本發明屬于工程木制品制造領域，特別是涉及一種竹木復合方柱及其制備方法。

背景技術：

單板層積材,是一種利用小徑級原木，經旋切后將單板多層涂膠、順紋(也可以加入橫紋單板)組坯、拼接膠壓而成的高性能新型結構材料，它不但保留了木材許多良好的天然優勢,還具有均勻的結構特性，強度變異小，許用應力高，遠遠超過有節材，接近無節材，尺寸穩定性好，強重比優于鋼材,加工方便,且具有良好的穩定性和抗震減震性。重組竹又稱重竹，是一種將竹材重新組織并加以強化成型的一種竹質新材料，也就是將竹材加工成長條狀竹篾、竹絲或碾碎成竹絲束，經干燥后浸膠，再干燥到要求含水率，然后鋪放在模具中，經高溫高壓熱固化而成的型材。但是上述單板或者竹條如果是單獨使用均存在脆性強，使用壽命短的問題。

技術實現要素：

本發明提供了一種竹木復合方柱。

本發明還提供了上述竹木復合方柱的制備方法。

本發明所述的一種竹木復合方柱，外圍為單板層積材，中間為重組竹芯材，單板層積材和重組竹芯材之間采用單組份聚氨酯或水基乙烯基聚氨酯粘接。

優選的，所述重組竹芯材為正方柱，所述單板層積材均等厚等長等寬的，并且單板層積材厚度為重組竹芯材厚度的1/4-1/2。進一步優選的，單板層積材為厚度為重組竹芯材厚度的1/4-1/3。

所述竹木復合方柱組胚時，將重組竹芯材置于中間厚，依次排列外層單層板基材，使得貼合緊密。

上述竹木復合方柱的制備方法，包括以下步驟：

(1)單板層積材的制備：將速生木材旋切成單板并預處理，然后以多層速生木材單板經過涂膠、順紋組坯、施壓膠合后鋸切形成；

(2)重組竹芯材的制備：將原竹徑向剖分后放置在固含量為35％的酚醛樹脂中浸漬淋干，熱壓固化成型；

(3)組胚并壓合成型：將步驟(2)的重組竹芯材置于中間，步驟(1)的單板層積材置于重組竹芯材四周，采用單組份聚氨酯或水基乙烯基聚氨酯粘接后置于模具壓機中冷壓成型。

優選的，步驟(1)中，將速生木材旋切成單板，是指將速生木材旋切成寬度為900-1500mm，長度為2000-2500mm，厚度為2.0-3.0mm的單板。

優選的，步驟(1)中，以多層速生木材單板經過涂膠、順紋組坯、施壓膠合，是指將40-60層單板順紋組胚后通過酚醛樹脂粘接，其中單板雙面涂膠量為250-300g/m²。

進一步優選的，涂膠后采用“高頻預壓和熱壓”工藝進行單板膠合，具體是在高頻輸出功率為3.5-10KW和壓力為0.5-1.0MPa條件下在高頻壓機上預熱3-15min，然后在溫度130-150℃、壓力1.0-1.2MPa的熱壓機上進行熱壓，熱壓時間按照0.5-1.5min/mm計算。

優選的，步驟(2)中，將原竹徑向剖分，是指將原竹徑向剖分為寬度為5-10mm，長度為1500-3000mm，厚度為1.5-2.0mm的竹條。

優選的，步驟(2)中，將所述竹條放置在固含量為35％的酚醛樹脂中浸漬15min，然后淋干1-2h直到不粘手；將淋干后的竹條按順紋方向組坯，最終形成800×(300-600)mm的板坯；置于140℃的溫度和單位壓力3-5MPa條件下，模具壓機熱壓固化成型，熱壓時間根據板坯厚度按照0.2min/mm計算。

優選的，步驟(3)中，將單組份聚氨酯或水基乙烯基聚氨酯涂布在重組竹表面，根據重組竹的尺寸對單板層積材進行裁截，然后將單板層積材包敷在重組竹周圍。

優選的，步驟(3)中，涂膠量為140-180g/m²。

優選的，步驟(3)中，將組坯后的竹木復合柱置于模具壓機中進行冷壓成型，四周同時加壓，壓力為0.5-1MPa，時間為1.5h。

有益效果：本發明技術充分利用速生木材和竹材的優點，可以得到以下三個好處：一是合理布置木材和竹材，可提高30—40％的承載力，以該方法生產的板材結構合理，性能優越；二是提高了速生木材和竹材的附加值及科技含量，大大拓展其工程應用領域；三是采用高頻預熱木單板，效率更高。以速生木材單板為基材制造單板層積材，以充分利用種植范圍廣闊的速生木材資源，不僅發揮木材本身抗震的優點，克服速生木材本身材質和加工上的缺陷，而且通過內置重組竹使得其物理力學性能大幅提高，同時，出材率較高，經濟效益顯著；相比實木，竹木復合方柱具有可設計性，可根據實際使用情況進行結構設計；另外，高頻技術的應用使得厚型單板層積材的制造周期大大縮短，提高生產效率和質量。

附圖說明

圖1是本發明的竹木復合方柱的結構示意圖；

圖2是圖1的橫截面圖；

圖3是圖1的效果圖；

圖4是圖2的效果圖。

其中：1重組竹芯材；2單板層積材。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作出詳細說明。

實施例1

毛竹意楊復合方柱的制備

(1)意楊單板的制備。過程為：意楊原木-截斷-木段軟化-剝皮-旋切-剪切-修補-斜磨。將意楊原木旋切成寬度為1000mm，長度為2200mm，厚度為2.5mm的單板；含水率不需要特別控制；將50層單板順紋組胚后通過酚醛樹脂粘接，其中單板雙面涂膠量為280g/m²；涂膠后采用“高頻預壓和熱壓”工藝進行單板膠合，具體是在高頻輸出功率為5KW和壓力為0.8MPa條件下在高頻壓機上預熱10min，然后在溫度140℃、壓力1.0MPa的熱壓機上進行熱壓，熱壓時間按照1.0min/mm計算；將熱壓后的產品冷卻，鋸切。

(2)毛竹重組材的制備。過程為：毛竹原料-徑向剖分-竹條干燥-浸膠-淋干-鋪裝-熱壓-鋸切。將毛竹徑向剖分為寬度為8mm，長度為2000mm，厚度為1.8mm的竹條；將所述竹條放置在固含量為35％的酚醛樹脂中浸漬15min，然后淋干1-2h直到不粘手；將淋干后的竹條按順紋方向組坯，最終形成800×(300-600)mm的板坯；置于140℃的溫度和單位壓力3-5MPa條件下，模具壓機熱壓固化成型，熱壓時間根據板坯厚度按照0.2min/mm計算。

(3)將單組份聚氨酯或水基乙烯基聚氨酯按照涂膠量為160g/m²涂布在重組竹表面，根據重組竹的尺寸對單板層積材進行裁截，然后將單板層積材包敷在重組竹周圍；將組坯后的竹木復合柱置于模具壓機中進行冷壓固化成型，四周同時加壓，壓力為0.5-1MPa，時間為1.5h。

制備所得竹木復合方柱如圖1所示，中間為重組竹芯材1正方柱，外層四周為等厚等長等寬的單板層積材，并且單板層積材厚度為重組竹芯材厚度的1/3。所述竹木復合方柱組胚時，將重組竹芯材置于中間厚，依次排列外層單層板基材，使得貼合緊密。圖2位橫截面圖，效果圖見圖3和4.

實施例2

毛竹桉木復合方柱的制備

(1)桉木單板的制備。過程為：桉木原木-截斷-木段軟化-剝皮-旋切-剪切-修補-斜磨。將桉木原木旋切成寬度為1000mm，長度為2200mm，厚度為2.5mm的單板；含水率不需要特別控制；將50層單板順紋組胚后通過酚醛樹脂粘接，其中單板雙面涂膠量為280g/m²；涂膠后采用“高頻預壓和熱壓”工藝進行單板膠合，具體是在高頻輸出功率為5KW和壓力為0.8MPa條件下在高頻壓機上預熱10min，然后在溫度140℃、壓力1.0MPa的熱壓機上進行熱壓，熱壓時間按照1.0min/mm計算；將熱壓后的產品冷卻，鋸切。

(2)毛竹重組材的制備。過程為：毛竹原料-徑向剖分-竹條干燥-浸膠-淋干-鋪裝-熱壓-鋸切。將毛竹徑向剖分為寬度為8mm，長度為2000mm，厚度為1.8mm的竹條；將所述竹條放置在固含量為35％的酚醛樹脂中浸漬15min，然后淋干1-2h直到不粘手；將淋干后的竹條按順紋方向組坯，最終形成800×(300-600)mm的板坯；置于140℃的溫度和單位壓力3-5MPa條件下，模具壓機熱壓固化成型，熱壓時間根據板坯厚度按照0.2min/mm計算。

(3)將單組份聚氨酯或水基乙烯基聚氨酯按照涂膠量為160g/m²涂布在重組竹表面，根據重組竹的尺寸對單板層積材進行裁截，然后將單板層積材包敷在重組竹周圍；將組坯后的竹木復合柱置于模具壓機中進行冷壓固化成型，四周同時加壓，壓力為0.5-1MPa，時間為1.5h。

對比例1

意楊單板層積材方柱的制備

過程為：意楊原木-截斷-木段軟化-剝皮-旋切-剪切-修補-斜磨。將意楊原木旋切成寬度為1000mm，長度為2200mm，厚度為2.5mm的單板；含水率不需要特別控制；將50層單板順紋組胚后通過酚醛樹脂粘接，其中單板雙面涂膠量為280g/m²；涂膠后采用“高頻預壓和熱壓”工藝進行單板膠合，具體是在高頻輸出功率為5KW和壓力為0.8MPa條件下在高頻壓機上預熱10min，然后在溫度140℃、壓力1.0MPa的熱壓機上進行熱壓，熱壓時間按照1.0min/mm計算；將熱壓后的產品冷卻，鋸切

對比例2

毛竹重組材的制備

過程為：毛竹原料-徑向剖分-竹條干燥-浸膠-淋干-鋪裝-熱壓-鋸切。將毛竹徑向剖分為寬度為8mm，長度為2000mm，厚度為1.8mm的竹條；將所述竹條放置在固含量為35％的酚醛樹脂中浸漬15min，然后淋干1-2h直到不粘手；將淋干后的竹條按順紋方向組坯，最終形成800×(300-600)mm的板坯；置于140℃的溫度和單位壓力3-5MPa條件下，模具壓機熱壓固化成型，熱壓時間根據板坯厚度按照0.2min/mm計算。

對比例3

毛竹桉木混合層積材方柱的制備

(1)桉木單板的制備。過程為：桉木原木-截斷-木段軟化-剝皮-旋切-剪切-修補-斜磨。將桉木原木旋切成寬度為1000mm，長度為2200mm，厚度為2.5mm的單板；含水率不需要特別控制。

(2)毛竹重組材的制備。過程為：毛竹原料-徑向剖分-竹條干燥-浸膠-淋干-鋪裝-熱壓-鋸切。將毛竹徑向剖分為寬度為8mm，長度為2000mm，厚度為1.8mm的竹條；將所述竹條放置在固含量為35％的酚醛樹脂中浸漬15min，然后淋干1-2h直到不粘手。

(3)桉木單板和竹條間隔順紋組坯，即一層木材單板，上面鋪一層竹條，在竹條上再鋪一層單板，以此類推。要求表層和底層為木材單板。將單組份聚氨酯或水基乙烯基聚氨酯按照涂膠量為160g/m²涂布在相鄰的重組竹和單板表面；涂膠后采用“高頻預壓和熱壓”工藝進行膠合，具體是在高頻輸出功率為5KW和壓力為0.8MPa條件下在高頻壓機上預熱10min，然后在溫度140℃、壓力1.0MPa的熱壓機上進行熱壓，熱壓時間按照1.0min/mm計算；將熱壓后的產品冷卻，鋸切。

實施例3

毛竹意楊復合方柱的制備

(1)意楊單板的制備。過程為：意楊原木-截斷-木段軟化-剝皮-旋切-剪切-修補-斜磨。將意楊原木旋切成寬度為900mm，長度為2000mm，厚度為2.0mm的單板；含水率不需要特別控制；將40層單板順紋組胚后通過酚醛樹脂粘接，其中單板雙面涂膠量為250g/m²；涂膠后采用“高頻預壓和熱壓”工藝進行單板膠合，具體是在高頻輸出功率為3.5KW和壓力為0.5MPa條件下在高頻壓機上預熱3-15min，然后在溫度130℃、壓力1.0-1.2MPa的熱壓機上進行熱壓，熱壓時間按照0.5-1.5min/mm計算。將熱壓后的產品冷卻，鋸切。

(2)毛竹重組材的制備。過程為：毛竹原料-徑向剖分-竹條干燥-浸膠-淋干-鋪裝-熱壓-鋸切。將毛竹徑向剖分為寬度為5mm，長度為1500mm，厚度為1.5mm的竹條；將所述竹條放置在固含量為35％的酚醛樹脂中浸漬15min，然后淋干1-2h直到不粘手；將淋干后的竹條按順紋方向組坯，最終形成800×(300-600)mm的板坯；置于140℃的溫度和單位壓力3-5MPa條件下，模具壓機熱壓固化成型，熱壓時間根據板坯厚度按照0.2min/mm計算。

(3)將單組份聚氨酯或水基乙烯基聚氨酯按照涂膠量為140g/m²涂布在重組竹表面，根據重組竹的尺寸對單板層積材進行裁截，然后將單板層積材包敷在重組竹周圍；將組坯后的竹木復合柱置于模具壓機中進行冷壓固化成型，四周同時加壓，壓力為0.5-1MPa，時間為1.5h。

實施例4

毛竹意楊復合方柱的制備

(1)意楊單板的制備。過程為：意楊原木-截斷-木段軟化-剝皮-旋切-剪切-修補-斜磨。將意楊原木旋切成寬度為1500mm，長度為2500mm，厚度為3.0mm的單板；含水率不需要特別控制；將60層單板順紋組胚后通過酚醛樹脂粘接，其中單板雙面涂膠量為300g/m²；涂膠后采用“高頻預壓和熱壓”工藝進行單板膠合，具體是在高頻輸出功率為10KW和壓力為1.0MPa條件下在高頻壓機上預熱3-15min，然后在溫度150℃、壓力1.0-1.2MPa的熱壓機上進行熱壓，熱壓時間按照0.5-1.5min/mm計算。將熱壓后的產品冷卻，鋸切。

(2)毛竹重組材的制備。過程為：毛竹原料-徑向剖分-竹條干燥-浸膠-淋干-鋪裝-熱壓-鋸切。將毛竹徑向剖分為寬度為10mm，長度為3000mm，厚度為2.0mm的竹條；將所述竹條放置在固含量為35％的酚醛樹脂中浸漬15min，然后淋干1-2h直到不粘手；將淋干后的竹條按順紋方向組坯，最終形成800×(300-600)mm的板坯；置于140℃的溫度和單位壓力3-5MPa條件下，模具壓機熱壓固化成型，熱壓時間根據板坯厚度按照0.2min/mm計算。

(3)將單組份聚氨酯或水基乙烯基聚氨酯按照涂膠量為180g/m²涂布在重組竹表面，根據重組竹的尺寸對單板層積材進行裁截，然后將單板層積材包敷在重組竹周圍；將組坯后的竹木復合柱置于模具壓機中進行冷壓固化成型，四周同時加壓，壓力為0.5-1MPa，時間為1.5h。

實施例1-4和對比例1-3的性能對比：

從美觀和順紋抗壓強度來看，本發明的竹木復合柱采用外圍為單板層積材，中間為重組竹芯材，這種結構可以充分體現木材花紋的天然美感，又可以大幅提高柱的抗壓強度和彈性模量。