一種竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材。本實用新型竹材、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。本實用新型板材質(zhì)量輕，且高比剛度、高阻尼減震性能，及吸聲、電磁屏蔽等優(yōu)勢明顯，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。
【專利說明】
一種竹材、木材與泡沬鋁復合夾芯板材
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于竹材加工、復合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材。
【背景技術(shù)】
[0002]竹、木材作為與人們息息相關(guān)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(shù)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(yīng)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(lǐng)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(gòu)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(gòu)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(gòu)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(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新，使材料應(yīng)用范圍更加多元化，甚至可用于某些特殊領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于利用竹、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]本實用新型的目的是通過如下的技術(shù)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(gòu)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]本實用新型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】
[0016]圖1是本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是本實用新型實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4是本實用新型實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]本實用新型竹、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5_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(gòu)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(gòu)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:
[0021](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 ;
[0022](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(shè)定為60 °C;
[0023](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。
[0024]較厚寬幅竹單板一般指無縫展開竹單板，即圓竹筒經(jīng)去內(nèi)、外節(jié)后，開展開縫，在高溫蒸汽下蒸煮數(shù)分鐘，待其達到玻璃化溫度(軟化)后，轉(zhuǎn)移至專用裝備中輥壓、扎應(yīng)力消除孔進行展平，并在冷卻定型機上定型而成，厚度一般大于等于5mm(具體工藝參數(shù)涉及其他【實用新型內(nèi)容】而不做闡述)。
[0025]木單板一般指寬幅實木板材或膠合板、層積材，即鋸切或刨切的寬幅實木單板，或壓制的規(guī)格厚度膠合板，或大規(guī)格方材鋸切或刨切的寬幅木板材。
[0026]泡沫鋁是在純鋁或鋁合金中加入添加劑后，經(jīng)過發(fā)泡工藝而成，密度0.3?1.0g/cm3，孔徑0.3?7mm，孔隙率63 %?90 %，抗壓強度3MPa?15MPa ；密度、閉孔、通孔形式及幅面規(guī)格根據(jù)用途和復合工藝要求進行定制。
[0027]膠黏劑采用環(huán)氧樹脂類膠黏劑，屬于熱固性樹脂膠，搭配固化劑才能使用，并且需要混合均勻后才能完全固化，一般環(huán)氧樹脂膠稱為主劑，固化劑也叫硬化劑。能將極性材料金屬泡沫鋁和非極性材料竹、木材膠合良好粘合，并有較大的膠合強度，制品尺寸穩(wěn)定、耐性良好和吸水率低。
[0028]實施例1:
[0029]參見圖1，是本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，它采用無縫展開竹單板I作為面層，泡沫鋁2作為芯層，無縫展開竹單板3作為底層。其三層結(jié)構(gòu)，表層(面層和底層)層寬度可根據(jù)幅面大小采用其他膠合工藝進行拼接，各層厚度可按使用途徑進行調(diào)整，根據(jù)所選環(huán)氧樹脂類膠黏劑的固化溫度選擇熱壓溫度(也可根據(jù)板材用途來選擇冷壓)，復合壓力必須低于泡沫鋁的破壞載荷。其表層是竹單板，花紋美觀，觸感舒適，具有較好的硬度和強度，芯層為泡沫鋁兼具緩沖，吸聲，隔熱，防輻射等多重優(yōu)點。
[0030]實施例2:
[0031]參見圖2，是本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖，它采用寬幅木單板I作為面層，泡沫鋁2作為芯層，寬幅木單板3作為底層。實施例2與實施例1組合方式及結(jié)構(gòu)、性能優(yōu)勢均相似，主要區(qū)別在于表層材料的不同。
[0032]上述實施例1和實施例2中的表層，竹面板材和木面板材還可以根據(jù)需要進行搭配，即雙竹層、雙木層或一竹一木(表層材料可以是寬幅較厚單板或膠合板、層積材等，要求各項異性小，變形小)。
[0033]實施例3:
[0034]參見圖3，是本實用新型實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖，它采用無縫展開竹單板或?qū)挿締伟錓作為面層，泡沫鋁2作為芯層，薄鋼板3作為底層(在泡沫鋁制作時一次成型)。其一面為具有良好觸感的竹、木層，溫暖舒適;另一面為具有高強度及高硬度的薄鋼板層，耐磨耐腐。根據(jù)表層使用環(huán)境選擇使用面，方便調(diào)節(jié)，比如用作裝飾墻板或家具面板，減震地板等，除了便于安裝，還具有傳統(tǒng)和現(xiàn)代相沖突的藝術(shù)感。
[0035]實施例4:
[0036]參見圖4，是本實用新型實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖，它采用無縫展開竹單板或?qū)挿締伟錓作為面層，泡沫鋁2、薄鋼板3(在泡沫鋁制作時一次成型)作為芯層，無縫展開竹單板或?qū)挿締伟?作為底層。表層是具有良好觸感的竹、木層，溫暖舒適;芯層泡沫鋁和薄鋼板具有很強的骨架作用，板材結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，力學性能更優(yōu)質(zhì)?？蓮V泛應(yīng)用于輕承載型裝飾板，減震地板及特高級材料領(lǐng)域(如動車車廂、航空等)。
[0037]同時，此夾芯結(jié)構(gòu)的芯層材料還可根據(jù)特殊需要選擇其他泡沫金屬，如泡沫銅、泡沫鐵等。
【主權(quán)項】
1.一種竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材，其特征在于: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。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材，其特征在于: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。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材，其特征在于:所述面層、芯層、底層三層分別是竹板、泡沫鋁、竹板。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材，其特征在于:所述面層、芯層、底層三層分別是木板、泡沫鋁、木板。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材，其特征在于:所述面層、芯層、底層三層分別是竹板、泡沫鋁、木板。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材，其特征在于:所述面層、芯層、底層三層分別是竹板、泡沫鋁、薄鋼板。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材，其特征在于:所述面層、芯層、底層三層分別是木板、泡沫鋁、薄鋼板。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材，其特征在于: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。9.一種竹材、木材與泡沫鋁復合夾芯板材，其特征在于: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。
【文檔編號】B32B9/04GK205467635SQ201620259792
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】肖飛, 孫曉東, 彭亮, 龔玉子, 丁渝峰
【申請人】湖南省林業(yè)科學院