CN107856148A - 一种竹原态标准化模块材料及其生产方法和生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竹原态标准化模块材料及其生产方法和生产线，该生产线包括加工面层材料和粘接组装用的第一生产线，以及加工基层材料用的第二生产线，第一生产线包括依次设置的分段台、分片台、振动传送台和第一传输带，第二生产线包括第二传输带和机械运输架。本发明制得的材料在规格上统一制作，使得其具备工业化连续生产的基础，有利于大规模商业开发和推广，并且规格化的生产使得模块材料具有高质量、低成本的优势，特别是由于弧形竹条抗弯弹性模量存在不同等级，本发明提供的胶黏剂能使胶黏剂与竹材能够更好的性能匹配，并减少胶黏剂用量；另外，制得的竹原态标准化模块材料上刻有系统化的产品编号，有利于后期的识别和延伸产品再加工。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，具体设计一种竹原态标准化模块材料及其生产方法和生产线。
背景技术
我国竹资源丰富，人工林竹制品在日常生产工具、生活用品、建筑等方面利用较多。现有以原态方式利用的竹制品保留了其自然外观，但由于加工方式多以手工制作为主，存在工业化程度低、加工精度不高、产品档次低等问题。上述问题制约了原态竹制品附加值的提高。
分析其内在影响因素，主要是由于竹子为天然植物材料，个体形态差异较大，尺寸无法规格化，不具备工业化连续生产基础。同时以手工制作的原竹装饰材料，受制于竹材个体形态差异，制品不规则，且人力成本高，达不到工业产品要求，造成了大规模商业开发和推广难度大。这些原因也是制约我国竹材原态大规模商业利用的主要因素之一。
但随着人居生活环境的改善和绿色环保理念的深入人心，人们对建筑、家具、环境装饰中竹元素的喜爱和认可度不断提升；市场也亟待推出一种原态竹的工业化产品，以满足人们对竹元素商品的物质需求及竹文化意境的精神追求。在这些需求促使下，需要开发一种竹原态标准化模块，并以其为基础进行延伸开发出系列竹原态家装材料板材、线材及竹原态家具、原竹建筑结构件等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种竹原态标准化模块材料，该竹原态标准化模块材料具有标准化加工尺寸，可进行工业化连续生产，另外提供了该材料的生产方法和生产线。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种竹原态标准化模块材料的生产线，包括加工面层材料和粘接组装用的第一生产线，以及加工基层材料用的第二生产线，所述第一生产线包括依次设置的分段台、分片台、振动传送台和第一传输带，所述第二生产线包括第二传输带和机械运输架，所述机械运输架将加工好的基层材料转运到第一传输带上。
所述分段台的台面上设有第三传输带，在所述第三传输带的入口端设有三维扫描探头，用于扫描面层材料的直径，在第三传输带上还设有圆盘锯、气动水平夹和数据处理传输器，所述数据处理传输器连接并控制三维扫描探头、圆盘锯和气动水平夹；
所述分片台上设有十字刃破竹刀，用于将分段后的面层材料分成四片，分片台上还设有气动滑块，用于推动面层材料穿过十字刃破竹刀；
所述第一传输带上设有若干根第一上压辊，用于上下动作压紧面层材料，在第一上压辊压紧面层材料的位置处依次设有粗刨刀、精刨刀和第一裁边锯，在第一上压辊后端设有喷胶头和锁紧夹；
所述第二运输架上设有若干根第二上压辊，用于上下动作压紧基层材料，在第二上压辊压紧基层材料的位置处依次设有第二裁边锯和弧形铣刀。
进一步改进在于，所述第一传输带、第二传输带和第三传输带均由若干根并排设置的滚轴组成。
进一步改进在于，所述振动传送台倾斜设置，且振动传送台的上端对准分片台的出口端，下端对准第一输送带的入口端。
进一步改进在于，所述机械运输架由吊臂和设在吊臂两端的爪盘组成。
进一步改进在于，所述锁紧夹由上压板、中间连接板和底板组成，所述上压板可绕中间连接板旋转。
一种竹原态标准化模块材料的生产方法，该方法使用了上述生产线，具体步骤如下：
S1、面层材料加工：
①毛竹选材及剖条：采用胸径10cm以上的毛竹，剔除腐朽、病虫材后用分段台截取等长的若干根竹筒；②弧形竹条的制备：用分片台将竹筒分成4片弧形竹片，采用平刨去除竹节和竹黄，使得弧形竹片弦面为一平面，再用第一裁边锯对弧形竹片进行定宽，得到竹条；③竹条力学性能分级及编号：采用全自动弧形竹条应力分级设备对竹条进行应力分级，得到竹条抗弯弹性模量区间，并将竹条按抗弯弹性模量分成若干个等级，并进行等级编号；④竹条竹簧面活化处理工艺：刨去竹簧面硅质层，使其竹材纤维面裸露，然后在100～110℃温度下蒸汽处理10～15min，得到面层材料备用；
S2、基层材料加工：
①选择基材材质及编号：选择杨木、杉木或中密度纤维板作为基材，对不同材质基材采用编号区别；②基材加工：将基材锯解成与面层材料等长的长条，并通过第二裁边锯定宽、弧形铣刀修型，得到基层材料备用；
S3、胶黏剂的制作：
①胶黏剂选择：胶黏剂包括主剂、辅剂和稀释剂，所述主剂为E-51型环氧树脂，所述辅剂为低分子量聚酰胺固化剂650，所述稀释剂为苯二甲酸二辛酯，另在胶黏剂中添加有填充剂；②配比：胶黏剂中的主剂、辅剂和稀释剂之间的质量比为5.8:1:3～4.8:1:2.4，胶黏剂与填充剂之间的质量比为10:1.1～10:2.5，按上述配比将主剂、辅剂、稀释剂以及填充剂混合后搅拌均匀，得到胶黏剂备用；
S4、粘接组装及其产品编码定义：
①将面层材料竹青面向下竹簧面向上放置，在竹簧面内侧通过喷胶头施加胶黏剂，然后用机械运输架将加工好的基层材料转运到第一传输带上的锁紧夹中，并使面层材料的弦面与基层材料相互紧密贴合，保持压力在1.2-1.5MPa，室温状态下24h后泄压，取出竹木复合材料，即为竹原态标准化模块材料；②对竹原态标准化模块材料进行产品编码，编码的方式为：竹材部位-竹材力学等级-基材材质。
进一步改进在于，步骤S1中所述截取等长的若干根竹筒均为离基部1-7m处竹材，且按每根竹筒2m长截取。
进一步改进在于，经步骤S1中所述平刨后的弧形竹片的弦面至顶端高度为8mm，且经定宽后的弧形竹片的弦宽均为50mm。
进一步改进在于，步骤S3中所述填充剂为竹炭粉，所述竹炭粉由竹材加工的剩余物过180目筛后经375℃碳化1.5h得到。
一种竹原态标准化模块材料，所述竹原态标准化模块材料由面层竹板和基层木板上下粘接组成，所述基层木板上端面的中间为拱形面，两侧为平托面；
所述竹原态标准化模块材料均为统一的标准规格尺寸，具体尺寸为长2m、宽50mm、高20mm，且每个竹原态标准化模块材料上均刻有产品编码。
本发明的有益效果是：本发明公开的生产线和生产方法，制得了竹原态标准化模块材料，该材料在规格上统一制作，使得其具备工业化连续生产的基础，有利于大规模商业开发和推广，并且规格化的生产使得模块材料具有高质量、低成本的优势，特别是由于弧形竹条抗弯弹性模量存在不同等级，本发明提供的胶黏剂能使胶黏剂与竹材能够更好的性能匹配，并减少胶黏剂用量；另外，制得的竹原态标准化模块材料上刻有系统化的产品编号，有利于后期的识别和延伸产品再加工。
附图说明
图1为竹原态标准化模块材料的生产线结构示意图；
图2为竹原态标准化模块材料的组装示意图；
图3为图2中A部分的放大图；
其中，1-分段台，2-分片台，3-振动传送台，4-第一传输带，5-第二传输带，6-机械运输架，601-吊臂，602-爪盘，7-第三传输带，8-三维扫描探头，9-圆盘锯，10-气动水平夹，11-数据处理传输器，12-十字刃破竹刀，13-气动滑块，14-第一上压辊，15-粗刨刀，16-精刨刀，17-第一裁边锯，18-喷胶头，19-锁紧夹，191-上压板，192-中间连接板，193-底板，20-第二上压辊，21-第二裁边锯，22-弧形铣刀。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种竹原态标准化模块材料的生产线，包括加工面层材料和粘接组装用的第一生产线，以及加工基层材料用的第二生产线，第一生产线包括依次设置的分段台1、分片台2、振动传送台3和第一传输带4，第二生产线包括第二传输带5和机械运输架6，机械运输架6将加工好的基层材料转运到第一传输带4上，实现面层材料和基层材料的粘接组装。
其中，分段台1的台面上设有第三传输带7，在第三传输带7的入口端设有三维扫描探头8，用于扫描面层材料的直径，在第三传输带7上还设有圆盘锯9、气动水平夹10和数据处理传输器11，数据处理传输器11连接并控制三维扫描探头8、圆盘锯9和气动水平夹10。
从毛竹大头(直径大的一端)进料，三维扫描探头8实时检测第三传输带7上输入进来的面层材料(竹材)，将检测的信号发送给数据处理传输器11，数据处理传输器11根据信号控制圆盘锯9和气动水平夹10工作。
其中，分片台2上设有十字刃破竹刀12，用于将分段后的面层材料分成四片，分片台2上还设有气动滑块13，用于推动面层材料穿过十字刃破竹刀12。
特别的，上述气动水平夹10和气动滑块13均连接有外界电气泵，提供工作动力。
其中，第一传输带4上设有若干根第一上压辊14，用于上下动作压紧面层材料，在第一上压辊14压紧面层材料的位置处依次设有粗刨刀15、精刨刀16和第一裁边锯17，分别用于去竹节、去竹黄和定宽，在第一上压辊14后端设有喷胶头18和锁紧夹19，喷胶头18用于在面层材料上喷射胶黏剂，锁紧夹19用于将面层材料和基层材料定压紧密贴合，实现两者的粘接组装。
其中，第二运输架5上设有若干根第二上压辊20，用于上下动作压紧基层材料，在第二上压辊20压紧基层材料的位置处依次设有第二裁边锯21和弧形铣刀22，分别用于基层材料的定宽和修型。
优选的，第一传输带4、第二传输带5和第三传输带7均由若干根并排设置的滚轴组成，滚轴连接有电机，通过旋转实现材料的运输。
优选的，振动传送台3倾斜设置，且振动传送台3的上端对准分片台2的出口端，下端对准第一输送带4的入口端，通过振动实现分片台2加工后的材料转移落到第一输送带4上，进行下一工序。
优选的，机械运输架6由吊臂601和设在吊臂601两端的爪盘602组成。
优选的，锁紧夹19由上压板191、中间连接板192和底板193组成，上压板191可绕中间连接板192旋转，从而压紧了面层材料和基层材料，使其紧密贴合在一起。
结合图1和图2所示，一种竹原态标准化模块材料的生产方法，该方法使用了上述生产线，具体步骤如下：
S1、面层材料加工：
①毛竹选材及剖条：采用四年生毛竹，且胸径10cm以上，剔除腐朽、病虫材后用分段台1截取等长的若干根竹筒。优选的，截取基部1m处向上7m处竹材，该部分竹材杆形较直，材性稳定利于工业化加工，竹杆长6m，按2m每段进行截断，共得到3段竹筒，由下至上分别编号为A段、B段、C段，
②弧形竹条的制备：用分片台2将竹筒分成4片弧形竹片，采用平刨去除竹节和竹黄，使得弧形竹片弦面为一平面，再用第一裁边锯17对弧形竹片进行定宽，得到竹条。经平刨后的弧形竹片的弦面至顶端高度为8mm，且经定宽后的弧形竹片的弦宽均为50mm。
③竹条力学性能分级及编号：采用全自动弧形竹条应力分级设备对竹条进行应力分级，得到竹条抗弯弹性模量区间，并将竹条按抗弯弹性模量分成若干个等级，并进行等级编号。优选的，抗弯弹性模量区间一般为8G-11G，将弧形竹条按8G、9G、10G、11G分成4个等级，等级编号分别为8、9、10、11四个数字，代表其力学性能。
④竹条竹簧面活化处理工艺：刨去竹簧面硅质层，使其竹材纤维面裸露，然后在100～110℃温度下蒸汽处理10～15min，竹簧面胶合性能提高12％左右。
S2、基层材料加工：
①选择基材材质及编号：选择杨木、杉木或中密度纤维板作为基材，对不同材质基材采用编号区别。优选的，杨木以其树种拉丁名首字母作为编号P，杉木编号C，中密度纤维板以其英文名缩写作为编号MDF。
②基材加工：将基材锯解成与面层材料等长的长条，并通过第二裁边锯21定宽、弧形铣刀22修型，充分利用杉木边材，提高了小径材的出材率。
S3、胶黏剂的制作：
①胶黏剂选择：胶黏剂包括主剂、辅剂和稀释剂，主剂为E-51型环氧树脂，辅剂为低分子量聚酰胺固化剂650，稀释剂为苯二甲酸二辛酯，另在胶黏剂中添加有填充剂。优选的，填充剂为竹炭粉，其由竹材加工的剩余物过180目筛后经375℃碳化1.5h得到。
②配比：胶黏剂中的主剂、辅剂和稀释剂之间的质量比为5.8:1:3～4.8:1:2.4，胶黏剂与填充剂之间的质量比为10:1.1～10:2.5，按上述配比将主剂、辅剂、稀释剂以及填充剂混合后搅拌均匀，得到胶黏剂备用。
S4、粘接组装及其产品编码定义：
①将面层材料竹青面向下竹簧面向上放置，在竹簧面内侧通过喷胶头18施加胶黏剂，然后用机械运输架6将加工好的基层材料转运到第一传输带4上的锁紧夹19中，并使面层材料的弦面与基层材料相互紧密贴合，保持压力在1.2-1.5MPa，室温状态下24h后泄压，取出竹木复合材料，即为竹原态标准化模块材料；
②对竹原态标准化模块材料进行产品编码。编码的方式为：竹材部位-竹材力学等级-基材材质。
如图3所示，一种竹原态标准化模块材料，竹原态标准化模块材料由面层竹板和基层木板上下粘接组成，基层木板上端面的中间为拱形面，两侧为平托面，这样保证了面层竹板和基层木板充分贴合。竹原态标准化模块材料均为统一的标准规格尺寸，具体尺寸为长2m、宽50mm、高20mm，且每个竹原态标准化模块材料上均刻有产品编码。例如：A-8-C，其中A表示竹材选取部位，为地上1m至3m处竹材；8表示竹材力学等级，为抗弯弹性模量8GPa；C表示基材材质，为杉木。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种竹原态标准化模块材料的生产线，其特征在于：包括加工面层材料和粘接组装用的第一生产线，以及加工基层材料用的第二生产线，所述第一生产线包括依次设置的分段台(1)、分片台(2)、振动传送台(3)和第一传输带(4)，所述第二生产线包括第二传输带(5)和机械运输架(6)，所述机械运输架(6)将加工好的基层材料转运到第一传输带(4)上，
所述分段台(1)的台面上设有第三传输带(7)，在所述第三传输带(7)的入口端设有三维扫描探头(8)，用于扫描面层材料的直径，在第三传输带(7)上还设有圆盘锯(9)、气动水平夹(10)和数据处理传输器(11)，所述数据处理传输器(11)连接并控制三维扫描探头(8)、圆盘锯(9)和气动水平夹(10)；
所述分片台(2)上设有十字刃破竹刀(12)，用于将分段后的面层材料分成四片，分片台(2)上还设有气动滑块(13)，用于推动面层材料穿过十字刃破竹刀(12)；
所述第一传输带(4)上设有若干根第一上压辊(14)，用于上下动作压紧面层材料，在第一上压辊(14)压紧面层材料的位置处依次设有粗刨刀(15)、精刨刀(16)和第一裁边锯(17)，在第一上压辊(14)后端设有喷胶头(18)和锁紧夹(19)；
所述第二运输架(5)上设有若干根第二上压辊(20)，用于上下动作压紧基层材料，在第二上压辊(20)压紧基层材料的位置处依次设有第二裁边锯(21)和弧形铣刀(22)。
2.根据权利要求1所述的一种竹原态标准化模块材料的生产线，其特征在于：所述第一传输带(4)、第二传输带(5)和第三传输带(7)均由若干根并排设置的滚轴组成。
3.根据权利要求1所述的一种竹原态标准化模块材料的生产线，其特征在于：所述振动传送台(3)倾斜设置，且振动传送台(3)的上端对准分片台(2)的出口端，下端对准第一输送带(4)的入口端。
4.根据权利要求1所述的一种竹原态标准化模块材料的生产线，其特征在于：所述机械运输架(6)由吊臂(601)和设在吊臂(601)两端的爪盘(602)组成。
5.根据权利要求1所述的一种竹原态标准化模块材料的生产线，其特征在于：所述锁紧夹(19)由上压板(191)、中间连接板(192)和底板(193)组成，所述上压板(191)可绕中间连接板(192)旋转。
6.一种竹原态标准化模块材料的生产方法，其特征在于：该方法使用了如权利要求1-5任一所述的生产线，具体步骤如下：
S1、面层材料加工：
①毛竹选材及剖条：采用胸径10cm以上的毛竹，剔除腐朽、病虫材后用分段台(1)截取等长的若干根竹筒；②弧形竹条的制备：用分片台(2)将竹筒分成4片弧形竹片，采用平刨去除竹节和竹黄，使得弧形竹片弦面为一平面，再用第一裁边锯(17)对弧形竹片进行定宽，得到竹条；③竹条力学性能分级及编号：采用全自动弧形竹条应力分级设备对竹条进行应力分级，得到竹条抗弯弹性模量区间，并将竹条按抗弯弹性模量分成若干个等级，并进行等级编号；④竹条竹簧面活化处理工艺：刨去竹簧面硅质层，使其竹材纤维面裸露，然后在100～110℃温度下蒸汽处理10～15min，得到面层材料备用；
S2、基层材料加工：
①选择基材材质及编号：选择杨木、杉木或中密度纤维板作为基材，对不同材质基材采用编号区别；②基材加工：将基材锯解成与面层材料等长的长条，并通过第二裁边锯(21)定宽、弧形铣刀(22)修型，得到基层材料备用；
S3、胶黏剂的制作：
①胶黏剂选择：胶黏剂包括主剂、辅剂和稀释剂，所述主剂为E-51型环氧树脂，所述辅剂为低分子量聚酰胺固化剂650，所述稀释剂为苯二甲酸二辛酯，另在胶黏剂中添加有填充剂；②配比：胶黏剂中的主剂、辅剂和稀释剂之间的质量比为5.8:1:3～4.8:1:2.4，胶黏剂与填充剂之间的质量比为10:1.1～10:2.5，按上述配比将主剂、辅剂、稀释剂以及填充剂混合后搅拌均匀，得到胶黏剂备用；
S4、粘接组装及其产品编码定义：
①将面层材料竹青面向下竹簧面向上放置，在竹簧面内侧通过喷胶头(18)施加胶黏剂，然后用机械运输架(6)将加工好的基层材料转运到第一传输带(4)上的锁紧夹(19)中，并使面层材料的弦面与基层材料相互紧密贴合，保持压力在1.2-1.5MPa，室温状态下24h后泄压，取出竹木复合材料，即为竹原态标准化模块材料；②对竹原态标准化模块材料进行产品编码。
7.根据权利要求6所述的一种竹原态标准化模块材料的生产方法，其特征在于：步骤S1中所述截取等长的若干根竹筒均为离基部1-7m处竹材，且按每根竹筒2m长截取。
8.根据权利要求6所述的一种竹原态标准化模块材料的生产方法，其特征在于：经步骤S1中所述平刨后的弧形竹片的弦面至顶端高度为8mm，且经定宽后的弧形竹片的弦宽均为50mm。
9.根据权利要求6所述的一种竹原态标准化模块材料的生产方法，其特征在于：步骤S3中所述填充剂为竹炭粉，所述竹炭粉由竹材加工的剩余物过180目筛后经375℃碳化1.5h得到。
10.一种按权利要求6-9任一所述的生产方法制备得到的竹原态标准化模块材料，其特征在于：所述竹原态标准化模块材料由面层竹板和基层木板上下粘接组成，所述基层木板上端面的中间为拱形面，两侧为平托面；
所述竹原态标准化模块材料均为统一的标准规格尺寸，具体尺寸为长2m、宽50mm、高20mm，且每个竹原态标准化模块材料上均刻有产品编码。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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