CN109304778A - 一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法及其产品 - Google Patents

一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法及其产品 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法及其产品，所述方法步骤依次为整竹处理、切锯竹筒、撞台分片、除竹青竹黄、竹片软化、定向开纤、热风干燥、卷绕纤维、热压成型以及竹原纤维增强塑料；所述卷绕纤维具体为：将热风干燥完的长竹原纤维送入卷绕机中，卷绕机的卷绕芯采用实心塑料杆，通过卷绕机旋转将长竹原纤维均匀的缠绕在实心塑料杆上后套入空心塑料杆，得到竹原纤维增强塑料毛胚；所述热压成型为：将卷绕好的竹原纤维增强塑料毛胚放入热压机中，热压成型。本发明采用长竹纤维作为增强纤维与塑料进行融合，弥补塑料的耐温性、弯曲强度、柔韧性等性能的不足，将竹原纤维增强塑料特点发挥到最大，具有很大的市场价值。

Description

一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法及其产品
【技术领域】
本发明涉及一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法及其产品。
【背景技术】
目前复合塑料广泛应用于航空航天、铁道铁路、装饰建筑、家具家居、建材卫浴和环卫工程等等相关行业。玻璃纤维增强塑料，它以玻璃纤维及其制品为增强材料，其耐腐蚀性能好、热性能良好，但是弹性模量小，长期耐温性差，层间剪切强度低并且在使用过程制造过程中不环保，成本高。竹纤维作为一种原生态的材料，在我国存在大量的竹材资源是一种性价比极高的新材料并且具有众多优异的性能(良好的透气性、良好的柔韧性、良好的吸湿放湿性、较强的耐磨性等)。以竹纤维为增强纤维并且以塑料为基体材料复合而成的竹原纤维增强塑料能充分发挥竹纤维的性能，提高塑料的耐温性，弯曲强度等等性能。
目前为止市场上已有的竹原纤维增强塑料，大多采用竹原纤维粉末或者短小的竹原纤维作为增强纤维，这样低品质的增强纤维并不能发挥竹原纤维的性能。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法，其采用长竹纤维作为增强纤维与塑料进行融合，充分发挥长竹纤维的特点弥补塑料的耐温性、弯曲强度、柔韧性等性能的不足，将竹原纤维增强塑料特点发挥到最大，具有很大的市场价值。
本发明是这样实现上述技术问题之一的：
一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
(1)整竹处理：选取1-5年生的新鲜竹子，整竹处理去除枝丫竹叶，清洗表面杂质；
(2)切锯竹筒：将整竹清洗完毕后，送入切锯机中切锯成长3～6米的竹筒；
(3)撞台分片：将切锯好的竹筒放置于撞台分片机中，按照竹筒横截面方向上将其分成8-16份，2～3厘米宽的竹片，以供制造使用；
(4)除竹青竹黄：利用粗刨机去除竹片的竹青和竹黄层；
(5)竹片软化：将处理好的竹片放入蒸煮软化设备中进行软化，采用3％的NaOH或Na2CO3溶液煮沸竹材2～3H；
(6)定向开纤：将软化好的竹片送入定向开纤机中，进行多次反复的定向开纤；
(7)热风干燥：将开纤好的长竹原纤维送入热风干燥机中干燥，并且去除长竹原纤维中开纤时还有残留的杂质，得到长竹原纤维；
(8)卷绕纤维：将热风干燥完的长竹原纤维送入卷绕机中，卷绕机的卷绕芯采用实心塑料杆，通过卷绕机旋转将长竹原纤维均匀的缠绕在实心塑料杆上后套入空心塑料杆，得到竹原纤维增强塑料毛胚；
(9)热压成型：将卷绕好的竹原纤维增强塑料毛胚放入热压机中，热压成型；
(10)竹原纤维增强塑料：将热压好的长竹原纤维增强塑料进行冷却定型，切边获取高性能竹原纤维增强塑料。
进一步地，所述步骤(8)中，当套入的空心塑料杆为两个以上时，通过卷绕机旋转将已套入的空心塑料杆均匀缠绕上长竹原纤维后，再套入下一个的空心塑料杆；所述空心塑料杆的壁厚为0.5-2cm。
进一步地，所述实心塑料杆和空心塑料杆的截面为圆形、正方形或正三角形。
进一步地，所述实心塑料杆和空心塑料杆的截面为圆形时，所述实心塑料杆的直径为2-5厘米，所述空心塑料杆的直径为5-8厘米；
所述实心塑料杆和空心塑料杆的截面为长方形时，所述实心塑料杆横截面的边长为2-5厘米，所述空心塑料杆横截面的边长为3-8厘米；
所述实心塑料杆和空心塑料杆的截面为正三角形时，所述实心塑料杆横截面的边长为3-6厘米，所述空心塑料杆横截面的边长为4-9厘米。
进一步地，所述步骤(9)中，热压温度为180-230℃，热压时间3-5分钟。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种高性能竹原纤维增强塑料，其采用长竹纤维作为增强纤维与塑料进行融合，充分发挥长竹纤维的特点弥补塑料的耐温性、弯曲强度、柔韧性等性能的不足，将竹原纤维增强塑料特点发挥到最大，具有很大的市场价值。
本发明是这样实现上述技术问题之二的：
一种高性能竹原纤维增强塑料，所述竹原纤维增强塑料是由上述一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法制造得到的。
本发明具有如下优点：
本发明采用长竹原纤维作为增强材料，长竹原纤维形态如黄麻、大麻条状，长度为3-6米(与竹片长度相同)，纤维细度在0.15—0.35mm，通过将长竹原纤维绕在实心塑料杆上后，根据实际需求套入复数个空心塑料杆，且各空心塑料杆表面上均匀缠绕长竹原纤维后，再套入下一个空心塑料杆，即除了最外层的空心塑料杆外，其余位于内部的空心塑料杆上都均匀缠绕有长竹原纤维，最后热压成型，这样的方法不仅保留了竹原纤维原有的特点，而且与塑料的性能完美的融合，使得竹原纤维增强塑料具有更好的柔韧性，较强的耐磨性等特点。
另外，由于我国竹材资源丰富，价格低廉，也大大缩减了制造成本，使得本发明制造的竹原纤维增强塑料价格低廉，具有高性价比以及很好的市场发展前景，且该竹原纤维增强塑料绿色环保更符合当今时代可持续发展理念。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种高性能竹原纤维增强塑料的实心塑料杆和空心塑料杆的截面为圆形的结构示意图。
图2为本发明一种高性能竹原纤维增强塑料的实心塑料杆和空心塑料杆的截面为正方形的结构示意图。
图3为本发明一种高性能竹原纤维增强塑料的实心塑料杆和空心塑料杆的截面为正三角形的结构示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1-3，本发明涉及一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法，其特征在于：所述步骤如下：
(1)整竹处理：选取1-5年生的新鲜竹子，整竹处理去除枝丫竹叶，清洗表面杂质(此处的竹子包括毛竹、慈竹、黄竹、绿竹等经济性竹材)；
(2)切锯竹筒：将整竹清洗完毕后，送入切锯机中切锯成长3～6米的竹筒；
(3)撞台分片：将切锯好的竹筒放置于撞台分片机中，按照竹筒横截面方向上将其分成8-16份，2～3厘米宽的竹片，以供制造使用；
(4)除竹青竹黄：利用粗刨机去除竹片的竹青和竹黄层，有利于更好的软化，获得更高质量的长竹纤维；
(5)竹片软化：将处理好的竹片放入蒸煮软化设备中进行软化，采用3％的NaOH或Na2CO3溶液煮沸竹材2～3H，可获得较好的软化效果；
(6)定向开纤：将软化好的竹片送入定向开纤机中，进行多次反复的定向开纤，此过程采用的定向开纤机能将软化处理的竹片充分开纤，保证开纤后的竹纤维的质量和纤维的均匀度且保证了定向开纤完成后竹纤维的连续性和完整性；
(7)热风干燥：将开纤好的高品质长竹原纤维送入热风干燥机中干燥，并且去除长竹原纤维中开纤时残留的杂质，获得更高品质的长竹原纤维；
(8)卷绕纤维：将热风干燥完的长竹原纤维送入卷绕机中，卷绕机的卷绕芯采用实心塑料杆1，通过卷绕机旋转将长竹原纤维2均匀的缠绕在实心塑料杆1上后套入空心塑料杆3，可根据需求多套设几层空心塑料杆3，并且除最外层的空心塑料杆3外，其余位于内部的空心塑料杆3上都均匀缠绕有长竹原纤维2，得到竹原纤维增强塑料毛胚；
参阅图1-3，所述实心塑料杆1和空心塑料杆3的截面为圆形时，所述实心塑料杆1的直径为2-5厘米，所述空心塑料杆3的直径为5-8厘米，壁厚为0.5-2厘米；
所述实心塑料杆1和空心塑料杆3的截面为长方形时，所述实心塑料杆1横截面的边长为2-5厘米，所述空心塑料杆3横截面的边长为3-8厘米，壁厚为0.5-2厘米；
所述实心塑料杆1和空心塑料杆3的截面为正三角形时，所述实心塑料杆1横截面的边长为3-6厘米，所述空心塑料杆3横截面的边长为4-9厘米，壁厚为0.5-2厘米。
(9)热压成型：将卷绕好的竹原纤维增强塑料毛胚放入热压机中，将热压机加热到180—230℃，以及热压时间3—5分钟热压成型(过高的温度或者过长时间的热压都将会降低长竹原纤维的性能)；
(10)竹原纤维增强塑料：将热压好的长竹原纤维增强塑料进行冷却定型，切边获取一定规格的高性能竹原纤维增强塑料。
本发明还涉及一种高性能竹原纤维增强塑料，所述竹原纤维增强塑料是由上述一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法制造得到的。
本发明采用长竹原纤维2作为增强材料，长竹原纤维形态如黄麻、大麻条状，长度为3-6米(与竹片长度相同)，纤维细度在0.15—0.35mm，通过将长竹原纤维2缠绕在实心塑料杆1上后，根据实际需求套入复数个空心塑料杆3，且各空心塑料杆3表面上均匀缠绕长竹原纤维2后，再套入下一个空心塑料杆3，即除了最外层的空心塑料杆3外，其余位于内部的空心塑料杆3上都均匀缠绕有长竹原纤维2，最后热压成型，这样的方法不仅保留了竹原纤维原有的特点，而且与塑料的性能完美的融合，使得竹原纤维增强塑料具有更好的柔韧性，较强的耐磨性等特点。
本发明生产得到的竹原纤维增强塑料纵向、横向拉伸强度可达546MPa、223MPa；纵向、横向弯曲强度可达968MPa、475MPa。
另外，由于我国竹材资源丰富，价格低廉，也大大缩减了制造成本，使得本发明制造的竹原纤维增强塑料价格低廉，具有高性价比以及很好的市场发展前景，且该竹原纤维增强塑料绿色环保更符合当今时代可持续发展理念。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
(1)整竹处理：选取1-5年生的新鲜竹子，整竹处理去除枝丫竹叶，清洗表面杂质；
(2)切锯竹筒：将整竹清洗完毕后，送入切锯机中切锯成长3～6米的竹筒；
(3)撞台分片：将切锯好的竹筒放置于撞台分片机中，按照竹筒横截面方向上将其分成8-16份，2～3厘米宽的竹片，以供制造使用；
(4)除竹青竹黄：利用粗刨机去除竹片的竹青和竹黄层；
(5)竹片软化：将处理好的竹片放入蒸煮软化设备中进行软化，采用3％的NaOH或Na2CO3溶液煮沸竹材2～3H；
(6)定向开纤：将软化好的竹片送入定向开纤机中，进行多次反复的定向开纤；
(7)热风干燥：将开纤好的长竹原纤维送入热风干燥机中干燥，并且去除长竹原纤维中开纤时还有残留的杂质，得到长竹原纤维；
(8)卷绕纤维：将热风干燥完的长竹原纤维送入卷绕机中，卷绕机的卷绕芯采用实心塑料杆，通过卷绕机旋转将长竹原纤维均匀的缠绕在实心塑料杆上后套入空心塑料杆，得到竹原纤维增强塑料毛胚；
(9)热压成型：将卷绕好的竹原纤维增强塑料毛胚放入热压机中，热压成型；
(10)竹原纤维增强塑料：将热压好的长竹原纤维增强塑料进行冷却定型，切边获取高性能竹原纤维增强塑料。
2.根据权利要求1所述的一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法，其特征在于：所述步骤(8)中，当套入的空心塑料杆为两个以上时，通过卷绕机旋转将已套入的空心塑料杆均匀缠绕上长竹原纤维后，再套入下一个的空心塑料杆；所述空心塑料杆的壁厚为0.5-2cm。
3.根据权利要求1所述的一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法，其特征在于：所述实心塑料杆和空心塑料杆的截面为圆形、正方形或正三角形。
4.根据权利要求3所述的一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法，其特征在于：所述实心塑料杆和空心塑料杆的截面为圆形时，所述实心塑料杆的直径为2-5厘米，所述空心塑料杆的直径为5-8厘米；
所述实心塑料杆和空心塑料杆的截面为长方形时，所述实心塑料杆横截面的边长为2-5厘米，所述空心塑料杆横截面的边长为3-8厘米；
所述实心塑料杆和空心塑料杆的截面为正三角形时，所述实心塑料杆横截面的边长为3-6厘米，所述空心塑料杆横截面的边长为4-9厘米。
5.根据权利要求1所述的一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法，其特征在于：所述步骤(9)中，热压温度为180-230℃，热压时间3-5分钟。
6.一种高性能竹原纤维增强塑料，其特征在于：所述竹原纤维增强塑料是由权利要求1-5任一项所述的一种高性能竹原纤维增强塑料的制造方法制造得到的。
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