CN111037694A - 一种轻质连续长竹增强复合柱材及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轻质连续长竹增强复合柱材及其制造方法,其特征是包括:竹材的高温饱和蒸汽处理和加工;无线整张竹青层的制作与干燥;圆竹的刮青与端部处理;复合圆柱的制作;复合圆柱锯断和端头覆贴;复合圆柱表面处理。优点:以竹青面层、圆竹和一种可以作为填充和胶黏发泡材料来制作成中空的连续高强轻质柱体。通过打进可以短时间发泡固化的胶黏材料,将竹青层和竹筒都粘结成一整体,竹筒的中空以及胶黏材料的密度低为轻质高强的圆柱制造提供了可能,再加上竹材中的营养物质破坏,虫和菌不能在其上生存。该新型复合竹增强柱材生产成本低,防虫防霉,抗拉和抗压强度满足使用要求,该加工方法是一种可持续的循环经济。
Description
技术领域
本发明是一种轻质连续长竹增强复合柱材及其制造方法,属于竹材加工技术领域。
背景技术
竹材作为一种生物材料,是植物中作为结构材的最好原料之一,竹材圆筒中空结构是天然形成的奇妙结构,这种结构符合材料力学中的等强度设计原理,它具有强度高、弹性好、密度小的特点。竹表层的竹青片密度大于1.0g/cm3,密度和材质与红木相似,对人体亲和性好、耐磨,使用多年后也会变红和有包浆产生,具有很好的装饰效果和使用效果。
我国由于天然林禁伐,缺乏大径级的优质硬木原木资源,大径级的木质柱材还是缺少,且大径级木质柱材在使用过程中也容易出现开裂等缺陷,如何将圆竹的致密竹青朝外来复合成大径级柱材使用,有硬木的装饰表面和类似硬木的强度和密度,正是竹材加工行业探索研究的方向。
随着社会经济的发展和人口的增加,全球环境压力加大,各国政府和国民的环境意识加强,认识到生态循环的重要性,竹子具有一次造林成功,地下茎即可年年行鞭、出笋、成竹,年年择伐,生生不息,永续利用。竹子生长迅速,生长周期短。象散生竹竹杆发育成熟只需4~5年时间,丛生竹竹杆成熟时间更短,约为2~3年。竹材具有资源的可持续性,不破坏森林资源,可以将其大量使用,减少难以分解的塑料使用和矿石类的金属资源的开采。
发明内容
本发明提出了一种轻质连续长竹增强复合柱材,其目的旨在利用竹材表层的竹青密度大于1.0g/cm3,密度与红木相似,以及竹材圆筒中空结构是天然形成的中空结构,将经过饱和蒸汽处理过的竹材和发泡的无机或有机胶凝材料,利用这些发泡材料的较高的抗压性能和胶黏作用,将外层竹青层以及中间分布的圆竹和最中间的圆竹都粘合成一个整体,来制作具有抗压和抗拉性能高的柱材,该新型复合竹增强柱材生产成本低,防虫防霉,抗拉和抗压强度满足使用要求,是一种可持续的循环经济。
本发明的技术解决方案:一种轻质连续长竹增强复合柱材,如附图1所示,其结构包括竹青层、发泡层、竹筒层,最外层为竹青层,竹青层内为竹筒层,竹青层和竹筒层内填充有发泡层;所述竹青层为无线整张竹青层、半圆竹环或圆竹环,所述无线整张竹青层由干燥竹片拼紧热压制成,所述半圆竹环为圆竹剖开后去除竹黄后的半圆竹通过钻孔穿线或钢丝连接制成,所述圆竹环为一圈圆竹连接制成;所述竹筒层包括多个圆竹,所述发泡层为粘胶发泡材料,填充于竹青层和竹筒层间,使得竹筒层压实固定于竹青层内。
其制造方法,包括如下步骤:
(1)竹材的高温饱和蒸汽处理和加工;
(2)竹青层的制作与干燥;
(3)圆竹的刮青与端部处理;
(4)复合圆柱的制作;
(5)复合圆柱锯断和端头覆贴;
(6)复合圆柱表面处理:将成型的复合圆柱表面打磨处理,然后缝隙处打上腻子,根据需要选择涂油或油漆。
所述步骤(1)竹材的高温饱和蒸汽处理和加工:将新鲜竹材在压力罐中用高温饱和蒸汽热处理,先升温排出冷凝水,然后在温度150-185℃保持10-90分钟。
所述步骤(2)竹青层的制作与干燥:所述竹青层为无线整张竹青层、半圆竹环或圆竹环,所述无线整张竹青层的制备方法为:将处理后的圆竹去掉外节,然后剖开成多片,以竹青面为基准,等宽和等厚加工成竹条,干燥后先将其拼紧,竹青背面有带胶纱布或纱布带,在热压机中将其热压固化成无线整张竹青层;所述半圆竹环的制备方法为将圆竹剖开后去除竹黄后得到半圆竹,半圆竹之间通过钻孔穿线或钢丝连接而成;所述圆竹环的制备方法为将一圈圆竹围绕,圆竹与圆竹之间通过钢丝连接成复合圆柱的外层,圆竹环内圈需要粘结处的竹青通过喷砂方式去除。
所述步骤(3)圆竹的刮青与端部处理:圆竹的表层去青通过滚筒滚磨、刀刮或砂带去除,所述去青工艺在圆竹热处理前进行;距离端部30mm的内节去除,以便两圆竹之间接长。
所述步骤(4)复合圆柱的制作:竹青层外设有固定模具,所述固定模具可移动,可随着圆柱一起移动,竹青层内设有多个自内支撑竹青层的圆弧环,圆弧环的内径可调节,且设有多节橡胶辊;竹青层内部设有多个圆竹,向竹青层和圆竹间喷注发泡材料,然后固化端向前移动,发泡材料将表层竹青压住紧贴最外层固定模具;接着将表层竹青层、内层圆竹接长,并重复以上的步骤;竹青层通过端接或斜接连接,通过胶带将其端面连接或者端部涂胶的高频快速固化;内层圆竹的接长方式为将一小径级圆竹端插到另一圆竹端部的内径里,并在小竹筒外径和内径之间填塞带发泡胶单板,空隙处打上发泡胶将两竹筒固定,或者在两个竹筒的连接部内插进一圆木棒,然后打发泡胶将两竹筒连接,使得外表竹青面、中间圆竹之间有相互接触面并胶合成一整体。
所述步骤(5)复合圆柱锯断和端头覆贴:将固化成型的复合柱材在规定长度通过圆锯片将其锯断,根据需要可以在复合圆柱的两端各粘合一张圆形人造板等,提高圆柱的整体抗压效果。
所述发泡材料是硬泡聚氨酯、发泡石膏或轻质硫氧镁水泥。
所述固定模具为柱状或条状,柱状固定模具制得复合柱材,条状固定模具制得复合隔墙。
所述竹青层、圆竹的接长相邻处的接头要错开30mm以上。
本发明的有益效果:
以竹青面层、圆竹和一种可以作为填充和胶黏发泡材料来制作成中空的连续高强轻质柱体。通过打进可以短时间发泡固化的胶粘材料,将竹青层和竹筒都粘结成一整体,由于竹材的拉伸强度高和一定抗压强度,加上发泡材料的抗压强度高,竹筒的中空以及胶粘材料的密度低为轻质高强的圆柱制造提供了可能,再加上竹材中的营养物质破坏,虫和菌不能在其上生存,该新型复合竹增强柱材生产成本低,防虫防霉,抗拉和抗压强度高,该加工方法是一种可持续的循环经济。
附图说明
附图1是一种轻质连续长竹增强复合柱材结构示意图。
附图2是一种轻质连续长竹增强复合柱材结构示意图的俯视图。
附图3是表层为半圆竹筒的轻质连续长竹增强复合柱材结构示意图。
图中1是竹青层、2是竹筒、3是胶粘发泡材料。
具体实施方式
一种轻质连续长竹增强复合柱材,包括如下工艺步骤:
(1)竹材的高温饱和蒸汽处理和加工,将新鲜竹材在压力罐中利用高温饱和蒸汽热处理,在温度150-185℃处理10-90分钟,然后卸压排出罐中蒸汽。
(2)无线整张竹青面层的制作与干燥,将处理后的圆竹去掉外节,然后剖开成多片,以竹青面为基准,等宽和等厚加工成竹条,干燥后先将其拼紧,并用竹青背面用带胶纱布或纱布带,在热压机中将其热压固化成无线整张竹青层。
(3)圆竹的刮青与端部处理,圆竹的表层去青可以通过滚筒里放进河沙等一起滚磨,也可以采用刀刮、砂带等方式去除。该去青工艺可以在圆竹热处理前进行。距离端部较近的内节要去除,以便两圆竹之间接长。
(4)复合圆柱的制作,竹青面层外是一定形状的固定模具,模具可以随着圆柱一起移动,向内为多段圆弧环将竹青层从内层支撑住,该圆弧环的内径可以调节且其上有多节橡胶辊沿着圆弧环可以旋转;再向内为多个圆竹,最中间为一圆竹,当竹青面层、圆竹铺成一定长度后,向内喷注发泡材料,然后固化端向前移动;接着将表层竹青层、内层圆竹层接长,并重复以上的步骤。竹青层可以端接,也可以通过斜接,可以是表层的透明胶带将其端面连接,也可以是端部涂胶的高频快速固化。内层圆竹的接长可以将一圆竹的小径级圆竹端插到另一圆竹端部的内径里,并在小竹筒外径和内径之间填塞带发泡胶单板等,并在其空隙处打上发泡胶将两竹筒连接好,也可以在两个竹筒的连接部内插进一圆木棒,然后打膨胀胶将两竹筒连接,这样外表竹青面、中间圆竹以及最中间的圆竹之间有相互接触面并胶合成一整体,如附图2、3所示。
(5)复合圆柱锯裁和端头覆贴,将已经固化成型的复合柱材在规定的长度通过圆锯片将其锯断,根据需要可以在复合圆柱的两端各粘合一张圆形人造板,提高圆柱的整体抗压效果。
(6)复合圆柱表面处理,将成型的复合圆柱表面打磨处理,然后缝隙处打上腻子,根据需要来涂油或油漆。
实施例1
一种轻质连续长竹增强复合柱材,由如下步骤组成:
(1)竹材的高温饱和蒸汽处理和加工,将新鲜竹材在压力罐中高温饱和蒸汽,在温度150℃处理90分钟,然后卸压排出罐中蒸汽。
(2)无线整张竹青面层的制作与干燥,将圆竹去掉外节,然后剖开成宽度为25mm,以竹青面为基准,等宽和等厚加工成厚度2.5mm竹条,干燥后先将其用几条胶带拼紧,并用竹青背面用多片带脲醛胶的纱布带,在热压机中将其热压固化成无线整张竹青层,然后去掉胶带。
(3)圆竹的刮青与端部处理,圆竹的表层去青通过滚筒里放进河沙等一起滚磨,该去青工艺是在圆竹热处理前进行。距离端部较近的内节要去除,以便两圆竹之间接长。
(4)复合圆柱的制作,竹青面层外是一定形状的固定模具,模具可以随着圆柱一起移动,向内为多段圆弧环将竹青层从内层支撑住,该圆弧环的内径可以调节且其上有多节橡胶辊沿着圆弧环可以旋转;再向内为多个圆竹,最中间为一圆竹,当竹青面层、圆竹铺成一定长度后,向内喷注聚氨酯硬泡发泡树脂,然后固化端向前移动;接着将表层竹青层、内层圆竹接长,并重复以上的步骤。竹青层通过端接,采用透明胶带将其端面连接住。内层圆竹的可以将一圆竹的小径级圆竹端插到另一圆竹端部的内径里,并在小竹筒外径和内径之间填塞单板等,并在其空隙处打上快速聚氨酯发泡胶将两竹筒连接好,这样外表竹青面、中间圆竹以及最中间的圆竹之间有相互接触面并胶合成一整体。
(5)复合圆柱锯断和端头覆贴,将已经固化成型的复合柱材在规定的长度通过圆锯片将其锯断,根据需要可以在复合圆柱的两端各粘合一张圆形竹胶合板,提高圆柱的整体抗压效果。
(6)复合圆柱表面处理,将成型的复合圆柱表面打磨处理,然后缝隙处打上腻子。
实施例2
一种轻质连续长竹增强复合柱材,由如下步骤组成:
(1)竹材的高温饱和蒸汽处理和加工,将新鲜竹材在压力罐中高温饱和蒸汽,在温度185℃处理10分钟,然后卸压排出罐中蒸汽。
(2)表层半圆竹竹青层的制作与干燥,将处理后的圆竹去掉外节,将其在滚筒中用河沙滚磨,去掉竹青层和竹黄层,该工艺也可以饱和蒸汽处理前先进行,然后对剖开成半圆,干燥后将半圆竹筒靠剖开的处钻1.5mm的小孔,并用线将其固定成纵向并排排列的半圆竹排。
3)复合圆柱的制作,半圆竹排面层外是一定形状的固定模具,模具可以随着圆柱一起移动,向内为多段圆弧环将竹青层从内层支撑住,该圆弧环的内径可以调节且其上有多节橡胶辊沿着圆弧环可以旋转;再向内为多个圆竹,最中间为一圆竹,当半圆竹排面层、圆竹铺成一定长度后,向内喷注发泡石膏,然后固化端向前移动;接着将表层半圆竹排层、内层圆竹层接长,并重复以上的步骤。半圆竹排层通过端接,采用透明胶带将其端面连接住。内层圆竹的可以将一圆竹的小径级圆竹端插到另一圆竹端部的内径里,并在小竹筒外径和内径之间填塞带聚氨酯发泡胶的单板等,并在其空隙处打上快速发泡聚氨酯胶将两竹筒连接好,这样外表半圆竹排面、中间圆竹以及最中间的圆竹之间有相互接触面并胶合成一整体。
(5)复合圆柱锯断和端头覆贴,将已经固化成型的复合柱材在规定的长度通过圆锯片将其锯断,根据需要可以在复合圆柱的两端各粘合一张圆形竹集成材,提高圆柱的整体抗压效果。
(6)复合圆柱表面处理,将成型的复合圆柱表面打磨处理,然后缝隙处打上腻子并油漆。
Claims (10)
1.一种轻质连续长竹增强复合柱材,其特征是其结构包括竹青层、发泡层、竹筒层,最外层为竹青层,竹青层内为竹筒层,竹青层和竹筒层内填充有发泡层;所述竹青层为无线整张竹青层、半圆竹环或圆竹环,所述无线整张竹青层由干燥竹片拼紧热压制成,所述半圆竹环为圆竹剖开后去除竹黄后的半圆竹平行通过钻孔穿线或钢丝连接制成,所述圆竹环为一圈圆竹平行连接制成;所述竹筒层包括多个圆竹,所述发泡层为粘胶发泡材料,填充于竹青层和竹筒层间,使得竹筒层压实固定于竹青层内。
2.如权利要求1所述的一种轻质连续长竹增强复合柱材的制造方法,其特征是包括如下步骤:
(1)竹材的高温饱和蒸汽处理和加工;
(2)竹青层的制作与干燥;
(3)圆竹的刮青与端部处理;
(4)复合圆柱的制作;
(5)复合圆柱锯断和端头覆贴;
(6)复合圆柱表面处理:将成型的复合圆柱表面打磨处理,然后缝隙处打上腻子,根据需要选择涂油或油漆。
3.根据权利要求2所述的一种轻质连续长竹增强复合柱材的制造方法,其特征是所述步骤(1)竹材的高温饱和蒸汽处理和加工:将新鲜竹材在压力罐中用高温饱和蒸汽热处理,先升温排出冷凝水,然后在温度150-185℃保持10-90分钟。
4.根据权利要求2所述的一种轻质连续长竹增强复合柱材的制造方法,其特征是所述步骤(2)竹青层的制作与干燥:所述竹青层为无线整张竹青层、半圆竹环或圆竹环,所述无线整张竹青层的制备方法为:将处理后的圆竹去掉外节,然后剖开成多片,以竹青面为基准,等宽和等厚加工成竹条,干燥后先将其拼紧,竹青背面有带胶纱布或纱布带,在热压机中将其热压固化成无线整张竹青层;所述半圆竹环的制备方法为将圆竹剖开后去除竹黄后得到半圆竹,半圆竹之间通过钻孔穿线或钢丝连接而成;所述圆竹环的制备方法为将一圈圆竹围绕,圆竹与圆竹之间通过钢丝连接成复合圆柱的外层,圆竹环内圈需要粘结处的竹青通过喷砂等方式去除。
5.根据权利要求2所述的一种轻质连续长竹增强复合柱材的制造方法,其特征是所述步骤(3)圆竹的刮青与端部处理:圆竹的表层去青通过滚筒滚磨、刀刮或砂带去除,所述去青工艺在圆竹热处理前进行;距离端部30mm内的内节去除,以便两圆竹之间接长。
6.根据权利要求2所述的一种轻质连续长竹增强复合柱材的制造方法,其特征是所述步骤(4)复合圆柱的制作:竹青层外设有固定模具,所述固定模具可移动,可随着圆柱一起移动,竹青层内设有多个自内支撑竹青层的圆弧环,圆弧环的内径可调节,且设有多节橡胶辊;竹青层内部设有多个圆竹,向竹青层和圆竹间喷注发泡材料,然后固化端向前移动,发泡材料将表层竹青压住紧贴最外层固定模具;接着将表层竹青层、内层圆竹接长,并重复以上的步骤;竹青层通过端接或斜接连接,通过胶带将其端面连接或者端部涂胶的高频快速固化;内层圆竹的接长方式为将一小径级圆竹端插到另一圆竹端部的内径里,并在小竹筒外径和内径之间填塞带发泡胶单板,空隙处打上发泡胶将两竹筒固定,或者在两个竹筒的连接部内插进一圆木棒,然后打发泡胶将两竹筒连接,使得外表竹青面、中间圆竹之间有相互接触面并胶合成一整体。
7.根据权利要求2所述的一种轻质连续长竹增强复合柱材的制造方法,其特征是所述步骤(5)复合圆柱锯断和端头覆贴:将固化成型的复合柱材在规定长度通过圆锯片将其锯断,根据需要可以在复合圆柱的两端各粘合一张圆形人造板等,提高圆柱的整体抗压效果。
8.根据权利要求6所述的一种轻质连续长竹增强复合柱材的制造方法,其特征是所述发泡材料是硬泡聚氨酯、发泡石膏或轻质硫氧镁水泥。
9.根据权利要求6所述的一种轻质连续长竹增强复合柱材的制造方法,其特征是所述固定模具为柱状或条状,柱状固定模具制得复合柱材,条状固定模具制得复合隔墙。
10.根据权利要求6所述的一种轻质连续长竹增强复合柱材的制造方法,其特征是所述竹青层、圆竹的接长相邻处的接头要错开30mm以上。
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