一種竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于竹材加工、復合材料技術領域，具體涉及一種竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材及其制作方法。
【背景技術】
[0002]竹、木材作為與人們息息相關的優(yōu)質(zhì)材料，擁有易加工、強重比高、美麗花紋、光澤和顏色、吸收紫外線、反射紅外線、良好觸覺(遠優(yōu)于金屬材料)、良好聲學效果、良好的彈塑性、調(diào)溫解濕、電絕緣、防火防腐等優(yōu)良作用。在人類常用的鋼、木、水泥、塑料四大主材中，只有竹、木材直接取自天然，因而具有生產(chǎn)成本較低、耗能較小、無毒害、無污染等特點。竹材、木材作為無可替代的低碳環(huán)保、環(huán)境友好型可持續(xù)材料，是目前使用最為廣泛的材料之一，目前正在面臨如何高效高值化利用的技術瓶頸，如何開拓竹、木材新的利用形式，促進竹木產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級成為當前科研工作者共同的話題。
[0003]泡沫鋁是一種多孔金屬，與3D打印材料、離子液體、非晶合金和石墨烯等并稱為未來最具潛力的十大新材料之一，由于內(nèi)部存在大量孔隙，輕質(zhì)、易加工、易安裝(可兩面蒙皮)、高比剛度、高阻尼減震性能及沖擊能量吸收率等優(yōu)點，同時具有優(yōu)良電磁屏蔽性、吸聲隔聲、低熱導率、低電導率等特殊優(yōu)點，目前已廣泛應用到軌道交通、航空航天、軍事、汽車、綠色建筑化工和電訊等領域。其中，金屬薄板一一泡沫鋁一一金屬薄板形成的“三明治”結(jié)構繼承了泡沫鋁的優(yōu)異性能，并具有很高的抗彎強度，可用作新型建材、機車車輛的高剛度結(jié)構件等。
[0004]由于竹、木材是屬于有機非金屬材料，屬于各向異性材料(非極性材料)，給人以自然親切溫暖的感覺，目前主要用于建筑、裝潢、家具、地板、客車底板、集裝箱底板、結(jié)構用材等。泡沫招作為一種新型金屬材料屬于各向同性材料(極性材料)，經(jīng)過發(fā)泡工藝而成，同時兼有金屬和氣泡特征，最有潛力的市場為泡沫鋁隔音屏(用于高速公路、鐵路、建筑)和泡沫鋁夾心板(用于建筑、地鐵、高速列車)，而國外主要用于電磁屏蔽和吸、隔音材料。竹、木板材一般密度在0.6?0.8g/cm3，泡沫鋁密度為金屬鋁密度的0.1?0.4倍(約0.3?0.9g/cm3)，其抗彎比剛度為鋼的1.5倍;二者組合密度梯度小強度大。此極性材料和非極性材料的組合體與同體積的金屬鋼材、竹木板材相比，具有質(zhì)輕、易加工、易安裝等優(yōu)點，同時具有很好的物理力學性能和化學性能。二者的組合是復合材料應用領域的創(chuàng)新，使材料應用范圍更加多元化，甚至可用于某些特殊領域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一在于利用竹、木材和泡沫鋁的上述優(yōu)勢，彌補各自劣勢，揚長避短，采用合理的組坯方式及復合工藝(環(huán)氧樹脂類膠黏劑)制造的一種兼具“泡沫鋁”和“竹木”板材雙重優(yōu)點的竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材，該板材可用作家具板、地板、裝潢、電磁屏蔽、隔聲墻板等多種材料的基材，是一種具有高附加值和市場潛力的板材。
[0006]本發(fā)明的上述目的是通過如下的技術方案來實現(xiàn)的:該竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材，它是由面層、芯層、底層三層粘合壓制而成的復合板材;泡沫鋁作為芯層，竹材和/或木材作為面層或底層;或者是，泡沫鋁作為芯層，泡沫鋁的一面貼竹材和/或木材，泡沫鋁的另一面直接與薄鋼板一次成型。
[0007]具體的，層與層之間的粘合采用環(huán)氧樹脂類膠黏劑粘合壓制而成一個整體。
[0008]具體的，所述面層、芯層、底層三層分別是竹板、泡沫鋁、竹板。
[0009]具體的，所述面層、芯層、底層三層分別是木板、泡沫鋁、木板。
[0010]具體的，所述面層、芯層、底層三層分別是竹板、泡沫鋁、木板。
[0011]具體的，所述面層、芯層、底層三層分別是竹板、泡沫鋁、薄鋼板。
[0012]具體的，所述面層、芯層、底層三層分別是木板、泡沫鋁、薄鋼板。
[0013]具體的，所述面層或底層是一層較厚寬幅竹單板或木單板，或是幾層的竹、木膠合板或是竹、木層積材。
[0014]該竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材還有另外一種結(jié)構形式，它是由面層、芯層、底層三層粘合壓制而成的復合板材;泡沫鋁一面直接與薄鋼板一次成型作為芯層，竹材和/或木材作為面層或底層。
[0015]本發(fā)明的目的之二在于提供上述竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材的制作方法，它包括如下步驟:
[0016](I)對已制成的面層、底層材料即竹板或木板的粘接一面進行磨砂處理，形成較毛糙表面，以增強環(huán)氧樹脂類膠黏劑的滲透性，增強膠合強度;如果用到薄剛板，需用鋼刷打磨薄剛板粘接面，形成毛糙表面；
[0017](2)將環(huán)氧樹脂類膠黏劑與固化劑以質(zhì)量比1:1的比例配比，攪拌均勻后，均勻涂刷于面層、底層板的粘接面，芯層泡沫鋁須雙面均勻涂膠，施膠量為200g/cm2;
[0018](3)以泡沫鋁作為芯層，竹材和/或木材作為面層或底層組坯;或者是，泡沫鋁作為芯層，泡沫鋁的一面貼竹材和/或木材，泡沫鋁的另一面直接與薄鋼板一次成型組坯;面層、芯層、底層組坯方式為0°-90°-0°的交錯組坯方式；
[0019](4)在壓機上壓制復合成型步驟:
[0020](a)加熱預壓階段:壓力為1.5?2.010^，時間為3?4!^11，溫度為低于環(huán)氧樹脂類膠黏劑的變性溫度60?70°C ;
[0021](b)保壓階段:預壓穩(wěn)定后，升高壓力至3MPa?lOMPa，具體根據(jù)泡沫鋁抗壓強度及材料所需膠合強度配置，壓力需控制在泡沫鋁形變線彈性區(qū)內(nèi)，時間為2.0?2.5min/mm板坯厚度，溫度設定為60 °C;
[0022](c)降壓定型階段:根據(jù)保壓壓力大小分2?3段降壓，卸板后用較重平板壓好坯板，24h后堆垛使用。
[0023]本發(fā)明有效利用了非金屬材料竹、木材板材及特殊金屬材料泡沫鋁的優(yōu)良性能，經(jīng)特殊工藝膠合而成，最大限度發(fā)揮了面層、底層材料(竹、木)自然溫暖舒適的感官作用，芯層材料(泡沫鋁)的減震、緩沖、輕質(zhì)、吸聲的優(yōu)良性能；同時二者的結(jié)合能有效提高板材的抗彎、抗沖擊性等力學特性，相比薄鋼板來說，竹木材作為面層更輕質(zhì)，且感官良好，又能很好的起到骨架作用，有效彌補泡沫鋁的絕對剛度不足，而相比全竹、木板材或其他木質(zhì)蜂窩板，泡沫鋁作為芯層的質(zhì)量更輕且高比剛度、高阻尼減震性能，及吸聲、電磁屏蔽等優(yōu)勢更明顯。二者組合可兼具泡沫鋁和竹木板材雙重優(yōu)點，可廣泛用于家具板、地板、裝潢、電磁屏蔽、隔聲墻板等多種材料的基材，是一種極具高附加值和市場潛力的板材。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構示意圖。
[0025]圖2是本發(fā)明實施例2的結(jié)構示意圖。
[0026]圖3是本發(fā)明實施例3的結(jié)構示意圖。
[0027]圖4是本發(fā)明實施例4的結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]本發(fā)明竹、木材與泡沫鋁復合夾芯板材的制作過程是:首先將竹、木材(可以是寬幅面厚單板如無縫展開竹單板或膠合板、層積材等)按一定幅面規(guī)格鋸制，厚度一般為5mm以上，作為面層或底層。準備同樣幅面規(guī)格的泡沫鋁板(金屬骨架成份及孔結(jié)構可調(diào)節(jié))作為芯層。對上述已制成的面層、底層材料即竹板或木板的粘接一面進行磨砂處理，形成較毛糙表面，以增強環(huán)氧樹脂類膠黏劑的滲透性，增強膠合強度;如果用到薄剛板，需用鋼刷打磨薄剛板粘接面，形成毛糙表面。用專用的環(huán)氧樹脂類膠黏劑(雙組份膠，即將環(huán)氧樹脂類膠黏劑與固化劑以質(zhì)量比1:1的比例配比，攪拌均勻后所得膠)分別均勻涂刷在面層、底層的粘接面上和芯層即泡沫鋁板雙面上；如果用到薄剛板，將雙組份膠均勻涂刷在已打磨的薄剛板粘接面上。按照復合夾芯板材的各種結(jié)構類型組坯，在壓機上將坯板壓制成型(壓力必須低于泡沫鋁的破壞載荷，在泡沫鋁形變線彈性區(qū)內(nèi))，具體過程如下:
[0029](a)加熱預壓階段:壓力為1.5?2.010^，時間為3?4!^11，溫度為低于環(huán)氧樹脂類膠黏劑的變性溫度60?70°C ;