CN201483599U

CN201483599U - 一种轻质高强的藤基复合材

Info

Publication number: CN201483599U
Application number: CN 200920222641
Authority: CN
Inventors: 吴玉章; 杨丽森; 孙振鸢
Original assignee: Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry
Current assignee: Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2019-09-08

Abstract

本实用新型涉及一种轻质高强的藤基复合材。该藤基复合材具有至少三层藤帘胶合而成的结构，或者至少两层藤帘与至少一层木材单板胶合而成的结构。藤材质轻、强度低，木材相对密度大，强度高，本实用新型通过藤材与藤材或藤材与木材的复合获得了轻质、力学性能良好的复合材。本实用新型所提供的藤基复合材的各项理化性能指标均能够满足家具及室内装饰用板要求，可以用来制作家具、门以及其他对轻质材料有要求的场合。

Description

一种轻质高强的藤基复合材

技术领域

本实用新型涉及一种轻质复合材，尤其涉及一种由藤材、或者藤材与木材制成的轻质高强的藤基复合材，属于轻质高强多功能复合材制造领域。

背景技术

轻质高强材料在飞机、船舶、汽车、建筑等行业的应用越来越广泛，而在木材工业中应用的需求也在不断增加。轻质材料最大优点在于重量轻，便于移动和改装，特别是在家具行业，轻质材料比MDF、刨花板轻40％-70％。自行组装(RTA)家具行业采用轻质材料取代标准的贴面MDF，可以不必为了减轻重量而减小材料的厚度。位于美国爱达荷州黑利(Hailey，Idaho)的Wood River Veneer公司试验用轻质板代替沉重的厚板制作超大尺寸的门，现在已经有35％的产品采用轻质板制作。

尽管轻质材料具有若干优点，但是，其在木工行业中的发展仍面临很多障碍，其中，最大障碍来自于利用现有的木材资源将现有的产品形式转化成轻质材料的技术障碍。一般用于制造MDF、刨花板的木材密度都控制在0.3g/cm³-0.7g/cm³之间，而利用现有的MDF、刨花板制造技术，在保证家具用材性能的前提下，MDF、刨花板的密度要求在0.5g/cm³以上，有的领域甚至更高，如强化地板中作为基材使用的MDF，密度要求在0.8g/cm³以上。然而，目前制造出密度在0.5g/cm³以下的木质材料在工艺技术、制造成本等方面还存在许多问题，许多产品尚处在研发阶段。例如，据“微米长木纤维轻质板”(林业科技，2007，32(3)：30-32)报道，轻质板的密度最低可达0.276g/cm³，且密度0.5g/cm³材料的弹性模量及比强度远远高于密度为0.5-0.85g/cm³的MDF和刨花板的国家标准，达到了日本JISA5908《轻质刨花板》标准的要求；“红麻轻质阻燃人造板”(中国麻业科学，2006，28(5))密度在0.52g/cm³以下，静曲强度大于31.85MPa；“木质材料强化蜂窝纸芯复合板”(林业机械与木工设备，2009，37(1))是利用胶合板或薄型纤维板与蜂窝纸复合而得，其最高静曲强度可达2MPa以上，弹性模量可达200MPa以上，但是其与普通胶合板的制造相比，其制造成本有所增加。

藤材可弯可扭、可劈可编，家具造型丰富而多变，因此，藤家具以手工编织为主，这是我国具有传统优势的产业之一。用于手工编织的藤家具和藤工艺品对原藤条的要求较高，首先，整藤粗细均匀平顺，节无明显突起且节间长度长，韧性好；其次，色泽均匀光亮。目前，用于制作藤家具的原藤以进口藤为主，而国产黄藤很难达到上述编织高档藤家具的要求，只能以整藤形式利用。首先，由于黄藤藤芯密度在0.25g/cm³以下，藤芯比较脆，不适合弯扭操作，也就不适合弯曲编织；其次，黄藤原条粗细不均匀，节间明显突出，不平顺，无法加工出高质量的(厚度均匀且连续的)藤皮；再次，黄藤容易变色，尤其藤芯，随着时间推移，颜色逐渐加深。这些因素导致国产黄藤在高档家具及工艺品制造中应用较少，价值远远低于进口藤材。

与木材相比，藤材尤其是藤芯具有低密度的特性，为开发轻质材料提供了便利条件。藤材平均密度：0.32g/cm³-0.65g/cm³，一般藤材外围1-2mm的厚藤皮的密度≥0.40g/cm³，去除藤皮的藤芯的密度≥0.30g/cm³，也有密度0.25g/cm³以下的藤芯，如黄藤。如果将藤材或者藤材与木材复合在一起制成轻质材料，将能够获得密度低、重量轻、强度等力学性能良好的轻质材料。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种藤基复合材，其由藤材或者藤材与木材制成，具有轻质、高强的特点，属于一种轻质高强的藤质复合材料，能够满足家具制造领域对于轻质高强材料的性能要求。

为达到上述目的，本实用新型首先提供了一种藤基复合材，其特征在于，该藤基复合材具有至少三层藤帘压合而成的结构，或者至少两层藤帘与至少一层木材单板压合而成的结构。

在本实用新型提供的藤基复合材中，优选地，该藤基复合材包括本体以及位于本体两侧表面的表层，其中，本体具有至少一层藤帘和/或至少一层木材单板，表层具有至少两层藤帘或者至少两层木材单板。根据藤基复合材的厚度的不同，本体和表层可以具有不同的层数。当表层为藤帘时，可以体现藤材的天然装饰性，该藤基复合材在具有高强度特性的同时，还可以具有较高的美观度。

本实用新型的藤基复合材的总层数优选为奇数层，一般地，可以是本体为奇数层，表层为偶数层。

在本实用新型提供的藤基复合材中，优选地，本体可以具有奇数层藤帘，表层可以具有偶数层藤帘或木材单板，表层的藤帘或木材单板分别位于本体的两侧表面；表层所具有的偶数层藤帘或木材单板可以平均分配，分别位于本体的两侧表面，例如，表层具有四层藤帘，本体的两侧表面各设置有两层藤帘。本实用新型所提供的藤基复合材可以全部采用藤帘复合制成。

在上述藤基复合材中，更优选地，本体具有奇数层藤帘，表层具有偶数层木材单板，表层的木材单板分别位于所述本体的两侧表面，并且，表层的部分木材单板(例如最外侧的木材单板)或者全部木材单板可以为木材改性增强单板。在表层中增加木材改性增强单板能够大大提高藤基复合材的整体强度，满足不同使用环境的需要。

在本实用新型提供的藤基复合材中，优选地，本体可以具有间隔设置的藤帘和木材单板，表层可以具有偶数层藤帘或木材单板，并且，本体的藤帘和木材单板的总层数为奇数，表层的藤帘或木材单板分别位于本体的两侧表面。这里所提到的藤帘和木材单板的总层数为奇数，可以是采用偶数层藤帘和奇数层木材单板，在这种情况下，以一层木材单板为中心，其两侧为藤帘，该藤帘的外侧再设置木材单板，依此类推，木材单板和藤帘间隔设置；也可以采用奇数层藤帘和偶数层木材单板，在这种情况下，以一层藤帘为中心，其两侧为木材单板，该木材单板的外侧再设置藤帘，依此类推，藤帘和木材单板间隔设置。不论在哪种情况下，本领域的技术人员均能够根据需要选择木材单板和藤帘的具体层数。

在本实用新型提供的藤基复合材中，优选地，本体还可以具有奇数层木材单板，表层还可以具有偶数层藤帘，并且，表层的藤帘分别位于本体的两侧表面。

在本实用新型提供的藤基复合材中，优选地，藤帘为藤芯编织得到的藤帘。本实用新型的藤基复合材中的藤帘可以是由原藤制成的藤芯(截面一般为圆形)通过手工或机械方式(例如采用编织机进行编织)编织而成的帘状材料，可以根据需要编织出所需的幅面尺寸，例如编织成450mm×450mm的方形竹帘，藤帘的厚度一般为1.5-3mm，以藤芯的长度方向为其纹理方向(或称纤维方向)，在制造藤基复合材时，既可以采用已经编织完成的藤帘，也可以根据其制备方法现场进行编织；藤芯按照长度方向并排排列，并由胶线或者棉线等编织在一起形成藤帘。藤基复合材中的木材单板可以是本领域常用的木材旋切单板或者木材压缩单板等，并且在本实用新型所采用的木材单板的厚度一般在1-3mm，其制备方法可以根据本领域通常的方法进行。

在本实用新型提供的藤基复合材中，优选地，木材单板为杨木单板、马尾松单板、落叶松单板、杉木单板、泡桐单板、柞木单板、水曲柳单板、桦木单板、枫木单板和桉木单板等中的一种或几种。

在本实用新型提供的藤基复合材中，优选地，木材改性增强单板为压缩单板；更优选地，该压缩单板可以是杨木压缩单板、马尾松压缩单板、落叶松压缩单板、杉木压缩单板和桉木压缩单板等中的一种或几种。

在本实用新型提供的藤基复合材中，优选地，相邻的藤帘和/或木材单板之间按照藤帘的长度方向和/或木材单板的纤维方向垂直交错设置。

本实用新型提供的藤基复合材可以包括以下三种优选的具体结构，结构一：本体(或称芯层)为藤芯重组材料(即多层藤帘热压而成的材料)，在藤芯重组材料的表面各配置至少一层木材单板，其中，藤基复合材两侧的最外侧表层还可以再分别增加一层木材改性增强单板(木材改性增强单板是通过把普通的单板进行浸渍处理，然后进行热压压缩制成的压缩单板，它的强度比一般的木材单板要高)，而且藤芯与藤芯、藤芯与单板的纤维方向均互相垂直(认定藤芯的长度方向相当于木材单板的纤维方向)；结构二：藤基复合材的表层各配置1层或2层(交叉结构)藤芯重组材料，本体(或称芯层)采用由木材单板构成的三层结构胶合板；结构三：藤基复合材的表层和本体整体具有间隔并交叉配置的藤帘与木材单板，并且藤帘与木材单板的纹理方向互相垂直。

本实用新型提供的藤基复合材可以是利用下面的复合加工工艺制造的，其具体步骤如下：

1、编织：首先，利用专用设备(例如：去藤皮机)将原藤的藤皮去除，并将剩余的藤芯加工成不同断面尺寸(例如直径1.5mm或3mm)的藤芯；其次，将加工好的藤芯以手工或机械方式编织成帘状材料(以下简称藤帘)，在编织时，藤芯与藤芯之间应尽量紧凑，以免有缝隙影响制成的藤基复合材的性能。

2、施胶：在加工好的藤帘和/或木材单板的结合面施加树脂；所采用的树脂可以包括热固性树脂，例如PF树脂、UF树脂或MUF树脂；热塑性树脂，例如各种成分的热熔胶(包括棒状、膜状、网格状等)；常温固化树脂，例如水基聚合物-异氰酸酯胶粘剂，施胶方式可以采用本领域常用的方式，例如喷涂、淋涂、辊涂等。

3、组坯：按照所要制造的藤基复合材的结构，将藤帘和/或木材单板组成板坯，组坯之后根据需要陈放一定时间；在组坯过程中，可以根据需要将藤帘和/或木材进行垂直交叉设置(认定藤芯条的长度方向相当于木材单板的纤维方向)。

4、制板：对组坯完成的板坯进行压合制成藤基复合材，其中，根据所用胶粘剂选用合适的热压温度和时间，热固性树脂一般选择100-140℃，热塑性树脂一般选择80-140℃，常温固化树脂选择常温，热压时间由所选用的树脂种类、板坯厚度而异，一般控制在0.7-1.0mm/min；另外，对热塑性树脂，一般可以采取“冷上冷下”热压工艺。

5、将步骤4得到的藤基复合材进行锯边处理，以达到所要求的尺寸。

本实用新型提供的是一种新型轻质高强藤或藤木复合材料，该材料的结构中使用了低质藤材藤芯，同时还可以复合使用木材单板，其材料物理力学性能均满足轻质(密度低于0.5g/cm³)高强的技术要求，能够实现材料轻质高强的目的。

利用木材以及现有的MDF、刨花板的制作工艺，很难实现复合材料的轻质和高强的要求，利用其他有机合成发泡材料又会失去材料的天然特性。本实用新型借助藤芯材料低密度多空隙特性，多层藤帘进行复合，或者与强度高的木材单板复合，在保持天然可再生材料特性的前提下，在保持木材、藤材特性的前提下，很容易地将复合材料的密度控制在0.5g/cm³以下，而且能够保证复合材料强度高，具有较高的强重比，实现了材料的低密度和高强度性能要求。如果将藤芯材料置于外表层，还可以展示出藤材特有的美观性，为材料增加装饰效果。参照GB/T 4897标准，本实用新型所提供的藤基复合材的各项理化性能指标均能够满足家具及室内装饰用板要求，可以用来制作家具、门以及其他对轻质材料有要求的场合。

藤材质轻、强度低，木材相对密度大，强度高，本实用新型通过二者的复合获得了轻质、力学性能良好的材料，同时还降低了成本。举例说明，所采用黄藤藤芯(产地海南)和杨木单板制成本实用新型的藤基复合材，原藤价格在8000元/吨左右，而人工林杨木为3000元/吨左右，由此可见，通过藤材与木材的复合，原材料的成本可以降低许多。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的藤基复合材的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的藤基复合材的结构示意图；

图3为本实用新型实施例3的藤基复合材的结构示意图；

图4为本实用新型实施例4的藤基复合材的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步介绍本实用新型的实施及其效果，目的在于帮助阅读者更好地理解本实用新型的实质和精神，不能构成对本实用新型可实施范围的限定。

实施例1-4所提供的藤基复合材均采用了对称设置，是指以本体的中心层为中心，其上部和下部藤帘和/或材料呈对称设置(包括材料的种类、厚度和纹理结构)。

在制备实施例1-4的藤基复合材时所采用的藤帘是由黄藤藤芯编织成的幅面尺寸为450mm×450mm、厚度为3mm的藤帘；所采用杨木单板是幅面尺寸为450mm×450mm、厚度为3mm的旋切单板；所采用杨木压缩单板是1.6mm厚的压缩单板，是对杨木单板进行浸渍和热压处理得到的。

实施例1

本实施例提供的藤基复合材具有5层藤帘压合得到的结构，其中，本体具有3层藤帘，表层具有2层藤帘并且分别设置在本体的两侧表面，如图1所示，其中，5层藤帘相互之间按照纹理方向垂直交叉(即相邻的两层藤芯的纹理方向皆互相垂直)的方式间隔设置。

制备过程：

(1)编织：对黄藤藤芯进行编织获得5块藤帘；

(2)施胶：在每层藤帘之间施放聚酰胺热熔胶网膜，施胶量为92g/m²(单面)；

(3)组坯：将每层藤帘相互之间按照纹理方向垂直交叉(即相邻的两层藤芯的纹理方向皆互相垂直)的方式间隔设置，得到板坯；

(4)制板：对板坯进行热压，制成藤基复合材，其中，热压时间为15min，热压温度为130℃，压缩率控制在10％左右以防止藤芯变形，所获得的藤基复合材厚度在13.5mm左右；

(5)锯边：对步骤(4)获得的藤基复合材进行锯切，获得所需尺寸的藤基复合材。

性能测试结果：

本实施例制备的具有以上结构的藤基复合材以本体中间的一层藤帘为对称中心，具有上下对称的结构。该藤基复合材的物理力学性能指标如下：密度为0.35g/cm³，静曲强度为18.62MPa，弹性模量为1235MPa，内结合强度为1.35MPa，吸水厚度膨胀率为5.21％。

实施例2

本实施例提供的藤基复合材具有3层藤帘11和2层杨木单板12压合得到的结构，其中，本体具有1层藤帘11和2层杨木单板12，2层杨木单板12分别位于1层藤帘11的两侧表面；表层具有2层藤帘11，分别设置在本体的两侧表面，如图2所示，其中，相邻的藤帘11和杨木单板12相互之间按照纹理方向垂直交叉的方式设置。

制备过程：

(1)编织：对黄藤藤芯进行编织获得3块藤帘；

(2)施胶：采用的胶粘剂为水基聚合物-异氰酸酯胶粘剂，参照此胶标准LY/T 1601-2002，将胶和固化剂混合均匀，分别涂在2块杨木单板的两侧表面，涂胶量为120g/m²(单面)；

(3)组坯：将1块藤帘粘合在已经施胶的2块杨木单板之间形成本体，将另外2块藤帘分别组合在本体的两侧形成表层，得到板坯，陈放5min以内的时间；

(4)制板：利用冷压机对陈放之后的板坯加压24小时后解除压力，制成藤基复合材，其中，压缩率控制在10％左右以防止藤芯变形，所获得的藤基复合材厚度在13.5mm左右；

性能测试结果：

本实施例制备的具有以上结构的藤基复合材以本体中间的一层藤帘为对称中心，具有上下对称的结构。该藤基复合材的物理力学性能指标如下：密度为0.41g/cm³，静曲强度为18.8MPa，弹性模量为968MPa，内结合强度为0.85MPa，吸水厚度膨胀率为5.66％。

实施例3

本实施例提供的藤基复合材具有5层藤帘11、2层杨木单板12和2层杨木压缩单板13压合得到的结构，其中，本体具有5层藤帘11，表层具有2层杨木单板12和2层杨木压缩单板13，2层杨木单板12分别位于本体两侧表面，2层杨木压缩单板13分别位于2层杨木单板12的外侧表面，即表层的最外层，如图3所示，其中，相邻的藤帘11与杨木单板12之间、杨木单板12与压缩单板13之间以及藤帘11与藤帘11之间按照纹理方向垂直交叉的方式设置。

制备过程：

(1)编织：对黄藤藤芯进行编织获得5块藤帘；

(2)藤帘施胶：采用的胶黏剂是聚酰胺热熔胶网膜，对2块藤帘的两侧表面施胶，施胶面即结合面，施胶量为46g/m²(单面)；

(3)本体组坯：将5块藤帘组合在一起形成本体板坯，其中，5块藤帘按照垂直交叉的方式进行配置；

(4)本体制板：根据热熔胶网膜的技术指标以及本体板坯的厚度，采用如下热压工艺条件对本体板坯进行热压：热压时间15min，热压温度130℃，由厚度规控制板坯厚度，压缩率为10％以防止藤帘藤芯变形；

(5)表层施胶：采用的胶粘剂为水基聚合物-异氰酸酯胶粘剂，参照此胶标准LY/T 1601-2002，将胶和固化剂混合均匀，分别涂在2块杨木单板的两侧表面，施胶量为120g/m²(单面)；

(6)整体组坯：将施胶的2块杨木单板分别设置在本体两侧表面，将未施胶的2块杨木单板分别设置在施胶的杨木单板两侧表面，得到整体板坯，陈放5min以内的时间；

(7)整体制板：利用冷压机对陈放之后的整体板坯加压24小时后解除压力，制成藤基复合材；

(8)锯边：对步骤(7)获得的藤基复合材进行锯切，获得所需尺寸的藤基复合材。

性能测试结果：

本实施例制备的具有以上结构的藤基复合材以本体中间的一层藤帘为对称中心，具有上下对称的结构。该藤基复合材的物理力学性能指标如下：密度为0.47g/cm³，静曲强度为35MPa；弹性模量为4565MPa；力学强度指标达到国家标准要求。

采用本实施例提供的具有上述结构的藤基复合材尤其适合用于制成轻质、高强的门窗材料，本体采用5层的藤帘，可降低整体材料的密度，而表层采用压缩单板可以提高整体材料的强度。

实施例4

本实施例提供的藤基复合材具有4层藤帘11和3层杨木单板12压合得到的结构，其中，本体具有3层杨木单板12，表层具有4层藤帘11并且4层藤帘11分别位于本体两侧表面，如图4所示，其中，相邻的藤帘11与藤帘11之间、藤帘11与杨木单板12之间以及杨木单板12之间按照纹理方向垂直交叉的方式设置。

制备过程：

(1)编织：对黄藤藤芯进行编织获得4块藤帘；

(2)施胶：在1块杨木单板的两侧表面分别施放酚醛树脂胶粘剂，施胶量为120g/m²(单面)，在2块藤帘的一侧表面分别施放聚酰胺热熔胶网膜，施胶量为46g/m²(单面)；

(3)组坯：将未施胶的2块杨木单板粘合在施胶的1块杨木单板的两侧形成本体，将施胶的2块藤帘分别组合在本体的两侧表面，再将2块藤帘分别组合在表面已施胶的本体两侧，得到板坯；

(4)制板：根据两种胶粘剂的技术指标以及板坯的厚度，采用如下热压工艺条件：热压温度为135℃，热压时间为40min，待胶固化后再卸除压力，由厚度规控制板坯厚度，压缩率为10％以防止藤芯变形；

性能测试结果：

本实施例制备的具有以上结构的藤基复合材以本体中间的一层杨木单板为对称中心，具有上下对称的结构。该藤基复合材的物理力学性能指标如下：密度0.39g/cm³，静曲强度24MPa；弹性模量1593MPa。力学强度指标达到国家标准要求。

在本实施例提供的藤基复合材中，藤芯制成的藤帘位于表层，能够展示藤芯所特有天然纹理，具有较高的美观性和装饰性。

Claims

1.一种藤基复合材，其特征在于，该藤基复合材具有至少三层藤帘胶合而成的结构，或者至少两层藤帘与至少一层木材单板胶合而成的结构。

2.如权利要求1所述的藤基复合材，其特征在于，该藤基复合材包括本体以及位于本体两侧表面的表层，其中，所述本体具有至少一层藤帘和/或至少一层木材单板，所述表层具有至少两层藤帘或者至少两层木材单板。

3.如权利要求2所述的藤基复合材，其特征在于，所述本体具有奇数层藤帘，所述表层具有偶数层藤帘或木材单板，所述表层的藤帘或木材单板分别位于所述本体的两侧表面。

4.如权利要求3所述的藤基复合材，其特征在于，所述本体具有奇数层藤帘，所述表层具有偶数层木材单板，所述表层的木材单板分别位于所述本体的两侧表面，并且，所述表层的部分木材单板或者全部木材单板为木材改性增强单板。

5.如权利要求2所述的藤基复合材，其特征在于，所述本体具有间隔设置的藤帘和木材单板，所述表层具有偶数层藤帘或木材单板，并且，所述本体的藤帘和木材单板的总层数为奇数，所述表层的藤帘或木材单板分别位于所述本体的两侧表面。

6.如权利要求2所述的藤基复合材，其特征在于，所述本体具有奇数层木材单板，所述表层具有偶数层藤帘，并且，所述表层的藤帘分别位于所述本体的两侧表面。

7.如权利要求1-6任一项所述的藤基复合材，其特征在于，所述藤帘为藤芯编织得到的藤帘。

8.如权利要求1-6任一项所述的藤基复合材，其特征在于，所述木材单板为杨木单板、马尾松单板、落叶松单板、杉木单板、泡桐单板、柞木单板、水曲柳单板、桦木单板、枫木单板和桉木单板中的一种或几种。

9.如权利要求4所述的藤基复合材，其特征在于，所述木材改性增强单板为杨木压缩单板、马尾松压缩单板、落叶松压缩单板和杉木压缩单板中的一种或几种。

10.如权利要求1-6任一项所述的藤基复合材，其特征在于，相邻的所述藤帘和/或木材单板之间按照藤帘的长度方向和/或木材单板的纤维方向垂直交错设置。