一种新型节能环保交通工具厢内竹材扶手杆部件制造方法

摘要

本发明公开了一种新型节能环保交通工具厢内竹材扶手杆部件制造方法，包括以下步骤：首先选取毛竹，接着将竹子进行干燥，然后进行涂胶，紧接着进行竹条的软化，然后再进行胶合固化，接着是竹条的弯曲成型，然后才是弯曲竹条的定型，紧接着是竹条板的组坯胶合，接下来就是胶合和定型，最后是组装。采用本发明技术方案，不仅能够使得扶手杆的稳定性更好，同时还减少扶手杆的重量，扶手杆的整体强度及硬度得到提高；对于扶手杆的管件，他们的衔接方式使得扶手杆更加坚固，为安全使用提供了保障；同时产品及制造方法经济实用，经济效益和社会效益显著，因而有利于推广和应用。

说明书

技术领域

本发明涉及交通工具厢内扶手杆的生产技术研究领域，具体 的涉及一种新型节能环保交通工具厢内竹材扶手杆部件制造方 法。

背景技术

随着社会经济的迅猛发展，人们生活水平的不断提高，科学 技术的不断进步，同时人与自然地矛盾日益突出，尤其是随着私 家车爆发式增长，大气污染与温室效应越来越严重。这些年因温 室效应所引发的极端天气陡然增多，地震，海啸，暴雨，干旱等 自然灾害频频发生，对地球的生态平衡造成严重破坏，这已经引 起人们的警惕和关注。人类开始思考人与自然地和谐发展。此刻 公共交通工具更加受到人们的欢迎与青睐。同时公共交通工具已 经不再是单纯的交通工具了，而是被赋予了环保和低碳的概念， 公共交通工具厢内扶手杆部件的材质也经历了由碳钢合金到铝 合金质的的发展。在人们普遍注重节能、环保的时代，一种新型 节能环保交通工具厢内竹材扶手杆管架部件的制造技术和市场 逐步成熟。

为了满足牢固，稳定，轻质，经济，环保等方面的要求，关 键要在材质的选择和加工生产方法上进行创新。传统的扶手杆部 件多为金属材质，从早先的碳钢合金发展到现在的铝合金材质等 等，但这些材料均利用不可再生资源，高污染、高排放，容易造 成环境污染等问题。竹子作为一种可再生的天然资源，其本身具 有高硬度、高韧度，抗压、抗拉和轻质等特点，并且材料很容易 得到，便于加工和利于环保。将竹材通过不同工艺成型，运用到 扶手杆部件中能够产生巨大的社会和经济效益。

发明内容

为克服现有材料和工艺的不足，本发明提供一种新型节能环保交 通工具厢内竹材扶手杆部件制造方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案 实现：

一种新型节能环保交通工具厢内竹材扶手杆部件制造方法， 包括以下步骤：

1)选竹：杆形要直、圆，且较粗。竹龄过小，其细胞内 含物的积累尚少，纤维间的微孔隙较大，在干燥后易引起变形， 制成品干缩湿胀系数大，几何变形也大，故不宜选用；竹龄过 大在干燥后，硬度过大(含硅量增加)，强度开始降低，对刀 具损伤也大，故也不宜大量选用。

2)干燥：干燥工序对保证制成品的质量尤为重要。只有竹 片达到干燥工艺标准要求，制成品才不易开裂、变形或脱胶；干 燥后含水率以6.5％～7.5％为宜，含水率低于5.5％，竹材的强 度会降低。

3)涂胶：一般采用脲醛树脂胶粘剂，要求其固含量60％以 上，粘50Pa·s～60Pa·s，游离甲醛含量低于0.3％，施胶量一 般控制在150g/m²左右；竹片在涂胶后应陈化，其时间应比木质 材料的陈化时间长一些，这是因为竹材的弦向或径向吸水速率较 低。

4)竹条的软化：竹材组织致密，材质坚韧，其抗拉强度和 弯曲强度很高，对竹条进行软化处理使竹条易于弯曲定型， 通过对高温快速加热，使竹条有效地软化，易于实现弯曲成 型；由于竹材中含有较丰富的抽提物，影响竹材的耐久性和易 导致霉变，因此.必须对竹材进行防霉处理；根据软化方法的 不同，可在软化前或软化的同时去除抽提物，提高竹材的耐久 性和防霉变性。

5)胶合固化：由于竹材的导热系数比木质材料略小，因此其 热压时间应略长于木质材料，热压温度与木质胶合板相同，热压 压力可视竹片的平整度而异，且与压机的操作顺序有关，一般比 木质材料稍大；冷压胶合工艺与木质材料冷压工艺相近，只是前 者采用的压力较大，在生产过程中要作好原料，工艺条件及产品 质量检查工作，应经常检查单板含水率、胶液粘度、涂胶量及胶 压条件等。

6)竹条的弯曲成型：将软化后的竹条弦面层叠，再用细 铁丝捆扎成捆。竹条捆在高湿热状态下放入模具中；均匀缓慢 加压到竹条捆与模具紧密贴合后与模具一起夹紧固定，然后 连同模具放入干燥箱内高温(130℃～150℃)干燥，在干燥 过程中随竹条干缩量的增加及时紧固模具，保持紧密贴合状 态，以使竹条弯曲定型良好，模具的精度对弯曲成型质量的影 响亦很大，加压时应保证各叠竹条厚度一致，受力均匀平衡， 避免整叠竹条捆扭曲或倾斜。

7)弯曲竹条的定型：由于弯曲的竹条存在弹性应力，需在 保持压力的条件下进行干燥定型，将紧固的模具一起放入干燥箱 内干燥，在达到预定干燥程度(含水率小于10％)之前保持压紧 状态，干燥完毕，将竹条捆连同模具取出，待竹条捆完全冷却后松 开模具。此外，也可采用急剧冷却方式定型，但后续干燥易产生一 定量的回弹，定型后的形状不十分准确，可用于对弯曲形状要求 不高的场合，定型后取出弯曲的竹条捆，按层叠的顺序编号，以便 层积胶合时按原序组坯。

8)竹条板的组坯胶合：竹材胶合常用胶粘剂有酚醛树脂胶 和脲醛树脂胶，对胶合完毕的弯曲竹条板进行刨削和定厚砂光加 工，备用。

9)将根据自行车的上管，下管，座管，立管，头管，五通， 前叉，竖杆，后叉片，后上叉，后下叉，握把，把立的形状和规 格用竹压板材制作成型。

10)胶合：通过对竹条板的胶合面涂胶、组坯，采用胶以冷压 胶合的方式制成一定规格尺寸的竹材。

11)定型：根据手杆管竖杆，手杆管撑杆，手杆管拉杆，手 杆管立管，手杆管连管，手杆管面件，手杆管扶管，手杆管弯杆， 手杆管上管，手杆管下管的形状和规格进制作成型。

12)组装：利用塑料或金属件件将扶手的各个部件组装连接 起来。

进一步的，所述步骤(6)中模具放入干燥箱内高温的温度 为140-150℃，所述步骤(7)中模具在干燥箱内干燥必须达到的 预定干燥程度为含水率小于10％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明使用的管状竹材，是空心杆，空心杆不仅能够使得扶 手杆的稳定性更好，同时还减少扶手杆的重量，扶手杆的整体强 度及硬度得到提高；对于扶手杆的管件，他们的衔接方式是利用 重竹或塑料件或金属件进行衔接，这样可以使得扶手杆更加坚 固，为安全使用提供了保障；本发明产品及制造方法经济实用， 经济效益和社会效益显著，因而有利于推广和应用。

本发明原理：

本发明用于制造交通工具厢内竹材扶手杆部件：手杆管竖 杆，手杆管撑杆，手杆管拉杆，手杆管立管，手杆管连管，手杆 管面件，手杆管扶管，手杆管弯杆，手杆管上管，手杆管下管； 本发明的竹材扶手杆部件：手杆管竖杆是管状结构，中间是空心 的，利用的是空心杆原理，根据材料力学的弯曲强度理论，空心 圆截面杆的抗弯强度比同样截面积的实心杆要大。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解 本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本 发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施 方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1为竖杆式手杆管示意图；

图2为拉杆式手杆管示意图；

图3为弯杆式手杆管示意图；

图4为手杆管扶管部件示意图。

图中标号说明：1、手杆管竖杆，2、手杆管撑杆，3、手杆管拉杆，4、 手杆管组件，5、手杆管立管，6、手杆管连杆，7、手杆管弯杆，8、手杆 管接杆，9、手杆管上管，10、手杆管金属件，11、手杆管下管，12、手 杆管面件，13、手杆管面件孔，14、手杆管扶管。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

一种新型节能环保交通工具厢内竹材扶手杆部件制造方法， 包括以下步骤：

1)选竹：杆形要直、圆，且较粗。竹龄过小，其细胞内 含物的积累尚少，纤维间的微孔隙较大，在干燥后易引起变形， 制成品干缩湿胀系数大，几何变形也大，故不宜选用；竹龄过 大在干燥后，硬度过大(含硅量增加)，强度开始降低，对刀 具损伤也大，故也不宜大量选用。

2)干燥：干燥工序对保证制成品的质量尤为重要。只有竹 片达到干燥工艺标准要求，制成品才不易开裂、变形或脱胶；干 燥后含水率以6.5％～7.5％为宜，含水率低于5.5％，竹材的强 度会降低。

3)涂胶：一般采用脲醛树脂胶粘剂，要求其固含量60％以 上，粘50Pa·s～60Pa·s，游离甲醛含量低于0.3％，施胶量一 般控制在150g/m²左右；竹片在涂胶后应陈化，其时间应比木质 材料的陈化时间长一些，这是因为竹材的弦向或径向吸水速率较 低。

4)竹条的软化：竹材组织致密，材质坚韧，其抗拉强度和 弯曲强度很高，对竹条进行软化处理使竹条易于弯曲定型， 通过对高温快速加热，使竹条有效地软化，易于实现弯曲成 型；由于竹材中含有较丰富的抽提物，影响竹材的耐久性和易 导致霉变，因此.必须对竹材进行防霉处理；根据软化方法的 不同，可在软化前或软化的同时去除抽提物，提高竹材的耐久 性和防霉变性。

5)胶合固化：由于竹材的导热系数比木质材料略小，因此其 热压时间应略长于木质材料，热压温度与木质胶合板相同，热压 压力可视竹片的平整度而异，且与压机的操作顺序有关，一般比 木质材料稍大；冷压胶合工艺与木质材料冷压工艺相近，只是前 者采用的压力较大，在生产过程中要作好原料，工艺条件及产品 质量检查工作，应经常检查单板含水率、胶液粘度、涂胶量及胶 压条件等。

6)竹条的弯曲成型：将软化后的竹条弦面层叠，再用细 铁丝捆扎成捆。竹条捆在高湿热状态下放入模具中；均匀缓慢 加压到竹条捆与模具紧密贴合后与模具一起夹紧固定，然后 连同模具放入干燥箱内高温(130℃～150℃)干燥，在干燥 过程中随竹条干缩量的增加及时紧固模具，保持紧密贴合状 态，以使竹条弯曲定型良好，模具的精度对弯曲成型质量的影 响亦很大，加压时应保证各叠竹条厚度一致，受力均匀平衡， 避免整叠竹条捆扭曲或倾斜。

7)弯曲竹条的定型：由于弯曲的竹条存在弹性应力，需在 保持压力的条件下进行干燥定型，将紧固的模具一起放入干燥箱 内干燥，在达到预定干燥程度(含水率小于10％)之前保持压紧 状态，干燥完毕，将竹条捆连同模具取出，待竹条捆完全冷却后松 开模具。此外，也可采用急剧冷却方式定型，但后续干燥易产生一 定量的回弹，定型后的形状不十分准确，可用于对弯曲形状要求 不高的场合，定型后取出弯曲的竹条捆，按层叠的顺序编号，以便 层积胶合时按原序组坯。

8)竹条板的组坯胶合：竹材胶合常用胶粘剂有酚醛树脂胶 和脲醛树脂胶，对胶合完毕的弯曲竹条板进行刨削和定厚砂光加 工，备用。

9)将根据自行车的上管，下管，座管，立管，头管，五通， 前叉，竖杆，后叉片，后上叉，后下叉，握把，把立的形状和规 格用竹压板材制作成型。

10)胶合：通过对竹条板的胶合面涂胶、组坯，采用胶以冷压 胶合的方式制成一定规格尺寸的竹材。

11)定型：根据手杆管竖杆，手杆管撑杆，手杆管拉杆，手 杆管立管，手杆管连管，手杆管面件，手杆管扶管，手杆管弯杆， 手杆管上管，手杆管下管的形状和规格进制作成型。

12)组装：利用塑料或金属件件将扶手的各个部件组装连接 起来。

进一步的，所述步骤(6)中模具放入干燥箱内高温的温度 为140-150℃，所述步骤(7)中模具在干燥箱内干燥必须达到的 预定干燥程度为含水率小于10％。

实施例：

如图1，根据手杆管竖杆1的形状和规格利用竹材(根据需 要可用竹压薄板)进行制作成型；根据手杆管撑杆2的形状和规 格利用重竹竹材进行制作成型，手杆管撑杆2与支撑面15的连 接是利用金属组件进行连接。

如图2，根据手杆管拉杆1，手杆管立管3的形状和规格利 用竹材进行制作成型；根据手杆管连管4的形状和规格利用重竹 竹材进行制作成型，手杆管连杆4与支撑面15的连接是利用金 属组件进行连接，手杆管拉杆1与手杆管立管3之间的连接是通 过手杆管组件2进行连接的，手杆管组件2是由塑料材质(根据 实际需要可用金属材质)制作而成。

如图3，根据手杆管弯杆1，手杆管上管3及手杆管下管5 的形状和规格利用竹材进行制作成型；手杆管弯杆1，手杆管上 管3及手杆管下管5之间的连接是通过手杆管接管2进行连接的， 手杆管接管2是由塑料材质(根据实际需要可用金属材质)制作 而成，手杆管弯杆1，手杆管上管3及手杆管下管5与支撑面15 的连接是利用手杆管金属件4进行连接。

如图4，根据手杆管面件1的形状和规格利用重竹竹材进行 制作成型；根据手杆管扶管3的形状和规格利用竹材进行制作成 型，手杆管扶管3与支撑面的连接是利用手杆管面件1进行连接， 并在手杆管面件1的手杆管面件孔2插入榫钉进行固定。

竹材使用过程中还会出现开裂现象，为此我们对在制成竹材 之前的原竹进行加压法和高频电场法来使竹纤维形成一个密集 体，所以开裂得以控制。

加压法：竹材受到均匀压力，能消除内应力，从而克服开裂 缺陷，将竹材放入高压容器中，在2～3个大气压下，温度为85～ 95℃处理5～6h，然后缓慢减压，取出晾干，高压容器中也可同 时加入药剂进行防蛀防霉处理。

高频电场法：将新伐的竹安放在平行板电极之间，外加高频 电场，这时竹材受到高频电场作用而发热；由于感应加热产生热 量，使竹材的细胞质和液胞受热破坏，同时细胞膜收紧而压缩了 细胞间隙，使它变得非常致密；又由于它组成内容物的变化，所 以竹体内所有的纤维都成了密集体；在此基础上，将竹材再涂上 聚氨酯系列树脂漆。

利用竹材的交通工具厢内竹材扶手杆部件不仅减轻了扶手杆 的重量，而且竹材扶手管部件能够使自行车更加坚固，环保。

竹材的密度对其强度特性和利用程度非常重要。压缩率和密 度之间的关系可以测量出来，测量结果显示，随着压缩率的增加， 密度明显增加。当压缩率为0.36％时，密度为0.87g/cm3；当 压缩率为23.65％时，密度为1.51g/cm3。随着压缩率的增加， 密度也在增加。

根据我们的研究结果表明，随着密度增加，静曲强度、弹性 模量明显增加。密度为0.97g/cm3时，静曲强度200.52MPa，弹 性模量16.39GPa；密度为1.22g/cm3时，静曲强度233MPa，弹 性模量23.73GPa；密度为1.58g/cm3时，静曲强度为284MPa， 弹性模量30.12GPa。

为了使竹材的材性增强与改良，我们运用了蜡处理法，硫磺 及紫外线处理法。

蜡处理法：将自然干燥还留有一定水分的竹材，浸渍到温度 为115～130℃之间熔融的植物蜡或动物蜡的蜡槽中，时间为 0.5～1.5h，到80℃左右将竹材从蜡液中取出，用布擦去粘附在 生材表面的蜡液即可。此法效果：处理温度不会致使竹材组织受 到损伤，仍能维持原有的强度；处理时间短，一般的竹材处理1h 即可：由于渗透到竹材内部的蜡起了粘结维管束的作用，所以处 理后的竹材强度增大；渗透到竹材的蜡液变为固态。

硫磺及紫外线处理法：将竹材在温度为150～160℃的熔融硫 磺中完全浸没4h，然后硫磺槽中取出，冷却后用紫外线照射6h， 再擦去析出在竹材表面的硫磺。约5％的硫磺完全渗透到竹材的 纵向维管束中，竹材的机械强度和防腐性能都有提高。

另外竹材的各项参数指标都是需要进行严格的把控：

  密度   1.65g/cm³

  硬度   175MPA   静曲强度   195-225MPA   顺纹抗拉   230-240MPA   抗拉强度   215-225MPA   抗弯向度   145-155MPA   冲击强度   120.71kg/cm³  吸水率厚度膨胀率   0.613％   干燥系数   0.212％

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发 明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改 进等，均应包含在本发明的保护范围之内。