[發(fā)明專(zhuān)利]一種空心竹基纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310146027.7
• 申請(qǐng)日: 2013-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103231424A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寧其斌;余養(yǎng)倫;于文吉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安徽宏宇竹木制品有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B27D1/10
• 分類(lèi)號(hào): B27D1/10;B27D1/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于人造板行業(yè)中的人造板及其制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于力學(xué)性能要求高，規(guī)格尺寸大的梁、柱、家具和地板等建筑和工程結(jié)構(gòu)材。

背景技術(shù)

竹基纖維復(fù)合材料是將竹材經(jīng)過(guò)疏解形成纖維化竹單板后，經(jīng)過(guò)干燥、浸膠、再干燥、組坯和膠合等工序加工而成的一種新型建筑和工程結(jié)構(gòu)材。這種材料的靜曲強(qiáng)度可以達(dá)到350MPa以上，拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到360MPa以上，壓縮強(qiáng)度可以達(dá)到140MPa以上，彈性模量可以達(dá)到27GPa[于文吉.我國(guó)高性能竹基纖維復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J].木材工業(yè)，2011，25(1)：6-8，29]，具有良好的物理力學(xué)性能，將竹基纖維復(fù)合材料直接用于制造梁、柱、家具和地板等，往往造成強(qiáng)度過(guò)剩，造成浪費(fèi)；在組成的過(guò)程中，這種材料的密度達(dá)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(fù)合材料的生產(chǎn)工藝主要分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是冷成型、熱固化工藝，簡(jiǎn)稱(chēng)冷壓工藝；二是借鑒人造板傳統(tǒng)熱壓工藝，形成的竹基纖維復(fù)合材料熱壓工藝。由于受冷壓機(jī)和熱壓機(jī)設(shè)備的規(guī)格尺寸的限制，目前，竹基纖維復(fù)合材料的規(guī)格尺寸均較小，如冷壓工藝生產(chǎn)的竹基纖維復(fù)合材料方料常用的規(guī)格尺寸(長(zhǎng)×寬×厚)為：193cm×10.5cm×15.0cm和200cm×14.5cm×15.0cm；熱壓工藝生產(chǎn)的竹基纖維復(fù)合材料常規(guī)尺寸(長(zhǎng)×寬×厚)為：244cm×122cm×(1.5-4)cm，最大幅面也只能達(dá)到500cm×120cm×5cm(于文吉，我國(guó)竹基纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析，木材工業(yè)，2012，26(1)：11-14)。這樣的規(guī)格尺寸難以滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)材如梁、柱、大型家具和大規(guī)格地板的尺寸要求。

再者，大規(guī)格的結(jié)構(gòu)材通常由小規(guī)格的材料采用縱向接長(zhǎng)，橫向拼寬，和重組復(fù)合膠接而成。膠接不良會(huì)導(dǎo)致板材性能的下降，膠接常見(jiàn)的缺陷類(lèi)型包含：脫膠、裂縫、空隙、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(fù)合材料膠接強(qiáng)度的主要因素有：被連接件的材料種類(lèi)、被連接件的剛度比和熱膨脹系數(shù)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，熱膨脹系數(shù)和吸濕膨脹系數(shù)相近(益小蘇，復(fù)合材料手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，2009)。

中國(guó)專(zhuān)利201010243351.7，201020279829.7，201020279815.5提供了一種采用小徑木通過(guò)指接或斜接制造小徑木重組結(jié)構(gòu)材及其制造方法，采用這種方法可以將小徑木加工成大規(guī)格的重組結(jié)構(gòu)材。但這種工藝在二次膠合時(shí)形成的膠層，其膠合性能不穩(wěn)定，具有一定的變異性，一些板材膠層可能出現(xiàn)開(kāi)裂、開(kāi)膠等現(xiàn)象；另一些板材則可能出現(xiàn)膠合強(qiáng)度低、物理力學(xué)性能損失大等問(wèn)題。通過(guò)分析，導(dǎo)致上述現(xiàn)象和問(wèn)題的主要原因是局部膠合不良。

根據(jù)先前研究：形成良好的膠接的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(rùn)濕(顧繼友，膠黏劑與涂料，中國(guó)林業(yè)出版社，1999)。竹基纖維復(fù)合材料是一種由多孔天然材料木材或竹材在較大的壓力(冷壓法成型壓力約為60MPa；熱壓法成型壓力為4～6MPa)作用下成型的，竹基纖維復(fù)合材料的密度一般大于1.0g/cm³，在環(huán)境溫度和濕度變化時(shí)，會(huì)發(fā)生順彎、翹彎、翹曲等變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生跳絲和開(kāi)裂等現(xiàn)象(于文吉，我國(guó)竹基纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析，木材工業(yè)，2012，26(1)：11-14)，即使在加工過(guò)程中采用砂光處理，也難以獲得平整的膠合面；其次，在竹基纖維復(fù)合材料的制造過(guò)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(guò)浸膠后，其表面均附著了一層膠黏劑，固化后，形成了一層不溶不熔的致密的膠層，表面潤(rùn)濕性下降；再者，竹基纖維復(fù)合材料強(qiáng)度高，硬度大，難以被壓縮，但受到傳統(tǒng)思維的影響，選擇膠接件時(shí)，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(huì)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(rùn)濕性在二次成型過(guò)程容易產(chǎn)生脫膠、裂縫、空隙、膠層厚度變異等膠接缺陷，特別是高硬度的竹基纖維復(fù)合材料局部膠合不良問(wèn)題始終未能得到有效地解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有的工藝技術(shù)中的不足，提供空心竹基纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)材，使其物理力學(xué)性能滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)材性能的要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：