CN111002418A

CN111002418A - 一种具有互换牢固接头的复合竹筒的制造方法

Info

Publication number: CN111002418A
Application number: CN201911347330.7A
Authority: CN
Inventors: 许斌; 顾文丽; 曾诗轶; 王新洲; 程大莉; 朱伟
Original assignee: Nanjing Forestry University
Current assignee: Nanjing Forestry University
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2020-04-14

Abstract

本发明涉及一种具有互换牢固接头的复合竹筒的制造方法，其特征是包括如下工艺步骤：（1）圆竹端部处理；（2）圆竹端部的变截面；（3）圆竹端部实心规格化处理。通过圆竹端头开槽后，其端头的弧形竹片可以向内或向外弯曲成需要的尺寸，填充的树脂快速固化而形成规格截面的端头，以便其可以很容易与锯材、圆竹等连接。优点：这种复合圆竹的生产成本低，加工工艺可控、成型周期短、连接端头截面尺寸可以按设计来加工，便于自动化生产，具有互换快速装配。可以广泛用于家具、家居、竹建筑等，是一种可持续使用的环保材料。

Description

一种具有互换牢固接头的复合竹筒的制造方法

技术领域

本发明是一种具有互换牢固接头的复合竹筒的制造方法，属于木材工业中的竹材加工技术领域。

背景技术

随着木材资源的短缺，人们环保意识的增强，寻找理想的代用材料成了家居和建筑行业急需解决的难题。

竹材作为一种生物材料，竹材每天生产约三十公分，速度高于其他任何植物，竹材圆筒结构是天然形成的奇妙的结构，这种结构符合材料力学中的等强度设计原理，是植物中作为结构材的最好的原料之一，它具有强度高、弹性好、性能稳定、密度小的特点，为最环保高效的独特建筑材料之一。但由于圆竹壁薄中空，截面多为不规则的圆形，且除竹节外无横向组织，加上竹材高度锥度变化大以及径级大小不规格，如何将其设计成可以快速装配的部件（如家具、竹房、建筑）又是一难点。为此，根据竹筒的特殊结构，将其端部进行开槽后，其端头的弧形竹片可以向内或向外弯曲成需要的尺寸，通过内部填充可以快速固化并有一定硬度和强度的树脂材料，为了降低成本还可以在竹筒端头内部添加木棒、圆竹和竹条，树脂将内部的木棒、圆竹、竹条以及竹材端面的弧形竹固化成为一整体，圆竹端面就变成固定规格的截面，以便其可以很容易与锯材、圆竹等连接制作为家具、家居、建筑材料等，由于竹材端头截面固定，加工装配时自动化程度快，可流水化快速作业，替代加工繁琐且需长途进口的SPF锯材等。也可以现场配作，如榫卯结构在连接件位置固定后加入树脂，树脂快速固化后将两连接件牢固结合。

我国的竹子资源集中分布在长江以南的14个省、市、自治区。现已报道的竹种有37属约500种，属数和种数均占世界的1/2。我国竹林面积在1亿亩以上，约占全球竹林总面积的1/3；每年竹材砍伐量约1000万吨，相当于3600多万立方米木材。我国有大型竹材如巨龙竹、龙竹、云南麻竹、小叶龙竹、毛竹以及小型的刚竹、淡竹、紫竹、茶杆竹、硬头黄竹、撑篙竹、青皮竹、凤凰竹、白竹等，这些竹材的竹杆通直，是作为家具、家居及建筑的理想材料。加之现有的技术已经解决了竹材易虫蛀、开裂、腐朽霉变的问题，正是大力发展这种可持续利用的生物质资源。

随着社会经济的发展和人口的增加，全球环境压力加大，各国政府和人民的环境意识加强，认识到生态循环的重要性，竹子具有一次造林成功，地下茎即可年年行鞭、出笋、成竹，年年择伐，生生不息，永续利用。竹子生长迅速，生长周期短，具有资源的可持续性，不破坏森林生态资源。

发明内容

本发明提出的是一种具有互换牢固接头的复合竹筒的制造方法，其目的在于利用竹筒结构合理、强度高、弹性好、中空保温、无需锯切加工的特点，提出了一种生产成本低、加工工艺可控、成型周期短、连接端头截面可以加工设计的尺寸，便于自动化生产，具有互换快速装配的规格化竹筒端头的制造方法。

本发明的技术解决方案：一种具有互换牢固接头的复合竹筒的制造方法，包括如下步骤：（1）圆竹预处理；（2）圆竹端部处理；（3）圆竹端部的变截面；（4）圆竹端部实心规格化处理。

所述步骤（1）圆竹预处理：竹材在饱和蒸汽中加热处理，在温度为170～190℃的饱和蒸汽压力罐中处理6～25分钟。

所述步骤（2）圆竹端部处理：圆竹加工成需要的长度，靠端部60～200mm内有竹节时，先将内外层竹节去除，与无节处平齐，竹黄部分挖掉或铣削掉1～8mm，并将端部外圆倒角1～3mm，然后根据装配需要的端部截面尺寸将其锯割或铣槽分成2～8片弧形竹片，分开长度为靠端部60～200mm，槽底部为大于槽口的圆孔。

所述步骤（3）圆竹端部的变截面：将竹材热处理后，乘热将其端头弧形竹片向内或向外弯曲成型，端头压缩或扩大成比圆竹外径平均值小或大2～40mm的圆柱环状，与其对应的装配孔直径配合。

所述步骤（4）圆竹端部实心规格化处理：在端头中***比内径小的圆木棒或去青后的小圆竹或竹条，然后将其弧形竹片从内部支撑开，放到固定形状的模具中，然后端头内部倒入树脂，树脂可以将内部的圆木棒、小圆竹或竹条和外部弯曲弧形竹片固化成规格的接头，撤除模具后得到固定柱形截面的高强接头。

竹材两端都进行上述的固定截面处理，或者在不需要连接的另一端通过填充30～120mm厚的树脂将端头封住，以增强端头的抗压和防开裂。

所述树脂为聚氨酯或聚脲。

圆竹端头与其他材料连接时，采用现场配作连接，榫卯结构在连接件位置固定后加入树脂，树脂快速固化后将两连接件牢固结合。

本发明的有益效果：

1）复合圆竹为最佳圆形结构，重量轻，生长期短，生产工艺简便。

2）利用圆竹本身强度高的特点，将竹筒作为承重件而与预先加工对应的装配孔槽的板材或圆竹等装配，可以做到标准化快速装配连接，且由于圆竹与板材、圆竹等之间的连接为榫卯结构，结构牢固稳定性好。

附图说明

附图1是上端缩小下端封住的复合竹筒的结构示意图。

图中：1为圆竹，2为弧形竹片，3为树脂固化层，4为圆木棒，5为圆竹筒内封住端头的树脂固化层，6为圆竹上加工的槽口。

具体实施方式

如附图1所示，一种竹筒端头便于连接的制作方法，包括如下工艺步骤：（1）圆竹端部处理；（2）圆竹端部的变截面；（3）圆竹端部实心规格化处理。

所述步骤（1）圆竹端部处理：圆竹加工成需要的长度，靠端部60～200mm内有竹节时，先将外层竹节去除，与无节处平齐，竹黄部分挖掉或铣削掉1～8mm，并将端部外圆倒角1～3mm，然后根据装配需要的端部截面尺寸将其锯割或铣槽分成2～8片弧形竹片，分开长度为靠端部60～200mm，槽底部为大于槽口的圆孔。

所述步骤（2）圆竹端部的变截面：将竹材热处理后，并乘热将其端头弧形竹片向内或向外弯曲成型，端头压缩或扩大成比圆竹外径平均值小或大2～40mm的圆柱环状，与其对应的装配孔直径正好配合。

所述步骤（3）圆竹端部实心规格化处理：在端头中***比起内径小的圆木棒或去青后的小圆竹，然后将其弧形竹片从内部支撑开，放到一固定形状的模具中，然后端头内部倒入已经配制好的树脂，该树脂可以在5～40min内将内部的圆木棒、小圆竹和竹条等和外部弯曲弧形竹片固化成规格的接头，撤除模具后就得到固定截面的高强接头。

该圆竹经过以上处理后，可以作为家具、竹房子、家居、建筑的材料。

实施例1

一种竹筒端头便于连接的制作方法如下：

（1）圆竹端部处理：刚砍伐毛竹筒选择直径在76-90mm无弯曲材，锯裁成750mm，靠上部140mm的竹黄部分挖掉3mm，并将端部外圆倒角3mm，然后将其锯割成4片弧形竹片，分开长度为靠端部140mm，槽底部为大于槽口的圆孔。

（2）圆竹端部的变截面：将竹材在温度为180℃的饱和蒸汽压力罐中热处理15分钟，并乘热将其端头弧形竹片向内弯曲成型，端头压缩成外径70mm的圆环状，与其对应的装配孔直径正好配合。并将其干燥到含水率10-15%。

（3）圆竹端部实心规格化处理：在端头中***长120mm、直径35mm左右圆木棒，然后将其弧形竹片从内部支撑开，放到一外径70mm的模具中，然后端头内部倒入已经配制好的树脂，树脂长度离端头120mm，该树脂可以在10min内将内部的圆木棒固化成规格的接头；该端树脂固化后，将竹筒另一端内部也填入50mm高的树脂，撤除模具后就得到外径70mm固定截面的高强接头。在树脂填入时可以在竹筒壁上高于填充高度地方钻小孔，将树脂打到竹筒内，树脂打到竹筒两端后根据需要可以将树脂通过震动震实。

实施例2

一种竹筒端头便于连接的制作方法如下：

（1）圆竹端部处理：新鲜毛竹筒选择直径在80～100mm无弯曲材，锯裁成2400mm，靠上部200mm的竹黄部分挖掉3mm，并将端部外圆倒角3mm，然后将其锯割成8片弧形竹片，分开长度为靠端部200mm，槽底部为大于槽口的圆孔。

（2）圆竹端部的变截面：将竹材在温度为180℃的饱和蒸汽压力罐中热处理12分钟，并乘热将其端头弧形竹片向内弯曲成型，端头压缩成外径70mm的圆环状，与其对应的装配孔直径正好配合。并将其干燥到含水率10-15%。

（3）圆竹端部实心规格化处理：在端头中***长120mm、直径40mm左右圆竹，然后将其弧形竹片从内部支撑开，放到一外径70mm的模具中，然后端头内部倒入已经配制好的树脂，树脂长度离端头150mm，该树脂可以在10min内将内部的圆竹固化成规格的接头；该端树脂固化后，将竹筒另一端内部也填入50mm高的树脂，撤除模具后就得到外径70mm固定截面的高强接头。在树脂填入时可以在竹筒壁上高于填充高度地方钻小孔，将树脂打到竹筒内，树脂打到竹筒两端后根据需要可以将树脂通过震动震实。

该处理圆竹可以作为竹墙柱材使用。

Claims

1.一种具有互换牢固接头的复合竹筒的制造方法，其特征是包括如下步骤：

（1）圆竹预处理；

（2）圆竹端部处理；

（3）圆竹端部的变截面；

（4）圆竹端部实心规格化处理。

2.根据权利要求1所述的一种具有互换牢固接头的复合竹筒的制造方法，其特征所述步骤（1）圆竹预处理：竹材在饱和蒸汽中加热处理，在温度为170～190℃的饱和蒸汽压力罐中处理6～25分钟。

3.根据权利要求1所述的一种具有互换牢固接头的复合竹筒的制造方法，其特征是所述步骤（2）圆竹端部处理：圆竹加工成需要的长度，靠端部60～200mm内有竹节时，先将内外层竹节去除，与无节处平齐，竹黄部分挖掉或铣削掉1～8mm，并将端部外圆倒角1～3mm，然后根据装配需要的端部截面尺寸将其锯割或铣槽分成2～8片弧形竹片，分开长度为靠端部60～200mm，槽底部为大于槽口的圆孔。

4.根据权利要求1所述的一种具有互换牢固接头的复合竹筒的制造方法，其特征是所述步骤（3）圆竹端部的变截面：将竹材热处理后，乘热将其端头弧形竹片向内或向外弯曲成型，端头压缩或扩大成比圆竹外径平均值小或大2～40mm的圆柱环状，与其对应的装配孔直径配合制作。

5.根据权利要求1所述的一种具有互换牢固接头的复合竹筒的制造方法，其特征是所述步骤（4）圆竹端部实心规格化处理：在端头中***比内径小的圆木棒或去青后的小圆竹或竹条，然后将其弧形竹片从内部支撑开，放到固定形状的模具中，然后端头内部倒入树脂，树脂可以将内部的圆木棒、小圆竹或竹条和外部弯曲弧形竹片固化成规格的接头，撤除模具后得到固定柱形截面的高强接头。

6.根据权利要求1所述的一种具有互换牢固接头的复合竹筒的制造方法，其特征是竹材两端都进行上述的固定截面处理，或者在不需要连接的另一端通过填充30～120mm厚的树脂将端头封住，以增强端头的抗压和防开裂。

7.根据权利要求5或6所述的一种具有互换牢固接头的复合竹筒的制造方法，其特征是树脂为聚氨酯或聚脲等。

8.根据权利要求1所述的一种具有互换牢固接头的复合竹筒的制造方法，其特征是圆竹端头与其他材料连接时，采用现场配作连接，榫卯结构在连接件位置固定后加入树脂，树脂快速固化后将两连接件牢固结合。