[發明專利]一種夾芯竹基纖維復合材料及其制造方法

有效

• 申請號: 201310146026.2
• 申請日: 2013-04-25
• 公開（公告）號: CN103231423A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 余養倫;于文吉;寧其斌
• 申請（專利權）人: 安徽宏宇竹木制品有限公司
• 主分類號: B27D1/10
• 分類號: B27D1/10;B27M1/08;B27G11/00
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于人造板行業中的人造板及其制造技術領域，尤其適用于力學性能要求高，規格尺寸大的梁、柱、家具和地板等建筑和工程結構材。

背景技術

竹基纖維復合材料是將竹材經過疏解形成纖維化竹單板后，再經過干燥、浸膠、干燥、組坯和膠合等工序加工而成的一種新型建筑和工程結構材。這種材料靜曲強度可以達到350MPa以上，拉伸強度達到360MPa以上，壓縮強度達到140MPa以上，彈性模量達到27GPa[于文吉.我國高性能竹基纖維復合材料的研究進展[J].木材工業，2011，25(1)：6-8，29]，具有良好的物理力學性能，將竹基纖維復合材料直接用于梁、柱、家具和地板等，往往造成強度過剩，造成浪費；在組成的過程中，這種材料的密度達到1.05～1.30g/cm³，由于材料自重比較大，容易造成使用不方便。

其次，竹基纖維復合材料的生產工藝主要分為兩大類：一類是冷成型、熱固化工藝，簡稱冷壓工藝；二是借鑒人造板傳統熱壓工藝，形成的竹基纖維復合材料熱壓工藝。由于受冷壓機和熱壓機設備的規格尺寸的限制，目前，竹基纖維復合材料的規格尺寸均較小，如冷壓法生產的竹基纖維復合材料方料常用的規格尺寸(長×寬×厚)為：193cm×10.5×15.0和200cm×14.5cm×15.0；熱壓工藝生產的竹基纖維復合材料常規尺寸(長×寬×厚)為：244cm×122cm×(1.5-4)cm，最大幅面也只能達到500×120cm×5cm(于文吉，我國竹基纖維復合材料產業發展現狀與趨勢分析，木材工業，2012，26(1)：11-14)。這樣的規格尺寸難以滿足結構材如梁、柱、大型家具和大規格地板的規格要求。

再者，大規格的結構材通常由小規格的材料采用縱向接長，橫向拼寬，和重組復合膠接而成。膠接不良會導致板材性能的下降，膠接常見的缺陷類型包含：脫膠、裂縫、空襲、膠層厚度變異、固化不完全和表面制備缺陷等，其中，脫膠、裂縫和表面制備缺陷是主要的。影響復合材料膠接強度的主要因素有：被連接件的材料種類、被連接件的剛度比和熱膨脹系數等因素的影響，只要有可能盡量使被膠接件的剛度近似相等，熱膨脹和吸濕膨脹相近(益小蘇，復合材料手冊，化學工業出版社，2009)。

中國專利201010243351.7，201020279829.7，201020279815.5提供了一種采用小徑木通過指接或斜接制造小徑木重組結構材及其制造方法，采用這種方法可以將小徑木加工成大規格的重組結構材。但這種工藝在二次膠合時形成的膠層膠合性能不穩定，具有一定的變異性，一些板材膠層可能出現開裂、開膠等現象；另一些板材存則可能出現膠合強度低，物理力學性能損失大等問題。通過分析，導致上述現象和問題的主要原因是局部膠合不良。

根據先前研究：形成良好的膠接先決條件是膠黏劑分子和被膠接材(木材)能充分接觸和有效潤濕(顧繼友，膠黏劑與涂料，中國林業出版社，1999)。竹基纖維復合材料是一種多孔天然材料木材或竹材在較大的壓力(冷壓法成型壓力約60MPa，熱壓法成型壓力4～6MPa)作用下成型的，竹基纖維復合材料的密度一般大于1.0g/cm³，在環境溫度和濕度變化時，會發生順彎、翹彎、翹曲等變形，嚴重時會產生跳絲和開裂等現象(于文吉，我國竹基纖維復合材料產業發展現狀與趨勢分析，木材工業，2012，26(1)：11-14)，即使在加工過程采用砂光，也難以獲得平整的膠合面；其次，在竹基纖維復合材料的制造過程中，為了使膠黏劑分布更加均勻，通常采用浸膠方法，竹束和木束通過浸膠后，表面都裹了一層膠黏劑，固化后，形成了一層不溶不熔的致密的膠層，表面潤濕性下降；再者，竹基纖維復合材料強度高，硬度大，難以被壓縮，但受到傳統思維影響，選擇膠接件時，盡量選擇剛度近似相等，熱膨脹和吸濕膨脹相近的材料，通常不會考慮引入除膠黏劑外的第三種材料，因此，粗糙的表面、難以壓縮的膠接面和不良的潤濕性在二次成型過程容易產生脫膠、裂縫、空襲、膠層厚度變異等膠接缺陷，特別是高硬度的竹基纖維復合材料局部膠合不良問題始終未能得到有效解決。

發明內容

本發明的目的在于改進現有工藝技術中的不足，提供夾芯竹基纖維復合材料，使其物理力學性能滿足結構材性能的要求。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：