[0001] 本发明涉一种竹质芯板及其制备工艺与应用。

[0002] 竹子是自然界中广泛存在的一种自然资源，生长周期短，一般3～5年即可产出可用的竹材，并且在生长过程中吸收二氧化碳，释放氧气，对环境保护作用明显，且质轻而坚韧，密度小，比强度高，可作为建筑工程材料，另外，竹材在作为建筑工程材料时，生产废物可迅速降解，能耗低，对环境污染小；由此可见，竹材是一种较为优质的生物固碳材料以及良好的建筑工程材料。

[0003] 然而，现有的制造竹质板材工艺，只能做平板，阻碍了竹质材料的广泛应用。世界上现有的芯板，包括上面板、下面板和设于两面板之间的芯管，均用金属材料制成，如不锈钢、钢、铝等金属材料。但金属材料的来源，从矿山的开采、运输、冶炼、到制成部件的过程要排放大量的二氧化碳。而竹材来自可再生材料，并且它的密度小，比强度高于钢材、铅合金等，其生长过程吸收二氧化碳，竹材吸收二氧化碳的能力是普通树木的4倍，同时释放的氧气是树林的3倍，且竹子生长周期短，一般3至5年，其生产废物可迅速降解能耗也低，是理想的生物固碳材料。

[0004]

[0082]

[0083] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

[0084] 在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)旨在区别指代的对象。对于具有时序流程的方案，这种术语表述方式不必理解为描述特定的顺序或先后次序，对于装置结构的方案，这种术语表述方式也不存在对重要程度、位置关系的区分等。

[0085] 此外，术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于已明确列出的那些步骤或单元，而是还可包含虽然并未明确列出的但对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元，或者基于本发明构思进一步的优化方案所增加的步骤或单元。

[0086] 以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明:

[0087] 实施例1如图1～图5所示：一种竹质芯板，其包括：

[0088] 竹质的上面板1、竹质的下面板2，且有多个竹质芯管3间隔排列固定于上面板1与下面板2之间；竹质芯管3为两端封闭的圆管空心结构，两端分别与上面板1和下面板2固接，上面板1、下面板2及竹质芯管3均为竹篾复合材料；

[0089] 如图6、图7所示：竹质芯管3由内到外包括内衬层3A、缠绕层3B、外面层3C，上端顶面加强封堵3D，下端底面加强封堵3E、上下两端端部外侧壁处均周向设置有加强层3F；缠绕层3B为由若干浸渍有氨基树脂胶黏剂的竹篾网层叠缠绕而成的圆管状物，内衬层3A与外面层3C均为浸润有改性环氧乙烯基酯树脂的竹纤维无纺布，内衬层3A与缠绕层3B的内壁贴合并固定连接，外面层3C与缠绕层3B的外壁贴合并固定连接；上端顶面加强封堵3D与下端底面加强封堵3E的材质均为浸润有环氧树脂的碳纤维网格布或玻璃丝网格布；加强层3F的材质为浸润有环氧树脂的碳纤维网格布和/或浸润有环氧树脂的玻璃丝网格布；

[0090] 改性环氧乙烯基酯树脂包括以下质量份数的组分：环氧乙烯基酯树脂100 质量份数，增韧剂3～5质量份数，稀释剂12～15质量份数，纳米碳纤维1～3 质量份数；

[0091] 如图6所示：下面板2从上至下由结构层与底面层2C组成，底面层2C 为浸润有环氧乙烯基酯树脂的竹纤维无纺布，结构层用粘附有氨基树脂胶黏剂的竹篾网铺设若干层，层间铺压填充材料得到下面板填充材料层2B复合而成，并加热固化；底面层2C与结构层的底面贴合并固定连接；在本实施例中，记该粘附有氨基树脂胶黏剂的竹篾网为下面板结构层基材2A；下面板2的尺寸规格，制造集装箱式房屋，采用运输集装箱的国际标准，以2438为模数，制造常规建筑，按照国家规定的建筑模数确定；

[0092] 如图4所示：上面板1从上至下由上面层1C与结构层组成，上面层1C 为浸润有环氧乙烯基酯树脂的竹纤维无纺布，结构层用粘附有氨基树脂胶黏剂的竹篾网铺设若干层，层间铺压填充材料得到上面板填充层1B复合而成，并加热固化；在本实施例中，记该粘附有氨基树脂胶黏剂的竹篾网为上面板结构层基材1A；上面板1的尺寸规格，制造集装箱式房屋，采用运输集装箱的国际标准，以2438为模数，制造常规建筑，按照国家规定的建筑模数确定；

[0093] 填充材料为生物基颗粒与树脂的混合物，生物基颗粒总质量占填充材料总质量的20％～40％，生物基颗粒为竹粉、木粉、秸秆粉、藤粉中的一种或多种。

[0094] 本实施例还提供了一种竹质芯板的制备工艺，其包括以下步骤：

[0095] S1、制备竹篾片：

[0096] S1.1、将原竹材劈开成竹片，去青、去黄，根据需要制成长度相等的若干竹篾片，竹黄去除厚度为0.2mm～0.4mm，竹青去除厚度为0.1mm～0.3mm，每条竹篾片的宽度均为0.2～2mm，将竹篾片经脱脂处理后干燥至含水率低于10％，得到脱脂竹篾片；

[0097] S1.2、选取拉力强度≥90MPa的脱脂竹篾片，在5％的NaOH溶液中浸泡 6h，之后取出干燥并控制含水率在10％以下，得到碱浸竹篾片，选取拉力强度≥90MPa的碱浸竹篾片备用；

[0098] S2、制备树脂材料：用于浸渍竹篾层的树脂或颗粒层树脂均为环氧树脂、氨基树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨树脂、不饱和聚酯树脂或聚氨脂树脂中的一种。

[0099] S2.1、以质量份数计，将氨基树脂100份、生物填料15～30份、纳米碳纤维1～3份混合并搅拌均匀，得到氨基树脂胶黏剂，备用；

[0100] S2.2、以质量份数计，将环氧乙烯基酯树脂100份、增韧剂3～5份、稀释剂12～15份、纳米碳纤维1～3份混合并搅拌均匀，得到改性环氧乙烯基酯树脂，备用；

[0101] S3、制备填充材料：

[0102] 将生物基颗粒与树脂混合并搅拌均匀，得到填充材料，备用；生物基颗粒为竹粉、木粉、秸秆粉、藤粉中的一种或多种，生物基颗粒总质量占填充材料总质量的20％～40％；

[0103] S4、制备竹篾网：

[0104] S4.1、上面板与下面板用竹篾网，将竹篾片按间距0.1mm～1mm编制，按照设计的上面板与下面板竹篾网的尺寸规格，分别制备分别堆放。制造集裝箱式房屋，采用运输集裝箱的国际标准，以2438为模数，制造常规建筑，按照国家规定的建筑模数确定。竹篾网之间搭接≥50mm，在宽度方向上各竹篾片搭接偏差不超过5mm，搭接角度偏差不超过5°；

[0105] S4.2、芯管用竹篾网，竹篾网的宽度1～50mm视芯管的高度适当选择，按间距0.1mm～1mm制卷，为适用于各种高低的芯管，芯管用竹篾网可制备成单根双根和多根；

[0106] S5、制备竹质芯管：

[0107] S5.1、制作内衬层，为便于成型工具园管抽出，先在成型工具园管上包裹一层薄膜或涂刷脱模剂，然后用竹纤维无纺布和环氧乙烯基酯树脂环向饶裹在成型工具园管上，得到内衬层；

[0108] S5.2、制作缠绕层，将S4.2制备的芯管用竹篾网浸渍在树脂中，使得竹篾的外表面粘附树脂材料，浸渍树脂与缠绕竹篾同时进行，缠绕在内衬层上，并施加一定的压辊压力，将树脂材料附在竹篾表面并填充在竹篾间隙中，得到缠绕层；

[0109] S5.3、位制作外面层，用竹纤维无纺布和环氧乙烯基酯树脂环向包裹在缠绕层上；

[0110] S5.4、制作加强层，在竹质芯管两端环向包裹浸润有环氧树脂的玻璃丝网格布或浸润有环氧树脂的碳纤维网格布，得到加强层；

[0111] S5.5、两端封堵，将成型工具园管抽出，竹质芯管移到下一工位，两侧的机构同时动诈，将芯管两端顶面与底面涂上环氧树脂胶并贴上浸润有环氧树脂的碳纤维网格布或玻璃丝网格布将两端面封堵；

[0112] S5.6、固化，完成竹质芯管制备。

[0113] S6、制备下面板：

[0114] S6.1、在下面板模板表面涂覆一层脱模剂；

[0115] S6.2、将被配制好的环氧乙烯基酯树脂浸透的竹纤维无纺布铺在模板上，得到底面层；

[0116] S6.3、将S4.1制备的下面板竹篾网的浸入配制好的氨基树脂中，使竹篾片被氨基树脂完全包覆；然后进行安放，注意竹篾网与竹篾网的搭接不小于 50mm；

[0117] S6.4、将S3制备得到的填充材料均匀摊铺在竹篾网上并压实；

[0118] S6.5、循环S6.4、S6.4、粘附有氨基树脂的竹篾片铺设若干层，层间铺压填充材料复合而成结构层；

[0119] S6.6、固化、脱模，制得下面板。

[0120] S7、制备上面板：

[0121] S7.1、在上面板横板上铺一层隔离薄膜；

[0122] S7.2、将S4.1制备的上面板竹篾网的浸入配制好的氨基树脂中，使竹篾片被氨基树脂完全包覆；然后进行安放，注意竹篾网与竹篾网的搭接不小于 50mm；

[0123] S7.3、将S3制备得到的填充材料均匀摊铺在竹篾网上并压实；

[0124] S7.4、循环S7.2、S7.3、粘附有氨基树脂的竹篾片铺设若干层，层间铺压填充材料复合而成结构层；

[0125] S7.5、将被配制好的环氧乙烯基酯树脂浸透的竹纤维无纺布铺在模板上，得到上面层；

[0126] S7.6、固化、脱模，制得上面板。

[0127] S8、组装：

[0128] S8.1、取S6中制备得到的上面板和S7制备得到的下面板，以及若干S5 中制备得到的竹质芯管，将竹质芯管底面涂上坏氧树脂结构胶，垂直于下面板均匀摆放在下面板的上与下面板粘合接固定；

[0129] S8.2、在竹质芯管顶面涂上坏氧树脂结构胶，然后将上面板效在竹质芯管的上端粘合固定，即得到竹质芯板。

[0130] 本发明具有广泛的应用前景，上述竹质芯板的应用领域包括建筑、桥、集装箱、太阳能板、车体、船体的制作等。举例如下：

[0131] 实施例2，应用于建筑的屋顶构件，见图8～图11所示：一种竹质芯板光伏光热构件，其包括：竹质芯板4A、光伏光热组件4B；光伏光热组件4B，自下而上包括隔热板4B1、毛细管网4B2、导热粘固胶4B3、透明背板 4B4、EVA胶4B5、光伏电池4B6、玻璃盖板4B7；隔热4B1，置于基板4A 之上，起隔热作用，本实施例中采用聚氨酯泡沫材质，亦可用其他隔热材料替换；竹质芯板4A采用实施例1提供的竹质芯板；

[0132] 毛细管网4B2，置于聚氨酯泡沫板4B1之上，经以上的导热粘固胶4B3、透明背板4B4、EVA胶4B5吸收光伏电池4B6产生的热量；

[0133] 玻璃盖板4B7，层压于光伏电池4B6顶面，两者之间再设置一层EVA胶 4B5。

[0134] 实施例3，见图12、图13所示：应用于建筑的一种竹质芯板生物固碳种植墙体结构，其包括：墙体结构、生物固碳种植采统；

[0135] 墙体结构，包括由内向外依次设置的内装饰板5A1、竹质芯板5A2、防水层5A3、保温层5A4、外装饰面层5A5；竹质芯板5A2采用实施例1提供的竹质芯板；保温层5A4内部设置有空腔；

[0136] 竹质芯板5A2内部的空腔内有功能性填料5A21，功能性填料5A21根据工程需要可以是用于节能的保温材料和/或用于承受荷载的竹材或竹质纤维或混凝土或钢材等；

[0137] 其中设有生物固碳种植采统，包括的通风补水系统5B1放置于保温层5A4 内部的空腔之中，雨水槽5B2安置于外装饰面层5A5的顶部，储水池5B3安置于外装饰面层5A5的下端，种植槽5B4安置于外装饰面层5A5的下部；通风补水系统5B1用以将雨水槽5B2收集的雨水引入储水池5B3中；

[0138] 还包括智能控制的植物种植、淋水装置等，智能控制植物种植及淋水装置的输入端与储水池5B3连通，其用以滴灌种植槽5B4中种植的植物；其它可选的装置适当布置。

[0139] 如图13所示：其种植滴灌作业流程是首先往地下的储水池5B3注水，如雨水槽5B2收集的雨水不满时注入厨房、浴室等污水处理后的再生水，如仍不满足时再注入自來水，并注入水溶肥。启动水泵开始充水至软管，同时驱动连杆和滑块带动软管喷头沿种植物滴灌。何时完成滴灌何时再需要滴灌由传感器将信息传至控制芯片，何时储水池5B3需要加水由水位传感器将信息传至控制芯片。全部滴灌作业均由控制芯片进行智能化控制。

[0140] 本发明提供了上述竹质芯管的竹篾缠绕工艺的应用，具体包括在制作圆形构件例如风电塔架、管廊、水塔、水管、风管、观光塔等。举例如下：

[0141] 实施例4.如图14所示：应用于风力发电的一种风电塔架，其包括：由内至外依次为内衬层6A、竹篾缠绕结构层6B、外防护层6C复合而成。所述内衬层6a和所述外防护层均是由竹纤维无纺布和环氧乙烯基酯树脂复合而成。所述竹篾缠绕结构层6B，是由浸润,,,有氨基树脂的竹篾网缠绕若干层复合而成。所述外防护层6C，是将被配制好的环氧乙烯基酯树脂浸透的竹纤维无纺布缠绕在结构层上，缠绕若干层达到外防护层设计厚度，竹篾网缠绕工艺是应用S5、制备竹质芯管的工艺，管质芯管的缠绕工艺具有广泛的应用前景。

[0142] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

[0143] 上文中通过一般性说明及具体实施例对本发明作了较为具体和详细的描述。应当指出的是，在不脱离本发明构思的前提下，显然还可以对这些具体实施例作出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。