胶黏剂、异氰酸酯胶黏剂、单组分聚氨酯胶黏剂的其中一种，施胶量为180～300g/m2，冷压压力为1.0～5.0MPa，加压时间8～16h，加压温度高于15℃。
5.根据权利要求1中一种建筑用垂直交叉竹质结构材的制造方法，其特征在于：步骤5)所述压制成型的建筑用垂直交叉竹质结构材在调湿调质环境中进行湿热平衡，时间21天以上，经调湿调质后含水率控制在8～14％。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种建筑用垂直交叉竹质结构材的制造方法，其特征在于：以竹篾层积材、竹片胶合板为构成单元，采用结构用冷压胶黏剂进行垂直交叉压制而成，其组坯结构包括以下类型：1)表层为竹篾层积材垂直交叉结构，芯层为竹片胶合板垂直交叉结构；2)表层为竹篾层积材全纵向结构，芯层为竹片胶合板垂直交叉结构；3)表层为竹片胶合板垂直交叉结构，芯层为竹篾层积材垂直交叉结构；4)表层为竹片胶合板全纵向结构，芯层为竹篾层积材垂直交叉结构。
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Assignor: Nanjing Forestry University

Contract record no.: X2019320000055

Denomination of invention: Vertical cross bamboo structural material for building

Granted publication date: 20190115

License type: Common License

Record date: 20190910

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
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Granted publication date: 20190115

Termination date: 20200603