CN201627306U - 发泡塑料复合竹材 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发泡塑料复合竹材，其特征是在原竹内部设置有贯通原竹竹节的隔膜开孔，在原竹内部空腔填充有发泡塑料与功能填充物剂的混合物，所述混合物是按照公知的化学发泡、物理发泡或者机械发泡工艺，在封闭的原竹内腔里发泡膨胀，从而与原竹内腔和竹节间残留的隔膜紧密接触咬合复合连接的。本实用新型的有益效果是，通过填充防腐杀虫剂和用发泡塑料隔绝原竹内部的氧气和水分两种方式防蛀防腐，使蛀虫或霉菌彻底失去在原竹内部生存的环境，并可以在增加竹材的强度，加强金属节点锚栓连接的紧固的同时保持竹材轻盈和弹性的技术特征。

Description

发泡塑料复合竹材

技术领域：

本发明涉及一种建材，特别是一种由竹子和发泡塑料及功能填充剂复合填充的发泡塑料复合竹材。

背景技术：

竹子是一种能够适应不同气候且生长周期短的植物，因其加工过程中的低耗能、高产量的特性，是具有环保、可持续性的天然绿色建筑材料，竹子本身所具备的特点符合可持续发展的所有指标，随着常规建筑材料短缺日趋严重，竹制建筑材料被视为钢筋、水泥及木材的替代品，能大大节约资源，改善环境。

目前，许多国家都在尝试使用竹制建筑材料取代常规建材，例如1984年瑞士苏黎世及1985年荷兰鹿特丹展览时推出的竹塔，1999年在荷兰首都阿姆斯特丹建造的人行竹天桥，2000年德国柏林所建造的露天剧场，汉诺威展览会上的竹阁，及2002年建成的鹿特丹竹亭。在西方建筑学家眼里，竹子新颖、时尚、亲近自然，可以被视为未来的建筑材料。

竹作为建筑材料具有以下显著优势：

灵活性：竹建筑的设计和建造更具灵活性，优点之一就是能够通过更换损坏部分而得到经常性的维护。而且，传统技术在现代建筑设计中的合理应用则竹子的另一个优点。

低技术：竹建筑的技术要求不高。大多数竹房屋的建造基于当地的技术水平，无需高技术的指导。竹子的多功能性为经济型乃至高档建筑提供了丰富的技术选择，而且，竹建筑比较容易与先进技术结合使用。

安全性：由于质量轻、弹性好，竹子的抗震功能非常突出。据报道(Gutierez，1998)，在哥斯达黎加的7.6级地震中，位于震中的30座竹房屋保存完好，而周边许多混凝土房屋和旅馆难逃一劫，全部倒塌。

舒适性：热带农区夏季气温很高，人们更愿意生活在竹房屋。中国南方，特别是云南南部地区，人们至今仍然喜欢建造竹楼来避暑，享受竹楼的凉爽。

原料获取容易：竹原料在产竹国可容易得到。根据计算，每年只需70公倾的竹林就可建造竹房屋1000座。如果以木材为原料，需要砍伐600公顷天然林。

适应性：长期以来，竹子以一种或多种形式得到广泛利用，因此对人们而言，竹建筑并不是一件新鲜事物，而且通过自助方式建造竹房屋，可使竹建筑与人们之间的关系得到发展。

建造速度快：竹房屋只需很短的时间即可安装完成。这种效率对自然灾害救助、快速减少伤亡或或恢复灾区人民生活非常重要。据厄瓜多尔的数据，一座竹房屋可在4-5小时内完成。

耐用性：经过适当处理的竹材使用寿命可达30年之久，而且，竹材种类的精心选择、防腐处理、辅助材料的使用以及老化或损坏部分的定期更换等等都能增加竹房屋的耐用性。对竹材的皱缩和预处理可增加竹建筑的耐用性和抗损坏性能，这种竹材已得到广泛应用。

环境效益：环境效益是近年来的主要考虑因素。建筑项目应当尽量利用当地的原材料，采用节能型的设计，而且建筑材料本身不应对人体和环境造成危害，此外，劳动密集型技术可以安排更多的劳动力事实证明，惟有竹子能够最大程度地满足这些标准。与混凝土、钢材和原木分别为240，500和80MJ/m3 per n/mm2的要求相比，竹子仅为30MJ/m3 per n/mm2。研究表明：相同面积的建筑，竹子与混凝土的能耗比为1∶8。与钢材铁相比，相同过程中竹子的能耗仅为钢材的1/50。

减少森林砍伐：在许多发展中国家，农村住房仍然主要取材于木材、茅草等林产品。森林资源的过分消耗和树木成熟的季节周期性造成木材原料的严重不足，而且，因为建造住房，一些国家的木材资源已面临枯竭。由此，竹子便成为替代木材的切实可行的选择。自然灾害发生时，发展中国家的通常做法是砍伐附近的森林以建造临时住所，这种行为既不经济也不环保。竹子可以作为木材的替代材料用于临时住所的搭建，以减少对森林无节制的砍伐，保护环境。

可持续性：社会、经济和环境的可持续性是当前发展领域中日益重要的的问题。竹子本身所具备的特点符合可持续性发展的所有指标。竹子在2至3年即可成材，而木材至少需要25年。竹子是世界上生长最快的植物，替代木材指日可待，只需利用当地的主要原材料和工具就足以建造简单经济的竹房屋。

相较竹材的鲜明优点，其缺点也是很明显的：没有经过特殊处理的竹子，由于其含有大量的糖分、竹浆、竹胶，所以易生虫。传统的处理办法是将竹子烘烤晾干后快速用烟熏烤、利用烟里含有的木镏油在竹子表面形成一层保护膜，以防止虫蛀。还有一种处理办法是在竹材表面涂刷一层熟石灰，以防止湿气渗入和霉菌腐蚀。

竹材的另一个缺点是不便于固定和连接，竹材作为自然生成的植物，其呈中空管状，外表光滑而且坚硬，这使得一些传统的固定和连接方式，诸如捆绑、榫卯技术已使用上千年，但是其效率并不高，在一定范围内会有移动，当竹材风干收缩后，在连接处发生松弛，使整个结构产生变形。而竹材干燥时易开裂，这使得一些如金属节点锚栓连接、螺栓连接等穿孔连接方式很容易将竹材劈裂。当裂缝与金属节点锚栓连接、螺栓连接的受剪面贴近或重合，将降低结构的安全度。现有技术一种解决方案是在节点处螺栓的一侧加薄钢板作成钢箍，以分担螺栓连接处的点状压力，但中空管状的竹材仍然容易被钢箍的线状压力压裂，因此产生的解决方案是使用螺栓连接加水泥砂浆浇灌技术，这虽然成功的提升了整竹杆件承载能力，能够用于跨度较大的房屋。但水泥砂浆浇灌技术增加了建筑的自重，并降低了竹材的弹性和抗震性能，也失去了竹材轻盈坚固的特色。

发泡塑料也叫多孔塑料，是以树脂为主要原料制成的内部具有无数微孔的塑料。质轻、绝热、吸音、防震、耐腐蚀。有软质和硬质之分。广泛用做绝热、隔音、包装材料及制车船壳体等。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料，常用的树脂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛等。

按照泡孔结构可将泡沫塑料分为两类，若绝大多数气孔是互相连通的，则称为开孔泡沫塑料；如果绝大多数气孔是互相分隔的，则称为闭孔泡沫塑料。开孔或闭孔的泡沫结构是由制造方法所决定的。发泡塑料的制作方式有：

(1)化学发泡。由特意加入的化学发泡剂，受热分解或原料组分间发生化学反应而产生的气体，使塑料熔体充满泡孔。化学发泡剂在加热时释放出的气体有二氧化碳、氮气、氨气等。化学发泡常用于聚氨脂泡沫塑料的生产。

(2)物理发泡。物理发泡是在塑料中溶入气体或液体，而后使其膨胀或气化发泡的方法。物理发泡适应的塑料品种较多。

(3)机械发泡。借机械搅拌方法使气体混入液体混合料中，然后经定型过程形成泡孔的泡沫塑料。此法常用于脲眠甲醛树脂，其它如聚乙烯醇缩甲醛、聚乙酸乙烯、聚氯乙烯溶胶等也适用。

泡沫塑料具有密度低，质轻，比强度高的优点，其强度是可控的，能随密度增加而增大，有吸收冲击载荷的能力，有优良的缓冲减震性能，隔音吸音性能，热导率低，隔热性能好，优良的电绝缘性能，具有耐腐蚀、耐霉菌性能。软质泡沫塑料具有弹性优良等性能。

泡沫塑料具有以下的特点

(1)容重很低；

(2)具有优良的冲击、振动能量的吸收性，用于缓冲防震包装能大大减少产品的破损；

(3)对温、湿度的变化适应性强，能满足一般包装情况的要求；

(4)吸水率低、吸湿性小，化学稳定性好，本身不会对内装物产生腐蚀，且对酸、碱等化学药品有较强的耐受性；

(5)导热率低，可用于保温隔热包装，如冰淇淋杯、快餐容器及保温鱼箱等；

(6)成型加工方便，可以采用模压、挤出、注射等成型方法制成各种泡沫衬垫、泡沫块、片材等。容易进行二次成型加工。另外，泡沫塑料块也可用粘合剂进行自身粘接或与其它材料粘接。

(7)可添加功能填充剂，可以通过添加阻燃剂等功能填充剂控制制成品的物理性能。

但是泡沫塑料作为白色污染的一种，也具有不易降解，对环境不友好的缺点。并且塑料原料价格也处于上升通道中。

发明内容：

为了充分利用自然形态的竹材，用相对低技术的手段解决原竹易生虫和中空结构造成的固定连接不便和强度不足，本发明提供一种发泡塑料复合竹材，使其即具有竹材的低技术特征、灵活性、安全性、舒适性、原料获取容易性、耐用性、适应性、可持续性及建造速度快和环境效益又具有现代塑料材料优良的耐候性、缓冲减震性、隔音吸音性、隔热性、电绝缘性、耐腐蚀、耐霉菌性及密度低、质轻、比强度高的优点。

本发明解决问题所采用的技术方案是这样的：

一种发泡塑料复合竹材，其特征是在原竹内部设置有贯通原竹竹节的隔膜开孔，在原竹内部空腔填充有发泡塑料与功能填充物剂的混合物，所述混合物是按照公知的化学发泡、物理发泡或者机械发泡工艺，在封闭的原竹内腔里发泡膨胀，从而与原竹内腔和竹节间残留的隔膜紧密接触咬合复合连接的，所述的发泡塑料是指热固性或热塑性塑料，优选的发泡塑料是聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛或者酚醛，所述的功能填充物剂包括阻燃剂、防腐剂、杀虫剂、发泡剂、增强纤维筋填料、体积填充骨料，上述的增强纤维筋填料是指植物纤维、玻璃纤维、金属纤维或者上述纤维的混合物，根据竹材用途可以添加不同比例的功能填充物剂以改变控制竹材的物理性能。

研究发现，原竹生虫或霉菌，主要始发于较柔软的内腔，且霉菌多为喜氧菌种，而传统的烟熏或涂刷石灰工艺却主要是改善原竹表面的防蛀防腐，本发明的有益效果是，通过填充防腐杀虫剂和用发泡塑料隔绝原竹内部的氧气和水分两种方式防蛀防腐，使蛀虫或霉菌彻底失去在原竹内部生存的环境，再辅以传统防蛀防腐工艺，可以有效延长竹建筑的使用寿命。

在竹结构的固定与连接方面，本发明的有益效果是，通过在原竹内部填充密度可控的发泡塑料，在增加竹材的强度，加强金属节点锚栓连接的紧固的同时保持竹材轻盈和弹性的技术特征。

不像很多利用现代复合、重组技术对原竹进行加工的技术需要的高投入，本发明的有益效果是，通过低技术手段，使原竹能直接作为满足现代建筑结构的主要构件被使用，让广大农村地区能以较低的成本方便的使用竹建材。

在本发明中，发泡塑料是作为填充物使用，较之发泡塑料的直接制成品，本发明的有益效果是可以大比例增加功能填充物剂的用量，减少塑料用量，从而可使塑料成本降低，并取得填充的发泡塑料降解时间大幅缩短的优点。

通过传统材料竹和现代材料发泡塑料的复合应用，本发明既能拥有竹材的低技术特征、灵活性、安全性、舒适性、原料获取容易性、耐用性、适应性、可持续性及建造速度快和环境效益又具有现代塑料材料优良的耐候性、缓冲减震性、隔音吸音性、隔热性、电绝缘性、耐腐蚀、耐霉菌性及密度低、质轻、比强度高的优点，能够显著提高传统竹木建筑的热效率，加强保温节能效果。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的横向剖面结构示意图；

图2是本发明的纵向剖面结构示意图；

图中：1、原竹；2、功能填充物剂；3、发泡塑料；4、竹节；5、竹节隔膜开孔。

具体实施方式：

如图所示：

一种发泡塑料复合竹材，其特征是在原竹1内部设置有贯通原竹1竹节4的隔膜开孔5，在原竹1内部空腔填充有发泡塑料3与功能填充物剂2的混合物，所述混合物是按照公知的化学发泡、物理发泡或者机械发泡工艺，在封闭的原竹1内腔里发泡膨胀，从而与原竹1内腔和竹节4间残留的隔膜紧密接触咬合复合连接的，所述的发泡塑料3是指热固性或热塑性塑料，优选的发泡塑料3是聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛或者酚醛，所述的功能填充物剂2包括阻燃剂、防腐剂、杀虫剂、发泡剂、增强纤维筋填料、体积填充骨料，上述的增强纤维筋填料是指植物纤维、玻璃纤维、金属纤维或者上述纤维的混合物，根据竹材用途可以添加不同比例的功能填充物剂以改变控制竹材的物理性能。

在具体实施例中，发泡塑料复合竹材可作为柱、梁、檩条使用。发泡塑料复合竹材较中空的一般竹材可以显著延长使用寿命，增加材料强度，减少了劈裂的可能，可钻可锯可钉可箍。发泡塑料复合竹材较水泥砂浆浇灌的竹材可以在同样增加强度的前体下显著减轻竹材的重量，从而得到更广泛的应用。

以上实施例仅用以说明本发明而非限制本发明所描述的技术方案；因此，虽然本说明书参照上述实施例对本发明已经做了详细说明，但本领域的一般技术人员可以理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。

Claims (3)

1.一种发泡塑料复合竹材，其特征是在原竹内部设置有贯通原竹竹节的隔膜开孔，在原竹内部空腔填充有发泡塑料。    

2.根据权利要求1所述的发泡塑料复合竹材，其特征是所述的发泡塑料是指热固性或热塑性塑料。

3.据权利要求1所述的发泡塑料复合竹材，其特征是通过填充防腐杀虫剂和用发泡塑料隔绝原竹内部的氧气和水分两种方式防蛀防腐。

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