CN209888310U - 一种无限任意长竹片集成材 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无限任意长竹片集成材，所述竹片集成材由多个接长竹片胶合叠加而成，所述接长竹片由多个竹片单元依次连续齿合对接而成，所述竹片单元沿长度方向的两端开设有尖齿和沟槽，其中一竹片单元的尖齿与另一竹片单元的沟槽相配合并形成齿合对接部位，相邻接长竹片之间的齿合对接部位错位设置；所述竹片单元的厚度为4～12mm，宽度为15～50mm。本实用新型具有接口小、力学强度均匀且适用于箱式货车底板等结构用材的优点。

Description

一种无限任意长竹片集成材

技术领域

本实用新型涉及箱式货车用生物质复合材料技术领域，尤其涉及一种无限任意长竹片集成材。

背景技术

目前世界上用作箱式货车底板的主要是硬木，如来自热带雨林的克隆木或寒带阔叶硬木等，但随着全球运输业的飞速发展，生长周期长的硬木已不能满足箱式货车底板需求量的要求，同时随着硬木资源越来越少，硬木资源短缺，价格昂贵，增加了物流成本。因此寻找硬木的替代品来制造箱式货车底板就成为时代的迫切要求。

竹材作为一种丰富的可再生资源，具有生长速度快，产量高、代木性好等优点，是植物中作为结构材的最好的原料之一，它具有强度高、弹性好、性能稳定、密度小的特点。竹材的比强度和比刚度高于木材和普通钢铁，广泛用于建筑工程和结构用材。因此，竹材是一种制造箱式货车底板的理想材料。

竹子不同于树木，利用形态与树木完全不同的竹子进行加工，生产出类似于木的竹材，需要有新的技术创造。原生态的竹子是圆的，中空，现代竹业加工中都是考虑如何充分利用竹壁，竹子有头大尾小和头厚尾薄的特性，竹板材生产中要把竹片加工成等宽、等厚的长方体竹片单元，这样厚度要向薄的一端看齐，宽度要向窄的一端看齐，多余的就刨削掉了，这就决定了所加工成的竹板材长度受限，越长竹子的利用率越低，生产的原料成本越高。市场上利用竹片的自然长度生产的竹材多为2米以内，而市场对超过3米以上的长竹板有较大需求，用之于做家具和装饰，还有需求达10米以上的，用之于做箱式货车的底板和建筑梁柱。但一直以来没有很好的生产技术解决这一难题，有曾尝试用指接拼板的方法，可以实现一定长度的接长，但因竹片太小、太薄，指接设备不能直接接长竹片，需要先把竹片加工成较大体形的长方体，再以两端加压的方式指接接长，这样的生产技术方式有很多缺陷：一是成本高；二是有明显接口；三是长度仍受限，不能无限任意长；四是难免较大色差；五是接口较大，板面力学强度不均匀。为此，我们致力于以较完善的技术来解决这一难题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种接口小、力学强度均匀且适用于箱式货车底板等结构用材的无限任意长竹片集成材。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种无限任意长竹片集成材，所述竹片集成材由多个接长竹片胶合叠加而成，所述接长竹片由多个竹片单元依次连续齿合对接而成，所述竹片单元沿长度方向的两端开设有尖齿和沟槽，其中一竹片单元的尖齿与另一竹片单元的沟槽相配合并形成齿合对接部位，相邻接长竹片之间的齿合对接部位错位设置；所述竹片单元的厚度为4～12mm，宽度为15～50mm。

作为对上述技术方案的进一步改进：

尖齿包括大齿和一排多个小齿，大齿的齿厚大于小齿的齿厚，大齿靠近竹片单元一侧边缘设置，多个小齿自大齿向竹片单元的另一侧边缘延伸设置，沟槽包括分别与大齿和小齿相配合的大槽和小槽。

所述沟槽的长度L为5～20 mm，底部宽度为1～8 mm。

所述接长竹片的长度为10～30 m。

相邻接长竹片之间的齿合对接部位错位设置的间距为S，S大于等于5cm。

所述竹片单元的表面设有刻痕。

所述刻痕为点状刻痕，所述刻痕的深度为0.1～1 mm，刻痕的直径为0.2～2 mm，刻痕的密度为1～3 点/cm²。

所述多个竹片集成材沿宽度方向或厚度方向胶合连接形成增宽或增厚的竹片集成材，相邻竹片集成材之间的竹片单元错位设置。

作为一个总的发明构思，本实用新型还提供一种前述无限任意长竹片集成材的制造方法，包括以下步骤：

S1、将竹子加工成竹片单元，在竹片单元的两端开设尖齿和沟槽，将多个竹片单元进行连续齿合对接，当竹片单元达到预设长度时根据需要截断，得接长竹片；

S2、取多个步骤S1所得接长竹片，在接长竹片的表面涂布胶黏剂后，沿接长竹片的厚度方向进行竖向组坯处理，组坯时，相邻接长竹片的齿合对接部位错位设置，得坯板；

S3、将步骤S2所得坯板置于具有正向和侧向双向加压功能的热压机中，进行正向和侧向热压胶合处理，得竹片集成材；

当所述胶黏剂为脲醛树脂胶黏剂时，所述热压胶合处理的温度为90～100℃；

当所述胶黏剂为酚醛树脂胶黏剂时，所述热压胶合处理的温度为130～140℃；

所述热压胶合处理的正向压力为0.1～0.5MPa，侧向压力为0.3～3.0MPa。

作为对上述技术方案的进一步改进：

所述步骤S3中，热压胶合处理后还包括以下步骤：将多个热压胶合后的竹片集成材进行刨光处理，在表面涂覆冷固化胶黏剂后置于冷压机中进行冷压胶合处理，得增宽或增厚的竹片集成材。

所述冷固化胶黏剂为间苯二酚甲醛树脂胶黏剂、改性间苯二酚甲醛树脂胶黏剂和异氰酸酯胶黏剂中的一种；所述冷压胶合处理时温度为室温，正向压力为0.2～2Mpa，侧向压力为0.3～2.0MPa。

所述步骤S1中，采用截锯、剖分、初铣、干燥和精铣将竹子加工成竹片单元；

所述步骤S1中，所述连续齿合对接所采用的设备为压辊齿合对接设备，所述压辊齿合对接设备包括水平槽和多排辊轮，所述水平槽用于放置竹片单元，所述水平槽内宽度与竹片单元的宽度相匹配且水平槽的宽度可调，所述辊轮设置于水平槽上方与竹片单元接触并驱动竹片单元向前输送。

所述连续齿合对接的具体步骤为：将竹片单元依次置于水平槽中，竹片单元的尖齿与相邻竹片单元的沟槽相对设置，调节竹片单元上方的辊轮转速，使得在沿竹片单元输送方向上，在前竹片单元上方的辊轮转速n₁小于在后竹片单元上方的辊轮转速n₂，在前竹片单元的输送速度v₁小于在后竹片单元的输送速度v₂，竹片单元的尖齿与另一竹片单元的沟槽实现连续齿合对接。

所述步骤S2中，在涂布胶黏剂前还对接长竹片的表面进行了刻痕处理；所述刻痕处理的设备为辊面上具有刺的荆棘辊轮。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

（1）本实用新型的一种无限任意长竹片集成材及其制造方法，将多个竹片单元齿合对接接长，实现了以厚度为4～12mm，宽度为15～50mm的短竹片生产长竹板，大大提高了竹子利用率，降低了竹材产品原料成本，为提高竹材市场占有率，实现以竹代木、以竹胜木提供了强大技术支持，让复杂的问题简单化，让高效生产各种尺寸规格的竹材成为现实，并且质量有保证。

（2）本实用新型的一种无限任意长竹片集成材及其制造方法，相邻接长竹片的齿合对接部位错位设置，使得坯板面各部位力学强度相同、均匀，而且表面齿合对接部位不明显，避免了鲜明色差，表面美观，突破了原有竹材限制，大大拓展了竹材这一环保材料的应用领域，尤其适用于箱式货车底板等结构用材。

（3）本实用新型的一种无限任意长竹片集成材的制造方法，在热压胶合时通过正向和侧向双向加压，使得集成材在后续加工和使用过程中的应力均匀和不变形。

（4）本实用新型一种无限任意长竹片集成材的制造方法，当目标竹片集成材的厚度超过单个竹片集成材的厚度值时（如实施例1中目标竹片集成材厚度值为64mm，单个竹片集成材的宽度值为50mm）时，竹片集成材为特厚板，在热压胶合后需进一步采用冷压胶合处理，在降低能耗的同时，实现了大型板材的室温粘结，解决了酚醛树脂等粘结大型板材的传热难操作的技术瓶颈。

（5）本实用新型的一种无限任意长竹片集成材及其制造方法，刻痕增大竹片单元的表面粗糙度和增加竹片单元的孔结构，大大提高了接长竹片的胶合强度。

附图说明

图1是本实用新型的工艺流程图。

图2是本实用新型实施例1中的工艺流程图。

图3是本实用新型实施例1中压辊齿合对接设备的结构示意图。

图4是本实用新型实施例1中竹片单元齿合对接前的局部结构示意图。

图5是本实用新型实施例1中竹片单元齿合对接后的局部结构示意图。

图6是本实用新型实施例1中刻痕竹片的示意简图。

图7是本实用新型实施例1中坯板的示意简图。

图8是本实用新型实施例3中增宽的竹片集成材的示意简图。

图中各标号表示：

1、辊轮；2、水平槽；3、竹片单元；31、尖齿；311、大齿；312、小齿；32、沟槽；321、大槽；322、小槽。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。除非特殊说明，以下材料或仪器均为市售。

本实用新型的一种无限任意长竹片集成材，由多个接长竹片胶合叠加而成，接长竹片由多个竹片单元3依次连续齿合对接而成，竹片单元3沿长度方向的两端开设有尖齿31和沟槽32，其中一竹片单元3的尖齿31与另一竹片单元3的沟槽32相配合并形成齿合对接部位，相邻接长竹片之间的齿合对接部位错位设置；竹片单元3的厚度为4～12mm，宽度为15～50mm。

尖齿31包括大齿311和一排多个小齿312，大齿311的齿厚大于小齿312的齿厚，大齿311靠近竹片单元3一侧边缘设置，多个小齿312自大齿311向竹片单元3的另一侧边缘延伸设置，沟槽32包括分别与大齿311和小齿312相配合的大槽321和小槽322。大齿311的齿厚大于小齿312的齿厚，在保证结合强度的同时，降低了尖齿31断裂的风险，降低竹片单元3的废品率。

沟槽32的长度L为5～20 mm，底部宽度为1～8 mm；接长竹片的长度为10～30 m；相邻接长竹片之间的齿合对接部位错位设置的间距为S，S大于等于5cm。

多个竹片集成材沿宽度方向或厚度方向胶合连接形成增宽或增厚的竹片集成材，相邻竹片集成材之间的竹片单元3错位设置。

如图1所示，本实用新型的一种无限任意长竹片集成材的制造方法，包括以下步骤：

S1、将竹子加工成竹片单元3，在竹片单元3的两端开设尖齿31和沟槽32，将多个竹片单元3进行连续齿合对接，当竹片单元3达到预设长度时根据需要截断，得接长竹片；

S2、取多个步骤S1所得接长竹片，在接长竹片的表面涂布胶黏剂后，沿接长竹片的厚度方向进行竖向组坯处理，组坯时，相邻接长竹片的齿合对接部位错位设置，得坯板；

S3、将步骤S2所得坯板置于具有正向和侧向双向加压功能的热压机中，进行正向和侧向热压胶合处理，得竹片集成材；

当所述胶黏剂为脲醛树脂胶黏剂时，所述热压胶合处理的温度为90～100℃；

当所述胶黏剂为酚醛树脂胶黏剂时，所述热压胶合处理的温度为130～140℃；

所述热压胶合处理的正向压力为0.1～0.5MPa，侧向压力为0.3～3.0MPa。

实施例1：

本实施例中，竹片单元3的表面设有刻痕；刻痕为点状刻痕，刻痕的深度为0.1～1mm，刻痕的直径为0.2～2 mm，刻痕的密度为1～3 点/cm²。

如图2所示，本实施例的一种无限任意长竹片集成材的制造方法，包括以下步骤：

（1）竹片单元3的制备：通过截锯、剖分、初铣、干燥和精铣等工艺，对竹子进行处理，加工成四面光洁的长方体薄小竹片，厚度为8mm，宽度为20mm，长度为2m，竹片干燥至含水率10%，得竹片单元3。

（2）竹片单元3的齿合对接：将竹片单元3的两端分别锯成三角形尖齿31和与之对应的沟槽32，在尖齿31和沟槽32上涂布胶黏剂，采用压辊齿接机械设备，把等宽、等厚的竹片单元3头尾进行连续齿合对接，得接长竹片。

尖齿31包括大齿311和一排多个小齿312，大齿311靠近竹片单元一侧边缘设置，多个小齿312自大齿311向竹片单元3的另一侧边缘设置，沟槽32包括分别与大齿311和小齿312相配合的大槽321和小槽322。

本实施例中，尖齿31（或沟槽32）长度L为10mm，小齿312（或小槽322）底部宽度W₁为4mm；大槽321的底部宽度W₂为8mm，大齿311的宽度，即大槽321的宽度，大于小齿312的宽度，即小槽322的宽度，竹片单元3边缘齿厚大于中间齿厚，在后续齿合对接时，竹片单元3边缘强度大于中间强度，降低尖齿31断裂的风险，能够在保证结合强度的同时，降低竹片单元3的废品率。

本实施例中，竹片单元3端面三角形小齿312（及对应小槽322）的数量为4个。

如图3所示，图3中最上方的箭头所示方向为竹片单元3的输送方向。压辊齿合对接设备包括水平槽2和多排辊轮1，水平槽2用于放置竹片单元3，水平槽2内宽度与竹片单元3的宽度相匹配且水平槽2的宽度可调，辊轮1设置于水平槽2上方与竹片单元3接触并驱动竹片单元3向前输送。

连续齿合对接的具体步骤为：将竹片单元3依次置于水平槽2中，竹片单元3的尖齿31与相邻竹片单元3的沟槽32相对设置，调节竹片单元3上方的辊轮1转速，使得在沿竹片单元3输送方向上，在前竹片单元3上方的辊轮1转速n₁小于在后竹片单元3上方的辊轮1转速n₂，在前竹片单元3的输送速度v₁小于在后竹片单元3的输送速度v₂，竹片单元3的尖齿31与另一竹片单元3的沟槽32实现齿合对接。

在齿合对接可连续进行时，根据所要生产的集成材所需长度进行齿合对接，无限接长，任意截断。

本实施例中，接长竹片由10个竹片单元2齿合对接而成，长度为20m。

（3）接长竹片的刻痕处理：采用辊面上带刺的荆棘辊轮对指接接长竹片的表面进行点状刻痕处理，刻痕的深度为0.5 mm，刻痕直径为0.3 mm，刻痕密度为2 点/cm²，得刻痕竹片，如图6所示。在热压胶合前增加了刻痕处理工序，增大竹片单元的表面粗糙度和增加竹片单元的孔结构，大大提高了接长竹片的胶合强度。

（4）刻痕竹片的组坯处理：采用涂胶机，在刻痕竹片表面（宽面或旋面）涂布酚醛树脂胶黏剂（在其他实施例中，可采用脲醛树脂胶黏剂或其它高强耐候胶黏剂也可取得相同或相似的技术效果），酚醛树脂胶黏剂的固体含量为28%，沿刻痕竹片的厚度方向进行竖向组坯处理，刻痕竹片的涂胶面相互接触，当达到所需竹片集成材宽度停止组坯，得坯板，如图7所示，组坯时，组坯过程中可经过计算和调整刻痕竹片的截断部位，使得相邻刻痕竹片的齿合对接部位相互错开不重叠，其错开的间距S不少于5cm。

本实施例中，竹片集成材采用8个刻痕竹片进行组坯。

（5）坯板的热压胶合处理：将组成的坯板送入具有正向和侧向双向加压功能的热压机中，进行正向和侧向热压胶合成型处理，得热压胶合成型后的竹片集成材，其中热压温度135℃，时间15min，正向压力为0.2MPa, 侧向压力为0.6MPa。

在其他实施例中，热压温度、时间和压力根据所用胶黏剂的种类而确定。如脲醛树脂胶粘剂的热压温度为90～100℃，酚醛树脂胶粘剂的热压温度为130～140℃，其它胶粘剂的热压温度根据其固化特性确定。热压机应有与所需生产竹板相当的长度，长度不够的在热压机上加一定装置也可分段热压固化。

在其他实施例中，正向压力（弦向压力）为0.1～0.5MPa，侧向压力（径向压力）压力为0.3～3.0MPa, 保压时间为5～20分钟，具体根据目标竹片集成材的厚度确定。

（6）集成材的冷压胶合处理：对热压胶合成型后的多个竹片集成材的上、下表面在其他实施例中，对侧面进行刨削或砂光处理）进行刨削或砂光处理，然后在竹片集成材表面涂布间苯二酚甲醛树脂胶黏剂（在其他实施例中，采用改性间苯二酚甲醛树脂胶黏剂，异氰酸酯胶黏剂或其他冷固化型酚醛树脂胶黏剂均可取得相同或相似的技术效果），送入冷压机中进行冷压胶合处理，得增厚（或增宽）的竹片集成材，冷压时环境温度控制在30℃，冷压机正向压力控制在0.5MPa，保压时间为16小时（在其他实施例中，保压时间为10～24小时均可取得相同或相似技术效果）。

本实施例中，热压胶合后的竹片集成材还进行了冷压胶合处理，在其他实施例中，当目标竹片集成材的厚度小于集成材厚度值时，不是特厚板，无需做进一步冷压胶合处理。

在其他实施例中，热压胶合后的竹片集成材还可通过热压胶合处理以得到增厚或增宽的竹片集成材。

经测试，本实施例制备得到的竹片集成材竹片集成材各部位任一处的力学强度相同，符合箱式货车底板的要求和标准（LY/T 1055-2002），胶层剪切强度高于标准20%-30%。

实施例2：

本实施例的无限任意长竹片集成材的结构与实施例1大致相同，不同之处在于：

竹片单元3的表面没有刻痕。

本实施例的一种无限任意长竹片集成材的制造方法，包括以下步骤：

（1）竹片单元3的制备：通过截锯、剖分、初铣、干燥和精铣等工艺，对竹子进行处理，加工成四面光洁的长方体薄小竹片，厚度为15mm，宽度为30mm，长度为2.6m，竹片干燥至含水率12%，得竹片单元3。

（2）竹片单元3的齿合对接：将竹片单元3的两端分别锯成三角形尖齿31和与之对应的沟槽32，在尖齿31和沟槽32上涂布胶黏剂，采用压辊齿接机械设备，把等宽、等厚的竹片单元3头尾齿合对接，得接长竹片。

本实施例中，尖齿31（或沟槽32）长度L为10mm，小齿312（或小槽322）底部宽度W₁为4mm；大槽321的底部宽度W₂为8mm，竹片单元3端面三角形小齿312（及对应小槽322）的数量6个。

本实施例采用的压辊齿合对接设备、齿合对接的具体步骤均与实施例1相同。

（3）接长竹片的组坯处理：采用涂胶机，在接长竹片表面（宽面或旋面）涂布酚醛树脂胶黏剂（在其他实施例中，可采用脲醛树脂胶黏剂或其它高强耐候胶黏剂也可取得相同或相似的技术效果），酚醛树脂胶黏剂的固体含量为28%，沿接长竹片的厚度方向进行竖向组坯处理，刻痕竹片的涂胶面相互接触，当达到所需竹片集成材宽度停止组坯，得坯板，组坯过程中可经过计算和调整接长竹片的截断部位，使得相邻刻痕竹片的齿合对接部位相互错开不重叠，其错开的间距S不少于5cm。

（4）坯板的热压胶合处理：将组成的坯板送入具有正向和侧向双向加压装置的热压机中，进行热压胶合成型处理，得热压胶合成型后的竹片集成材，热压温度为135℃，时间15min，正向压力为0.2MPa, 侧向压力为0.6MPa。

（5）集成材的冷压胶合处理：对热压胶合成型后的竹片集成材的上、下表面（在其他实施例中，对侧面进行刨削或砂光处理）进行刨削或砂光处理，然后在竹片集成材表面涂布间苯二酚甲醛树脂胶黏剂（在其他实施例中，采用改性间苯二酚甲醛树脂胶黏剂，异氰酸酯胶黏剂或其他冷固化型酚醛树脂胶黏剂均可取得相同或相似的技术效果），送入冷压机中进行冷压胶合处理，得增厚（或增宽）的竹片集成材，冷压时环境温度控制在30℃，冷压机正向压力控制在0.5Mpa，保压时间为16小时。

经测试，本实施例制备得到的竹片集成材符合箱式货车底板的要求和标准符合箱式货车底板的要求和标准（LY/T 1055-2002）。

实施例3：

本实施例的无限任意长竹片集成材，由多个竹片集成材沿宽度方向胶合连接，相邻竹片集成材之间的竹片单元3错位设置。本实施例中，根据实际需要取实施例1和实施例2的竹片集成材，涂覆胶黏剂，沿竹片集成材的宽度方向进行冷压或热压胶合处理，得到增宽的竹片集成材。

在其他实施例中，可制备不同厚度的竹片单元3，分别将厚度相同竹片单元3制备成多个竹片集成材，由于厚度不同的竹片单元3在制备成相同厚度的竹片集成材所需的数量不同，因此，在组坯时根据实际需要，调整竹片集成材中竹片单元3的数量，制备出厚度均相等的竹片集成材。

将多个竹片集成材涂覆胶黏剂，沿竹片集成材的宽度方向胶合组成增宽的竹片集成材。相邻竹片集成材之间的齿合对接部位错位设置，并且由于各竹片集成材中原始竹片单元3的厚度不同，相邻竹片集成材的竹片单元3在沿竹片集成材的宽度方向上也是错位设置，如图8所示，如此设置可提高最终竹片集成材的强度。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种无限任意长竹片集成材，其特征在于：所述无限任意长竹片集成材由多个接长竹片胶合叠加而成，所述接长竹片由多个竹片单元（3）依次连续齿合对接而成，所述竹片单元（3）沿长度方向的两端开设有尖齿（31）和沟槽（32），其中一竹片单元（3）的尖齿（31）与另一竹片单元（3）的沟槽（32）相配合并形成齿合对接部位，相邻接长竹片之间的齿合对接部位错位设置；所述竹片单元（3）的厚度为4～12mm，宽度为15～50mm。

2.根据权利要求1所述的无限任意长竹片集成材，其特征在于：尖齿（31）包括大齿（311）和一排多个小齿（312），大齿（311）的齿厚大于小齿（312）的齿厚，大齿（311）靠近竹片单元（3）一侧边缘设置，多个小齿（312）自大齿（311）向竹片单元（3）的另一侧边缘延伸设置，沟槽（32）包括分别与大齿（311）和小齿（312）相配合的大槽（321）和小槽（322）。

3.根据权利要求1所述的无限任意长竹片集成材，其特征在于：所述沟槽（32）的长度L为5～20 mm，底部宽度为1～8 mm；所述接长竹片的长度为10～30 m。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的无限任意长竹片集成材，其特征在于：相邻接长竹片之间的齿合对接部位错位设置的间距为S，S大于等于5cm。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的无限任意长竹片集成材，其特征在于：所述竹片单元（3）的表面设有刻痕。

6.根据权利要求5所述的无限任意长竹片集成材，其特征在于：所述刻痕为点状刻痕，所述刻痕的深度为0.1～1 mm，刻痕的直径为0.2～2 mm，刻痕的密度为1～3 点/cm²。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的无限任意长竹片集成材，其特征在于：所述多个竹片集成材沿宽度方向或厚度方向胶合连接形成增宽或增厚的竹片集成材，相邻竹片集成材之间的竹片单元（3）错位设置。

Images