CN104608209B - 万向弯曲胶合竹层板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种万向弯曲胶合竹层板的制造方法，它包括竹片分选、竹片定长加工、竹片干燥、竹片浸胶与沥胶、浸胶竹片干燥、错缝组坯、热压成型、竹桁条表面加工、竹桁条的应力分级、竹桁条施胶、竹桁条单元的万向弯曲、钉接、标记与包装等步骤。本发明可制造长度、宽度、弯曲度及其性能可控的竹质工程材料，该方法扩大了竹材的应用范围,制成万向弯曲胶合竹层板符合工程材料的要求，坚固牢靠，韧性好，长久使用不开裂，质量上佳。

Description

万向弯曲胶合竹层板的制造方法

技术领域：

本发明属于竹人造板与竹质工程材料技术领域。

背景技术：

竹材人造板的发展对我国竹材资源丰富的加工利用起到了很好的推动作用，各类竹产品的开发研究也给社会带来了很大的经济效益。随着对胶合木的成功应用，性能稳定可控、长度连续、宽度可随设计要求而变的胶合竹层板研制成功，胶合竹也作为一种竹质工程材料应用于工程结构建筑中。

工程木材是以胶合木和结构复合木材为主的工程化材料。其具有规格化的性能指标，多种规格。美国工程木（胶合木）就有7种规格。工程木材的基本构成单元为木层板，在工程木的设计中，木层板经过分级，不同等级的木层板可组合而成各种规格的胶合木。胶合竹的设计就是参照胶合木的设计，将竹层板经过分级，然后把不同等级的胶合竹层板制成胶合竹。胶合竹相对于胶合木而言，其基本组成单元可以根据胶合竹的要求进行加工，而不是像木层板那样经过拼接拼宽，指节接长。

工程结构材，如胶合木和胶合竹，由于采用了木层板和胶合竹层板作为基本构成单元，通常较难弯曲，或只能在一个平面内进行适当地弯曲，无法实现许多弯曲构件的要求。参照工程木材的设计，为使得胶合竹能够实现在较大构件上的万向弯曲，需首先制得能够实现万向弯曲的基本单元。因此开发出竹桁条，它是由几片竹片经过胶合竹层板的基本工序，采用定间距错缝而制成的另一胶合竹基本构成单元。

但现有的竹材人造板、胶合竹层板在各层及相邻之间牢固性不足，常受冷热、干潮交替影响而开裂。

发明内容

本发明的目的是提供一种万向弯曲胶合竹层板的制造方法, 可制造长度、宽度、弯曲度及其性能可控的竹质工程材料，该方法扩大了竹材的应用范围,制成万向弯曲胶合竹层板符合工程材料的要求，坚固牢靠，韧性好，长久使用不开裂，质量上佳。

为此, 本发明的方法包括如下步骤:

（1）竹片分选，要求：

截面尺寸稳定，无明显缺陷，密度差异较小。

竹片长度选用2.0 m，竹片宽度系列为18 mm和20 mm，竹片厚度系列为4 mm，5 mm和6 mm；

（2）竹片定长加工，为使阶梯错缝有规律的分布在竹层板上，需要对所选用的竹片进行定长加工，用双端锯将竹条截取成2.0 m，备用；

（3）竹片干燥，采用快速的微波干燥箱，将分选出的密度相近的竹片进行干燥，干燥温度为80 ℃，干燥时间根据所用竹片的初始含水率状况，使竹片含水率降低至10%即可；

（4）竹片浸胶与沥胶，胶粘剂采用水溶性酚醛树脂，其固含量为54%，将胶液注入浸胶池，竹片放置于浸胶池上可升降的金属筐中，将金属筐放入浸胶池，使竹片完全浸入胶黏剂中，浸胶时间为2小时；浸胶结束后，将金属筐升起，竹片与胶液分离，让多余的胶液沥出，回流到浸胶池；沥胶结束，将竹片取出干燥；

（5）浸胶竹片干燥，将浸胶竹片在室温条件下进行自然干燥，去除胶粘剂中的溶剂水，干燥时间为3～5天；

（6）错缝组坯，根据竹片的厚度以及胶合竹构件弯曲度的要求，取5根竹片组成一个竹桁条，竹片长度为2.0 m，宽度为18～20 mm，厚度为4～6 mm，取5根竹片为一组，设计竹片之间错缝间距为400 mm，浸胶竹片与未浸胶竹片交错排列，排列方式为：三根未浸胶竹片，两根浸胶竹片，多组竹片组首尾相接，用胶带捆扎成错缝竹片组，该错缝竹片组长度任意，宽度为20 mm，厚度为18 mm，将不同的长度的错缝竹片组首尾相接组成长度连续的预组竹桁条，所述的错缝组坯中竹片长度为2.0 m，宽度系列为18 mm和20 mm，厚度系列为4 mm，5 mm和6 mm，以5根竹片为一个竹片组，错缝间距设计为400 mm，多组竹片首尾相接，组成预组单元；

（7）热压成型，将多组预组竹桁条放入有侧压装置的热压机，热压机预热至135～145 ℃，将预组竹桁条放入热压机，加正压和侧压，高温固化。正压压力1 MPa，侧压压力0.5MPa，固化温度140 ℃，时间20分钟。固化后将热压机升起，竹桁条向前推进，直至压出所需长度的竹桁条为止，截断取出，放置待用；

（8）竹桁条表面加工，先用压刨将竹桁条上下表面刨平，再用砂光机将四面砂光；

（9）竹桁条的应力分级，采用三点弯曲方法检测竹桁条的弯曲模量，按照其应力进行分级，方法是将竹桁条单元放置在跨距为1500 mm的支点上，第一次加载2.5公斤，记录挠度，第二次加载5公斤，记录挠度，

采用三点弯曲模量计算公式计算模量，公式如下：

式中E为弯曲模量（MPa），p为载荷（N），I为跨距（m），b为竹桁条宽度（m），d为厚度（m），为挠度（m）；

（10）竹桁条施胶，根据胶合竹的截面尺寸计算出所需桁条数量及施胶面，再根据200 g/m²的施胶量进行配胶，胶黏剂选用型号128和型号593的环氧树脂固化促进剂，树脂与固化剂的比例为4:1；九根竹桁条进行弯曲胶合竹的制作，每三根作为一个单元，对施胶面单独进行施胶，按照构件弯曲要求弯曲成指定的形状，再进行层与层之间的胶钉连接，得竹桁条单元；

（11）竹桁条单元的万向弯曲，将竹桁条单元放置在模具上按其要求进行弯曲，先把三根竹桁条组成预组单元层，其弯曲方向应与要求的弯曲方向一致，再把三层之间施胶钉接固定在一起，在曲率半径相对较小的方向上，按竹桁条的压制方向,即弦向,进行弯曲，根据胶合竹的截面尺寸设计组坯桁条的类型及数量；

（12）钉接，由于万向弯曲竹桁条单元难以施压，故选用气枪钉进行连接固定，排列方式为：直排的钉子，钉杆长30 mm,直径1 mm，对于预组单元层，按照50 mm的间距进行两两桁条之间的钉接，钉子长度为30 mm；对于层与层之间，相邻层桁条之间钉一个钉子，沿宽度方向上3个钉子，长度方向间距50 mm，得万向弯曲胶合竹层板，所述的钉子为用钢制成的钢钉；

（13）陈放与后期处理，将固定好的万向弯曲胶合竹层板在室温条件下固化，至胶黏剂完全固化，用手提电动刨床和砂光机将表面处理平整，并将两端进行齐头；

（14）标记与包装，将加工完成的万向弯曲胶合竹进行相应的标记，注明弯曲曲率、竹桁条相关信息、静曲强度与模量、密度及含水率参数。

所述的步骤（12）中直排钉子的钉杆长30 mm,直径1 mm，采取桁条之间两两钉接一次，钉子间距为50 mm，位置在竹桁条中心点附近。

所述的第（16）步骤中将长32 mm，直径2.2 mm的钉子应用于竹桁条万向弯曲的制造当中，气枪钉的钉入采用每层层板钉一次，5个钉子与4个钉子按照指定的要求奇偶交错排列。钉子边距为20 mm，间距为42 mm。

根据弯曲度要求，竹桁条由不同厚度的5根竹片组成，以满足构件基本的设计弯曲要求。

本发明的优点是用简单可行的方法, 可制造长度、宽度、弯曲度及其性能可控的竹质工程材料，该方法扩大了竹材的应用范围,制成万向弯曲胶合竹层板符合工程材料的要求，坚固牢靠，韧性好，长久使用不开裂，质量上佳。

附图说明：

图1：本发明的竹桁条单元结构示意图。

图2：本发明的万向弯曲胶合竹层板的结构示意图。

图3：本发明的万向弯曲胶合竹层板的截面结构示意图。

图4：本发明的层钉的分布结构示意图。

图5：本发明的层钉的分布间距结构示意图。

具体实施方式

一种万向弯曲胶合竹层板的制造方法

如图1至图5所示, （1）竹片分选，要求：截面尺寸稳定，无明显缺陷，密度差异较小。

竹片尺寸规格，竹片的长度为2.0m，竹片的厚度和宽度系列见表1。

表1 竹片厚度和宽度系列

竹片厚度 mm	4	5	6
				竹片宽度 mm	18	20	20

（2）竹片定长加工，为使阶梯错缝有规律的分布在竹层板上，需要对所选用的竹片进行定长加工，用双端锯将竹条截取成2.0 m，备用。

（3）竹片干燥，采用快速的微波干燥箱，将分选出的密度相近的竹片进行干燥，干燥温度为80 ℃，干燥时间根据所用竹片的初始含水率状况，使竹片含水率降低至10%即可。

（4）竹片浸胶与沥胶，胶粘剂采用水溶性酚醛树脂，其固含量为54%，将胶液注入浸胶池，竹片放置于浸胶池上可升降的金属筐中，将金属筐放入浸胶池，使竹片完全浸入胶黏剂中，浸胶时间为2小时；浸胶结束后，将金属筐升起，竹片与胶液分离，让多余的胶液沥出，回流到浸胶池；沥胶结束，将竹片取出干燥。

（5）浸胶竹片干燥，将浸胶竹片在室温条件下进行自然干燥，去除胶粘剂中的溶剂水，干燥时间为3～5天。

（6）错缝组坯，根据竹片的厚度以及胶合竹构件弯曲度的要求，取5根竹片组成一个竹桁条，以一种规格的竹桁条为例：竹片长度为2.0 m，宽度为18～20 mm，厚度为4～6mm，取5根竹片为一组，设计竹片之间错缝间距为400 mm，浸胶竹片与未浸胶竹片交错排列，排列方式为：三根未浸胶竹片，两根浸胶竹片，多组竹片组首尾相接，用胶带捆扎成错缝竹片组，该错缝竹片组长度任意，宽度为20 mm，厚度为18 mm，将不同的长度的错缝竹片组首尾相接组成长度连续的预组竹桁条。

（7）热压成型，将多组预组竹桁条放入有侧压装置的热压机，热压机预热至135～145 ℃，将预组竹桁条放入热压机，加正压和侧压，高温固化。正压压力1 MPa，侧压压力0.5MPa，固化温度140 ℃，时间20分钟。固化后将热压机升起，竹桁条向前推进，直至压出所需长度的竹桁条3为止，截断取出，放置待用。

（8）竹桁条表面加工，先用压刨将竹桁条上下表面刨平，再用砂光机将四面砂光。

（9）竹桁条的应力分级，采用三点弯曲方法检测竹桁条的弯曲模量，按照其应力进行分级。方法是将竹桁条单元放置在跨距为1500 mm的支点上，第一次加载2.5公斤，记录挠度，第二次加载5公斤，记录挠度。

采用三点弯曲模量计算公式计算模量，公式如下：

式中E为弯曲模量（MPa），p为载荷（N），I为跨距（m），b为竹桁条宽度（m），d为厚度（m），为挠度（m）。

（10）竹桁条施胶，根据胶合竹的截面尺寸计算出所需桁条数量及施胶面4，再根据

200 g/m²的施胶量进行配胶，胶黏剂选用型号128和型号593的环氧树脂固化促进剂，树脂与固化剂的比例为4:1。以九根竹桁条进行弯曲胶合竹的制作为例，可以每三根作为一个单元，对施胶面单独进行施胶，按照构件弯曲要求弯曲成指定的形状，再进行层与层之间的胶钉连接，得竹桁条单元1。

（11）竹桁条单元的万向弯曲，将竹桁条单元放置在模具上按其要求进行弯曲，先把三根竹桁条组成预组单元层，其弯曲方向应与要求的弯曲方向一致，再把三层之间施胶钉接固定在一起，在曲率半径相对较小的方向上，按竹桁条的压制方向（即弦向）进行弯曲，可以根据胶合竹的截面尺寸设计组坯桁条的类型及数量。

（12）钉接，由于万向弯曲竹桁条单元难以施压，故选用气枪钉进行连接固定，排列方式为：直排的钉子5，钉杆长30 mm,直径1 mm，对于预组单元层，按照50 mm的间距进行两两桁条之间的钉接，钉子长度为30 mm；对于层与层之间，相邻层桁条之间钉一个钉子，沿宽度方向上3个钉子，长度方向间距50 mm，得万向弯曲胶合竹层板2。

（13）陈放与后期处理，将固定好的万向弯曲胶合竹层板在室温条件下固化，至胶黏剂完全固化，用手提电动刨床和砂光机将表面处理平整，并将两端进行齐头。

（14）标记与包装，将加工完成的万向弯曲胶合竹进行相应的标记，注明弯曲曲率、竹桁条相关信息、静曲强度与模量、密度及含水率等参数。

所述的错缝组坯中竹片长度为2.0 m，宽度系列为18 mm和20 mm，厚度系列为4mm，5 mm和6 mm，如以5根竹片为一个竹片组，错缝间距设计为400 mm，多组竹片首尾相接，组成预组单元。所述的步骤（12）中直排钉子的钉杆长30 mm,直径1 mm，采取桁条之间两两钉接一次，钉子间距为50 mm，位置在竹桁条中心点附近。所述的第（16）步骤中将长32 mm，直径2.2 mm的钉子应用于竹桁条万向弯曲的制造当中，气枪钉的钉入采用每层层板钉一次，5个钉子与4个钉子按照指定的要求奇偶交错排列。钉子边距为20 mm，间距为42 mm。可根据弯曲度要求，竹桁条由不同厚度的3～7根竹片组成，以满足构件基本的设计弯曲要求。所述的钉子为用钢制成的钢钉。

总之，本发明可制造长度、宽度、弯曲度及其性能可控的竹质工程材料，该方法扩大了竹材的应用范围,制成万向弯曲胶合竹层板符合工程材料的要求，坚固牢靠，韧性好，长久使用不开裂，质量上佳。

Claims (3)

1.一种万向弯曲胶合竹层板的制造方法，其特征在于：包括如下步骤，

（1）竹片分选，要求：

截面尺寸稳定，无明显缺陷，密度差异较小；

竹片长度选用2.0 m，竹片宽度系列为18 mm和20 mm，竹片厚度系列为4 mm，5 mm和6mm；

（2）竹片定长加工，为使阶梯错缝有规律的分布在竹层板上，需要对所选用的竹片进行定长加工，用双端锯将竹条截取成2.0 m，备用；

（3）竹片干燥，采用快速的微波干燥箱，将分选出的密度相近的竹片进行干燥，干燥温度为80 ℃，干燥时间根据所用竹片的初始含水率状况，使竹片含水率降低至10%即可；

（4）竹片浸胶与沥胶，胶粘剂采用水溶性酚醛树脂，其固含量为54%，将胶液注入浸胶池，竹片放置于浸胶池上可升降的金属筐中，将金属筐放入浸胶池，使竹片完全浸入胶黏剂中，浸胶时间为2小时；浸胶结束后，将金属筐升起，竹片与胶液分离，让多余的胶液沥出，回流到浸胶池；沥胶结束，将竹片取出干燥；

（5）浸胶竹片干燥，将浸胶竹片在室温条件下进行自然干燥，去除胶粘剂中的溶剂水，干燥时间为3～5天；

（6）错缝组坯，根据竹片的厚度以及胶合竹构件弯曲度的要求，取5根竹片组成一个竹桁条，竹片长度为2.0 m，宽度为18 mm和20 mm，厚度为4 mm，5 mm和6 mm，取5根竹片为一组，设计竹片之间错缝间距为400 mm，浸胶竹片与未浸胶竹片交错排列，排列方式为：三根未浸胶竹片，两根浸胶竹片，多组竹片组首尾相接，用胶带捆扎成错缝竹片组，该错缝竹片组长度任意，宽度为20 mm，厚度为18 mm，将不同的长度的错缝竹片组首尾相接组成长度连续的预组竹桁条；

（7）热压成型，将多组预组竹桁条放入有侧压装置的热压机，热压机预热至135～145℃，将预组竹桁条放入热压机，加正压和侧压，高温固化，正压压力1 MPa，侧压压力0.5MPa，固化温度140 ℃，时间20分钟；固化后将热压机升起，竹桁条向前推进，直至压出所需长度的竹桁条为止，截断取出，放置待用；

（8）竹桁条表面加工，先用压刨将竹桁条上下表面刨平，再用砂光机将四面砂光；

（9）竹桁条的应力分级，采用三点弯曲方法检测竹桁条的弯曲模量，按照其应力进行分级，方法是将竹桁条单元放置在跨距为1500 mm的支点上，第一次加载2.5公斤，记录挠度，第二次加载5公斤，记录挠度，

采用三点弯曲模量计算公式计算模量，公式如下：

式中E为弯曲模量（MPa），p为载荷（N），I为跨距（m），b为竹桁条宽度（m），d为厚度（m），为挠度（m）；

（10）竹桁条施胶，根据胶合竹的截面尺寸计算出所需桁条数量及施胶面，再根据200g/m²的施胶量进行配胶，胶黏剂选用型号128和型号593的环氧树脂固化促进剂，树脂与固化剂的比例为4:1；九根竹桁条进行弯曲胶合竹的制作，每三根作为一个单元，对施胶面单独进行施胶，按照构件弯曲要求弯曲成指定的形状，再进行层与层之间的胶钉连接，得竹桁条单元；

（11）竹桁条单元的万向弯曲，将竹桁条单元放置在模具上按其要求进行弯曲，先把三根竹桁条组成预组单元层，其弯曲方向应与要求的弯曲方向一致，再把三层之间施胶钉接固定在一起，在曲率半径相对较小的方向上，按竹桁条的压制方向,即弦向,进行弯曲，根据胶合竹的截面尺寸设计组坯桁条的类型及数量；

（12）钉接，由于万向弯曲竹桁条单元难以施压，故选用气枪钉进行连接固定，排列方式为：直排的钉子，钉杆长30 mm,直径1 mm，对于预组单元层，按照50 mm的间距进行两两桁条之间的钉接，钉子长度为30 mm；对于层与层之间，相邻层桁条之间钉一个钉子，沿宽度方向上3个钉子，长度方向间距50 mm，得万向弯曲胶合竹层板，所述的钉子为用钢制成的钢钉；

（13）陈放与后期处理，将固定好的万向弯曲胶合竹层板在室温条件下固化，至胶黏剂完全固化，用手提电动刨床和砂光机将表面处理平整，并将两端进行齐头；

（14）标记与包装，将加工完成的万向弯曲胶合竹进行相应的标记，注明弯曲曲率、竹桁条相关信息、静曲强度与模量、密度及含水率参数。

2.按权利要求1所述的万向弯曲胶合竹层板的制造方法，其特征在于：所述的步骤（12）中直排钉子的钉杆长30 mm,直径1 mm，采取桁条之间两两钉接一次，钉子间距为50 mm，位置在竹桁条中心点附近。

3.按权利要求1所述的万向弯曲胶合竹层板的制造方法,其特征在于：根据弯曲度要求，竹桁条由不同厚度的5根竹片组成，以满足构件基本的设计弯曲要求。