CN113319955A - 一种杠柳柳编材料的摩擦焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种杠柳柳编材料的摩擦焊接方法，本发明属于柳编技术领域，本发明利用的杠柳茎条，具有丰富的乳液，通过塑料焊接机，对杠柳茎条进行线性振动摩擦焊接焊接强度完全达到了一般柳编的使用要求，而且原材料成本低、操作简单，且霉变、招虫的风险极低，焊接强度高，焊接胶界面层通过由熔化流动的杠柳木质素细胞胞间层物质包裹且相互缠绕着的纤维以及杠柳内含乳液交联所构成，焊接过程中由于摩擦温度的升高，杠柳半纤维素发生部分降解，所含乳液通过交联剂发生交联提高焊接强度，在整个焊接过程中并未使用以往添加的胶黏剂成分，开发了一种杠柳专有的摩擦焊接方法，适用于复杂结构杠柳柳编，且成本低，易操作，经济附加值高。

Description

一种杠柳柳编材料的摩擦焊接方法

技术领域

本发明涉及柳编技术领域，特别涉及一种杠柳柳编材料的摩擦焊接方法。

背景技术

传统柳编制品主要用于日常生活和生产，如水桶，锄头，篮子，柳条袋，蔬菜筐，树篱，针等。在现代社会，柳条产品已扩展到洗衣篮，花盆，珠宝，动物笼和水果碗。为了提高生产效率，这些柳条制品大多采用简单快速的横编织工艺编织而成，柳编工具主要与柳条编制并用胶水粘合并粘合，一些被制成薄垫并粘合在家具的门或抽屉表面上。柳编制品”是柳条通过交叉排列的宽纤维和长纤维材料的组合。而柳编制品多做家居环保用品，以往经常使用的脲醛胶黏剂、酚醛胶黏剂，因有甲醛污染的环境安全问题，并不被现在的消费者接受，也不符合环保趋势。人们试图开发新的环保胶黏剂解决柳编粘结固定的问题。但普遍的粘结胶的粘接强度不高且需要额外增加原材料成本且添加的淀粉蛋白质等易引虫生霉，实际使用效果并不好。例如，中国专利CN105969258A公开的“一种柳编用环保胶黏剂”中国专利CN108728014A公开了“一种柳编用淀粉胶黏剂”。焊接是一种重要的材料加工工艺，被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或者加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到结合而形成连接的工艺工程。目前，市场上还尚未有相关技术或产品公开柳编焊接。柳条柔软易弯、粗细匀称、色泽高雅，通过新颖的设计，可以编织成各种朴实自然、造型美观、轻便耐用的实用工艺品。在中国古代著作中，《诗经·大雅·生民》记载“或簸或蹂”。《诗经·东方未民》记载“折柳樊圃，狂夫瞿瞿”，南北朝《齐民要术》记载“井别坐桔棒、轳辘、柳罐”。杠柳，萝摩科杠柳属灌木，其并不是柳，其茎也不属于柳条。小枝光滑或微具短柔毛，叶坡针形至长圆状披针形，长4-10cm，先端渐尖，基部广樱形，两面皆光滑。聚伞花序腋生，具花1-5朵，花径约2cm。花冠裂片长圆形，反曲，外面带黄紫色，内面带紫红色，裂片中间有一硬斑，边缘具白绒毛暮葵果近圆柱形，长10-15cm。花期6~7月；果熟期7-8月。产于东北、西北、河北、西南、华东等地区。在内蒙，人们将杠柳作为野菜蔬菜食用，并蘸酸奶佐食。杠柳，在我国是地地道道的乡土树种，适应性强，对防风固沙及水土保持都有着非常积极的作用，是防风固沙水土保持的绿色卫士。茎含乳汁，主要作为庭院绿化和水土保持树种被大范围种植。而平茬后大量的杠柳茎条被丢弃闲置浪费，而人们利用杠柳目前仅局限于对其根皮中药香加皮，而属于多杠柳生命的掠夺式利用，大量的杠柳茎条资源并未得到有效开发。不使用胶黏剂，不含甲醛等污染物，安全环保的杠柳柳编材料的摩擦焊接方法，对杠柳柳编材料的开发利用乃至柳编产业的发展有着极其重要的意义，本领域技术人员亟待开发出一种杠柳柳编材料的摩擦焊接方法，以满足更高的使用需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种杠柳柳编材料的摩擦焊接方法。

一种杠柳柳编材料的摩擦焊接方法包括如下步骤：（1）室温条件下，将待焊接的杠柳茎条表面浸泡入配置好的催化溶液中，待焊接表面的浸泡深度必须在1~3mm，时间持续为10~30分钟，然后取出；所述催化溶液按质量百分比，包括以醇类为乙醇，占有催化溶液总质量百分比50~70%，催化剂为溶质，占催化剂溶液总质量百分比30~50%；（2）取出浸泡过的杠柳茎条，干燥，然后将杠柳通过线性振动摩擦焊接机，进行杠柳的焊接，即得。

进一步的，所述催化剂为偶氮二异丁脒盐酸盐、过硫酸钾、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐的其中一种

进一步的，所述步骤（1）中室温环境的温度为20~25℃、相对湿度50~55%。

进一步的，所述步骤（1）为将待处理杠柳放入真空浸渍罐中，抽真空度为-0.08~-0.09MPa，保持真空状态3~5分钟，然后利用浸渍罐的负压吸入配置好催化溶液，再卸压恢复大气压力，保持大气压力下浸泡3~5分钟。

进一步的，所述步骤（2）为将杠柳从浸渍罐中取出，放入50~60℃干燥箱中，干燥时间为55~60分钟，干燥至含水率3~5%，然后将杠柳通过线性振动摩擦焊接机进行杠柳的焊接，在振动的频率为150Hz、18~22℃、相对湿度50%~60%下进行摩擦焊接，摩擦焊接过程分3个阶段：第一阶段为初始阶段，设定压强为0.2~0.25MPa，时间为2~5s，第二阶段设定压强为2~2.50MPa，时间6~24s，第三阶段为保压自然冷却阶段，设定压强为3~3.8MPa，保压时间10~12s。

本发明的有益效果：

本发明通过利用含有乳液的杠柳茎条线性振动摩擦焊接利用在两个待焊杠柳茎条接触面所产生的摩擦热能来使杠柳木质素细胞胞间层物质和乳液成分熔化，热能来自一定压力下的摩擦，一个杠柳茎条在另一个杠柳茎条表面以一定的位移或振幅往复的移动，一旦达到预期的焊接程度，振动就会停止，同时压力继续施加于杠柳茎条上，使刚刚焊接、交联的部分冷却、固化，从而形成紧密地结合，而无需使用粘结剂，没有使用以往使用的含有以淀粉和脲醛、酚醛等的粘结剂，通过振动摩擦进行焊接工艺简单有助于流水线生产，含有乳液的杠柳茎条在的压力、振幅和频率等条件下使杠柳茎条实现高速相对摩擦运动，摩擦产生的热量使木质素和半纤维素等聚合物发生熔融，而含有的乳液成分经过干燥和摩擦热量的推动下，发生交联，并在杠柳间接触面形成一层交联焊接界面层，当摩擦运动停止后，熔融的木质素、乳液成分冷却并缠绕形成网络结构，从而实现杠柳间的焊接，而因为使用了催化剂溶液进行浸泡，含有交联聚合物的加持，焊接的耐水性得到显著提高，进一步的通过实践应用发现，因为没有使用淀粉等粘结剂的情况下，杠柳柳编摩擦焊接相比使用淀粉等粘结剂的柳编具有优异的防霉、抗虫性能，使用淀粉、蛋白、聚乙烯醇等环保胶黏剂，其耐水性差，且极其容易长霉、招虫，使用寿命较短，感官应用效果不好，本发明的焊接方法不使用以往使用的胶粘剂避免了发霉引虫的营养源，且因为摩擦焊接的高温意外地有助于杠柳防霉有效成分的渗出，故焊接处具有良好的防虫抗霉效果。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明利用的杠柳茎条，叫杠柳但并不是柳条，萝摩科杠柳属，茎条具有丰富的乳液，本发明通过不属于柳编技术领域的塑料焊接机，对杠柳茎条进行线性振动摩擦焊接可以快速、环保的对杠柳茎条进行焊接。而且焊接胶合强度并不比目前上市场上的环保胶黏粘剂、如淀粉胶、蛋白胶的强度差，其焊接强度完全达到了普遍一般柳编的使用要求，而且原材料成本低、操作简单，且霉变、招虫的风险极低。平均焊接强度能达到5.5左右，焊接胶界面层通过由熔化流动的杠柳木质素细胞胞间层物质包裹且相互缠绕着的纤维以及杠柳内含乳液交联所构成，焊接过程中由于摩擦温度的升高，杠柳半纤维素发生部分降解，所含乳液通过交联剂发生交联提高焊接强度，在整个焊接过程中并未使用以往添加的胶黏剂成分，开发了一种杠柳专有的摩擦焊接方法，对于特长杠柳编、复杂结构杠柳编、环保天然无毒无害杠柳编、防霉防虫杠柳编产品的开发具有重要意义，且成本低，易操作，经济附加值高。

具体实施方式

下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。

实施例1

（1）室温条件下，将待焊接的杠柳茎条表面浸泡入配置好的催化溶液中，将待处理杠柳放入真空浸渍罐中，抽真空度为-0.09MPa，保持真空状态3分钟，然后利用浸渍罐的负压吸入配置好催化溶液，再卸压恢复大气压力，保持大气压力下浸泡3分钟待焊接表面的浸泡深度必须在3mm，时间持续为10分钟，然后取出；所述催化溶液按质量百分比，包括以醇类为乙醇，占有催化溶液总质量百分比50%，催化剂为溶质，占催化剂溶液总质量百分比30%；（2）取出浸泡过的杠柳茎条，将杠柳从浸渍罐中取出，放入50℃干燥箱中，干燥时间为55分钟，干燥至含水率3%，然后将杠柳通过必能信M624H线性振动摩擦焊接机进行杠柳的焊接，在振动的频率为150Hz、18℃、相对湿度50%%下进行摩擦焊接，摩擦焊接过程分3个阶段：第一阶段为初始阶段，设定压强为0.2MPa，时间为2s，第二阶段设定压强为2MPa，时间24s，第三阶段为保压自然冷却阶段，设定压强为3.8MPa，保压时间12s，即得，所述催化剂为偶氮二异丁脒盐酸盐、过硫酸钾、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐的其中一种进一步的，所述步骤（1）中室温环境的温度为25℃、相对湿度55%。

实施例2

（1）室温条件下，将待焊接的杠柳茎条表面浸泡入配置好的催化溶液中，将待处理杠柳放入真空浸渍罐中，抽真空度为-0.08MPa，保持真空状态3分钟，然后利用浸渍罐的负压吸入配置好催化溶液，再卸压恢复大气压力，保持大气压力下浸泡3分钟待焊接表面的浸泡深度必须在1mm，时间持续为10分钟，然后取出；所述催化溶液按质量百分比，包括以醇类为乙醇，占有催化溶液总质量百分比70%，催化剂为溶质，占催化剂溶液总质量百分比30%；（2）取出浸泡过的杠柳茎条，将杠柳从浸渍罐中取出，放入50℃干燥箱中，干燥时间为55分钟，干燥至含水率5%，然后将杠柳通过必能信M624H线性振动摩擦焊接机进行杠柳的焊接，在振动的频率为150Hz、18℃、相对湿度50%下进行摩擦焊接，摩擦焊接过程分3个阶段：第一阶段为初始阶段，设定压强为0.2MPa，时间为2s，第二阶段设定压强为2MPa，时间6s，第三阶段为保压自然冷却阶段，设定压强为3MPa，保压时间10s，即得，所述催化剂为偶氮二异丁脒盐酸盐、过硫酸钾、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐的其中一种，进一步的，所述步骤（1）中室温环境的温度为20℃、相对湿度50%。

对比例1

本对比例与实施例2相比，省去步骤（1），除此外的方法步骤均相同。

对比例2

本对比例与实施例2相比，将步骤（2）替换为CPS-01型淀粉粘合剂0.8MPa下50℃干燥10min，粘结，除此外的方法步骤均相同。

对比例3

本对比例与实施例2相比，将步骤（3）替换为SSS-85型淀粉粘合剂0.8MPa下50℃干燥10min，粘结，除此外的方法步骤均相同。

将实施例1~2和对比例1~3的杠柳柳编材料进行性能检测，检测结果见表1

表1实施例1~2和对比例1~3杠柳柳编材料的性能测试结果

项目	实施例1	实施例2	对比例1	对比例2	对比例3
						焊接强度MPa	6.75	6.53	6.17	1.98	1.82
潮湿状态（煮沸-干燥冷冻处理）焊接强度MPa	5.23	5.31	4.88	1.83	1.72
						潮湿状态（真空加压处理）焊接强度MPa	4.69	5.46	3.97	1.21	1.15
防霉等级	0	0	0	1	1
						蛀蚀等级	9.5	9.5	9	7	6
海生钻孔动物蛀蚀等级	3.5	3.5	3	2.5	2.5

注：参照如下标准和方法进行检测：焊接强度按照EN302-1-2013承重木结构用粘合剂.试验方法.第1部分:纵向拉伸剪切强度的测定；参照GB/T14074-2017木材工业用胶粘剂及其树脂检验方法中的5.3.2进行相应处理后测试焊接强度；JC/T885-2016建筑用防霉密封胶GB/T1741-2007漆膜耐霉菌性测定法；GB/T29399-2012木材防虫（蚁）技术规范。

Claims (5)

1.一种杠柳柳编材料的摩擦焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）室温条件下，将待焊接的杠柳茎条表面浸泡入配置好的催化溶液中，待焊接表面的浸泡深度必须在1~3mm，时间持续为10~30分钟，然后取出；所述催化溶液按质量百分比，包括以醇类为乙醇，占有催化溶液总质量百分比50~70%，催化剂为溶质，占催化剂溶液总质量百分比30~50%；（2）取出浸泡过的杠柳茎条，干燥，然后将杠柳通过线性振动摩擦焊接机，进行杠柳的焊接，即得。

2.根据权利要求1所述的一种杠柳柳编材料的摩擦焊接方法，其特征在于，所述催化剂为偶氮二异丁脒盐酸盐、过硫酸钾、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐的其中一种。

3.根据权利要求1所述的一种杠柳柳编材料的摩擦焊接方法，其特征在于，所述步骤（1）中室温环境的温度为20~25℃、相对湿度50~55%。

4.根据权利要求1所述的一种杠柳柳编材料的摩擦焊接方法，其特征在于，所述步骤（1）为将待处理杠柳放入真空浸渍罐中，抽真空度为-0.08~-0.09MPa，保持真空状态3~5分钟，然后利用浸渍罐的负压吸入配置好催化溶液，再卸压恢复大气压力，保持大气压力下浸泡3~5分钟。

5.根据权利要求1所述的一种杠柳柳编材料的摩擦焊接方法，其特征在于，所述步骤（2）为将杠柳从浸渍罐中取出，放入50~60℃干燥箱中，干燥时间为55~60分钟，干燥至含水率3~5%，然后将杠柳通过线性振动摩擦焊接机进行杠柳的焊接，在振动的频率为150Hz、18~22℃、相对湿度50%~60%下进行摩擦焊接，摩擦焊接过程分3个阶段：第一阶段为初始阶段，设定压强为0.2~0.25MPa，时间为2~5s，第二阶段设定压强为2~2.50MPa，时间6~24s，第三阶段为保压自然冷却阶段，设定压强为3~3.8MPa，保压时间10~12s。