一种常温成型高强度厚结构木（竹）材的生产方法与流程

本发明属于生物新材料制备的技术领域，具体涉及一种或几种植物纤维在常温条件下压制反应成型的方法。

背景

现有的重组木或重组竹材料是有一定的力学强度的有机材料，是在不打乱木材纤维排列方向、保留木材基本特性的前提下，将木材碾压成“木束”重新改性组合，制成一种强度高、具有天然木材纹理结构的新型木材，完全可以代替实木硬木，其性能优于实木硬木。

目前的生产和研究主要集中在重组竹方面，多采用浸胶、干燥、组坯和压制胶合等一系列工序制造而成。重组竹的生产工艺主要有热压工艺和冷压工艺两大方法。热压工艺采用传动接触式传热技术，工作压力低于冷压工艺的压力，主要在一定温度下压制板材，且板厚最大不超过5cm。而冷压工艺可用于压制厚15～20cm的方材，具体包括冷压成型、加热固化两部分，将疏解后的竹束浸胶、干燥处理后，装入冷压模具中并在高压条件下锁定模具，最终进行加热固化成型方可得到成品。如专利cn101524864a中提供了一种制备大片竹束帘人造板的制备方法，竹材后经疏解、干燥、施胶、组坯后被加压固化成型，其固化成型可采用热压或冷压成型工艺，热压工艺中热压温度设置为130～180℃，冷压工艺中板坯随锁定好的模具被送入120～180℃的烘箱中进行2～4h的固化处理；专利cn201220070878.9中将竹束进行揉搓、干燥、施胶、二次干燥、铺装、固化成型处理以制备高强度板材或方材，其固化处理过程也采用热压成型工艺和冷压热固化成型工艺。这些专利涉及的原材料均需要干燥处理、加工工序复杂，且定型过程中均需要加热固化，存在生产效率低、能耗高、风险大及产品的厚度尺寸受限等缺点。

技术实现要素：

本发明目的在于针对上述重组木或竹制备技术的不足，改进现有成型工艺与方法，研究出一种常温压制高强度厚结构木(竹)材的生产方法及相关生产设备，可实现连续批量化生产，具有不易燃、防水性好、尺寸稳定、环保性能好、高强度的合成竹木结构材料。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

这种用植物纤维制备厚竹木材方法，其特征在于：采用常温冷压反应成型工艺，整个生产过程均处于常温条件，无需任何加热；

其中，所用原材料为竹材等植物纤维，材料无需去皮、去芯及干燥等任何处理；

1)将同种类型的原材料截断(切片)，经纤维机(1)展平疏解成细条状或丝状的连续纤维束，并在纤维机(1)作用下被输送至多功能送料机(2)进行有序排列；

2)当纤维在多功能送料机(2)上铺满一层后，将排列好的纤维整体向前推送至半成品堆放架(3)上，并由桁架式自动喷胶机器人(4)对铺设的纤维束按比例计量反应型胶粘剂进行喷胶；

3)喷好胶的纤维层在半成品堆放架(3)底部定位杆(5)的作用下下移，以便与多功能送料机(2)再次送至的纤维层叠加复合；

4)当纤维层高度达到所需高度时，半成品堆放架(3)旁的推板(6)将半成品推入送料框(7)中；

5)半成品随送料框(7)在推杆(8)的作用下被送至压机(9)内，同时压机(9)内已完成压制的成品被送料框(7)推出；

6)当成品被推送至指定位置时，送料框(7)的前门自动打开，以便送料框(7)退回，而半成品留在压机(9)内的压制位置处进行压制，同时被推出的成品由码垛机器人(10)进行码垛堆放。

其中，展平疏解的植物纤维与胶粘剂(予聚物粘合剂)在常温、压力条件下发生界面化学反应进行粘合，可以生产厚度较大的成品，厚度可高达20-50cm，长度由设备和模具尺寸定；

其中，成品在反应固化和压力作用下具有强度高、尺寸稳定性、耐候性及耐久性等特性。

与现有重组竹、重组木等生产技术相比较，本发明具有以下优点：

1)本发明所用原材料无需干燥等处理，简化了加工流程，提高了生产效率；

2)本发明所用冷压成型工艺是在常温条件下进行的，无需任何加热处理，降低了高温带来的环境污染和气爆等危险，也大大节约了生产能耗和成本。

附图说明

图1是本发明相关生产设备的主视图；

图2是本发明相关生产设备的俯视图；

其中：1，纤维机；2，多功能送料机；3，半成品堆放架；4，自动喷胶机器人；5，定位杆；6，推板；7，送料框；8，推杆；9，压机；10，码垛机器人。

实施案例

结合附图对具体实施方式进行进一步说明：

实施案例1

将竹材截断并剖分制成竹片，并将竹片陆续放入纤维机(1)中经纤维机(1)展平疏解成细条或丝状的连续纤维束，并在纤维机(1)作用下被输送至多功能送料机(2)按纤维方向进行有序排列；

当纤维在多功能送料机(2)上铺满一层后，将排列好的纤维整体向前推送至半成品堆放架(3)上，并由桁架式自动喷胶机器人(4)对纤维束按纤维束重量的5-12％配胶进行喷洒；

喷完胶的纤维层在半成品堆放架(3)底部定位杆(5)的作用下下移，以便与多功能送料机(2)再次送至的纤维层叠加复合；

当纤维层高度达到所需高度时，半成品堆放架(3)旁的推板(6)将半成品推入送料框(7)中；

半成品随送料框(7)在推杆(8)的作用下被送至压机(9)内，同时压机(9)内已完成压制的成品被送料框(7)推出；

当成品被推送至指定位置时，送料框(7)的前门自动打开，以便送料框(7)退回，而半成品留在压机(9)内的压制位置处进行压制，同时被推出的成品由码垛机器人(10)进行码垛堆放。

其中，压机(9)的工作压力设置为109kg/cm²，工作温度为常温；所制备的成品横截面尺寸为75cm×5cm，其密度为1.14g/cm³(根据压机工作压力可调)，静曲强度为286mpa，弹性模量高达29.33gpa，抗拉强度为230mpa，具有优良的防水性能和防火性能，可用于室内室外的建筑、装饰用板材，还可作为结构件使用。

实施案例2

所用原料、加工设备和操作步骤均与实施案例1相同，工作温度依旧为常温；所制备的成品横截面尺寸也为75cm×5cm，区别点在于：压机(9)的工作压力为90kg/cm²。此工艺条件下所得制品的密度为1.03g/cm³，静曲强度为226mpa，弹性模量可达19.07gpa，抗拉强度为188mpa，依旧具有较好的防水性能和防火性能，也可用于室内室外的建筑、装饰用板材和结构件。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种将植物纤维预处理，可在常温下压制反应成型具有高强度厚结构木(竹)材的生产方法。文中所说的植物纤维包括竹纤维、木纤维、麻纤维、棉杆纤维等，也包括农作物的秸秆等剩余物，还可用杨树、桉树等速生林制成片材后，直接经疏解(整理)、施胶(予聚物粘合剂)、冷压反应固化成型即可制得成品，加工过程简单、无需加热、生产效率高且能耗低不需加热。所制得的成品具有较高的力学性能，其静曲强度可达280Mpa、抗拉强度230Mpa、冲击强度350MJ/m2大大高于一般木材的力学指标。同时这种材料还有不易燃、防水、耐候及尺寸稳定及等特性，可广泛用于建筑桥梁等承重的梁、柱材料，航海、航空、车辆轻量化结构材料，还可用作大跨度结构材料。

技术研发人员：薛平;韩晋民;孙伟飞;兰霞;孙国林
受保护的技术使用者：北京巨龙博方科学技术研究院
技术研发日：2016.07.11
技术公布日：2018.01.19