专利名称：用竹子作原材料压制成型的产品及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用竹子作原材料生产的诸如压制成形板及压制成形杆的压制成形产品及其制造方法。
本发明人以前曾发明过用竹子作原材料而生产的板，其内容公开于日本实用新型申请No.64—57011和No.2—115404中。这些发明的目的是利用竹料作胶合板，并试图通过下述步骤获得一种板材，即沿竹子1的轴线方向将其切分成多块，然后将其切成规定尺寸，以获得多个矩形的竹片4，连接这些矩形的竹片4，以形成一个层压的竹质胶合板5，以及将这种层压的竹质胶合板5切至适当的厚度。
更具体地说，首先如图5(A)所示的那样，将竹子1切成适当的长度。然后，如图5(B)和(C)所示，沿其圆周方向将竹子1剖分成数目适当的竹片。接着，如图5(D)和(E)所示，切去竹子的内周边和外周边，将其加工成具有规定长度a和规定宽度b的矩形竹片4。因此，如图5(F)所示，对多层矩形的竹片4进行层压处理，由此制出一种竹质的层压胶合板5。再进一步地说，矩形竹片4的表面41和背面42通过一种粘结剂而连接在一起，如果需要的话，还可以施加适当的压力。在该图中，参考标号43表示矩形竹片4的侧面，则标号44表示其端面，并且竹纤维沿纵向方向(X—方向)延伸。最后，如图5(F)中的虚线所示的那样，将竹质层压胶合板5从图示的顶部按顺序切成具有给定厚度的薄片，由此得到竹板6。这种竹板6通过沿宽度方向(Y—方向)连接矩形竹片4的切开的竹片6′而形成，并且竹纤维沿纵向(X—方向)延伸，纤维的密度沿宽度方向(Y—方向)变化。这就是说，表面41一侧的致密，而背面42一侧的粗疏。
这种竹板仅由部分竹子制成，而其它部分的竹子则被丢弃了，并且加工工序复杂，在增加生产率方面有一定限制。具体地说，如图5(D)和(E)所示，将竹子的内周边和外周边切去，并将其加工成具有规定长度a和规定宽度b的正方形竹片4，而其它的竹子则在取用了矩形的竹片4之后被丢弃。更具体一些，在获得矩形竹片4的步骤中，必须切成规定的尺寸a，b，并且具有规定尺寸的矩形竹片4必须如图5(F)所示的那样一个接一个地被层压，因此，每个步骤的加工过程是复杂的。特别地，当矩形竹片4的规定尺寸a，b不均匀时，便会在层压时在矩形竹片4之间形成间隙，因此，也在获得的竹板6中形成间隙，使竹板不完整。此外，为了由空心的圆柱形竹子获得具有规定长度a和规定宽度b的矩形竹片4，材料的分配是困难的，并且切割的工序也是困难的，而且要丢弃许多部分。在获得的竹板6中，纤维密度是致密组织和粗疏组织的重复，有可能对采用这种特性的制造应用有所发展，但这类应用要受到一定的限制。
因此，本发明的第一方面的目的是改进用竹子作原材料压制成形的产品，该产品能用竹子作原材料且无损耗，其生产中没有复杂的工序，并且减少了纤维密度的变化。
本发明的第二方面的目的是改进用竹子作原材料压制成形的产品，使之整个地具有高的强度，能够用竹料制造而无损耗，制造过程不复杂并能减少纤维密度的变化。
本发明的第三方面的目的是提供一种易于制造用竹子作材料的压制成形的产品的方法，它能消除竹料的损耗，更易于增加生产率并减少纤维密度的变化。
本发明的第一方面通过下述措施解决了上述问题，即提供了一种用竹子作原材料压制成形的产品，它包括多个在维持纤维沿纵向的连续性的同时沿横切方向受挤压和分离的薄竹片，以及树脂，通过采用压制成形的方法由树脂使多个薄竹片连接而形成例如板和杆的具有适当形状的物体。
本发明的第二方面通过提供一种根据第一方面的用竹子作原材料压制成形产品来解决问题，其中，压制成形的产品包括通过交替地变换竹纤维的方向而层压的复合板。
本发明的第三方面通过下述措施解决上述问题，即提供了一种用竹子作原材料压制成形的方法，该方法包括以下步骤沿圆周方向将竹料剖分成多片，以得到长的分开的竹片；软化分开的竹片；挤压经软化的分开的竹片，从而在维持竹纤维沿纵向的连续性的同时在横切方向上再将分开的竹片分成多片，由此形成多个细竹片；将树脂涂敷在薄竹片上并将其压制形成适当的形状。
在本发明中，与先有技术不同，并不是企图制造和层压具有规定尺寸的矩形竹片的，而是将竹料沿圆周方向剖分成多片，并挤压长的分开的竹片，以将分开的竹片分成多个薄竹片，然后压制成形这些多个薄竹片，因此不必切成规定的尺寸。更具体地说，为了获得分开的竹片，只沿竹料的纤维的方向将其切开，不必按尺寸切割，并且有可能进行有效的加工，而不会由于材料分配而丢弃任何部分。同样在将分开的竹片切成多个薄竹片的过程中，只使分开的竹片通过挤压辊，并且不需要按尺寸切割，同时有可能进行有效的加工，不会由于材料分配而丢弃任何部分。另外，由于使分开的竹片软化，因此可以由挤压辊使竹片容易而平稳地分成多个薄竹片。在分成多个薄竹片之后，使这些竹片压缩并成形，由此使整个所得的压制成形件的竹纤维的密度几乎是均匀的。
下面参照附图详细地描述本发明的几个实施例，图中
图1是一个实施例的制造过程的流程图；图2是表示在图1所示同一过程中竹子的加工状态的说明图；图3是用于图1所示同一过程中的挤压装置的侧视图；图4是用于图1所示同一过程中的成形装置的主要部件的透视图；图5是传统制造过程的说明图。
首先，图1是在一个实施例中的制造过程的流程图，而图2是表示在同一过程中的竹子的加工状态的说明图，下面将根据这些附图按顺序地描述用竹子作材料的压制成形的产品的制造方法。
将作为原料的竹子切至一定长度的步骤b如图2(A)中所示，用诸如锯子等的切割工具将竹子101切至一适当的长度。
作为可使用的竹子种类，可以使用毛竹属柔毛竹，毛竹属竹亚科竹，毛竹属黑质竹及其它适当的竹子。在传统的方法中，为了有效地分配材料，必须选择具有适当直径的竹子，但是在本发明中则无需这么做。这个将竹子切至一定长度的步骤b是供在后续步骤中及在各步骤间传送时处理方便之用的，这一步骤也可以省去。竹子既可以剥皮后使用，也可以不剥皮使用。或者可以在一个适当的在后步骤中将树皮剥去。
在步骤c中将竹子剖开。
如图2(B)，(C)所示，将竹子101沿圆周方向分成数目适当的几片，并由此获得长的剖开的竹片102。在这个剖开步骤中，可以使用诸如锯子或斧头等的剖分工具。
在步骤d中进行软化(在步骤d1中进行蒸煮，在步骤d2中进行干馏)。
将图2(C)中所示的经剖分的竹片102放入沸水中，进行蒸煮步骤d1，以便降低竹子纤维在垂直于纵向的方向上的结合强度。这个蒸煮步骤可以在沸水中进行，但是在大约60至80℃的热水里并且蒸煮时间大约为2至10小时也可以充分地达到目的。
或者通过将热和压力施加在剖开的竹片102上的干馏步骤d2，可以降低竹子纤维在垂直于纵向的方向上的结合强度。这个干馏步骤d2可以通过蒸汽处理来进行，即将剖开的竹片102放入蒸汽型的高压干燥器中。在这个干燥器中，压力为3—7kg，温度为110至190℃，蒸汽处理进行20—180分钟。
这个软化步骤d用以降低竹子纤维在垂直于纵向的方向上的结合强度，也可以通过用化学方法采用软化剂来达到同样的目的。
下面是挤压步骤e。
在软化步骤d之后，经剖开的竹片102由一台压力机挤压，分成多个薄的竹片103(见图2(D))。这一步骤也可以通过使用图3中所示的辊筒压力机或其它已知的辊筒压力机来进行。简而言之，通过沿垂直于经剖开的竹片102的纵向的方向施加高压，可放松竹纤维沿垂直于纵向的方向的结合，使其散开。
结果，在保持纤维在纵向上的连续性的同时，获得多个沿垂直于纵向的方向分开的细竹片103。由于细竹片103是通过挤压而获得的，故而在纵向及其横切方向上的剖面是不均匀的，但是希望所有薄竹片103的90％可能为设定在一个直径大约为0.1—10mm的圆内的尺寸。如果尺寸小于0.1mm，则难以维持纤维在纵向上的连续性。但是，不必在剖开的竹片102的整个长度上保持纤维沿纵向的连续性，但是只要分开的竹片102在约为10cm的长度上保持连续性已是足够的。另一方面，如果尺寸大于10mm，那么在后面的成形步骤中，就会降低薄竹片103之间的结合强度，并降低压制成形之后整个板或杆的强度。薄竹片103的截面尺寸可以由软化步骤d的软化程度和由压力机进行处理的加压程度来调整，但是从加工的观点来看，当所有的薄竹片103中的90％具有处于直径为0.5—5mm的圆内的截面区域时是最好的。
下面简单地描述图3所示的辊筒压力机的一个实例。这个辊筒压力机包括分别设置在前排的一对上下辊31，32和设在后排的上下辊33，34，它用以通过使分开的竹片102通过上、下辊子之间而进行压制。只有前上辊31有多个在其外圆周上形成且沿轴向延伸的突起31a，以便有利于拉拔分开的竹片102，但是并不需要在其它辊子的外圆周上形成这些突起。然而，当在下辊32，34上形成沿圆周方向延伸的细槽时；因为在挤压步骤中从竹子中产生的液体易于从这些槽中滴落，所以这种设置是有利的。
然后进行防虫、防霉菌的处理步骤f。
自然，竹子具有防霉菌和防虫的特性，但是为了进一步地加强这个特性，可以对薄竹片103采取防霉菌、防虫的处理。在这个防霉菌、防虫的步骤f中，将薄竹片104浸入防霉菌、防虫的溶液中，也可以在薄竹片103上喷洒防霉防虫剂。但是，这个步骤可以仅在必须时进行，并且它可以省去或在其它步骤中进行。
此后，进行将薄竹片干燥的干燥步骤g。
这一步骤的目的是从竹子及其周围环境中去除水分，并且特别是在进行防霉防虫处理时去除由防霉防虫剂加入的水分。这一步骤可以按需要进行，并且可以省去或在其它的步骤中进行。
然后进行上述竹片浸渍树脂的步骤h。
作为压制成形的预处理，使薄的竹片103浸透树脂。可以适当地采用酚醛树脂，脲树脂，不饱和的聚酯树脂，环氧树脂和其它的热固性树脂作为薄竹片103的粘结硬化剂，或者也可以使用热塑性树脂。为了浸渍树脂，将薄竹片103浸入树脂，或者将树脂喷在薄竹片103上。
下面进行压制成形步骤i。
经浸渍树脂的薄竹片103由压制成形的方法来成形得到竹板104(图2(E))。作为成形机器，可以使用传统的树脂或胶合板成形机，更具体地说，如图4所示，可以使用一种将薄竹片103放入一个下模k中并用一个上模p对其加压的装置。获得的竹板104是一个由多个薄竹片103形成的组件，这些薄竹片103是在横切的方向上受挤压而被分开的，因而保持了竹纤维在纵向上的连续性，它们由树脂牢固地粘接，并且竹板的强度等于或大于传统竹板的强度。特别地，通过在树脂中浸渍，树脂渗入竹纤维，并使薄竹片103彼此相连，由此除了竹纤维在纵向上的强度之外还加上树脂的强度，这样在竹纤维的纵向上显示出了相当大的强度。同时，在图4中，使薄竹片103沿纵向对准并放入下模中，在成形的竹板104中，使薄竹片103的方向沿同一方向对准，但是，有时通过把没有对准方向的薄竹片103放入下模，也可以获得具有交叉的薄竹片103的竹板。
通过改变模子可以适当地改变竹板104的形状和尺寸，并且也可以生产出在图2(E)中由标号141标出的厚度较大的板或者由标号142标出的杆(柱)。在竹板104形成之后，通过切割步骤，可以获得适当的厚度或杆(柱)。除了用作诸如墙和支柱材料的建筑结构件之外，由所得的竹子制成的压制成形的板或杆还可以用于各种不同的用途中。
另外，在形成的竹板104的表面或背面可以层压上其它板材。其它板材可以包括木材，合成树脂，纸和在先有技术中示出的木质板材(竹子层压切割至适当厚度的胶合板5)。在先有技术中示出的竹质板材在表面上有竹子的美丽外观，通过在这个表面之下进行层压，可在加强强度并提高生产能力的同时获得具有竹子的原有美观性的竹板。因此，当在先有技术的竹质板材中获得表面的美观性时，竹子层压胶合板5的切割厚度可以相对较薄，大约为0.2—10mm。如此获得的在其表面上具有美丽的竹子的压制成形产品在用作例如墙和支柱的建筑结构件时可以加强装饰放果。
此外，如图2(F)所示，竹质胶合板105也可以通过层压多个形成的竹板104而制成。更具体地说，在竹板104的表面和另一竹板104的背而之间涂敷粘结剂并且如果需要的话，还施加适当的压力把侧面连结起来。为了进行这种层压，可以使用传统的木材层压机。此时，用沿一定方向(竹纤维的方向)对齐的薄竹片103作为竹板104，并且薄竹片103在相邻竹板104，104之间的方向不同。也就是说，沿纤维的纵向加强的竹板104沿垂直方向及横向设置(在图中是在垂直方向上和横向上设置的两层，但是也可以是三层或更多层，按沿纵向，垂直方向，纵向交替的方式设置，等等，即交替的复合层)，这样可以使竹质胶合板105的强度在所有方向上都均匀。因此，这种胶合板可以用于建筑结构件和其它用途，作为混凝土壁板，以解决特别是森林资源短缺的问题。
同时，如上所述，当把薄竹片103放入模子，用以压制成形时，通过使其以交替的沿垂直方向和横向方向设置成两层并以交替的沿垂直方向，横向和垂直方向的方式设置成三层，以便交替地形成多层薄竹片，可以由一次成形制造出竹质胶合板105。
在上述方法中用竹子作材料获得的压制成形的板和杆已经解决了竹料的传统问题，同时使竹子自身的固有特性(防菌性能，防霉性能，易于焚烧，通过使用生长周期短的竹子而防止森林资源的短缺，等等)发挥最大的作用。根据用于成形的模子的形状，可以形成除板和杆之外的其它形状。
因此，本发明的第一方面提供了一种用竹子作材料的压制成形的产品，它能够以不复杂的工序制造，使用竹子作原料且无损耗，而且这种产品能减少纤维的密度变化。
本发明的第二方面提供了一种用竹子作原料的压制成形的产品，它能用竹子作原料在不复杂的工序中无损耗地制造，这种产品减少了纤维的密度变化并且整个板上拥有高的强度。
本发明的第三方面提供了一种易于生产用竹子作材料而压制成形的产品的方法，这种方法易于实施并有高的生产效率，而且没有竹料的损耗，并且减少了纤维的密度变化。
权利要求
1.一种用竹子作原材料压制成形的产品，包括多个在维持纤维沿纵向的连续性的同时在横切方向上受挤压和分离的薄竹片，以及树脂，因此，通过用树脂连接多个薄竹片，由压制成形的方法使其形成例如板和杆的适当形状。
2.根据权利要求1所述的用竹子作原材料的压制成形产品，其特征在于，所述的压制成形产品包括由交替地变化竹纤维的方向而层压成的复合板。
3.一种用竹子作原材料的压制成形方法，包括以下步骤沿圆周方向将竹料剖分成多片，以获得长的剖开的竹片；软化剖开的竹片；挤压经软化的剖开的竹片，使其在横切方向上分成多个，同时维持竹纤维在纵向上的连续性，由此形成多个细的竹片；将树脂涂敷在多个薄竹片上；并且将其压制形成一适当的形状。
全文摘要
本发明提供一种用竹子作材料压制成型的板或杆，它易于以扩大的生产率制造，没有材料的损耗并且减少了纤维的密度变化。其方法是将竹子沿圆周方向分成多片以获得长的分开的竹片，并使其软化。使经过软化的分开的竹片受挤压和加工，并使分开的竹片分成多个薄竹片，用树脂对这些薄竹片进行处理，以形成板或杆。
文档编号B27K9/00GK1117910SQ9510508
公开日1996年3月6日 申请日期1995年4月18日 优先权日1994年4月19日
发明者清冈高敏 申请人:清冈高敏