CN107696592B - 一种夹芯结构竹缠绕复合材料制品及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹芯结构竹缠绕复合材料制品，由内至外依次包括内增强层、夹芯层和外增强层，所述内增强层和所述外增强层均是由粘附有树脂的竹篾缠绕一层或多层形成的竹篾层，所述夹芯层是由环向竹片层和轴向竹片层交替叠加一组或多组组成，所述环向竹片层是由沿所述夹芯结构竹缠绕复合材料制品轴向分布的多段有间隔的环向竹片段组成，所述环向竹片段是由粘附有树脂的竹片环向缠绕一层或多层形成，所述轴向竹片层是由粘附有树脂的沿轴向放置的竹片平行排列多行形成的轴向竹片帘在环向竹片层上环向缠绕一层或多层形成。同时公开了一种制作上述夹芯结构竹缠绕复合材料制品的制作方法。本发明能够在满足产品所需强度和刚度的同时，整体成型效果好，厚度小，缠绕周期短，效率高，适用于大型截面积竹缠绕复合材料产品的制造。此外，还提高吸声降噪功能。

Description

一种夹芯结构竹缠绕复合材料制品及其制作方法

技术领域

本发明属于竹材缠绕成型技术领域，更具体地，涉及一种夹芯结构竹缠绕复合材料制品及其制作方法。

背景技术

竹缠绕复合材料是一种以竹材为增强材料，以热固性树脂为胶黏剂，采用缠绕工艺加工成型的新型生物基材料，可用于生产管道、管廊、车厢、房屋等多种产品，具有原料可再生、绿色环保、节能低碳、质轻高强、耐腐蚀、使用寿命长、保温性能好、抗震抗沉降能力强等特性。其技术原理是充分发挥竹材的轴向拉伸强度，在产品结构中形成无应力缺陷分布，达到强度要求。因此，在生产过程中，是将竹材剖成竹篾丝采用缠绕工艺成型，以保证缠绕成型后产品的力学强度。

但是，在采用竹篾丝缠绕管廊、车厢、房屋等大型截面积产品时，会导致为满足足够刚度，保证整体成型效果，而使产品缠绕厚度过大，强度过剩，缠绕周期长，效率低的情况。因此，亟需找到一种适合大型截面积竹缠绕复合材料制品的结构及其制作工艺，使其满足产品所需强度和刚度的同时，整体成型效果好，厚度小，缠绕周期短，效率高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种夹芯结构竹缠绕复合材料制品及其制作方法，能够在满足产品所需强度和刚度的同时，整体成型效果好，厚度小，缠绕周期短，效率高，适用于大型截面积竹缠绕复合材料产品的制造。

为实现上述目的，作为一个方面，本发明提出了一种夹芯结构竹缠绕复合材料制品，由内至外依次包括内增强层、夹芯层和外增强层，所述内增强层和所述外增强层均是由粘附有树脂的竹篾缠绕一层或多层形成的竹篾层，所述夹芯层是由环向竹片层和轴向竹片层交替叠加一组或多组组成，所述环向竹片层是由沿所述夹芯结构竹缠绕复合材料制品轴向分布的多段有间隔的环向竹片段组成，所述环向竹片段是由粘附有树脂的竹片环向缠绕一层或多层形成，所述轴向竹片层是由粘附有树脂的沿轴向放置的竹片平行排列多行形成的轴向竹片帘在环向竹片层上环向排列缠绕一层或多层形成。

优选地，所述竹片的宽度和厚度均大于所述竹篾的宽度和厚度。

另一方面，本发明提出了一种制作夹芯结构竹缠绕复合材料制品的方法，包括如下步骤：

（1）在芯模上缠绕浸润树脂的竹篾，缠绕一层或多层，制成内增强层；

（2）在内增强层上沿芯模轴向有间隔的环向缠绕多段浸润树脂的竹片一层或多层，制成环向竹片层；

（3）将由沿芯模轴向放置、平行排列多行制成的轴向竹片帘浸润树脂后在环向竹片层上环向排列缠绕一层或多层，制成轴向竹片层；

（4）重复步骤（2）和（3），依次缠绕环向竹片层和轴向竹片层一组或多组，制成夹芯层；

（5）在轴向竹片层上缠绕浸润树脂的竹篾，缠绕一层或多层，制成外增强层；

（6）将缠绕有内增强层、夹芯层、外增强层的芯模加热固化，制成夹芯结构竹缠绕复合材料制品。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下技术优点：

1.本发明提出了一种夹芯结构竹缠绕复合材料制品，通过在竹篾增强层内设计加入由有间隔的环向竹片层和轴向竹片层组成有空隙的夹芯层，使整体结构在满足所需强度的同时刚度高，整体成型效果好，节省竹材，减少竹篾增强层的缠绕厚度，从而提升生产效率，缩短生产周期。此外，还提高吸声降噪功能。

2.本发明根据夹芯结构竹缠绕复合材料制品结构特点，相应设计了其制作方法，能够高效生产夹芯结构竹缠绕复合材料制品。

附图说明

图1是本发明的夹芯结构竹缠绕复合材料制品结构示意图。

其中：1-内增强层，2-夹芯层，21-环向竹片层，211-环向竹片段，22-轴向竹片层，3-外增强层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的一种夹芯结构竹缠绕复合材料制品，如图1所示，由内至外依次包括内增强层1、夹芯层2和外增强层3，所述内增强层1和所述外增强层3均是由粘附有树脂的竹篾缠绕一层或多层形成的竹篾层，具体操作如下：将原竹剖成长2-6m、厚 0.5-1.5mm、宽 1-10mm的竹篾，制成连续状（例如，可以将竹篾平行紧密排列成行，沿纵向排列多行，将其缝合成连续长的竹篾带），卷成卷装在缠绕机上开始缠绕工作，竹篾螺旋交叉缠绕或环向排列缠绕在芯模上，缠绕的同时淋浇按照配比配制的氨基树脂、填料、固化剂混合后的氨基树脂胶黏剂，缠绕一层或多层。所述夹芯层2是由环向竹片层21和轴向竹片层22交替叠加一组或多组组成，所述环向竹片层21是由沿所述夹芯结构竹缠绕复合材料制品轴向分布的多段有间隔的环向竹片段211组成，所述环向竹片段211是由粘附有树脂的竹片环向缠绕一层或多层形成，所述轴向竹片层22是由粘附有树脂的沿轴向放置的竹片平行排列多行形成的轴向竹片帘在环向竹片层21上环向缠绕一层或多层形成。具体操作如下：将原竹剖成竹片，竹片的刚度较竹篾高，优选地，竹片的宽度和厚度均大于所述竹篾的宽度和厚度，竹片的尺寸为长3-7m，厚2-5mm，宽10-30mm，制成连续状的环向竹片带和轴向竹片帘，环向竹片带的长度方向为竹片的长度方向，是由竹片沿其长度方向排列多行，沿其宽度方向排列1-3列，通过缝制、粘接等制成的连续长竹片带；轴向竹片帘的长度方向为竹片的宽度方向，是由竹片沿其宽度方向平行排列多行，通过缝制、粘接等制成的连续长竹片帘。将环向竹片带卷成卷装在缠绕机上开始缠绕工作，环向竹片带环向缠绕在内增强层1上，缠绕的同时淋浇按照配比配制的氨基树脂、填料、固化剂混合后的氨基树脂胶黏剂，缠绕一层或多层形成环向竹片段211，缠绕完毕后，空出一定间隔，间隔约400-500mm宽，之后缠绕下一段环向竹片段211，直至沿芯模轴向间隔缠绕多段环向竹片段211，间隔优选为等距间隔。也可以沿芯模轴向间隔设置多条环向竹片带同时环向缠绕；缠绕完毕后多段环向竹片段211组成环向竹片层21，各段环向竹片段211应为等高。之后，在环向竹片层21上缠绕轴向竹片层22，是由轴向竹片帘装在缠绕机上开始缠绕工作，轴向竹片帘环向排列缠绕在环向竹片层21上，缠绕的同时淋浇按照配比配制的氨基树脂、填料、固化剂混合后的氨基树脂胶黏剂，缠绕一层或多层形成轴向竹片层22。可以重复缠绕多组环向竹片层21和轴向竹片层22的组合，最后在轴向竹片层22的外表面缠绕外增强层3。整体经过加热固化，制成上述夹芯结构竹缠绕复合材料制品。由于在常规竹缠绕复合材料制品增强层中增设由刚度较高的环向竹片和轴向竹片交叠而成的夹芯层，形成具有空心的骨架结构，从而增大竹缠绕复合材料制品整体刚度，使不易变形，整体成型效果好，特别适合于管廊、房屋等大口径产品的制作。通过内外增强层满足所需强度，通过夹芯层满足所需刚度，从而减少为满足大口径产品所需刚度而多缠绕的竹篾增强层的厚度，节省竹材，提升生产效率，缩短生产周期，并且形成的这种夹芯结构具有很好的吸声降噪效果。

另一方面，本发明提出了一种制作上述夹芯结构竹缠绕复合材料制品的方法，包括如下步骤：

（1）在芯模上缠绕浸润树脂的竹篾，缠绕一层或多层，制成内增强层；

（2）在内增强层上沿芯模轴向有间隔的环向缠绕多段浸润树脂的竹片一层或多层，制成环向竹片层；

（3）将由沿芯模轴向放置、平行排列多行制成的轴向竹片帘浸润树脂后在环向竹片层上环向排列缠绕一层或多层，制成轴向竹片层；

（4）重复步骤（2）和（3），依次缠绕环向竹片层和轴向竹片层一组或多组，制成夹芯层；

（5）在轴向竹片层上缠绕浸润树脂的竹篾，缠绕一层或多层，制成外增强层；

（6）将缠绕有内增强层、夹芯层、外增强层的芯模加热固化，制成夹芯结构竹缠绕复合材料制品。

此种制作方法能够高效生产夹芯结构竹缠绕复合材料制品。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种夹芯结构竹缠绕复合材料制品，由内至外依次由内增强层、夹芯层和外增强层组成，所述内增强层和所述外增强层均是由粘附有树脂的竹篾缠绕一层或多层形成的竹篾层，所述竹篾通过将原竹剖成长2~6m，厚0.5~1.5mm，宽1~10mm成型；

所述夹芯层是由环向竹片层和轴向竹片层交替叠加一组或多组组成，所述环向竹片层是由沿所述夹芯结构竹缠绕复合材料制品轴向分布的多段有间隔的环向竹片段组成，所述环向竹片段是由粘附有树脂的竹片环向缠绕一层或多层形成，所述轴向竹片层是由粘附有树脂的沿轴向放置的竹片平行排列多行形成的轴向竹片帘在环向竹片层上环向排列缠绕一层或多层形成；所述竹片通过将原竹剖成3~7m，厚2~5mm，宽10~30mm成型，且所述环向竹片和轴向竹片交叠而成的夹芯层具有空心骨架结构；

所述夹芯层的制备包括如下步骤：将环向竹片带卷成卷装在缠绕机上开始缠绕工作，环向竹片带环向缠绕在内增强层上，缠绕的同时淋浇按照配比配制的氨基树脂、填料、固化剂混合后的氨基树脂胶黏剂，缠绕一层或多层形成环向竹片段，缠绕完毕后，空出一定间隔，间隔400-500mm宽，之后缠绕下一段环向竹片段，直至沿芯模轴向间隔缠绕多段环向竹片段以形成环向竹片层；然后在环向竹片层上缠绕轴向竹片层以形成所述空心骨架结构。

2.如权利要求1所述的夹芯结构竹缠绕复合材料制品，其特征在于，所述竹片的宽度和厚度均大于所述竹篾的宽度和厚度。

3.一种制作如权利要求1所述的夹芯结构竹缠绕复合材料制品的制作方法，包括如下步骤：

（1）在芯模上缠绕浸润树脂的竹篾，缠绕一层或多层，制成内增强层；

（2）在内增强层上沿芯模轴向有间隔的环向缠绕多段浸润树脂的竹片一层或多层，制成环向竹片层；

（3）将由沿芯模轴向放置、平行排列多行制成的轴向竹片帘浸润树脂后在环向竹片层上环向排列缠绕一层或多层，制成轴向竹片层；

（4）重复步骤（2）和（3），依次缠绕环向竹片层和轴向竹片层一组或多组，制成夹芯层；

（5）在轴向竹片层上缠绕浸润树脂的竹篾，缠绕一层或多层，制成外增强层；

（6）将缠绕有内增强层、夹芯层、外增强层的芯模加热固化，制成夹芯结构竹缠绕复合材料制品。