專利名稱：竹木薄板復(fù)合層積材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電葉片復(fù)合材料的竹木薄板復(fù)合層積材的制 造方法。
背景技術(shù)：
目前，用于風(fēng)力發(fā)電的葉片 一般均采用玻璃纖維增強(qiáng)塑料(簡(jiǎn)稱玻璃鋼)復(fù)合材料制造。這種材料雖然制造工藝成熟，但也存在成本高(10-20萬(wàn)元/ 噸)的問(wèn)題，且玻璃鋼的廢舊產(chǎn)品處理困難，既難以燃燒，又不易分解，國(guó) 外多采用堆積方式處理，占用了大量的土地。因此，必須開(kāi)發(fā)出一種新的低 成本、可回收利用的環(huán)保葉片來(lái)替代目前大量使用的玻璃鋼葉片。我國(guó)是木材資源非常豐富的國(guó)家，杉木作為我國(guó)南方廣泛生長(zhǎng)的主要木 材品種之一，其來(lái)源廣泛，木材蓄材量大，生長(zhǎng)相對(duì)較快，同時(shí)具有良好的 防腐性能，其密度低，順紋方向力學(xué)性能好，但杉木的橫紋方向強(qiáng)度低，順 紋方向的抗壓強(qiáng)度也相對(duì)較低。而毛竹的竹青部份具有強(qiáng)度高、硬度大、韌 性好、耐磨等特點(diǎn)。專利申請(qǐng)200710178373.8 "風(fēng)電葉片復(fù)合材料的杉木邊材徑切板目測(cè)及 機(jī)械分級(jí)方法，，公開(kāi)了一種杉木的毛坯板分級(jí)方法，通過(guò)該方法能夠分級(jí)出 抗彎彈性才莫量大于12000 Mpa的杉木邊材規(guī)格板。專利申請(qǐng)200710178853.4 "杉木薄板層積材的制造方法"公開(kāi)了 一種杉 木薄板層積材的制造方法，通過(guò)該方法的步驟能夠制造出滿足要求的重組杉 木木方。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于風(fēng)電葉片復(fù)合材料的竹木薄板復(fù)合層積材的制造方法，該方法快捷簡(jiǎn)便，能夠在重組分級(jí)杉木邊材徑切板 木方和重組分級(jí)毛竹竹青薄板的基礎(chǔ)上制造出用于風(fēng)電葉片的竹木薄板復(fù)合 層積材。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于風(fēng)電葉片復(fù)合材料的竹木薄板復(fù)合層積材的制造方法包括如下步驟1)對(duì)杉木邊材規(guī)格板進(jìn)行組坯，制成順紋方向相互平行的集成材木方， 集成材木方之間涂刷集成材膠；2 )將集成材木方沿徑向方向鋸切成并加工成2 ~ 4mm厚的杉木薄鋸板；3) 將杉木薄鋸板放入到浸漬樹脂中加壓浸漬后取出低溫烘干；4) 將采伐的毛竹處理加工成具有適當(dāng)長(zhǎng)度、高度和寬度的留青竹片；5) 將留青竹片進(jìn)行炭化處理，炭化條件為溫度100 140。C，壓力0.5~ 1.5個(gè)大氣壓，時(shí)間60 ~ 180分鐘；6) 將炭化完成的竹片進(jìn)行干燥后分級(jí)，控制竹片的含水率在8%以下；7) 將分級(jí)竹片涂膠，并按竹青朝向同一方向單層組坯，通過(guò)熱壓形成單 層的竹青薄板；8) 將竹青薄板放入到浸漬樹脂中加壓浸漬后取出低溫烘千；9) 將杉木薄鋸板和和竹青薄板順紋組坯，并通過(guò)熱壓機(jī)進(jìn)行膠合。優(yōu)選地，在所述步驟1)的組坯時(shí)，所述杉木邊材徑切板在長(zhǎng)度方向上 按照斜接角度為2 ~ 6°進(jìn)行組接。優(yōu)選地，所述膠粘劑的配比為合成乳膠:固化劑=100:15,所述百分比為 重量百分比，所述合成乳膠為L(zhǎng)K-DN60的雙組分合成乳膠。優(yōu)選地，所述杉木薄鋸板和單層竹青薄板的厚度為3mm。優(yōu)選地，所述樹脂的配比為618環(huán)氧樹脂30%， SK3環(huán)氧樹脂30。/0, 2124酚醛樹脂40%，所述百分比為重量百分比；測(cè)定調(diào)制好的環(huán)氧混合浸漬 樹脂的固含量，再加入稀釋劑丙酮將環(huán)氧混合浸漬樹脂的固含量調(diào)至40%。優(yōu)選地，將調(diào)制好的環(huán)氧混合浸漬樹脂倒入浸漬罐中，加入杉木薄鋸板 或竹青薄板，加上重物使薄鋸板或竹青薄板完全浸入浸漬樹脂中，加0.8MPa壓力浸漬，60分鐘后取出瀝干，將浸漬好樹脂的薄鋸板竹青薄板送入烘箱千燥，打開(kāi)烘箱鼓風(fēng)機(jī)，烘箱溫度設(shè)定為6(TC,時(shí)間為120分鐘，待薄鋸板或 竹青薄板的表面的膠不再粘手后取出備用。優(yōu)選地，在所述步驟9)中，將薄鋸板與竹青薄板依次錯(cuò)層順紋組坯， 使竹青面朝同一方向，再通過(guò)熱壓機(jī)進(jìn)行膠合。優(yōu)選地，在所述步驟9)中通過(guò)熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓時(shí)，熱壓機(jī)墊板的上、 下兩層還涂有800 ~ 1000厘泊硅油，熱壓溫度為100~140°C，壓力為10~ 20Mpa，熱壓時(shí)間為60 120分鐘。優(yōu)選地，在所述步驟3中將所述竹片干燥后，檢測(cè)竹片的楊氏才莫量，選 擇Ew> 12000 Mpa的竹片備用。優(yōu)選地，所述步驟7)具體是將竹片單面涂刷地板膠，涂膠量260g/M2, 竹青面朝同一方向單層組坯，通過(guò)熱壓機(jī)加側(cè)壓，熱壓壓力1.1 1.2Mpa,側(cè) 壓壓力0.8~ l.OMPa。本發(fā)明不僅方法簡(jiǎn)便，而且通過(guò)本發(fā)明的方法，能夠大量生產(chǎn)出滿足風(fēng) 力發(fā)電葉片復(fù)合材料要求的竹木薄板復(fù)合層積材，按GB1935-91木材順紋抗 壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法的要求加工并檢測(cè)試件；再按NASA CR-174910、 UDR-TR-85-45順紋抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)方法的要求加工并檢測(cè)試件，沿木紋方向 的平均拉伸強(qiáng)度〉190MPa,沿木紋方向的平均壓縮強(qiáng)度〉130MPa，沿木紋 方向的揚(yáng)氏模量〉21GPa,完全滿足風(fēng)力發(fā)電葉片的強(qiáng)度要求。因此本發(fā)明 使杉木與毛竹大批量用于加工風(fēng)力發(fā)電葉片成為可能。


圖1為分級(jí)竹青薄板示意圖；圖2為分級(jí)杉木薄鋸板示意圖；圖3為竹木薄板復(fù)合層積材的組坯示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明具體按照如下步驟進(jìn)行選材和處理首先按照專利申請(qǐng)200710178373.8進(jìn)行杉木邊材徑切規(guī)格板的分級(jí)，具 體包括如下步驟步驟l:選擇直徑在30厘米以上，樹干通直，外觀無(wú)缺陷(包括腐朽、 彎曲等)的杉木新伐材原木若干；步驟2:對(duì)選材進(jìn)行"米"字型下料；步驟3:鋸解標(biāo)準(zhǔn)杉木邊材徑切毛坯板，在干燥窯里烘干至含水率低于 12%,剔除各種木材缺陷，精加工制成500mmx20mmx20mm (長(zhǎng)x寬x厚)的 規(guī)格板條備用；步驟4:通過(guò)目測(cè)，選擇的毛坯板滿足直紋理、材質(zhì)均勻，年輪寬度 小于2mm且分布均勻，外觀無(wú)任何生長(zhǎng)缺陷和加工缺陷，徑面形成的"山"紋 數(shù)量少于2個(gè)且與平面的夾角大于75。為合格。然后再按照專利申請(qǐng)200710178853.4的制作步驟進(jìn)行制作，具體步驟為步驟5:對(duì)步驟4杉木進(jìn)行組坯，組坯時(shí)分級(jí)杉木邊材徑切纟見(jiàn)格^J且坯 過(guò)程中要保證斜接縫的位置上下、左右錯(cuò)開(kāi)，長(zhǎng)度方向上按照斜接角度為2~ 6。進(jìn)行斜接，最佳斜接角度為3.81° (斜率1/15)。杉木邊材徑切規(guī)格板之間 涂刷集成材膠，膠粘劑選用雙組分的合成乳膠(LK-DN60)做為集成材的膠 粘劑，配比為(重量百分比)合成乳膠70~90%，固化劑為10-30%,優(yōu) 選的配比為L(zhǎng)K-DN60:固化劑=100: 15。涂膠量為120 ~ 220g/m2，陳化時(shí) 間為5 ~ 15分鐘，壓力為5 ~ 15kgcm2，冷壓時(shí)間為60 ~ 120分鐘；最佳涂膠 量是170g/m2 (單面)，陳化時(shí)間10分鐘，壓力10kg/cm2,冷壓時(shí)間90分鐘；按本發(fā)明的制作步驟進(jìn)行制作，具體步驟為步驟6:將冷壓好的杉木集成材木方放置24小時(shí)后，取出沿徑向鋸切并 加工成2 - 4mm (優(yōu)選為3mm)厚的薄鋸板備用；步驟7:按照配比(重量百分比)為618環(huán)氧樹脂15 ~ 35 % ， SK3環(huán) 氧樹脂15 ~ 35 % ，酚醛樹脂25 ~ 45 %調(diào)制浸漬樹脂；優(yōu)選配比為618環(huán)氧 樹脂SK3環(huán)氧樹脂2124酚醛樹脂=30: 30: 40;測(cè)定調(diào)制好的環(huán)氧混合 浸漬樹脂的固含量，再加入稀釋劑丙酮將環(huán)氧混合浸漬樹脂的固含量調(diào)至 40%;步驟8:將調(diào)制好的環(huán)氧混合浸漬樹脂倒入浸漬罐中，加入杉木薄鋸板， 加上重物使薄鋸板完全浸入浸漬樹脂中，力。0.8MPa壓力浸潰，60分鐘后取 出瀝干，待薄鋸板表面的膠不再粘手為止，將浸漬好樹脂的薄鋸板送入烘箱 干燥，打開(kāi)烘箱鼓風(fēng)機(jī)，烘箱溫度設(shè)定為60。C,時(shí)間為120分鐘；制作出來(lái)的薄鋸板如圖2所示。步驟9:將采伐的毛竹處理加工成具有適當(dāng)長(zhǎng)度、寬度和厚度的留青竹片；步驟10:將留青竹片進(jìn)行炭化處理，炭化條件為溫度100 140。C，壓 力0.5~ 1.5個(gè)大氣壓，時(shí)間60- 180分鐘；步驟ll:將炭化完成的竹片進(jìn)行干燥，控制竹片的含水率在8%以下； 并利用用DY-D99型多功能動(dòng)態(tài)楊氏模量測(cè)量?jī)x檢測(cè)竹青片后分級(jí)， Ew^l2000Mpa, —級(jí)；12000 MPa> Ew^ 10000 MPa， 二級(jí)；步驟12:將選用一級(jí)竹青片涂膠，并按竹青朝向同一方向組坯，通過(guò)熱 壓制成分級(jí)竹青薄板；步驟13:將調(diào)制好的環(huán)氧混合浸漬樹脂倒入浸漬罐中，加入分級(jí)竹青薄 板，加上重物使竹青薄板完全浸入浸漬樹脂中，加0.8MPa壓力浸漬，60分 鐘后取出瀝干，待竹青薄板表面的膠不再粘手為止，將浸漬好樹脂的竹青薄 板送入烘箱干燥，打開(kāi)烘箱鼓風(fēng)機(jī)，烘箱溫度設(shè)定為60。C，時(shí)間為120分鐘；制作出來(lái)的竹青薄板如圖1所示。步驟14:將低溫干燥好的分級(jí)杉木浸漬薄鋸板和分級(jí)竹青薄板依次錯(cuò)層 (即一層杉木薄鋸板一層竹青薄板)順紋組坯，使竹青面朝同一方向，竹木 薄板復(fù)合層積材的壓縮率為50%,將組坯好的材料》t入熱壓機(jī)熱壓，熱壓墊 板的上、下兩層涂800 ~ 1000厘泊硅油，熱壓溫度為100~ 140。C,壓力為10 ~ 20Mpa，熱壓時(shí)間為60~ 120分鐘；優(yōu)選為熱壓墊板的上、下兩層涂1000厘 泊硅油，熱壓溫度為120。C，壓力為15Mpa,時(shí)間為90分鐘；步驟15:將加工好的竹木薄板復(fù)合層積材取出，如圖3所示，放置24 小時(shí)后，按GB1935-91木材順紋抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法的要求加工并檢測(cè)試件； 再按NASACR-174910， UDR-TR-85-45順紋抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)方法的要求加工并檢測(cè)試件，沿紋理方向的平均拉伸強(qiáng)度〉190MPa，沿木紋方向的平均壓縮強(qiáng) 度> 130 MPa，沿木紋方向的揚(yáng)氏模量> 21GPa。通過(guò)上述步驟，就能夠方便地大量生產(chǎn)出滿足風(fēng)力發(fā)電葉片復(fù)合材料要 求的竹木薄板復(fù)合層積材，從而完全滿足將杉木大批量用于風(fēng)力發(fā)電葉片的 要求。
權(quán)利要求
1. 一種用于風(fēng)電葉片復(fù)合材料的竹木薄板復(fù)合層積材的制造方法，其特征在于，包括如下步驟1)對(duì)杉木邊材規(guī)格板進(jìn)行組坯，制成順紋方向相互平行的集成材木方，集成材木方之間涂刷集成材膠；2)將集成材木方沿徑向方向鋸切成并加工成2～4mm厚的杉木薄鋸板；3)將杉木薄鋸板放入到浸漬樹脂中加壓浸漬后取出低溫烘干；4)將采伐的毛竹處理加工成具有適當(dāng)長(zhǎng)度、高度和寬度的留青竹片；5)將留青竹片進(jìn)行炭化處理，炭化條件為溫度100～140℃，壓力0.5～1.5個(gè)大氣壓，時(shí)間60～180分鐘；6)將炭化完成的竹片進(jìn)行干燥，控制竹片的含水率在8％以下；7)將竹片涂膠，并按竹青朝向同一方向單層組坯，通過(guò)熱壓形成單層的竹青薄板；8)將竹青薄板放入到浸漬樹脂中加壓浸漬后取出低溫烘干；9)將杉木薄鋸板和和竹青薄板順紋組坯，并通過(guò)熱壓機(jī)進(jìn)行膠合。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在所述步驟l)的組坯時(shí)， 所述杉木邊材徑切板在長(zhǎng)度方向上按照斜接角度為2~6°進(jìn)行組接。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述膠粘劑的配比為合成 乳膠:固化劑=100:15,所述百分比為重量百分比，所述合成乳膠為L(zhǎng)K - DN60 的雙組分合成乳膠。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述杉木薄鋸板和單層竹青 薄板的厚度為3mm。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述樹脂的配比為618環(huán) 氧樹脂30 % ， SK3環(huán)氧樹脂30 °/。 ， 2124酚醛樹脂40 % ，所述百分比為重量百 分比；測(cè)定調(diào)制好的環(huán)氧混合浸漬樹脂的固含量，再加入稀釋劑丙酮將環(huán)氧混合浸漬樹脂的固含量調(diào)至40%。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將調(diào)制好的環(huán)氧混合浸漬樹脂倒入浸漬罐中，加入杉木薄鋸板或竹青薄板，加上重物使薄鋸板或竹青薄板完全浸入浸漬樹脂中，力p 0.8MPa壓力浸漬，60分鐘后取出瀝干，將浸漬 好樹脂的薄鋸板竹青薄板送入烘箱干燥，打開(kāi)烘箱鼓風(fēng)機(jī)，烘箱溫度設(shè)定為 60°C，時(shí)間為120分鐘，待薄鋸板或竹青薄板的表面的膠不再粘手后取出備 用。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在所述步驟9)中，將薄鋸 板與竹青薄板依次錯(cuò)層順紋組坯，使竹青面朝同一方向，再通過(guò)熱壓機(jī)進(jìn)行 膠合。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步驟9)中通過(guò)熱壓 機(jī)進(jìn)行熱壓時(shí)，熱壓機(jī)墊板的上、下兩層還涂有800 ~ 1000厘泊硅油，熱壓 溫度為100~ 14(TC，壓力為10 20Mpa，熱壓時(shí)間為60 ~ 120分鐘。
9、 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述步驟3)中將所 述竹片干燥后，檢測(cè)竹片的楊氏模量，選擇Ew〉12000Mpa的竹片備用。
10、 如權(quán)利要求l所述的制造方法，其特征在于，所述步驟7)具體是: 將竹片單面涂刷地板膠，涂膠量260g/M2,竹青面朝同一方向單層組坯，通 過(guò)熱壓才幾加側(cè)壓，熱壓壓力1.1 ~ 1.2Mpa,側(cè)壓壓力0.8 ~ l.OMPa。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種竹木薄板復(fù)合層積材的制造方法，包括制備杉木薄鋸板步驟、竹青薄板步驟和將杉木薄鋸板和竹青薄板復(fù)合成層積材的步驟等。本發(fā)明不僅方法簡(jiǎn)便，而且通過(guò)本發(fā)明的方法，能夠大量生產(chǎn)出滿足風(fēng)力發(fā)電葉片復(fù)合材料要求的竹木薄板復(fù)合層積材，按GB1935-91木材順紋抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法的要求加工并檢測(cè)試件；再按NASA CR-174910、UDR-TR-85-45順紋抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)方法的要求加工并檢測(cè)試件，沿木紋方向的平均拉伸強(qiáng)度＞190MPa，沿木紋方向的平均壓縮強(qiáng)度＞130MPa，沿木紋方向的揚(yáng)氏模量＞21GPa，完全滿足風(fēng)力發(fā)電葉片的強(qiáng)度要求。
文檔編號(hào)B27D1/06GK101269501SQ20081011209
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日
發(fā)明者任海青, 江澤慧, 玲 陳, 黃曉東 申請(qǐng)人:中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所