竹质纤维复合工程材料及制品的生产方法

本发明涉及把竹质纤维条（竹蔑条或竹片等）与玻璃纤维等配合制成竹玻等织物而后用 其生产玻璃纤维等增强聚合物或无机基体竹质纤维复合工程材料及制品的工艺方法，属混杂 纤维复合材料生产工艺方法。

竹材结构致密，抗压、抗拉、耐磨性能好，而它的耐腐蚀性更优于木材等其它植物纤维， 但由于竹杆中空、直径小、成板性能差，割裂性大等多种原因在使用上受到限制。现在主要 有用竹蔑条帘制作竹胶板，玻璃钢竹芯复合板等产品，它们一般是由数层相同或不同的表面 板与芯板或芯帘经过层合、层压等加工而成的。例如：1、"一种以竹板片为芯材的复合板材

"(专利号：95234591.9)，就是迭在一起的几层或几十层竹板编片材或竹片芯材经过胶接再 在外表面覆盖玻璃钢表层而制成的，等于在竹胶板外侧铺覆玻璃钢表层。2、"一种玻璃钢竹 芯复合板"（专利号：98210768.4)它是用竹帘（竹条）与玻璃纤维分层铺覆树脂填充层合而 成。由于竹帘经（线）向与纬（竹条）向力学性能不同，纬向抗拉强度等力学指标高于经向， 因此，在使用时让竹条方向与板的受力方向相同，当板的受力方向尺寸大于竹帘宽度（竹条 长度）时，同一铺层竹帘就得对接一次或多次，接缝处竹条强度为零，各铺层之间接缝都得 错开，铺层操作很不方便。竹帘层间与最外层必须加玻璃纤维布，加树脂固化后形成玻璃钢 层与竹帘层的胶接。该板只适合于糊成型，不适合各种设备连续成型。在强外力作用下竹帘 接缝处易出现断裂、分层等现象，使用范围受到限制。

本发明的目的就是利用竹质纤维收縮量小，弹性和韧性都高，顺纹抗拉强度约为 1800kg/cm2，顺纹抗压强度约为800kg/c^等优良性能，与玻璃纤维等其它各类纤维相比价格 低廉，资源丰富易得的优势。通过把有限长度竹篾条或竹片接成无限长竹经条与玻璃纤纬等 ^Hii成竹玻布，这消除了竹质纤维割裂性大的缺陷和短、小不易成型的不足，实现了两类纤 维，两维以上方向的强度互补，并使竹玻布有了新的特性，竹经条方向只能回转到一定半径， 依竹经条薄厚而定。顺竹经条方向可任意折叠巻曲，沿竹条有非常好的线性成型性能。与玻 璃纤维布、纱、带、毡等相比有非常好的铺层特性。同时，玻璃纤维等与聚合物或无机胶粘 剂基体有非常好的相溶性，竹经条又能阻断大部分竹玻布两侧基体的混溶，为两侧基体的分 歩濂工奠定基础。这样把竹玻布与其它玻纤等布、纱、毡等配合作双相或多相增强材料，用 聚合物（热固、热塑树脂）作基体相，可选择一种或多种作单相或多相基体（内衬层或里层、结构层、外保护或表层）采用与该相基体相适应的成型工艺或一组成型工艺生产出相应的玻 璃纤维增强聚合物或无机基体竹质纤维复合工程材料及制品。选用不同种或多种聚合物配合 可生产出有不同内外部基体特征和特性又有内部竹质纤维材料性能的能满足不同使用要求的 多种多样竹质纤维复合材料。该生产工艺方法可以直接生产出各种形状复杂的竹质纤维复合 材料制品。玻璃纤维等把竹质纤维条紧紧地束缚在玻纤增强聚合物基体之中，即玻纤把复合 材料中的增强相和基体相紧紧地拉在一起，使其整体性能非常好能满足各种工程使用需要。

本发明按着以下成型技术工艺方案设计生产玻纤增强聚合物基竹质纤维复合工程材料 及制品。基本上包括以下两大歩：

一、竹玻织物生产：把同一规格横截面的各种有限长竹竹质纤维条经对接、指接、打坡 口搭接等胶接或机械联接成无限长竹质纤维条或定长切断。再把竹质纤维条与玻璃纤维等聚 合物增强纤维经纬配合织造或非织造成竹玻织物竹玻布，竹玻织物包含有针织物、机（交） 织物、织编织物、编织物，缝编织物及其它竹玻等非织造物等。依竹质纤维条在竹玻织物中 的方向有纬向竹玻布和经向竹玻布，经向竹玻布简称竹玻布。该布既可手工织造也可用各类 织机织造。该布可按使用要求长度截成竹玻布帘或竹玻布带。

1、 针织竹玻布是与排列整齐的一组经、纬向竹质纤维条对应把玻璃纤维纱等用针织的 方式通过竹条两侧缝隙成圈把竹条织进针织物内，与这相对采用纬编、经编就针织成相应的 经向、纬向竹玻布。采用环向纬编就织出管状竹玻织物，这种织物特别适合复合中空型材。

2、 机（交）织竹玻布是与排列整齐的一组玻纤经钞或竹经条对应，用竹条或玻纤纱穿 纬使两组纤维彼此垂直，或以特定的角度交织而成的竹玻织物，纬向竹玻布或经向竹玻布。

3、 编织竹玻织物是以一组竹条为同一方面，另一组玻璃纤维纱与其偏移适当角度，然 后互相交织在一起形成竹玻编织物。管状编织与成型工艺配合可生产出各种空心复合型材。

4、 缝编竹玻布是以一组竹经条或一组竹纬条与一组或多组玻纤讳纱或玻纤经纱或另加 玻纤毡、其它方向的一组或多组玻纤纱配合作铺衬材料主体，用有机纤维线或玻纤纱把它们 缝合成经向竹玻布或纬向竹玻布。

5、 织编竹玻布是把机织和针织的方法结合起来，织成机织物和针织物混合的纵条竹玻

织物。这种织物是由竹经条和玻纤纱等两组纤维形成，竹经条与玻纤玮纱分别从两个织轴上 退绕出来。由多根竹经条一组成条分布在织机上，仍是穿过特制综眼由开口机构控制。每一 组经条中有一甩针，玻纤纬纱穿入甩针上的穿纱孔中。梭口开放之后由每一组经条中的甩针 引入该条中的玻纤纬纱，玻纤纬纱是欢根引入的。两组经条之间有一舌针，舌针的前后运动把两组经条之间的玻纤纬纱圈编结起来形成如针织物的组织。竹玻非织造物是指一组竹质纤 维条与玻璃纤维等短切丝一起针刺、成毡等非织造加工成非织造竹玻布。

二、竹质纤维复合材料成型：竹质复合材料的成型是以竹玻布的铺层复合成型工艺特点 为基础，以聚合物或无机物基体材料成型工艺为依据，按需选用玻纤布、纱、毡等增强材料 配合，根据竹质复合材料制品的使用要求选用不同的成型工艺路线就可以生产出满足不同使 用要求和用途的各种形状的玻纤增强聚合物基竹质纤维复合工程材料及制品，竹质纤维含量 最高可达80%以上，以竹玻布作增强材料适合全部能以竹玻织物作增强材料的聚合物或无机 物基复合材料的生产工艺。

1、 低压接触成型

用低压接触成型工艺生产竹质纤维复合材料及制品的成型工艺过程是，先把竹玻布帘予 制成模具设计形状，而后把它铺放在模板、阴模、阳模或对模上，然后施加较低压力或不加 压，使树脂浸透增强材料，再通过加热或常温固化，脱模后再经过辅助加工而获得设计形状 制品或予制结构芯材。这类成型工艺含有手糊成型、喷射成型、袋压成型、单位或多位机械 铺层动模喷射树脂成型，树脂传递模塑成型、夹层结构、热压罐成型，热膨胀模塑成型（低 压成型）和二次浇注成型等等。采用上述一种或多种成型工艺配合可生产出各种船体，火车 客、货、保温车箱箱体，汽车车箱、保温车箱及车箱板，洗槽，各种装饰板、家具板，地板、 台面板等予制结构芯板，各种地板，台面板芯板等经二次浇注成为人造理石等表层基体制品， 家具，装配式贮仓、罐、箱及集装箱规格板材料，整体集装箱和保温集装箱，弹药和舟桥箱 体，各种桥及桥梁构件，夹层保温箱体及房屋墙体，各种瓦等等许多类制品。

2、 模压成型

用模压成型工艺是将竹玻织物裁剪成所需形状;预浸树脂后放入金层模具中经加热加压 成型竹质玻璃钢（热固、热塑）基制品。可生产各种板材，家具台面板，槽形构件，与芯模 配合可模压出各种型材等。

3、 层压成型

用层压成型工艺是将浸渍胶竹玻布，按照压制厚度要求配迭成板坯，置于两个抛 光的金属模具（板）之中（间），放在热压机上，对两层模具之间加热、加压，经热压 固化，然后冷却脱模。它主要用于制造各种规格玻璃纤维增强聚合物基竹质纤维复合板。 它的密度要高于用低压成型工艺生产的板材。

4、 管、罐成型用竹玻布带环向铺层制作聚合物基竹质纤维复合管、罐体有许多种成型方式，即可手糊 成型也可以用机械设备成型。制作各类常压、中低压贮罐、运输罐、反应罐等适合手糊与设 备并用成型，用手糊制作各类卧式罐体封头、立式罐体上盖下底，设备成型各种罐体筒。制 作各种冷却塔适用手糊成型。各种管、罐筒的主要成型工艺有巻管成型、缠绕成型、连续缠 绕成型、环放成型等。巻管成型工艺是把预浸或现浸胶竹玻布带在巻管机上热巻，借助巻管 机上的热辊将胶布带软化，使胶布带上的树脂（热固、热塑）熔融，在一定的强力作用下， 辊筒在运转过程中，借助辊筒与芯模之间的磨擦力将胶布带按一定规律连续巻到芯模管 上，这样经多层巻制达到所需厚度，然后经冷辊冷却定型，从巻管机上取下，热塑性 继续冷却固化脱芯模，热固性巻管送入固化炉固化脱芯模。最后修边检验为成品管。 缠绕成型工艺是在控制竹玻布带拉、压力的情况下，按着一定的规律连续的浸渍树脂 胶液，连续地缠绕在相应于制品内腔尺4的芯模或内衬上，然后在室温或加热'条件下 使之固化成型。连续缠管是用预浸或现浸树脂竹玻布带，按设计的规律缠绕在芯模上，经 外、内加热固化成型或冷却成型（热塑性），在芯模上的钢带推动下，连续不断的向前 推进，脱模，再经二次固化后定长切断。竹玻布带有很好的回弹伸直特性，因此，适 合在旋转圆模腔内按规律加树脂填料等并施加推、压力环放铺层，然后在室温、加热 或冷却条件下固化成外经与模腔相应的管、罐结构筒体。该成型工艺再与离心成型相配合可 以方便的生产出多相基体管、罐体。根据竹玻布带环向铺层成型时，按所选 树脂基体的物理化学状态可采用干法、湿法和半干法三种成型工艺。竹质纤维管、罐结构体 与相应的内衬层和外保护层相配合就可以满足输送和贮存水、油、气、各种液体等，适应许 多应用场合需要，也可以用来制作潜艇筒体。其耐温性能高于相应的纯玻纤增强聚合物基复 合管、罐。

5、拉挤成型

用拉挤成型工艺是将竹玻布带进行树脂浸渍（熔融热塑性树脂）然后通过保持一定截面 形状的成型模具，并使其在模内固化成型后，在牵引力作用下，连续出模生产出无限长竹质 纤维型材或芯材，芯材经再次或多次涂敷外层单相或多相基体材料生产出多相基体型材，最 后按所需长度切断。它主要用于生产各种棒、板（车箱板、家具板、装饰板等等）、管、实体 型材（工字形、槽形、方形、T形、H形、C型、异形型材等）和空心型材（门窗型材、屋架 型材、叶片、水箱型材等）等。用于燥的颗粒状发泡粘土、膨胀珍珠岩、泡沫弊作为拉挤型材的内芯填料，采用连续竹玻布带等做成下槽形增强半硬包封套底，混胶轻质颗粒填料利用 挤出动力挤到下槽内，合上上层竹玻布带盖，在牵引力作用下，经过包封模具预定型，然后

在成型模具内压力注入树脂，使竹玻布封套和填料浸胶再经加热固化成制品，最后定长切割， 成为有填料芯的拉挤型材。

6、 连续制板

用连续制板工艺是把单层或多层竹玻布浸渍热固或热塑（熔融）树脂，按需要可加入装 饰、保护层，浸热固性树脂竹玻布上下两面铺放聚酯薄膜，由对辊或多辊加压排气复合，进 入固化定型室加热或风冷固化定型为各类板材或芯板，有聚酯膜的收巻再用，芯板再经热复 合或冷贴就可生产出异相基体复合板材，最后按需定长切断。在定型室内加上横向、纵向压 波装置就可生产出各种带圆弧波纹，连续异形波纹，不连续异形波纹的横向、纵向板、瓦等， 与横、纵向对应是使用纬向竹玻布，经向竹玻布带来实现的。它可制造出各种竹质纤维复合 平板（家具板、装饰板、工程用板等)、异形板、波纹板等，各种玻璃纤维增强聚合物基竹质 纤维瓦（顺纹、横纹、热固性、热塑性），芯板，芯板再经热挤等其它工艺复层为双相基体复 合板。

7、 热塑性复合材料成型

用竹玻布作增强材料的热塑性复合材料的成型工艺主要有竹玻布预浸料模压成型、片状

竹质模塑料冲压成型，片状竹质模塑料真空成型，预浸（现浸）竹玻布带缠绕成型、拉挤成

型，连续制板成型、离心成型和挤出成型等。连续竹玻布带经溶剂浸渍或熔融浸渍或与塑料

片叠合再经加热加压，使竹玻纤维浸透塑料排除气泡，冷却定形按需长度切断成预浸竹质片

材或巻制成预浸竹质巻材。用熔池熔化可获得熔体树脂。把预浸竹质片材经模压、冲压或真

空加热成型为各种热塑树脂基竹质纤维复合材料制品。如装配式水箱板、家具板、装饰板等。

热塑性竹质复合材料的缠绕成型工艺原理和缠绕机设备与热固性玻璃钢基竹质复合材料的一

样，不同的是热塑性竹质复合材料缠绕制品，需要在缠绕机上增加预浸（现浸）竹玻布带预

热（熔融树脂）装置和加热加压辊。缠绕成型时，先将预浸（现浸）竹玻布带加热到软化点，

再与芯模的接触点加热，并由加压辊加压，使其熔接成一个整体。热塑性复合竹质材料拉挤

成型工艺与热固性玻璃钢基竹质复合材料基本相似。不同的是竹玻布带的预浸树脂或现浸树

脂在入模之前都应被加热为熔融状态，在模具内树脂浸透竹玻纤维挤压成型，出模、经冷却

定型，牵引和定长切断成制品，该工艺可以拉挤出各种截面竹质型材。主要产品有各种规格

家具板材，装饰板材，门窗型材、空腹型材，实体型材等。热塑性连续制板工艺是把单层或多层连续竹玻布带通过熔池。与挤出机挤出熔融料配合浸渍树脂或加入薄塑片材，经压辊或 加热压辊碾压成平板或各种瓦及异形板。用多层竹玻布带与多台挤出机配合可连续生产出超 过2m宽板材，可生产纵、横波形竹质塑钢瓦，各种家具板、仓板等多种板材。热塑性离心浇 注用于各种竹质管罐内衬层复合，以增加防腐性能。 8、竹质无机复合材料成型

竹质无机复合材料成型是用竹玻布作铺层积料按需加入玻纤布、纱等其它增强材料与石 膏、水泥、氯氧镁等胶黏剂复合可生产许多类竹质纤维无机基体复合工程材料及制品。竹质 无机复合材料及制品的成型工艺与竹质热固性树脂基复合材料成型工艺基本相同，只需根据 石膏、水泥、氯氧镁等胶黏剂固化特点调整一些工艺参数，就可生产出与聚合物基体相同的 无机物基体的同一种竹质制品，这些工艺主要有手糊成型、模压成型、连续制板、拉挤成型、 夹层结构、管罐成型等特别是无机基体结构层与有机基体的内衬层和外保护装饰层的多相基 体复合制品可满足许多场合应用。主要制品有装配式仓、水箱、车箱、集装箱板，家具、装 饰、台面板，竹质无机玻纹瓦、管、罐、冷却塔，保温夹层板，保温夹层屋面瓦、夹层墙体 板、装配式别墅及活动房子，各种槽形体等。

本发明竹玻纤维混杂复合工程材料及制品的生产方法有效地解决了用玻璃纤维作载体 把速生短小的竹质纤维复合成大型船艇、各种贮罐、反应罐、贮仓、冷却塔、水箱、洗槽、 管材、各种车箱、集装箱、实心或空心型材、板材、装饰板、家具、瓦等等许多类产品的难

题。通过改进和调整各种纤维增强聚合物或无机物复合材料生产设备和工艺，许多类产品就 可部分或全部实现机械化大量生产，竹质工程材料是采用混杂纤维增强做到优势互补。因此， 与传统的各种竹纤维增强有机基体复合材料的性能与热压制造工艺相比复合成型工艺更多， 且简单方便，产品种类更多，各种力学性能更好。这主要是因为各种竹纤维复合材料的竹纤 维积层是靠热固性和热塑性树脂基体胶接在一起，而竹质工程材料的竹玻布积层是靠玻璃钢 和热塑玻璃钢基体把竹质纤维条紧固在一起，整体性好。竹质纤维含量超过65%，有些80% 以上。热固性竹质工程材料制品与对应的玻璃钢制品相比耐高温性能、耐老化性能得到提高， 比重下降，成型工艺简便，力学性能保证使用要求，造价降低许多，热塑性竹质工程材料制 品的基体树脂与竹质纤维复合是靠玻璃纤维作中间体把竹质纤维条绑在一起，这消除了热塑 性基体与竹纤维复合界面粘结不好，性能较低的弊病。与热塑性基体材料制品相比增加了抗 冲击性能。耐低温性能、抗老化性能、抗蠕变性、强度等，同时大大地降低了造价。该项生

产方法的发明为充分利用我国产量居世界第一的竹材资源找到了一条新路，为社会提供一类优质、廉价的竹质纤维复合工程材料及制品，这将大大减少木材、聚合物及其复合材料、铝 型材等等材料的用量，这将能缓解我国木材、石油资源短缺的现象，有很好的发展前景和应 用空间。

本发明竹质纤维复合工程及制品的生产方法实施例.-实施例一，纬向机（交）织竹玻布

把传统的竹帘织机的经线换成满足织物组织密度要求的玻璃纤维经纱，用同一规格竹蔑 条或竹片或是短竹篾条接长被切成同一长度的竹纬条打纬交织成纬向机织竹玻布。使用时按 需用长度切断。

实施例二，竹质纤维复合板

首先在模具或模板上铺摊或喷覆一层树脂，铺覆一层玻纤布，再铺摊或喷覆一层树脂， 铺覆一层与板规格相同的竹玻布，再铺摊或喷覆一层树脂，再铺覆一层竹玻布一层树脂这样 循环直至所需厚度为止，最后覆模或不覆，加压为层压板，不加压为层合板。在铺层中可加 玻纤布、纬向竹玻布等以增加板宽方向的抗压，抗折能力。同一规格层压或层合板可实现机 械化生产。这类板适用于装配贮仓、罐、箱和集装箱等。也适用于为家具等行业提供原料板 材，采用手糊层合方法可生产规格板也可生产不规则的船体等异形结构和夹层保温结构玻璃 钢基竹质复合体。

实施例三，玻璃钢基竹管、罐体和仓体等生产

竹玻布带与玻纤布带、纱等配合缠绕成型制玻璃钢基竹管、罐体等制品，是首先在芯模 上预制或缠绕好内衬层；而后用竹玻布带浸渍树脂缠绕结构层至所需厚度，相邻层可以是同 旋向，最好是左右旋交替缠绕，层间可加玻纤布带、纱缠绕层。最后是不用或用玻纤布带， 纱等缠绕最外保护层。可用竹玻布带加树脂先缠绕结构层，而后再加适合要求的各种基体材 料复合内衬层和外保护层。即各层可按实际制品的工艺特点随意调整，这一点在制作贮罐， 反应罐等罐类制品优为重要。

实施例四：竹质纤维型材的生产。

竹玻布带用玻纤布、纱、毡等配合采用拉挤，连续制板等工艺可生产出各种形状的玻纤

等增强单相或多相（多工拉成型）聚合物基竹质型材或为后续成型工艺准备的竹芯型材。主

要有以下几类：（1)工程用竹型材，工字梁、T型、槽、角型、圆、方管等等线性异形材。

以高强的热周性树脂单相基体为主。（2)生产家庭装饰板、家具板材，以热固、塑双相基体

为主。热塑单相基体家具板材有很好的成型性能，竹玻4增强效果与热塑基体的外观效果能满足全部家具对板材的性能要求。（3)用复合工艺把竹芯型材与聚合物基料配合经注射、浇 铸、模压、再拉挤、层压等等制成双基体或多基体的各种台面，家具，装饰板，地板块等， 与各种夹心材料配合可生产房屋，屋面保温板，保温车箱体等。（4)生产出门窗用型材。（5) 层面瓦型材，特别是塑料基竹材层面瓦的强度和耐候性方面高于现在的塑料屋面瓦。