[发明专利]一种高强可降解的交通工具外壳部件的制造方法

说明书

本发明是一种高强可降解的交通工具外壳部件，其结构是包括2‑8层竹维管束纤维帘，或2‑8层竹维管束纤维毡，或2‑4层竹维管束纤维帘与1‑5层竹维管束纤维毡的复合结构;其制造方法，包括如下步骤：（1）竹维管束纤维的分离；（2）竹维管束纤维帘、竹维管束纤维毡的制作和施胶；（3）外壳部件的组坯和热压。优点：利用竹维管束的高强度力学性能，通过合理的结构设计，制造成高强可降解的交通工具外壳部件，来替代碳纤维和玻璃纤维，该种材料具有生物可降解、材料来源可持续，可以用酚醛胶等便宜胶粘剂来固化；成品表面美观、尺寸稳定性好、强度高、质量轻、生产效率高等优点，是一种可持续的循环经济，符合交通工具的发展趋势。

技术领域

本发明涉及的是一种高强可降解的交通工具外壳部件及其制造方法，属木材工业中的人造板制造技术领域。

背景技术

许多人认为交通工具（汽车、船、飞机、火车）安全不安全，重要是车身牢固不牢固，钢板厚度越厚，也就越安全。但现代的轿车设计恰恰不是这样考虑，设计者从力学研究的角度出发，该柔软的地方就柔软，该刚硬的地方就刚硬，根据不同的受力状况，让部分车体在碰撞时起到吸能分散的作用，尽量减弱冲击力。已达到最大限度地保护驾驶员及成员的目的。目前改性塑料是最重要的汽车轻质材料，可减轻零部件约40%的质量，据说汽车四分之三的油耗是与整车重量有关，若重量下降10%，油耗及排放可分别下降8%及4%，2017年中国的汽车产销量已达到2940万辆，这就意味着需要更多的能源资源，降低交通工具的重量也就随之可以降低更多的能源消耗。目前塑料已经广泛地用于交通工具上来降低其重量、成本等。塑料的强度不高，有些高档车船和飞机已经开始使用碳纤维及玻璃纤维制品来增强，碳纤维的价高，且其配合使用的也是价格较高的树脂如环氧树脂等，玻璃纤维虽便宜，也存在需要较贵的树脂来胶合的问题，且这些纤维制品也存在加工过程和使用后的环保问题，寻找可以再生的纤维材料是解决此类问题的有效手段之一。

中国竹类资源丰富，约有竹类植物35属，近400种，面积、蓄积量均居世界第一，素有“竹子王国”之誉。现有竹林面积720万hm²，纯竹林占420万hm²，主要分布在长江流域、华南以及西南地区。竹材组织结构简单，维管束在竹杆壁上平行排列，形成独特直纹理结构，维管束间为薄壁细胞组成的基本组织，竹材单位面积内的维管束数量、纤维束排列方向以及纤维本身的强度是影响竹材强度的重要因素。通过文献已知：单根竹纤维的拉伸强度高达1770MPa（化学分离）、930MPa（机械分离）；维管束的拉伸强度达到470 MPa（机械分离），竹束纤维（通过化学离析或碾压疏解作用将竹材薄壁细胞分离形成的多个维管束在一起的竹丝纤维）拉伸强度达到610MPa（化学分离）。现有一种竹材高温饱和蒸汽来分离竹维管束，在温度为160℃以上的饱和蒸汽罐中，利用高温蒸汽的快速加热和湿热热处理，此时半纤维素在如此高的温度和湿度下迅速水解和热解，达到短时间将维管束之间结合力减弱的目的，此时基本组织中薄壁细胞已经破碎，很容易通过滚压等外力方式将竹材维管束之间分离开来，而竹黄和薄壁细胞变成粉末等碎料，其维管束纤维的直径为0.25-0.60mm，且维管束纤维经过高温热处理后，此时的竹纤维已具备尺寸稳定性好。这些维管束纤维的长度可以达到加工竹筒的长度，再将其通过编织帘，或剪成10-200mm短料后铺装成毡，在铺装在毡前的下落过程中对其施胶。

利用竹维管束的高强度力学性能，通过合理的结构设计，来满足交通工具外壳部件的强度和轻量化的要求。如汽车的保险杠，汽车的车门、顶部结构、行李舱盖，火车的车厢，船体材料，以及飞机的外壳部件。

将此种高强的维管束纤维材料施加热固性树脂，通过热压机一次模压成型，如需表面光洁和美观，可在其表背面覆贴树脂浸渍纸，成品将其边部修整后，无需油漆等二次表面处理。采用该方法生产的交通工具的外壳部件，其维管束纤维来源广泛，可以利用现在应用得较少的丛生竹和壁薄的毛竹竹梢等，如云南的巨龙竹、龙竹、黄竹，四川的慈竹，广东的青皮竹，福建的木竹等，且竹材的径级不限。

发明内容