一种竹材纤维复合型材制造技术

本实用新型专利技术公开了一种竹材纤维复合型材，作为改进，包括纵向连续、横向松散纤维束构成的炭化竹丝材，所述的炭化竹丝材的纤维束表面附着有粘胶剂，所述的纤维束相互紧密粘接构成型材。本实用新型专利技术型材产品尺寸稳定，力学强度高，防霉防腐，可广泛应用在交通工具领域，如轮船甲板、舱内装饰结构用材；还可以应用于建筑建材行业，如室外亭台楼榭、露天家具、户外地板等方面。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉 及一种竹材纤维复合型材。
技术介绍
复合型材是由两种或两种以上不同材料组成的新型材，克服了单一材料制成型材的缺点，具有组成材料的优点，甚至可因协同效应而产生原组分材料所不具有的独特性能，各个国家均有大量的研究和开发，并被深入运用在军工领域。随着科技的发展，越来越多的复合型材走出军工行业，进入普通百姓的生活当中。植物纤维增强复合材料是一种新型的复合材料，目前在国外已得到相当的认可，并被广泛应用于飞机、汽车、建材等领域，取得了一定的经济效益和社会效益。中国是世界竹产业大国，具有悠久的栽培利用历史和深厚的文化底蕴。竹子具有良好的力学性能，被誉为“植物钢铁”。从微观构造上分析，竹材由竹纤维维管束和薄壁细胞组成的二相型天然纤维复合材料；从化学成分分析，是由纤维素、半纤维素和木质素组成，也是属于复合材料范畴，并且是天然纤维复合材料。半纤维素含有大量的羟基等活性基团，聚合分子链较短，且具有大量的支链，是构成竹材的三大素中的物理、化学稳定性最差，对竹材物理力学性能影响最大的化学成分。另一方面，竹材内部含有大量的单糖、低聚糖和少量的单宁、氨基酸、矿物营养物质，为腐朽菌的生长提供充足的营养。而且，各种竹腐真菌均能有效地降解竹材细胞壁中的纤维素和半纤维素。这些因素对竹材的户外应用提出了严峻的考验。如何利用竹材，采取经济合理的方法，制造先进生物质复合型材，是开发竹质新型材、促进竹产业升级一项重要课题。
技术实现思路
本技术为解决技术在使用中现有问题，提供一种防虫、防腐、综合力学性能好的新型竹材纤维复合型材。本技术解决现有问题的技术方案是一种竹材纤维复合型材，作为改进，包括纵向连续、横向松散纤维束构成的炭化竹丝材，所述的炭化竹丝材的纤维束表面附着有粘胶剂，所述的纤维束相互紧密粘接构成型材。作为进一步改进，所述的表面附着有粘胶剂的炭化竹丝材纤维束相互粘接压制成型材。作为进一步改进，上述的型材为片形、弧形、圆形或波浪形；上述的粘胶剂为树脂粘胶剂，具体可以是酚醛树脂、间苯二酚一甲醛树脂、或异氰酸酯类树脂，也可以是醇溶性树脂，如环氧树脂。本技术与现有技术相比较，其有益效果是型材产品尺寸稳定，力学强度高，防霉防腐，可广泛应用在交通工具领域，如轮船甲板、舱内装饰结构用材；还可以应用于建筑建材行业，如室外亭台楼榭、露天家具、户外地板等方面。附图说明图I是本技术的结构示意图。具体实施方式参见图1，本实施案例包括纵向连续、横向松散纤维束2构成的炭化竹丝材1，炭化竹丝材I的纤维束2表面附着有粘胶 剂3，纤维束2相互粘接成型材。型材为片形、弧形、圆形或波浪形，粘胶剂3优选为树脂粘胶剂3。表面附着有粘胶剂3的炭化竹丝材I纤维束相互粘接压制成型材。本技术产品去除竹材内部糖分、单宁等腐朽菌的营养物质，破坏竹材薄壁细胞组织结构，而保留高强度的竹维管束即纤维束2，全部或部分热解半纤维素成分，引入树脂胶粘剂作为增强相。产品在力学性能、户外耐候性能、尺寸稳定性能等方面均有优质表现，是建筑装饰用材的优选产品，尤其是作为户外结构用材的优质产品。下面结合本技术的制备工艺，进一步阐释本技术。将毛竹原竹截断，去除枝杈，锯成一定长度的竹筒；将得到的竹筒采用圆锯开片或撞机冲片的方式，加工成竹片；对竹片破篾去青去黄，保留竹片的竹肉部分，篾片的厚度控制在I 5_范围；最好为3_，通过碾压疏解，使篾片的薄壁细胞壁溃裂，提高竹材比表面积，得到纵向纤维连续、横向松散的竹丝片材即纤维束2 ;将这些竹丝片材放入高温炉内干馏，去除竹材内部的糖分、单宁等营养物质，并全部或部分分解竹材中的半纤维素，制成颜色较深的炭化竹丝材1，高温炉内热源采用导热油、高温炉气或电加热管道；干馏时高温炉是密闭以隔绝外部空气，竹材三大素当中，半纤维素的热稳定性最差，在180°C以上便开始大量热解，并伴随着对竹材力学性能贡献最大的纤维素的软化；温度超过280°C时，纤维素开始剧烈分解，但是温度太高纤维素分解过快，会造成产品的力学性能不稳定，为了保证产品的力学强度，本实施案例中采取分段加热的方式，即将破篾后的竹丝片材在密闭的高温炉内在0. 5-2小时的时间内加热至130°C，保温I 4小时；目的通过加热引起竹材内部水分剧烈运动，软化烘干竹材；然后通入作为保护气体的蒸汽或氮气，使得高温炉内的压力在0. I 0. 8Mpa范围内；并同时将高温炉内的温度上升到250°C，保持0.5 4小时，使竹丝片材内的半纤维素至少一部分分解，250°C这个温度既能够使得纤维素快速的分解，又能够使得其分解的过程十分平稳，而且在这个温度下分解所需要的时间很短，一般只是需要半个小时左右即可实现，停止加热，待炉内温度降至100°C以下时通入饱和蒸汽调节炭化竹丝材含水率在5 10%之间。进一步，使用喷枪对干馏后的炭化竹丝材进行喷胶，或放入胶池中浸溃5 30分钟，喷胶气压不低于2. 5bar,胶水固含量不低于45%，施胶量掌握在炭化竹丝材条重量的15-25%，胶水可以是水溶性树脂，如酚醛树脂、间苯二 )—甲醛树脂，或异氰酸酯类树脂；也可以是醇溶性树脂，如环氧树脂等。取出施胶后的炭化竹丝片材，将多余的胶水浙干，陈放在空气中晾干或者放入烘干隧道内烘干至炭化竹丝片材含水率8 15% ;注意烘干隧道内温度不要超过80°C。将浸胶干燥后的炭化竹丝片材纵向平行排列在模具内，竹丝添加量须满足产品密度I. 0 I. 2g/cm3，模具形状可以是平面压板的模具，也可以是弧形、波浪形等异形压板的模具，根据固化方式的不同分为两种工艺a、热压固化加热热源使用蒸汽、导热油等，热压固化的时候，模具压力控制在6 9MPa，温度120 150°C，热压时间30 60分钟，待胶水完全固化后缓慢降温至90°C时通入冷水降温，当温度低于50°C时卸压取出成型的型材产品；b、冷压热固化将浸胶干燥的炭化竹丝片材平行放入模具内，然后送入冷压机加压成型，加压参数为压力50 70MPa，这样50-70Mpa的压力，是进行冷压固化的液压机的系统压力，这个压力作用在用于压模具的液压机油缸上，油缸的横截 面积和这个压力的积，就是作用在模具上的力，热压固化也是同样的道理，时间2 5分钟。固定住模具后卸除压力取出，然后放入高温隧道内加热使胶水固化，隧道内温度在110 140°C，待胶水完全固化后送出隧道脱模。本实施方式得到复合型材产品物理力学性能参数如下含水率6 12%厚度吸水膨胀率2% (23°C水中完全浸溃24小时后测得结果)静曲强度(MOR):彡IOOMPa弯曲弹性模量(MOE) 12GPa防腐等级达到或超过UC3A等级(美国AWPA防腐等级)采用本专利技术的方法制成的型材尺寸稳定，力学强度高，防霉防腐，可广泛应用在交通工具领域，如轮船甲板、舱内装饰结构用材；还可以应用于建筑建材行业，如室外亭台楼榭、露天家具、户外地板等方面。权利要求1.一种竹材纤维复合型材，其特征在于包括纵向连续、横向松散纤维束构成的炭化竹丝材，所述的炭化竹丝材的纤维束表面附着有粘胶剂，所述的纤维束相互紧密粘接。2.如权利要求I所述的竹材纤维复合型材，其特征在于所述的表面附着有粘胶剂的炭化竹丝材纤维束相互粘接压制成型材。3.如权利要求I所述的竹材纤维复合型材，其特征在于所述的型材为片形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种竹材纤维复合型材，其特征在于：包括纵向连续、横向松散纤维束构成的炭化竹丝材，所述的炭化竹丝材的纤维束表面附着有粘胶剂，所述的纤维束相互紧密粘接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王永炳，裴飞飞，
申请(专利权)人：浙江永裕竹业有限公司，
类型：实用新型
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