一种热固性生物纤维复合增强栈道型材制造技术

本发明专利技术公开了一种木栈道用型材及生产工艺。这种型材以热固性树脂为基体，采用生物纤维和玻璃纤维复合增强的内部结构，将高强度的玻璃纤维毡和粗纱置于型材立边及底部的外侧，对受力面做重点加强的技术方案。其各项工程性能与目前广为采用的防腐木、塑木和竹重组材等栈道铺面材料相比，具有强度高、重量轻、耐老化和节能环保等优势；同时它又具有类似天然木质的外观、耐磨防滑的脚踏质感以及成本低、生产率高、施工简便、使用寿命长和性价比高的特点。推广应用后，可以有效降低使用寿命周期的总拥有成本，并可大大缓解对天然林木的过度需求，有利于环境保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种热固性生物纤维复合增强塑料栈道型材。
技术介绍
栈道原指沿悬崖峭壁修建的一种木板道路，我国早在战国时期已经修建栈道，位于陕南的褒斜栈道，南起汉中褒谷口，北到眉县斜峪关，依山架设，全长235千米，是古代沟通南北的军事要冲。常说的“蜀道难，难于上青天”就是赞叹其工程的浩大和险峻。中国古代高楼间架空的通道也称栈道。栈道现在的含义比较广泛，通常对设于海滨沙滩、湖畔溪旁、河流岸滩等处，为方便游人观光行走的架空木行道，装点联结自然景观的板桥，园林山水间富有情趣的楼梯状的木质道路以及建筑物之间的连接回廊等都统称为“木栈道”。目前，国内较为著名的有青岛海滨木栈道、龙岩莲花山栈道和秦皇岛海滨栈道等，其中青岛海滨木栈道，全长约36.9km，像一条美丽的彩带，将散落在海滨的众多景点串联在一起，形成一幅完整的风景长卷。如此管中窥豹，可见在美化环境工程中栈道的分布之广和工程之巨。在当前大规模的栈道建设中，也耗用了巨量优质木材，以1.5m宽度的普通栈道为例，每千米栈道的木材用量大约100m3，仅青岛海滨木栈道的木材用量就高达3700m3，推知全国的用量就极为可观了。由于栈道的使用环境对木材的侵蚀作用很大，致使铺设栈道的木板必须采用优质木材并作防腐处理。因此，不论从生态资源的保护，还是从经济上考虑，都应采用一种对环境友好、耐腐蚀、使用寿命长、造价适中的板材替代这种耗费大量自然资源的防腐木。近年来，市场上出现了木塑复合材料(塑木)、竹重组材(户外竹重竹材)等多种新型材料，这些材料集合了木/竹天然材料和塑料的优点，促进了对资源的合理利用。这些人造型材主要用于建筑、公共设施及汽车制造等领域，用于制做铺板、栅栏、装饰构件等用途。其中，木塑复合材料(wood plastic composites，WPC)是将生物质纤维和塑料及其他添加剂混合通过挤出或模压制成的一种新型再生材料，市场上通称“塑木”。这种材料的强度与木材相仿，吸水性和耐腐性优于普通木材；但由于采用热塑性塑料作为粘合剂，在自然的光、热、雨水的共同作用下，会导致产品褪色、开裂、变形、粉化、腐朽等老化现象，其内部结构的变化引起力学性能下降，因而限制了塑木的使用范围和寿命。中国专利CN102858853A，公开了一种“刚性生物纤维热塑性复合物及由其制造的制品”，是将涂敷增塑溶胶的生物纤维用于热塑性配混物中，用于生产模拟天然木材的外观的木塑复合材料(WPC)，据称这种热塑性复合材料的弯曲模量比现有木塑材料提高50％以上。竹重组材是以木/竹束单元为主体，经碾压疏解等工艺处理后形成的一种新型竹材人造板，具有强度高、厚度尺寸大、纹理美观的特点，但也存在耐候性较差和吸水率高的不足，虽然采用热压碳化工艺生产的重组竹板材质量较好，但其滑溜的表面和较高的造价也限制了它的应用。虽然可以采用去除光面、磨毛防滑的措施，但这又会使材料的耐候性打了折扣。针对上述利用木/竹天然材料与塑料复合的人造板材在热稳定性、机械性能、耐水性和耐老化性等方面的不足，也有企业采用玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)制成栈道板材，虽然其力学性能、耐老化性能和使用寿命远高于防腐木和上述两种人造板材，但其造价较高、外观的工业化质感，并不被业界欣赏，因此应用也很少。因此，亟需研制一种新型的栈道型材，以热固性树脂作为基体，使用生物纤维和玻璃纤维复合增强，将天然材料的质感和工业材料的理化性能结合起来，使所用材料的各自特性优势互补，生产出一种既具有天然材料的外观和质感，同时又具有优异理化性能的栈道型材，避免前述二种人造板材的不足，进而达到减少天然木材资源耗竭的环保目标。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种采用生物纤维和玻璃纤维复合增强的热固性栈道型材。为了实现这一目的，本专利技术采取的技术方案是：一种热固性生物纤维复合增强栈道型材，所述型材为管状结构，型材的横截面外轮廓为矩形，包括上表面、侧立面和底面；型材内部是形状为长方体结构的内腔，在内腔上表面的纵中心线处设有倒置的梯形凸台，在内腔下表面的纵中心线处设有凹槽一；底面的两侧为处于同一平面的底边带，在底面的纵中心线上设置与凹槽一尺寸一致的凹槽二，凹槽二的下表面与两个底边带所在的平面之间具有0.3～0.8mm的间隙；型材的材料为主体材料，以下两个位置处的型材材料是在主体材料的基础上设置复合层得到的：两个侧立面部分中，型材的材料包括主体材料以及设置在最外侧的厚度为1mm的表面增强层；底面部分中，型材的材料包括主体材料以及设置在主体材料外侧的厚度为1mm的表面增强层，设置在表面增强层外侧的厚度为1～1.5mm的强力层。进一步的，如上所述的一种热固性生物纤维复合增强栈道型材中：主体材料由生物纤维、热固性合成树脂Ⅱ和填料组成；主体材料中的热固性合成树脂Ⅱ具有如下的组分和重量配比：100.0份重量的LZ599型拉挤专用树脂；1.0份重量的BPO/过氧化苯甲酰；1.0份重量的TBPB/过氧化苯甲酸叔丁酯；0.8～1.5份重量的MEKP/过氧化甲乙酮；2.0份重量的硬质酸锌；2.0份重量的聚苯乙烯溶液；40.0份重量的粒度为400目的碳酸钙粉；8.0份重量的粒径为45μm、容重为0.4g/cm3的空心玻璃微珠；5.0份重量的粒度为800目的三氧化二铝；0.5～2.5份重量的粒度为800目的硅藻土；在主体材料中纵向连续铺设玻璃纤维毡、玻璃纤维粗纱及生物纤维进行复合增强；其中玻璃纤维毡设置在侧立面和底面的轮廓线的表面，玻璃纤维粗纱在玻璃纤维毡上部，用于充填横剖面下角及凹槽部位，生物纤维用于补平玻璃纤维粗纱充填后留下的凹陷。进一步的，如上所述的一种热固性生物纤维复合增强栈道型材中：所述玻璃纤维连续毡的规格为300g/㎡，毡卷宽度与侧立面和底面的轮廓线的长度相同；所述无捻玻璃纤维粗纱的规格为4400tex；所述生物纤维为麻纤维纱，规格为4000tex；所述填料为碳酸钙和瓷土的混合物，粒度为2～3μm。进一步的，如上所述的一种热固性生物纤维复合增强栈道型材中：表面增强层由玻璃纤维连续毡和热固性合成树脂Ⅰ组成；强力层由无捻玻璃纤维粗纱和热固性合成树脂Ⅰ组成；表面增强层和强力层中的热固性合成树脂Ⅰ具有如下的组分和重量配比：100.0份重量的L1629拉挤专用树脂，5.0份重量的粒度为20～30μm的PE低收缩剂；0.8份重量的过氧化二碳酸双酯；1.0份重量的过氧化苯甲酰；1.0份重量的过氧化苯甲酸叔丁酯；1.5～4.0份重量的G-180脱模剂；0.1～0.5份重量的活性二氧化硅。进一步的，如上所述的一种热固性生物纤维复合增强栈道型材中：所述上表面采用磨毛处理，表面结构为以下各种形状结构之一：弧形磨痕、纵向磨痕、矩形槽、齿形槽。进一步的，如上所述的一种热固性生物纤维复合增强栈道型材中：所述侧立面为以下三种结构之一：平面、中间位置设置卡槽、两侧分别设有与相邻的另外一个型材的侧立面相配合的上卡条及下卡条；当侧立面为平面时，安装方法为采用螺钉通过梯形凸台和凹槽(明装连接至铺设面；当侧立面中间位置设置卡槽时，安装方法为采用螺钉及压板暗装连接至铺设面，压板设置在相邻的两个侧立面之间由相邻的卡槽组成的空隙中；当侧立面为两侧分别设有与相邻的另外一个型材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热固性生物纤维复合增强栈道型材，其特征在于：所述型材为管状结构，型材的横截面外轮廓为矩形，包括上表面(4)、侧立面(5)和底面(7)；型材内部是形状为长方体结构的内腔(6)，在内腔(6)上表面的纵中心线处设有倒置的梯形凸台(601)，在内腔(6)下表面的纵中心线处设有凹槽一(602)；底面(7)的两侧为处于同一平面的底边带(701)，在底面(7)的纵中心线上设置与凹槽一(602)尺寸一致的凹槽二(702)，凹槽二(702)的下表面与两个底边带(701)所在的平面之间具有0.3～0.8mm的间隙；型材的材料为主体材料(3)，以下两个位置处的型材材料是在主体材料(3)的基础上设置复合层得到的：两个侧立面(5)部分中，型材的材料包括主体材料(3)以及设置在最外侧的厚度为1mm的表面增强层(1)；底面(7)部分中，型材的材料包括主体材料(3)以及设置在主体材料(3)外侧的厚度为1mm的表面增强层(1)，设置在表面增强层(1)外侧的厚度为1～1.5mm的强力层(2)。

【技术特征摘要】
1.一种热固性生物纤维复合增强栈道型材，其特征在于：所述型材为管状结构，型材的横截面外轮廓为矩形，包括上表面(4)、侧立面(5)和底面(7)；型材内部是形状为长方体结构的内腔(6)，在内腔(6)上表面的纵中心线处设有倒置的梯形凸台(601)，在内腔(6)下表面的纵中心线处设有凹槽一(602)；底面(7)的两侧为处于同一平面的底边带(701)，在底面(7)的纵中心线上设置与凹槽一(602)尺寸一致的凹槽二(702)，凹槽二(702)的下表面与两个底边带(701)所在的平面之间具有0.3～0.8mm的间隙；型材的材料为主体材料(3)，以下两个位置处的型材材料是在主体材料(3)的基础上设置复合层得到的：两个侧立面(5)部分中，型材的材料包括主体材料(3)以及设置在最外侧的厚度为1mm的表面增强层(1)；底面(7)部分中，型材的材料包括主体材料(3)以及设置在主体材料(3)外侧的厚度为1mm的表面增强层(1)，设置在表面增强层(1)外侧的厚度为1～1.5mm的强力层(2)。2.如权利要求1所述的一种热固性生物纤维复合增强栈道型材，其特征在于：主体材料(3)由生物纤维、热固性合成树脂Ⅱ和填料组成；主体材料(3)中的热固性合成树脂Ⅱ具有如下的组分和重量配比：100.0份重量的LZ599型拉挤专用树脂；1.0份重量的BPO/过氧化苯甲酰；1.0份重量的TBPB/过氧化苯甲酸叔丁酯；0.8～1.5份重量的MEKP/过氧化甲乙酮；2.0份重量的硬质酸锌；2.0份重量的聚苯乙烯溶液；40.0份重量的粒度为400目的碳酸钙粉；8.0份重量的粒径为45μm、容重为0.4g/cm3的空心玻璃微珠；5.0份重量的粒度为800目的三氧化二铝；0.5～2.5份重量的粒度为800目的硅藻土；在主体材料(3)中纵向连续铺设玻璃纤维毡、玻璃纤维粗纱及生物纤维进行复合增强；其中玻璃纤维毡设置在侧立面(5)和底面(7)的轮廓线的表面，玻璃纤维粗纱在玻璃纤维毡上部，用于充填横剖面下角及凹槽部位，生物纤维用于补平玻璃纤维粗纱充填后留下的凹陷。3.如权利要求2所述的一种热固性生物纤维复合增...

【专利技术属性】
技术研发人员：程涛，孙刚，李立民，黎燕，马义彬，杨汉学，倪晓利，王传伟，陈源源，
申请(专利权)人：秦皇岛耀华新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13