專利名稱：竹塑發(fā)泡復(fù)合板材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建材，特別是一種由竹子和發(fā)泡塑料及功能填充劑復(fù)合的竹塑發(fā) 泡復(fù)合板材。
技術(shù)背景竹子是一種能夠適應(yīng)不同氣候且生長周期短的植物，因其加工過程中的低耗能、 高產(chǎn)量的特性，是具有環(huán)保、可持續(xù)性的天然綠色建筑材料，竹子本身所具備的特點符合可 持續(xù)發(fā)展的所有指標，隨著常規(guī)建筑材料短缺日趨嚴重，竹制建筑材料被視為鋼筋、水泥及 木材的替代品，能大大節(jié)約資源，改善環(huán)境。目前，許多國家都在嘗試使用竹制建筑材料取代常規(guī)建材，例如1984年瑞士蘇黎 世及1985年荷蘭鹿特丹展覽時推出的竹塔，1999年在荷蘭首都阿姆斯特丹建造的人行竹 天橋，2000年德國柏林所建造的露天劇場，漢諾威展覽會上的竹閣，及2002年建成的鹿特 丹竹亭。在西方建筑學家眼里，竹子新穎、時尚、親近自然，可以被視為未來的建筑材料。竹作為建筑材料具有以下顯著優(yōu)勢靈活性竹建筑的設(shè)計和建造更具靈活性，優(yōu)點之一就是能夠通過更換損壞部分 而得到經(jīng)常性的維護。而且，傳統(tǒng)技術(shù)在現(xiàn)代建筑設(shè)計中的合理應(yīng)用則竹子的另一個優(yōu)點。低技術(shù)竹建筑的技術(shù)要求不高。大多數(shù)竹房屋的建造基于當?shù)氐募夹g(shù)水平，無需 高技術(shù)的指導(dǎo)。竹子的多功能性為經(jīng)濟型乃至高檔建筑提供了豐富的技術(shù)選擇，而且，竹建 筑比較容易與先進技術(shù)結(jié)合使用。安全性由于質(zhì)量輕、彈性好，竹子的抗震功能非常突出。據(jù)報道(Gutierez， 1998)，在哥斯達黎加的7. 6級地震中，位于震中的30座竹房屋保存完好，而周邊許多混凝 土房屋和旅館難逃一劫，全部倒塌。舒適性熱帶農(nóng)區(qū)夏季氣溫很高，人們更愿意生活在竹房屋。中國南方，特別是云 南南部地區(qū)，人們至今仍然喜歡建造竹樓來避暑，享受竹樓的涼爽。原料獲取容易竹原料在產(chǎn)竹國可容易得到。根據(jù)計算，每年只需70公傾的竹林 就可建造竹房屋1000座。如果以木材為原料，需要砍伐600公頃天然林。適應(yīng)性長期以來，竹子以一種或多種形式得到廣泛利用，因此對人們而言，竹建 筑并不是一件新鮮事物，而且通過自助方式建造竹房屋，可使竹建筑與人們之間的關(guān)系得 到發(fā)展。建造速度快竹房屋只需很短的時間即可安裝完成。這種效率對自然災(zāi)害救助、快 速減少傷亡或或恢復(fù)災(zāi)區(qū)人民生活非常重要。據(jù)厄瓜多爾的數(shù)據(jù)，一座竹房屋可在4-5小 時內(nèi)完成。耐用性經(jīng)過適當處理的竹材使用壽命可達30年之久，而且，竹材種類的精心選 擇、防腐處理、輔助材料的使用以及老化或損壞部分的定期更換等等都能增加竹房屋的耐 用性。對竹材的皺縮和預(yù)處理可增加竹建筑的耐用性和抗損壞性能，這種竹材已得到廣泛應(yīng)用。[0013]環(huán)境效益環(huán)境效益是近年來的主要考慮因素。建筑項目應(yīng)當盡量利用當?shù)氐脑?材料，采用節(jié)能型的設(shè)計，而且建筑材料本身不應(yīng)對人體和環(huán)境造成危害，此外，勞動密集 型技術(shù)可以安排更多的勞動力事實證明，惟有竹子能夠最大程度地滿足這些標準。與混凝 土、鋼材和原木分別為240，50(^n80MJ/m3per n/mm2的要求相比，竹子僅為30MJ/m3per n/ mm2。研究表明相同面積的建筑，竹子與混凝土的能耗比為1 8。與鋼材鐵相比，相同過 程中竹子的能耗僅為鋼材的1/50。減少森林砍伐在許多發(fā)展中國家，農(nóng)村住房仍然主要取材于木材、茅草等林產(chǎn) 品。森林資源的過分消耗和樹木成熟的季節(jié)周期性造成木材原料的嚴重不足，而且，因為建 造住房，一些國家的木材資源已面臨枯竭。由此，竹子便成為替代木材的切實可行的選擇。 自然災(zāi)害發(fā)生時，發(fā)展中國家的通常做法是砍伐附近的森林以建造臨時住所，這種行為既 不經(jīng)濟也不環(huán)保。竹子可以作為木材的替代材料用于臨時住所的搭建，以減少對森林無節(jié) 制的砍伐，保護環(huán)境?？沙掷m(xù)性社會、經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)性是當前發(fā)展領(lǐng)域中日益重要的的問題。竹 子本身所具備的特點符合可持續(xù)性發(fā)展的所有指標。竹子在2至3年即可成材，而木材至 少需要25年。竹子是世界上生長最快的植物，替代木材指日可待，只需利用當?shù)氐闹饕?材料和工具就足以建造簡單經(jīng)濟的竹房屋。相較竹材的鮮明優(yōu)點，其缺點也是很明顯的沒有經(jīng)過特殊處理的竹子，由于其含 有大量的糖分、竹漿、竹膠，所以易生蟲。傳統(tǒng)的處理辦法是將竹子烘烤晾干后快速用煙熏 烤、利用煙里含有的木鎦油在竹子表面形成一層保護膜，以防止蟲蛀。還有一種處理辦法是 在竹材表面涂刷一層熟石灰，以防止?jié)駳鉂B入和霉菌腐蝕。竹材的另一個缺點是不便于固定和連接，竹材作為自然生成的植物，其呈中空管 狀，外表光滑而且堅硬，這使得一些傳統(tǒng)的固定和連接方式，諸如捆綁、榫卯技術(shù)已使用上 千年，但是其效率并不高，在一定范圍內(nèi)會有移動，當竹材風干收縮后，在連接處發(fā)生松弛， 使整個結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形。而竹材干燥時易開裂，這使得一些如金屬節(jié)點錨栓連接、螺栓連接等 穿孔連接方式也很容易將竹材劈裂。當裂縫與金屬節(jié)點錨栓連接、螺栓連接的受剪面貼近 或重合，將降低結(jié)構(gòu)的安全度。因為上述缺點，原竹本身很難作為直接滿足現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件被使用，因 此，目前公知技術(shù)方案是利用現(xiàn)代復(fù)合、重組技術(shù)對原竹進行加工改性，制作出能夠適應(yīng)現(xiàn) 代工程結(jié)構(gòu)的竹質(zhì)工程材料。工廠化的深加工解決了原竹防潮、防腐、防霉、阻燃等問題，但 也使得竹材的使用門檻大大提高，深加工的竹材失去了作為一種廉價、易得的建筑材料的 重要特征，不利于在真正缺少建材的廣大農(nóng)村地區(qū)推廣。很多利用現(xiàn)代復(fù)合、重組技術(shù)加工 出來的竹砌塊密度很高，相當笨重，失去了竹材輕盈堅固的特色。工廠化的人造板生產(chǎn)過程 中大量使用的膠粘劑又造成甲醛釋放的污染。目前公知的彩色鋼板覆面聚乙烯泡沫夾心復(fù)合板具有保溫隔熱、防腐隔音、輕質(zhì) 阻燃、抗震性能好、堅固美觀、安裝方便、有效增加房屋的使用面積以及無需二次裝修等特 點。在災(zāi)害救助中能發(fā)揮重要作用，能基本滿足災(zāi)民的生活需求。但是這些活動板房僅可 使用一到兩年，只能臨時解決過渡期間的居住問題。因彩色鋼板覆面聚乙烯泡沫夾心復(fù)合 板技術(shù)含量高、設(shè)備要求高、生產(chǎn)投入大，難以在使用地當?shù)厣a(chǎn)，必須在工廠生產(chǎn)后運輸 到使用地點，而彩色鋼板覆面聚乙烯泡沫夾心復(fù)合板又有密度低、體積大，運輸成本高的缺點，作為臨時性居住解決方案存在很大的浪費。達到使用壽命銹蝕的彩色鋼板覆面聚乙烯 泡沫夾心還會面臨如何合理有效回收的一系列環(huán)保問題。發(fā)泡塑料也叫多孔塑料。以樹脂為主要原料制成的內(nèi)部具有無數(shù)微孔的塑料。質(zhì) 輕、絕熱、吸音、防震、耐腐蝕。有軟質(zhì)和硬質(zhì)之分。廣泛用做絕熱、隔音、包裝材料及制車船 殼體等。幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能制成泡沫塑料，常用的樹脂有聚苯乙烯、聚氨 酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛等。按照泡孔結(jié)構(gòu)可將泡沫塑料分為兩類，若絕大多數(shù)氣孔是互相連通的，則稱為開 孔泡沫塑料；如果絕大多數(shù)氣孔是互相分隔的，則稱為閉孔泡沫塑料。開孔或閉孔的泡沫結(jié) 構(gòu)是由制造方法所決定的。發(fā)泡塑料的制作方式有(1)化學發(fā)泡。由特意加入的化學發(fā)泡劑，受熱分解或原料組分間發(fā)生化學反應(yīng)而 產(chǎn)生的氣體，使塑料熔體充滿泡孔?；瘜W發(fā)泡劑在加熱時釋放出的氣體有二氧化碳、氮氣、 氨氣等?；瘜W發(fā)泡常用于聚氨脂泡沫塑料的生產(chǎn)。(2)物理發(fā)泡。物理發(fā)泡是在塑料中溶入氣體或液體，而后使其膨脹或氣化發(fā)泡的 方法。物理發(fā)泡適應(yīng)的塑料品種較多。(3)機械發(fā)泡。借機械攪拌方法使氣體混入液體混合料中，然后經(jīng)定型過程形成泡 孔的泡沫塑料。此法常用于脲眠甲醛樹脂，其它如聚乙烯醇縮甲醛、聚乙酸乙烯、聚氯乙烯 溶膠等也適用。泡沫塑料具有密度低，質(zhì)輕，比強度高的優(yōu)點，其強度是可控的，能隨密度增加而 增大，有吸收沖擊載荷的能力，有優(yōu)良的緩沖減震性能，隔音吸音性能，熱導(dǎo)率低，隔熱性能 好，優(yōu)良的電絕緣性能，具有耐腐蝕、耐霉菌性能。軟質(zhì)泡沫塑料具有彈性優(yōu)良等性能。泡沫塑料具有以下的特點(1)容重很低；(2)具有優(yōu)良的沖擊、振動能量的吸收性，用于緩沖防震包裝能大大減少產(chǎn)品的破 損；(3)對溫、濕度的變化適應(yīng)性強，能滿足一般包裝情況的要求；(4)吸水率低、吸濕性小，化學穩(wěn)定性好，本身不會對內(nèi)裝物產(chǎn)生腐蝕，且對酸、堿 等化學藥品有較強的耐受性；(5)導(dǎo)熱率低，可用于保溫隔熱包裝，如冰淇淋杯、快餐容器及保溫魚箱等；(6)成型加工方便，可以采用模壓、擠出、注射等成型方法制成各種泡沫襯墊、泡沫 塊、片材等。容易進行二次成型加工。另外，泡沫塑料塊也可用粘合劑進行自身粘接或與其 它材料粘接。(7)可添加功能填充劑，可以通過添加阻燃劑等功能填充劑控制制成品的物理性 能。但是泡沫塑料作為白色污染的一種，也具有不易降解，對環(huán)境不友好的缺點。并且 隨著石油資源的匱乏，塑料原料價格也處于上升通道中。
發(fā)明內(nèi)容為了充分利用粗加工的竹材，用相對低技術(shù)的手段提供一種易獲取和易制成的建 材，本發(fā)明提供一種竹塑發(fā)泡復(fù)合板材，使其即具有竹材的低技術(shù)特征、靈活性、安全性、舒適性、原料獲取容易性、耐用性、適應(yīng)性、可持續(xù)性及建造速度快和環(huán)境效益又具有現(xiàn)代塑 料材料優(yōu)良的耐候性、緩沖減震性、隔音吸音性、隔熱性、電絕緣性、耐腐蝕、耐霉菌性及密 度低、質(zhì)輕、比強度高的優(yōu)點。本發(fā)明解決問題所采用的技術(shù)方案是這樣的—種竹塑發(fā)泡復(fù)合板材，包括板材，其特征在于設(shè)置有上下兩層竹纖維面層，所述 竹纖維面層是指竹簾膠合板、竹材層積板材、竹材重組板材、竹夾板、竹拼板、竹砧板或者手 工編制的籬笆；在上下兩層竹纖維面層之間設(shè)置有若干點式支撐結(jié)構(gòu)件，點式支撐結(jié)構(gòu)件 呈條狀，均勻網(wǎng)點狀分布在兩層竹纖維面層之間，起支撐作用，點式支撐結(jié)構(gòu)件的高度可以 根據(jù)新型竹塑發(fā)泡復(fù)合環(huán)保節(jié)能板材所需厚度自行設(shè)置，點式支撐結(jié)構(gòu)件分布密度可以按 照根據(jù)新型竹塑發(fā)泡復(fù)合環(huán)保節(jié)能板材的不同用途自行設(shè)置，點式支撐結(jié)構(gòu)件的材質(zhì)可以 是木材、竹材、高分子化合物或者金屬，其上下支撐面固定連接有金屬的棘齒，棘齒的長度 不超過竹纖維面層的厚度，點式支撐結(jié)構(gòu)件通過上述棘齒與上下兩層竹纖維面層穿刺咬合 連接；在上下兩層竹纖維面層和點式支撐結(jié)構(gòu)件之間還填充有發(fā)泡塑料與功能填充物劑 的混合物，所述混合物是按照公知的化學發(fā)泡、物理發(fā)泡或者機械發(fā)泡工藝，在封閉的模具 里發(fā)泡膨脹，受發(fā)泡過程的膨脹力和封閉模具的壓力綜合作用，與上述上下兩層竹纖維面 層具有較高粗糙度的內(nèi)表面緊密接觸復(fù)合連接的，所述的發(fā)泡塑料是指熱固性和熱塑性塑 料，優(yōu)選的發(fā)泡塑料是聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛或者酚醛，所述的功能 填充物劑包括阻燃劑、防腐劑、殺蟲劑、發(fā)泡劑、增強纖維筋填料、體積填充骨料，上述的增 強纖維筋填料是指植物纖維、玻璃纖維、金屬纖維或者上述纖維的混合物，根據(jù)板材用途可 以添加不同比例的功能填充物劑以改變控制板材的物理性能。較現(xiàn)有公知竹復(fù)合、重組加工技術(shù)以及彩色鋼板覆面聚乙烯泡沫夾心復(fù)合板技 術(shù)，本發(fā)明的有益效果是發(fā)泡塑料與竹纖維面層的復(fù)合連接是由發(fā)泡過程中塑料的物理變 形與竹纖維面層咬合連接的，無須使用粘接劑，從而從根本上杜絕了粘接劑甲醛污染。較現(xiàn)有公知竹復(fù)合、重組加工技術(shù)以及彩色鋼板覆面聚乙烯泡沫夾心復(fù)合板技術(shù) 需要的資金和設(shè)備投入。本發(fā)明的有益效果是，通過低技術(shù)手段，使粗加工的竹材能直接作 為滿足現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件被使用，讓廣大農(nóng)村地區(qū)能以較低的成本方便的使用竹建 材。在本發(fā)明中，發(fā)泡塑料是作為填充物使用，較之發(fā)泡塑料的直接制成品，本發(fā)明的 有益效果是可以大比例增加功能填充物劑的用量，同時減少塑料用量，從而可使塑料成本 降低，并可使發(fā)泡塑料降解時間大幅縮短，減少污染和環(huán)保壓力。通過傳統(tǒng)材料竹和現(xiàn)代材料發(fā)泡塑料的復(fù)合應(yīng)用，本發(fā)明的有益效果是，復(fù)合材 料既能擁有竹材的低技術(shù)特征、靈活性、安全性、舒適性、原料獲取容易性、耐用性、適應(yīng)性、 可持續(xù)性及建造速度快和環(huán)境效益又具有現(xiàn)代塑料材料優(yōu)良的耐候性、緩沖減震性、隔音 吸音性、隔熱性、電絕緣性、耐腐蝕、耐霉菌性及密度低、質(zhì)輕、比強度高的優(yōu)點，能夠顯著提 高傳統(tǒng)竹木建筑的熱效率，加強保溫節(jié)能效果。


以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意6[0044]圖2是本發(fā)明的榫卯結(jié)構(gòu)實施例剖面示意圖；圖中1、竹纖維面層；2、功能填充物劑；3、發(fā)泡塑料；4、點式支撐結(jié)構(gòu)件；5、金屬 棘齒；6、榫卯結(jié)構(gòu)凹槽；7、榫卯結(jié)構(gòu)凸扣。
具體實施方式
如圖所示一種竹塑發(fā)泡復(fù)合板材，包括板材，其特征在于設(shè)置有上下兩層竹纖維面層1，所 述竹纖維面層1是指竹簾膠合板、竹材層積板材、竹材重組板材、竹夾板、竹拼板、竹砧板或 者手工編制的籬笆；在上下兩層竹纖維面層1之間設(shè)置有若干點式支撐結(jié)構(gòu)件4，點式支 撐結(jié)構(gòu)件4呈條狀，均勻網(wǎng)點狀分布在兩層竹纖維面層1之間，起支撐作用，點式支撐結(jié)構(gòu) 件4的高度可以根據(jù)新型竹塑發(fā)泡復(fù)合環(huán)保節(jié)能板材所需厚度自行設(shè)置，點式支撐結(jié)構(gòu)件 4分布密度可以按照根據(jù)新型竹塑發(fā)泡復(fù)合環(huán)保節(jié)能板材的不同用途自行設(shè)置，點式支撐 結(jié)構(gòu)件4的材質(zhì)可以是木材、竹材、高分子化合物或者金屬，其上下支撐面固定連接有金屬 棘齒5，金屬棘齒5的長度不超過竹纖維面層1的厚度，點式支撐結(jié)構(gòu)件4通過上述金屬棘 齒5與上下兩層竹纖維面層1穿刺咬合連接；在上下兩層竹纖維面層1和點式支撐結(jié)構(gòu)件 4之間還填充有發(fā)泡塑料3與功能填充物劑2的混合物，所述混合物是按照公知的化學發(fā) 泡、物理發(fā)泡或者機械發(fā)泡工藝，在封閉的模具里發(fā)泡膨脹，受發(fā)泡過程的膨脹力和封閉模 具的壓力綜合作用，與上述上下兩層竹纖維面層1具有較高粗糙度的內(nèi)表面緊密接觸復(fù)合 連接的，所述的膨脹力和壓力也作用于金屬棘齒5，使其物理彎曲變形與竹纖維面層1鉤連 咬合，所述的發(fā)泡塑料3是指熱固性和熱塑性塑料，優(yōu)選的發(fā)泡塑料3是聚苯乙烯、聚氨酯、 聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛或者酚醛，所述的功能填充物劑2包括阻燃劑、防腐劑、殺蟲劑、 發(fā)泡劑、增強纖維筋填料、體積填充骨料，上述的增強纖維筋填料是指植物纖維、玻璃纖維、 金屬纖維或者上述纖維的混合物，根據(jù)板材用途可以添加不同比例的功能填充物劑2以改 變控制板材的物理性能。如圖2所示的實施例中，在上下兩層竹纖維面層1之間兩邊分別設(shè)置有榫卯結(jié)構(gòu) 凹槽6和榫卯結(jié)構(gòu)凸扣7，使不同板材可以方便嚴密的連接。在具體實施例中，竹塑發(fā)泡復(fù)合板材可以作為墻板、地板、屋頂保暖層、吊頂層使 用。可以根據(jù)現(xiàn)有的竹纖維面層制作各種規(guī)格和檔次的制成品。以上實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，雖然本 說明書參照上述實施例對本發(fā)明已經(jīng)做了詳細說明，但本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以理解， 仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換；而一切不脫離本發(fā)明精神和范圍的技術(shù)方案及其 改進，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之中。
權(quán)利要求一種竹塑發(fā)泡復(fù)合板材，其特征在于設(shè)置有上下兩層竹纖維面層，在上下兩層竹纖維面層之間設(shè)置有若干點式支撐結(jié)構(gòu)件，點式支撐結(jié)構(gòu)件呈條狀，均勻網(wǎng)點狀分布在兩層竹纖維面層之間，起支撐作用，其上下支撐面固定連接有金屬的棘齒，棘齒的長度不超過竹纖維面層的厚度，點式支撐結(jié)構(gòu)件通過上述棘齒與上下兩層竹纖維面層穿刺咬合連接；在上下兩層竹纖維面層和點式支撐結(jié)構(gòu)件之間填充有發(fā)泡塑料，與上述上下兩層竹纖維面層的內(nèi)表面緊密接觸復(fù)合連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹塑發(fā)泡復(fù)合板材，其特征在于所述的發(fā)泡塑料是指熱固 性或熱塑性塑料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的竹塑發(fā)泡復(fù)合板材，其特征在于所述的發(fā)泡塑料是聚苯乙 烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛或者酚醛。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹塑發(fā)泡復(fù)合板材，其特征在于竹纖維面層是指竹簾膠合 板、竹材層積板材、竹材重組板材、竹夾板、竹拼板、竹砧板或者手工編制的籬笆。
專利摘要本實用新型公開了一種竹塑發(fā)泡復(fù)合板材，其特征在于在上下兩層竹纖維面層之間設(shè)置有若干點式支撐結(jié)構(gòu)件，填充有發(fā)泡塑料與功能填充物劑的混合物，本發(fā)明的有益效果是發(fā)泡塑料與竹纖維面層的復(fù)合連接是由發(fā)泡過程中塑料的物理變形與竹纖維面層咬合連接的，無須使用粘接劑，從而從根本上杜絕了粘接劑甲醛污染。
文檔編號E04D3/35GK201687153SQ20092031332
公開日2010年12月29日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者劉洋, 張小娟, 楊中華, 羅軼, 翟頔 申請人:羅軼