一种碳纤维木质基复合材料制作方法与流程

1.本发明涉及木基材料技术领域，具体是一种碳纤维木质基复合材料制作方法。


背景技术：

2.首先为了增加木制基板材的强度，通过碳纤维的附着在一定程度上可以增加木制基板材的强度进行增加。最常用的方式通过编织后的碳纤维网面或者碳纤维布附着在木制基板材表面，通过对碳纤维进行表面处理，再通过粘附方式，使木制基板材形成一层或者多层的补强层。但是该方式依然存在缺陷，首先补强层位于木制基板材表面，而木制基板材层间强度并未得到加强，而补强层位于表面，因此木制基板材中心处强度未发生改变，因此该种补强方式并不全面。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种碳纤维木质基复合材料制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种碳纤维木质基复合材料制作方法，包括：s1：将碎木、木屑送入碾磨机，将碎木和木屑进行粉碎，并且将粉碎后的木屑送入烘干炉烘干，湿度下降至1.5％，通过筛选机筛选分离，将胶水和化学硬度剂结合后与分筛后的木屑混合，获取中间体木屑和表面体木屑；
6.s2：将水平碳纤维条、纵向碳纤维条交错编织形成中间体碳纤维编织面，所述水平碳纤维条的正反面均固定连接有交错分布的纵向碳纤维补强束，所述纵向碳纤维条正反面均固定连接有交错分布的水平碳纤维补强束，并且将所述纵向碳纤维补强束、所述水平碳纤维补强束穿过中间体压合模具固定连接在牵引板的表面，通过两个牵引板向外拉扯，使所述中间体碳纤维编织面的交缝处形成空间；
7.s3：向两个所述中间体压合模具之间通过所述中间体木屑填充振实，且所述中间体木屑填充进所述中间体碳纤维编织面的交缝处空间内，通过两个所述中间体压合模具施加压力，使所述中间体木屑与所述中间体碳纤维编织面先后依此进行冷压成型、热压活化后，制备成板材中间体；
8.s4：将所述牵引板与所述纵向碳纤维补强束、所述水平碳纤维补强束分离，将所述中间体压合模具与所述板材中间体分离，z轴位置相同且相邻的两个所述纵向碳纤维条之间通过两个所述水平碳纤维补强束x向编织连接，z向位置相同且相邻的两个所述水平碳纤维条之间通过两个所述纵向碳纤维补强束y向编织连接，使所述板材中间体表面通过所述纵向碳纤维补强束、所述水平碳纤维补强束编织形成表面体碳纤维补强面；
9.s5：在所述板材中间体的两侧填充等量的所述表面体木屑，通过表面体压合模具对所述板材中间体两侧依此进行冷压成型、热压活化工序后，在所述板材中间体的外层形成包围所述表面体碳纤维补强面的板材表面体，完成碳纤维木质基复合材料制备工序，并且转至表面装饰工序进行外观深加工。
10.作为本发明再进一步的方案：所述中间体压合模具上开设有仅用于穿过所述纵向碳纤维补强束、所述水平碳纤维补强束的仿形槽体。
11.作为本发明再进一步的方案：所述水平碳纤维条、所述纵向碳纤维条由多根纤维丝编织形成的条状结构，所述纵向碳纤维补强束、所述水平碳纤维补强束由线性分布的多根未编织碳纤维丝组成，所述纵向碳纤维补强束的长度与z向位置相同且相邻的两个所述水平碳纤维条间距一致，所述水平碳纤维补强束的长度与z向位置相同且相邻的两个所述纵向碳纤维条间距一致。
12.作为本发明再进一步的方案：所述纵向碳纤维补强束、所述水平碳纤维补强束分割为两束，分别与对应的所述纵向碳纤维补强束、所述水平碳纤维补强束编织连接。
13.作为本发明再进一步的方案：在x-y面上，所述水平碳纤维补强束的长边与所述纵向碳纤维条的长边具有九十度夹角，所述纵向碳纤维补强束的长边与所述水平碳纤维条的长边具有九十度夹角。
14.作为本发明再进一步的方案：所述纵向碳纤维补强束、所述水平碳纤维补强束与所述牵引板可拆卸连接。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.采用碳纤维编织形成的立体结构与压缩木基质材料的配合，此时在中心补强的基础上形成两个表面补强，同时表面补强与中心补强之间同样具有补强连接结构的立体补强碳纤维网络结构。大幅度全面的提高了木基质材料强度，且层间强度也得到了加强，解决了碳纤维在与木基质连接的层间结构强度不足的情况。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为一种碳纤维木质基复合材料制作方法的流程示意图；
19.图2为一种碳纤维木质基复合材料制作方法中中间体碳纤维编织面的立体示意图；
20.图3为一种碳纤维木质基复合材料制作方法中中间体碳纤维编织面的俯视示意图；
21.图4为一种碳纤维木质基复合材料制作方法中s4的图形示意图；
22.图5为一种碳纤维木质基复合材料制作方法中s2-s3的图形示意图；
23.图6为一种碳纤维木质基复合材料制作方法中s5的图形示意图；
24.图中：100、中间体碳纤维编织面；200、表面体碳纤维补强面；1、水平碳纤维条；11、纵向碳纤维补强束；2、纵向碳纤维条；21、水平碳纤维补强束；3、中间体压合模具；4、牵引板；5、板材中间体；6、板材表面体；7、表面体压合模具。
具体实施方式
25.请参阅图1-图6：
26.包括：s1：将碎木、木屑送入碾磨机，将碎木和木屑进行粉碎，并且将粉碎后的木屑送入烘干炉烘干，湿度下降至1.5％，通过筛选机筛选分离，将胶水和化学硬度剂结合后与分筛后的木屑混合，获取中间体木屑和表面体木屑；
27.首先压缩木板主要由碎木、木屑进行粉碎、烘干处理后，利用胶水和化学硬度剂与碎木、木屑进行混合进行冷压成型，并且通过热压工序活化胶水后形成的板材。因此该方法主要应用于压缩木板工艺，通过对碳纤维特殊处理，来解决层间强度问题。而中间体木屑的体积要大于表面体木屑，主要由于表面体木屑的体积缩小后，在后续压缩时，表面的颗粒感相对于中间体较低，因此表面体木屑的体积小于中间体木屑。
28.s2：将水平碳纤维条1、纵向碳纤维条2交错编织形成中间体碳纤维编织面100，水平碳纤维条1的正反面均固定连接有交错分布的纵向碳纤维补强束11，纵向碳纤维条2正反面均固定连接有交错分布的水平碳纤维补强束21，并且将纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21穿过中间体压合模具3固定连接在牵引板4的表面，通过两个牵引板4向外拉扯，使中间体碳纤维编织面100的交缝处形成空间，中间体压合模具3上开设有仅用于穿过纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21的仿形槽体；
29.首先水平碳纤维条1、纵向碳纤维条2按照图3的形式进行交错编织，而水平碳纤维条1、纵向碳纤维条2的编织密度较低，此时采用该方式编织获取中间体碳纤维编织面100，使中间体碳纤维编织面100在板材中间体5的中部。但是此时的中间体碳纤维编织面100依然是平面结构，为了使中间体碳纤维编织面100和板材中间体5不会出现分层结构，因此设置了纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21。
30.首先纵向碳纤维补强束11分布在水平碳纤维条1的上下面，而水平碳纤维补强束21分布在纵向碳纤维条2的上下面。由于水平碳纤维条1和纵向碳纤维条2具有重叠区，因此纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21固定在水平碳纤维条1、纵向碳纤维条2上的位置交错，从而规避重叠区。此时两侧的纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21固定在牵引板4上。受到重叠区影响，此时的牵引板4向外侧拉动，从而形成图5所示的形态。此时位于重叠区之间的区域受到拉力影响，在水平碳纤维条1、纵向碳纤维条2的z向产生较大的间距变化。而此时交缝处形成空间内可以收纳中间体木屑，此时的中间体碳纤维编织面100在板材中间体5内部并非单层结构。此时的中间体碳纤维编织面100与板材中间体5形成交错连接，增加强度。
31.而纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21对加工起到了辅佐作用，但是如果只是为了辅佐加工设置纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21使成本增加。因此结合压缩板中间体和表面体的制作工艺，对纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21进一步的进行利用。
32.s3：向两个中间体压合模具3之间通过中间体木屑填充振实，且中间体木屑填充进中间体碳纤维编织面100的交缝处空间内，通过两个中间体压合模具3施加压力，使中间体木屑与中间体碳纤维编织面100先后依此进行冷压成型、热压活化后，制备成板材中间体5；
33.首先上述说明了板材中间体5的制备过程，由于纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21的存在，导致板材中间体5在进行压合时，会产生一定的困难，而结合中间体木屑需求，只需要在中间体压合模具3处开设仅允许纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21通过的槽体即可。而此时中间体木屑一方面较大，因此槽体压合板材中间体5时，产生的影
响很小，从而满足了加工需求。
34.s4：将牵引板4与纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21分离，将中间体压合模具3与板材中间体5分离，z轴位置相同且相邻的两个纵向碳纤维条2之间通过两个水平碳纤维补强束21x向编织连接，z向位置相同且相邻的两个水平碳纤维条1之间通过两个纵向碳纤维补强束11y向编织连接，使板材中间体5表面通过纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21编织形成表面体碳纤维补强面200；
35.首先为了方便理解，在图示中说明了方向，请参阅图3、图4和图5。由于水平碳纤维条1、纵向碳纤维条2具有重叠区，因此水平碳纤维条1、纵向碳纤维条2形成的中间体z向受力强度得到了增加，z向受力可以理解为板材中间体5的两侧受到垂直于板材中间体5的两个相反的力。但是由于水平碳纤维条1、纵向碳纤维条2在x向、y向受力强度不高，因此对中间体碳纤维编织面100进一步补强。首先请参阅图3，由于水平碳纤维条1、纵向碳纤维条2的交错，导致相邻的两个纵向碳纤维条2之间存在z轴位置差，但是z轴位置相同且相邻的两个纵向碳纤维条2之间的可以通过水平碳纤维补强束21在x向编织连接。此时将两个纵向碳纤维条2在x向之间产生加强，同理纵向碳纤维补强束11在y向交错编织连接后，进一步增加了y向强度。当编织完成后，请参阅图4，此时在板材中间体5的表面形成了表面体碳纤维补强面200，而表面体碳纤维补强面200与中间体碳纤维编织面100在z向同样具有连接。此时在中心补强的基础上形成两个表面补强，同时表面补强与中心补强之间同样具有补强连接结构的立体补强碳纤维网络结构。大幅度全面的提高了木基质材料强度，且层间强度也得到了加强。
36.s5：在板材中间体5的两侧填充等量的表面体木屑，通过表面体压合模具7对板材中间体5两侧依此进行冷压成型、热压活化工序后，在板材中间体5的外层形成包围表面体碳纤维补强面200的板材表面体6，完成碳纤维木质基复合材料制备工序，并且转至表面装饰工序进行外观深加工；
37.此时结合压缩板的制备，表面体碳纤维补强面200在编织后，紧贴在板材中间体5的表面，此时的表面体木屑通过表面体压合模具7与板材中间体5之间的空隙进行填充后，再次通过冷压、热压工序后。在表面体碳纤维补强面200的表面形成板材表面体6，为了进一步的增加表面体碳纤维补强面200的稳定性，因此在表面体碳纤维补强面200编织时，可以对表面体碳纤维补强面200与板材中间体5的接触面涂覆粘接剂增加稳固性。
38.水平碳纤维条1、纵向碳纤维条2由多根纤维丝编织形成的条状结构，纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21由线性分布的多根未编织碳纤维丝组成，纵向碳纤维补强束11的长度与z向位置相同且相邻的两个水平碳纤维条1间距一致，水平碳纤维补强束21的长度与z向位置相同且相邻的两个纵向碳纤维条2间距一致，纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21分割为两束，分别与对应的纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21编织连接；
39.首先水平碳纤维条1、纵向碳纤维条2可以提前编织成条状，而此时的纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21则可以根据水平碳纤维条1、纵向碳纤维条2的编织基础上，编入纤维丝。此时的纤维丝与水平碳纤维条1、纵向碳纤维条2垂直，而纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21在板材中间体5制备时，处于加工辅助作用。在板材中间体5成型后，此时纵向碳纤维补强束11与纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21与水平碳纤维
补强束21相互编织，由于纵向碳纤维补强束11和纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21和水平碳纤维补强束21处于平行线，因此为了增加编织强度，也可以增加横向的辅助碳纤维丝使纵向碳纤维补强束11和纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21和水平碳纤维补强束21编织成条。
40.在x-y面上，水平碳纤维补强束21的长边与纵向碳纤维条2的长边具有九十度夹角，纵向碳纤维补强束11的长边与水平碳纤维条1的长边具有九十度夹角；
41.首先如果纵向碳纤维补强束11与水平碳纤维条1平行、水平碳纤维补强束21与纵向碳纤维条2平行后，此时的表面体碳纤维补强面200采用纵向碳纤维补强束11和纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21和水平碳纤维补强束21的连接并不能对x向或者y向强度进行补充。因此当水平碳纤维补强束21的长边与纵向碳纤维条2的长边具有九十度夹角，纵向碳纤维补强束11的长边与水平碳纤维条1的长边具有九十度夹角。表面体碳纤维补强面200编织后，对x向、y向具有一定的强度补充能力。
42.纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21与牵引板4可拆卸连接；
43.由于纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21与牵引板4只是临时固定，而后续的纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21需要继续编织，因此纵向碳纤维补强束11、水平碳纤维补强束21可以与牵引板4通过夹具、粘接等任意拆卸连接形式进行固定。
44.以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种碳纤维木质基复合材料制作方法，包括：s1：将碎木、木屑送入碾磨机，将碎木和木屑进行粉碎，并且将粉碎后的木屑送入烘干炉烘干，湿度下降至1.5％，通过筛选机筛选分离，将胶水和化学硬度剂结合后与分筛后的木屑混合，获取中间体木屑和表面体木屑，其特征在于：s2：将水平碳纤维条(1)、纵向碳纤维条(2)交错编织形成中间体碳纤维编织面(100)，所述水平碳纤维条(1)的正反面均固定连接有交错分布的纵向碳纤维补强束(11)，所述纵向碳纤维条(2)正反面均固定连接有交错分布的水平碳纤维补强束(21)，并且将所述纵向碳纤维补强束(11)、所述水平碳纤维补强束(21)穿过中间体压合模具(3)固定连接在牵引板(4)的表面，通过两个牵引板(4)向外拉扯，使所述中间体碳纤维编织面(100)的交缝处形成空间；s3：向两个所述中间体压合模具(3)之间通过所述中间体木屑填充振实，且所述中间体木屑填充进所述中间体碳纤维编织面(100)的交缝处空间内，通过两个所述中间体压合模具(3)施加压力，使所述中间体木屑与所述中间体碳纤维编织面(100)先后依此进行冷压成型、热压活化后，制备成板材中间体(5)；s4：将所述牵引板(4)与所述纵向碳纤维补强束(11)、所述水平碳纤维补强束(21)分离，将所述中间体压合模具(3)与所述板材中间体(5)分离，z轴位置相同且相邻的两个所述纵向碳纤维条(2)之间通过两个所述水平碳纤维补强束(21)x向编织连接，z向位置相同且相邻的两个所述水平碳纤维条(1)之间通过两个所述纵向碳纤维补强束(11)y向编织连接，使所述板材中间体(5)表面通过所述纵向碳纤维补强束(11)、所述水平碳纤维补强束(21)编织形成表面体碳纤维补强面(200)；s5：在所述板材中间体(5)的两侧填充等量的所述表面体木屑，通过表面体压合模具(7)对所述板材中间体(5)两侧依此进行冷压成型、热压活化工序后，在所述板材中间体(5)的外层形成包围所述表面体碳纤维补强面(200)的板材表面体(6)，完成碳纤维木质基复合材料制备工序，并且转至表面装饰工序进行外观深加工。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维木质基复合材料制作方法，其特征在于：所述中间体压合模具(3)上开设有仅用于穿过所述纵向碳纤维补强束(11)、所述水平碳纤维补强束(21)的仿形槽体。3.根据权利要求1所述的一种碳纤维木质基复合材料制作方法，其特征在于：所述水平碳纤维条(1)、所述纵向碳纤维条(2)由多根纤维丝编织形成的条状结构，所述纵向碳纤维补强束(11)、所述水平碳纤维补强束(21)由线性分布的多根未编织碳纤维丝组成，所述纵向碳纤维补强束(11)的长度与z向位置相同且相邻的两个所述水平碳纤维条(1)间距一致，所述水平碳纤维补强束(21)的长度与z向位置相同且相邻的两个所述纵向碳纤维条(2)间距一致。4.根据权利要求1所述的一种碳纤维木质基复合材料制作方法，其特征在于：所述纵向碳纤维补强束(11)、所述水平碳纤维补强束(21)分割为两束，分别与对应的所述纵向碳纤维补强束(11)、所述水平碳纤维补强束(21)编织连接。5.根据权利要求1所述的一种碳纤维木质基复合材料制作方法，其特征在于：在x-y面上，所述水平碳纤维补强束(21)的长边与所述纵向碳纤维条(2)的长边具有九十度夹角，所述纵向碳纤维补强束(11)的长边与所述水平碳纤维条(1)的长边具有九十度夹角。
6.根据权利要求1所述的一种碳纤维木质基复合材料制作方法，其特征在于：所述纵向碳纤维补强束(11)、所述水平碳纤维补强束(21)与所述牵引板(4)可拆卸连接。

技术总结
本发明涉及木基材料技术领域，本发明公开了一种碳纤维木质基复合材料制作方法，包括：S1：将碎木、木屑送入碾磨机，S2：将水平碳纤维条、纵向碳纤维条交错编织形成中间体碳纤维编织面，使所述中间体碳纤维编织面的交缝处形成空间，S3：所述中间体木屑填充进所述中间体碳纤维编织面的交缝处空间内，S4：使所述板材中间体表面通过所述纵向碳纤维补强束、所述水平碳纤维补强束编织形成表面体碳纤维补强面；在中心补强的基础上形成两个表面补强，同时表面补强与中心补强之间同样具有补强连接结构的立体补强碳纤维网络结构，大幅度全面的提高了木基质材料强度，且层间强度也得到了加强，解决了碳纤维在与木基质连接的层间结构强度不足的情况。足的情况。足的情况。


技术研发人员：刘永明 梁嘉明 赵敏强 吴俐君
受保护的技术使用者：珠海德驰科技有限公司
技术研发日：2023.08.01
技术公布日：2023/10/5