竹材原态多方重组材料的创新与初探

竹材重组是竹材加工利用的一种形式,现行的竹材重组技术破坏了竹子本身具有的优良原态结构。竹材原态多方重组材料的创新研发,运用了仿生学原理,保持了整竹竹节中空、外密内疏,抗弯、抗剪及抗压能力强等原态特点,可制造出高强度、大跨度的建筑结构材料。笔者分析了当前竹材重组技术背景及不足,介绍了竹材原态多方重组材料概念的提出及研发,初步进行了仿生蜂窝及多边形化与竹材重组的力学分析。提出了其关键工艺技术及其研究现状,最后展望了竹材原态多方重组材料的应用前景及重要意义。     

弧形原态重组竹茶艺家具设计

以按弧形状态叠加胶合而成的弧形原态重组竹为基材,在了解与掌握材性的基础上,通过深入分析与总结其在形态、色彩、肌理等方面的设计表现力,探讨弧形原态重组竹在茶艺家具设计中的应用。通过采用简约大方的造型、自然天成的色彩、变化丰富的图案与肌理,以新中式风格为特征,结合茶艺家具的特点,设计弧形原态重组竹茶艺家具。为弧形原态重组竹在家具中的应用提供一个新的思路。     

竹质工程材料的力学性能试验研究

重组竹与竹集成材是两种应用较为广泛的竹质工程材料,对其力学性能的研究有助于扩展其在工程上的应用。本研究对重组竹和竹集成材进行了抗弯和抗压力学性能试验,分别得到了它们的抗弯弹性模量、抗弯强度、抗压弹性模量和抗压强度,并分析了两种竹质工程材料的不同破坏情况。试验结果表明:重组竹的抗弯和抗压力学性能要优于竹集成材;重组竹抗弯破坏表现为脆性破坏,竹集成材则表现出一定的延性特性;竹材的力学性能与其本身材料性能和胶合面的力学性能有关。     

我国重组竹产业发展现状与机遇

重组竹是竹材应用领域创新开发的一种全新复合材料,具有原料利用率高、生产效率高和产品附加值高等特点,重组竹的出现拓宽了竹材的应用范围,有力促进了竹材加工产业的转型升级。目前,我国的重组竹产业发展仍然处于初始阶段,地区发展不均衡,在关键技术、标准体系、生产规范等方面亟需攻关与建立。文章概述了重组竹产业的发展现状、存在的问题,分析了重组竹产业发展面临的机遇,指出重组竹产业的发展为竹产业的可持续发展开辟了新方向。     

基于规格竹片的胶合界面研究现状及建议

胶合界面对竹质复合材料的整体性能起着非常关键的作用,在制备或使用过程中,胶合界面是应力应变传递的必经通道,是决定材料使用强度和使用寿命的关键因素。为提升和改进新开发的竹材弧形原态重组材料的胶合性能,从规格竹片表面特性和处理、竹材用胶黏剂改性处理及胶合界面表征等方面分析了胶合界面的研究现状,并结合存在的问题提出了建议。不同物理和化学方法处理后竹材表面润湿性的研究较多,且主要集中在矩形规格竹片,而胶黏剂改性研究对象和方法相对单一;现有规格竹单元多为矩形竹片,其胶合界面呈平面结构,而弧形竹片间的曲面胶合界面影响应力和应变的传递,胶合界面表征技术在微观尺度上较好地体现了界面微观特性,但未能体现界面的几何效应。因此,弧形曲面胶合界面的观测空间有待提升。此外,界面形态和微观力学性能的独立表征未能体现界面整体性能,应发展多维设备联用,实现多性能同步表征。     

竹材原态多方重组材指接设备优化设计

对竹材原态多方重组材料纵向指接机进行了优化设计,阐述了指接机的工作原理、液压结构及设计原理,对指接机进行了运行试生产.将铣指加工的短料坯件涂胶后对接,通过指接机加压挤压,经过冷固化后使其成型.试验表明,竹材原态多方重组纵向指接机设计压力合理,运行平稳,能有效阻止多方重组材对接后因受压而产生的错位与滑动,生产的多方重组竹材的力学性能可达到相关标准的要求.     

竹材在建筑结构中的应用前景分析

总结竹材的构造及力学性能,阐述竹材人造板中的竹编胶合板、竹帘胶合板、竹帘竹席胶合板、竹材胶合板、竹材层压板、竹材碎料板及竹材复合板的工艺过程、产品特点及其用途,对近几年兴起的重组竹的加工工艺特点、研究现状及发展前景进行探讨。在此基础上提出了利用竹材人造板及重组竹的加工技术制作竹建筑结构用竹质板材和方材的方法,以及由竹板或竹板和钢板构成竹材组合板、组合梁、组合柱、组合墙体等结构构件的思路。     

重组竹产业化发展可行性分析

综述我国重组竹研究的进展,从资源、技术、市场、投资效益等方面探讨了重组竹产业化发展的可行性.指出重组竹的开发,可改变目前竹材胶合板生产以大径毛竹为原料、竹材利用率低的现状,有效节约资源,并为小径竹、竹材加工下脚料的高效工业化利用,开辟一条新的途径,具有较好的投资价值.     

重组竹材料技术创新与面临的关键问题

重组竹是将竹材重新组织并加以强化成型的一种竹质新材料,是中国拥有自主知识产权、并已实现产业化利用的一种竹基复合材料,具有原材料利用率高、力学性能优异的特点,产品可应用于室内外地板、家具、建筑结构材、装修装潢材,以及风电桨叶等高强度材料领域。目前,中国在重组竹制造技术领域取得重要进展,但也面临着许多制约产品开发与应用的基础研究障碍,亟待解决。文章总结了重组竹材料技术研究取得的重要进展,分析了重组竹材料在产品开发利用中尚需解决的技术问题,以期为高性能重组竹材料的理论研究和实践提供参考。     

竹重组材微晶结构的X射线衍射分析

运用X射线衍射分析(XRD)的检测手段,对冷压热固化与热压法两种生产模式的竹重组材试样进行分析,结果表明竹材纤维素是以微晶结构为基础的无定型结构,仅在衍射角2θ为22.5°附近出现较突出的晶体衍射峰,在衍射角16.7°、35°附近出现对应强度较弱的晶体衍射峰。冷压热固化与热压过程中,竹材纤维素结晶区主体结构未见明显变化,但相对结晶度有不同程度下降,对竹重组材的物理力学性能有所影响。     

竹片精细化辊剖疏解设备的研制

系统阐述了竹片精细化辊剖疏解设备的设计背景、工作原理及主要机构设计,该设备结构简单、工作可靠、劳动强度低、效率高,为竹材工业提供了一种新型竹单元加工方式及技术装备。实现了将弧形竹片精细化辊剖展开、均匀网状疏解、滚压成竹丝条状平面梯形,成为一种全新的竹材人造板构成单元,大幅提高竹材利用率,可广泛应用于竹材胶合板及重组竹等制造。     

重组竹材竹方冷压装料自动化生产线优化设计与分析

针对当前重组竹材竹方冷压装料工艺中存在的自动化水平不高、生产效率低、用工成本高等问题,对现有的重组竹材竹方冷压装料生产工序进行合理的自动化优化设计与改造,以经济、实用、自动化为原则,提出了一种可实现重组竹材竹方冷压装料工序自动化生产的生产线优化设计和技术构建。该自动化生产线包括竹束运输机构、计量上料机构、模具自动进出机构、模具盖板放置机构、销钉锁紧机构、模具转向运输机构共六个组成模块,可减少用工数量,降低劳动强度,提高自动化程度和生产效率,为实现重组竹材竹方冷压装料自动化生产提供了技术思路和借鉴。     

竹材受弯构件增强技术的研究进展

竹材是一种可持续发展的生物质材料,其作为传统建筑材料有悠久的历史。现代竹结构使用力学性能更加优异的工程竹材作为原材料,可实现更加灵活的建筑形式和结构布局,但普通竹材受弯构件存在截面刚度低、承载力与跨越能力不足等问题,在一定程度上限制了竹结构的应用,故研发竹构件增强技术具有重要意义。结合已有的竹材构件增强技术研究成果对其构造形式和力学性能进行系统阐述,主要包括配筋竹构件、工字形竹木组合构件、纤维复合材料(fibre-reinforced plastic,FRP)片材增强竹构件、竹-混凝土组合构件和竹-金属组合构件等。将竹材与金属、FRP及混凝土材料组合,其多种材料协调工作形成增强竹构件,增强竹构件的刚度、承载力等力学性能较普通竹构件有较大提升,能够更好地作为结构工程领域的承载构件使用。开发竹材受弯构件的更多有效增强形式、优化材料间连接构造形式、定量评价增强竹材构件的耐久性能、构建多样化的结构体系以及实现现代竹结构产业化发展等,应是未来竹材增强领域研究关注的重点方向。     

工业冷却塔制冷新材料——竹材

填料是工业冷却塔的重要组成部分,对提高冷却塔效率、节能降耗具有重要的意义。文章追溯了冷却塔填料的应用种类及结构,重点介绍了新型竹材填料的应用现状、竹材在冷却塔中应用的优势以及竹材填料的新型优化结构,探讨了重组竹材与小径级竹材在冷却塔中应用的可行性;对竹材填料的发展提出了几点建议:提高竹材填料的机械化程度;对竹材进行适当的物理或化学预处理,提高竹材填料的耐久性;合理开发其他优质竹质板材作为填料原材料。     

竹材定型弧铣机的研制

加工矩形竹片时上下两弧面的加工余量大,造成竹片坯料利用率低、铣削动力消耗大、刀具磨损严重.为解决上述问题研制出了竹材定型弧铣机.竹材定型弧铣机是以原竹经破竹加工而成的竹片坯条作为加工对象,能一次进行四面定宽定弧铣削加工,加工效率高,可提高竹材利用率25%以上.另外,该机还可显著降低切削加工能耗,具有结构紧凑、操作方便、加工精度高等优点.介绍了该设备的主要结构、工作原理以及进给机构、初定宽铣削机构、竹黄弧形铣削机构、竹青弧形铣削机构、终定宽铣削机构等部分的设计原则.     

建筑结构用重组竹材重要性能研究现状及发展趋势

重组竹是种不可多得的绿色建筑结构用材和替代木材的生物质材料。综述了建筑结构用重组竹材的研究进展,详细阐述了重组竹材的力学、防腐防霉、耐老化、阻燃等性能及其主要检测方法,分析了当前结构用重组竹材产业存在生产企业少、制造工艺、产品安全性能等缺乏系统研究等问题。提出对重组竹材进行基础研究、开发更多应用领域的产品、完善相关标准、加大推广力度等建议。     

糠醇树脂改性对重组竹性能的影响研究

【目的】竹材内含丰富的淀粉和糖类物质,易遭霉菌侵蚀,耐候耐久性差,探讨糠醇树脂改性对重组竹物理力学性能和防霉性能的影响,为重组竹糠醇树脂改性技术提供参考和借鉴。【方法】利用10%、20%、30%质量浓度的糠醇树脂加压浸渍竹束单元,对其进行改性处理,并采用"热进冷出"工艺制备重组竹板材,测量不同质量浓度糠醇树脂改性处理竹束的颜色和增重率,比较不同质量浓度糠醇改性重组竹材的吸水率、吸水厚度膨胀率、弹性模量、静曲强度、热稳定性、防霉性能和微观结构,检测了糠醇树脂在竹材样品中的显微分布,系统研究了糠醇树脂质量浓度对重组竹物理力学性能、热性能和防霉性能的影响规律。【结果】糠醇树脂改性处理使竹材颜色明显加深,尺寸稳定性、热稳定性和防霉性能显著提高,与对照材相比,改性竹材的色差可提高30.92%,吸水率可降低41.03%,吸水厚度膨胀率可降低46.34%,热失重率可降低75.38%,防霉等级可提高3个等级;糠醇树脂改性处理对重组竹的弹性模量影响不显著,但使其静曲强度最大可降低20.21%;随着糠醇树脂质量浓度的增加,改性竹材的颜色、尺寸稳定性、热稳定性、防霉性能均呈显著增加趋势,其静曲强度呈逐渐降低趋势。【结论】糠醇树脂改性重组竹具有优异的物理力学性能和防霉性能,20%糠醇树脂改性重组竹对霉菌的防治效力达到100%,可广泛应用于室外竹制品的制造。     

竹重组材的X射线光电子能谱分析

应用X射线光电子能谱分析(XPS)的技术手段,以冷压热固化与热压法两种生产模式的竹重组材为研究对象,分析其竹材表面元素组成及相对含量的变化。试验结果表明,冷、热压法竹重组材表面的C、O及相对含量有明显差异。从C原子结合形式来看,冷压法与热压法相比,冷压法竹重组材CA(-C-C或-C-H)含量增加明显,CB(C-O或C-OH)含量减少明显,CC(C=O)含量减少,CD(O-C=O)变化不大。说明竹材纤维素、半纤维素、木素,以及抽提物含量等化学组分出现不同程度的变化,进而影响二类竹重组材产品的物理力学性能。     

竹材无裂纹展平生产技术

无裂纹竹展平板的生产技术主要分为竹筒无裂纹展平技术和弧形竹片无裂纹展平技术。竹筒无裂纹展平时先将0.5~2 m长的竹筒去除内节、竹青,纵向开槽后,对其进行180℃左右高温饱和蒸汽软化处理3~15 min,然后趁热在展平机上利用带有线槽或者孔眼的展平辊逐级加宽,展平成无裂纹的宽幅平面竹板材;弧形竹片无裂纹展平时先将0.5~2 m长的竹筒剖分成2片以上的弧形竹片,对其进行180℃左右高温饱和蒸汽软化处理3~15 min,然后趁热在刨削展平一体机上先将弧形竹片整成圆弧形,去除竹片上竹黄、竹青层,再利用渐平弧辊和压平辊纵向逐级展平成无裂纹的窄幅平面竹板材。无裂纹竹展平板可广泛应用于竹集成材地板、刨切竹单板、竹集成材家具等加工制造,该竹材无裂纹展平生产技术可降低胶黏剂用量和能耗,降低产品成本,对竹材新产品开发具有现实意义。     

“竹材原态多方重组材料及其制造方法”获中国专利优秀奖

<正>国家林业局政府网4月21日消息,近期,国家知识产权局公布了第十六届中国专利授奖名单,国家林业局北京林业机械研究所的"竹材原态多方重组材料及其制造方法"专利获中国专利优秀奖。该专利在国内首次系统开发了竹材原态重组材料制造关键技术与设备,围绕该专利技术取得了较大科技创新,经过几年的技术开发和推广应用,取得了良好效益。围绕专利获得以下成果:一是开发了2种新材料、2项新工艺和系列化的技术装备;二是2