本發(fā)明涉及的是一種高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁及其制造方法，屬木材工業(yè)中的人造板制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

國(guó)外的載貨汽車車廂的底板和底梁大都采用熱帶硬木（如阿必棟等）來(lái)制造，由于該類樹(shù)種的生長(zhǎng)周期很長(zhǎng)，一般均需50年以上，隨著原始熱帶雨林的過(guò)度開(kāi)采，大徑級(jí)克隆和阿必東已出現(xiàn)原材料供應(yīng)緊缺的局面。以印尼為例，上世紀(jì)五十年代該國(guó)森林面積為1.62億公頃，到現(xiàn)在只有0.95億公頃，其中原始森林毀損面積高達(dá)70%。尤其對(duì)于長(zhǎng)2.2米，厚11cm的梁來(lái)說(shuō)，而且還要求梁上無(wú)一節(jié)疤和裂縫（硬木的干燥易出裂縫），這些木材的采購(gòu)和加工困難，這就需要開(kāi)發(fā)其它的材料來(lái)替代，鋼梁因其重且變形后不易恢復(fù)的缺點(diǎn)而不被采用；塑料的強(qiáng)度不夠也不能利用。因此只有采用人造板來(lái)制造，為此，準(zhǔn)備采用竹材來(lái)制造貨車底梁，世界竹子中性能最優(yōu)良、利用價(jià)值最高的毛竹約90％分布在中國(guó)，為工業(yè)化利用提供了得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。利用竹材高強(qiáng)度的力學(xué)性能，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，來(lái)滿足載貨汽車底梁的密度不能太高又有高強(qiáng)度的性能。

近幾年來(lái)，竹板材的使用越來(lái)越多，但由于竹簾制造過(guò)程中采用劈蔑機(jī)來(lái)加工，這種機(jī)械只能對(duì)竹壁大約對(duì)剖，厚度不均，效率低，生產(chǎn)時(shí)需要采用冷進(jìn)冷出的熱壓工藝，耗時(shí)耗能源。采用碾壓竹束簾來(lái)制造，由于碾壓竹束簾的厚薄不均，也需要采用冷進(jìn)冷出熱壓工藝，且由于兩竹束邊部不齊，有拼接縫隙，影響了強(qiáng)度和板材美觀，也需要改進(jìn)?，F(xiàn)有一種新技術(shù)可以將新鮮竹材，在溫度為160～190℃的飽和蒸汽罐中，利用高溫蒸汽的快速加熱和濕熱熱處理，此時(shí)半纖維素在如此高的溫度和濕度下迅速水解和熱解，達(dá)到短時(shí)間將維管束之間結(jié)合力減弱的目的，取出后將其將竹纖維束之間分離開(kāi)來(lái)，其長(zhǎng)束竹纖維的直徑為0.25-0.60mm，再將其通過(guò)編織機(jī)，編織成一定厚度的竹纖維簾，將其浸漬膠粘劑后，經(jīng)過(guò)脫水和干燥，作為表背層材料，可以發(fā)揮其在板坯表背層對(duì)整塊板力學(xué)性能大幅提升的優(yōu)點(diǎn)，芯層采用單板層積材、展平竹片層積材、木集成材，高強(qiáng)是因?yàn)椋阂阎獑胃窭w維的拉伸強(qiáng)度高達(dá)1770mpa（化學(xué)分離）、930mpa（機(jī)械分離）；維管束的拉伸強(qiáng)度達(dá)到470mpa（機(jī)械分離），竹束纖維（通過(guò)化學(xué)離析或碾壓疏解作用將竹材薄壁細(xì)胞分離形成的多個(gè)維管束在一起的竹絲纖維）拉伸強(qiáng)度達(dá)到610mpa（化學(xué)分離）。且竹纖維經(jīng)過(guò)高溫?zé)崽幚砗?，此時(shí)的竹纖維已具備尺寸穩(wěn)定性好，且竹束簾的厚度均勻，板材可以采用熱進(jìn)熱出的熱壓工藝，節(jié)約了能源，提高了效率，并且表層具有防腐、防蛀和防霉功效，制作成具有表面美觀、強(qiáng)度高的貨車復(fù)合底梁。由于板材的厚度較大，故采用芯層材料先加工好，然后再和表背層材料一次熱壓成型，又由于底板在厚度方向有斜邊（見(jiàn)圖1），故采用異型鋼模板一次熱壓成型，將其鋸切后，為防止其板邊吸濕吸水，又將兩側(cè)面再次覆貼樹(shù)脂浸漬紙。采用該方法生產(chǎn)的高強(qiáng)貨車底梁，其表層的長(zhǎng)束竹纖維來(lái)源廣泛，可以利用現(xiàn)在應(yīng)用得較少的叢生竹和壁薄的毛竹竹梢等，如云南的巨龍竹、龍竹、黃竹，四川的慈竹，廣東的青皮竹，福建的木竹等，且竹材的徑級(jí)不限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出的是一種高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁及其制造方法，其目的旨在利用竹材的纖維幾乎都是縱向平行排列，無(wú)橫向纖維的特點(diǎn)，制造高強(qiáng)長(zhǎng)束竹纖維，進(jìn)一步制造高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：

一種高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁，其結(jié)構(gòu)是上下表層各為一層竹纖維簾（2），向內(nèi)為芯層，所述的芯層為芯層用展平竹片層積材（3）、芯層用單板層積材（4）、芯層用木集成材中的一種，在上下表層的外層還可以有一層樹(shù)脂浸漬紙（1）；

其制造方法，包括如下工藝步驟：

（1）長(zhǎng)束竹纖維簾的制作和施膠；

（2）芯層材料的準(zhǔn)備和制造；

（3）復(fù)合板材的組坯和熱壓；

（4）底梁側(cè)面覆貼浸漬紙。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

（1）有效地利用具有生長(zhǎng)快、周期短、年年可擇伐、持續(xù)利用時(shí)間長(zhǎng)的散生竹和叢生竹資源，且竹材的徑級(jí)不限；

（2）高強(qiáng)長(zhǎng)束竹纖維具有尺寸穩(wěn)定性好、防腐、防蛀和防霉等功效，編制成簾后，芯層采用單板層積材、展平竹片層積材、木集成材，就可以得到熱進(jìn)熱出的高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁；

（3）原材料來(lái)源廣、表面美觀、尺寸穩(wěn)定性好、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種可持續(xù)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)，符合汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

附圖說(shuō)明

附圖1是高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁外形示意圖。

附圖2是第一種高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖3是第二種高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖4是高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁側(cè)面覆貼結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1是一層酚醛浸漬紙；2是一層浸漬酚醛膠并經(jīng)70℃以下干燥長(zhǎng)束竹纖維簾，該竹纖維簾的厚度為3.0～10.0mm；3是芯層用展平竹片層積；4是芯層用單板層積材；5是寬度方向鋸裁過(guò)并平鋪的底梁。

具體實(shí)施方式

一種高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁，其結(jié)構(gòu)是上下表層各為一層竹纖維簾（2），向內(nèi)為芯層，所述的芯層為芯層用展平竹片層積材（3）、芯層用單板層積材（4）、芯層用木集成材中的一種。

所述的竹纖維簾(2)浸漬過(guò)酚醛膠，淋膠后采用臥式脫水機(jī)將膠甩干，并70℃以下干燥到含水率為12-18%，厚度為3.0～10.0mm。

所述的芯層用竹片層積材（3）、芯層用單板層積材（4）和芯層用木集成材厚度為90-102mm。

所述的上下表層的外層還可以有一層樹(shù)脂浸漬紙（1），樹(shù)脂浸漬紙為酚醛樹(shù)脂浸漬紙或三聚氰胺樹(shù)脂浸漬紙。

所述的高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁的制造方法，包括如下工藝步驟：

1）長(zhǎng)束竹纖維簾的制作和施膠；

2）芯層材料的準(zhǔn)備和制造；

3）復(fù)合板材的組坯和熱壓；

4）底梁側(cè)面覆貼浸漬紙。

所述的步驟1）長(zhǎng)束竹纖維簾的制作和施膠，包括如下工藝：

①直徑為50～300mm含水率高于30%的新鮮竹筒，或浸泡至含水率高于30%的干燥竹材，按要求截成2000～3000mm長(zhǎng)，將其內(nèi)節(jié)去除，保留圓筒或?qū)⑵渑?-8片竹片；將竹材用小車堆垛好，竹材之間留有空隙，堆垛時(shí)竹材長(zhǎng)度方向有5-15°斜度，竹青面朝上；

②將裝有竹材的小車推進(jìn)壓力罐內(nèi)，關(guān)閉罐門，向罐內(nèi)通入溫度為160～190℃高溫飽和蒸汽，保持10～60min處理時(shí)間，然后將蒸汽緩慢減壓排出，將小車?yán)觯?/p>

③處理好的竹材再將其通過(guò)多輥碾壓縱向碾壓，或單輥橫向碾壓，或用錘擊方法，將竹纖維束之間分離開(kāi)來(lái)，得到高強(qiáng)長(zhǎng)束竹纖維，長(zhǎng)束竹纖維的直徑為0.25-0.60mm，竹節(jié)處稍大；

④用細(xì)線將其編織成厚度為2-10mm的竹纖維簾，長(zhǎng)度和寬度可以根據(jù)需要來(lái)調(diào)節(jié)，并將含水率控制在12%以下；

⑤將竹纖維簾浸漬酚醛膠，淋膠后采用臥式脫水機(jī)將膠甩干，并70℃以下干燥到含水率12-18%。

所述的步驟2）芯層材料的準(zhǔn)備和制造，包括如下工藝：

①將展平竹片精刨后干燥到含水率10-13%，按240-280g/m²的涂膠量雙面涂布酚醛膠；將單板干燥到12%以下，按260-300g/m²的涂膠量雙面涂布酚醛膠，陳化或70℃以下干燥；將展平竹片和單板分別同向組坯，在溫度135-150℃，壓力1.2-2.0mpa的條件下成30-34mm的展平竹片層積板和單板層積材；

②將展平竹片層積板和單板層積材表面砂光后，按240-280g/m²的涂膠量雙面涂布酚醛膠，陳化或70℃以下干燥后，同向三層組坯，經(jīng)高頻壓機(jī)，在壓力1.5-2.2mpa下固化4-8分鐘，制得厚度為90-102mm的芯層用竹片層積材和芯層用單板層積材；

③將木板干燥至13%以下，并將其端部銑成指接狀，按240-280g/m²的涂膠量雙面涂布酚醛膠，陳化或70℃以下干燥，制得厚度為90-102mm的木集成材；

④將上述三種芯層都加工成與底梁最終外形尺寸類似的尺寸，僅厚度上少了竹纖維簾成型后的厚度3.0～10.0mm，按200-240g/m²的涂膠量雙面涂布酚醛膠，并陳化或70℃以下干燥。

所述的步驟3）復(fù)合板材的組坯和熱壓：在異型模板上，表背層為竹纖維簾，芯層為竹片層積材、單板層積材和木集成材的一種，都同向組坯，在板坯的最外層還可以有各有一層樹(shù)脂浸漬紙，放在熱壓機(jī)中，在溫度為140～150℃，壓力為2.5～4.5mpa的條件下熱壓，保持8～15分鐘，然后排汽卸壓。

所述的步驟4）底梁側(cè)面覆貼浸漬紙：將冷卻的復(fù)合板材鋸裁成比所需寬度尺寸多1mm的底梁，并用油灰將側(cè)面孔洞填補(bǔ)好，將其側(cè)面覆貼樹(shù)脂浸漬紙，在溫度140-150℃，壓力為1.8～2.5mpa的條件下進(jìn)行熱壓，保持3～6分鐘，然后排汽卸壓；刮去多余的浸漬紙，制得所述高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁。

實(shí)施例1

如圖2所示，一種高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁，其結(jié)構(gòu)是上下表層從外至內(nèi)各依次鋪設(shè)一層樹(shù)脂浸漬紙1，一層浸漬酚醛膠并經(jīng)70℃以下干燥竹纖維簾2，中間為芯層用展平竹片層積材3，接著為一層浸漬酚醛膠并經(jīng)70℃以下干燥竹纖維簾2，最下層為一層樹(shù)脂浸漬紙1。

其制造方法如下：

1）長(zhǎng)束竹纖維簾的制作、竹絲的處理：

①直徑為90mm左右的新鮮毛竹筒，按要求截成2.47m長(zhǎng)，將其內(nèi)節(jié)去除，保留圓筒，將竹材用小車堆垛好，竹材之間留有空隙，堆垛時(shí)竹材長(zhǎng)度方向有12°斜度，其竹青面朝上；

②將裝有竹材的小車推進(jìn)壓力罐內(nèi)，關(guān)閉罐門，向罐內(nèi)通入溫度為170℃高溫飽和蒸汽，保持35min處理時(shí)間。然后將蒸汽緩慢減壓排出，將小車?yán)觯?/p>

③竹材通過(guò)多輥碾壓縱向碾壓后，竹黃層去除，并將竹纖維束之間分離開(kāi)來(lái)，得到了高強(qiáng)長(zhǎng)束竹纖維；

④用細(xì)線將其編織成厚度6mm的長(zhǎng)束竹纖維簾，竹纖維簾的幅面為2.45m長(zhǎng)*1.25m寬，并將含水率控制在12%以下，竹纖維簾浸漬酚醛膠，淋膠后采用臥式脫水機(jī)將膠甩干，并70℃以下干燥到含水率12-18%。

2）芯層材料的準(zhǔn)備和制造：

①展平竹片干燥到含水率13%以下，按240g/m²的涂膠量雙面涂布酚醛膠，然后陳化或70℃以下干燥，同向組坯，在溫度145℃，最高壓力1.5mpa的條件下，熱壓成34mm厚的展平竹片層積材；

②將其表面砂光后，按280g/m²的涂膠量雙面涂布酚醛膠，陳化或70℃以下干燥，同向三層組坯，其中最底層先按最終要求鋸裁，經(jīng)高頻壓機(jī)在最高壓力1.5mpa下經(jīng)5分鐘固化，就制造成板端厚65mm、中間厚100mm的芯層用展平竹片層積材（如圖1）；

③按230g/m²的涂膠量雙面涂布酚醛膠，并陳化或70℃以下干燥。

3）復(fù)合板材的組坯和熱壓：在異型模板上，將竹纖維簾放在表背層，中間為芯層用展平竹片層積材，在板坯的最外層還可以各有一層樹(shù)脂浸漬紙1，然后再對(duì)應(yīng)放在熱壓機(jī)中在溫度為150℃，最高壓力為3.5mpa的條件下進(jìn)行熱壓，保持10分鐘，然后排汽卸壓。

4）底梁側(cè)面覆貼浸漬紙：將冷卻的復(fù)合板材鋸裁成寬度56mm的底梁5，并將側(cè)面用油灰將孔洞填補(bǔ)好，然后表背層為樹(shù)脂浸漬紙1，中間將底梁側(cè)面平行于樹(shù)脂浸漬紙，在溫度145℃，最高壓力為1.8mpa的條件下進(jìn)行熱壓，保持5分鐘，然后排汽卸壓。刮去多余的浸漬紙，制得所述高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁。

經(jīng)常規(guī)后期加工后，即可得到成品貨車復(fù)合底梁，其物理力學(xué)性能如下：

mor∥：≥110mpa

moe∥：≥11000mpa

密度：0.70～0.85g/cm³。

實(shí)施例2：

如圖4所示，一種高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁，其結(jié)構(gòu)是上下表層從外至內(nèi)各依次鋪設(shè)一層樹(shù)脂浸漬紙1，一層浸漬酚醛膠并經(jīng)70℃以下干燥竹纖維簾2，中間為芯層用單板層積材4，再向下為一層浸漬酚醛膠并經(jīng)70℃以下干燥長(zhǎng)束竹纖維簾2，一層樹(shù)脂浸漬紙1。

其制造方法如下：

1）長(zhǎng)束竹纖維簾的制作、竹絲的處理：

①直徑為90mm左右的新鮮毛竹筒，按要求截成2.48m長(zhǎng)，將其內(nèi)節(jié)去除，保留圓筒，將竹材用小車堆垛好，竹材之間留有空隙，堆垛時(shí)竹材長(zhǎng)度方向有10°斜度，竹青面朝上；

②將裝有竹材的小車推進(jìn)壓力罐內(nèi)，關(guān)閉罐門，向罐內(nèi)通入溫度為170℃高溫飽和蒸汽，保持35min處理時(shí)間；然后將蒸汽緩慢減壓排出，將小車?yán)觯?/p>

③竹材通過(guò)多輥碾壓縱向碾壓后，竹黃層去除，并將竹纖維束之間分離開(kāi)來(lái)，得到了高強(qiáng)長(zhǎng)束竹纖維；

④用細(xì)線將其編織成厚度6mm的長(zhǎng)束竹纖維簾，竹纖維簾的幅面為2.45m長(zhǎng)*1.25m寬，并將含水率控制在12%以下，竹纖維簾浸漬酚醛膠，淋膠后采用臥式脫水機(jī)將膠甩干，并70℃以下干燥到含水率12-18%。

2）芯層材料的準(zhǔn)備和制造：

①將單板干燥到12%以下，按270g/m²的涂膠量雙面涂布酚醛膠，經(jīng)陳化或70℃以下干燥，然后同向組坯，在溫度140℃，最高壓力1.8mpa下，將其熱壓成34mm單板層積材；

②將其表面砂光后，按280g/m²的涂膠量雙面涂布酚醛膠，陳化或70℃以下干燥，再同向三層組坯，其中最底層先按最終要求鋸裁，經(jīng)高頻壓機(jī)在最高壓力1.8mpa下經(jīng)5分鐘固化，就制造厚100mm的芯層用單板層積材；

③按220g/m²的涂膠量雙面涂布酚醛膠，并陳化或70℃以下干燥。

3）復(fù)合板材的組坯和熱壓：在異型模板上，將竹纖維簾放在表背層，中間為芯層用單板層積材，在板坯的最外層還可以有各有一層樹(shù)脂浸漬紙，然后再對(duì)應(yīng)放在熱壓機(jī)中在溫度為150℃，最高壓力為3.5mpa的條件下進(jìn)行熱壓，保持10分鐘，然后排汽卸壓。

4）底梁側(cè)面覆貼浸漬紙：將冷卻的復(fù)合板材鋸裁成寬度為56mm的底梁5，并用油灰將側(cè)面孔洞填補(bǔ)好，然后表背層為樹(shù)脂浸漬紙1，中間將底梁側(cè)面平行于樹(shù)脂浸漬紙，在溫度145℃，最高壓力為2.0mpa的條件下進(jìn)行熱壓，保持5分鐘，然后排汽卸壓。刮去多余的浸漬紙，制得所述高強(qiáng)貨車復(fù)合底梁。

經(jīng)常規(guī)后期加工后，即可得到成品貨車復(fù)合底梁，其物理力學(xué)性能如下：

mor∥：≥110mpa

moe∥：≥11000mpa

密度：0.70～0.80g/cm³。