本發(fā)明涉及一種多功能竹集成材集裝箱的制造方法，屬于貨物運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、鋼材密度大，使得鋼集裝箱自重較大。以常見(jiàn)的20英尺標(biāo)準(zhǔn)鋼集裝箱為例，其自身重量可達(dá)2.3噸左右。在貨物運(yùn)輸時(shí)，這部分自重會(huì)占據(jù)運(yùn)輸工具的載重額度，導(dǎo)致有效載貨量降低，運(yùn)輸成本會(huì)因額外的自重消耗更多燃油而增加。

2、鋼材在潮濕、有鹽分(如海洋運(yùn)輸環(huán)境)等情況下易發(fā)生氧化反應(yīng)，出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。一般使用3-5年后，鋼集裝箱就需要進(jìn)行除銹、噴漆等維護(hù)工作，每次維護(hù)成本約占集裝箱成本的5％-10％，頻繁維護(hù)不僅耗費(fèi)資金，還會(huì)影響集裝箱的使用效率。鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中需要消耗大量的鐵礦石、煤炭等資源，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳、廢渣等污染物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)1噸鋼材大約會(huì)排放1.6噸二氧化碳。隨著全球?qū)Νh(huán)保和可持續(xù)發(fā)展要求的提高，傳統(tǒng)鋼集裝箱在資源和環(huán)保方面的劣勢(shì)日益凸顯。

3、目前，雖然有一些關(guān)于集裝箱材料改進(jìn)的嘗試，如采用鋁合金等輕質(zhì)材料，但鋁合金成本較高，且在強(qiáng)度和抗沖擊性方面存在一定局限性，難以完全滿(mǎn)足集裝箱復(fù)雜使用環(huán)境的要求。而對(duì)于竹材等天然材料在集裝箱領(lǐng)域的應(yīng)用研究尚處于起步階段，缺乏成熟、系統(tǒng)的技術(shù)方案。

4、高強(qiáng)性能纖維材料(frp)是一種力學(xué)性能優(yōu)異、耐性性能好的新型材料，可以和其他材料復(fù)合提升材料的力學(xué)性能和耐久性能。

5、竹集成材是將速生、短周期的竹材加工成定寬、定厚的竹片或者將原竹展平形成寬幅面竹單元(去除竹青和竹黃)，經(jīng)過(guò)處理(如炭化等)并干燥至一定的含水率，再通過(guò)膠粘劑將竹片膠合而成的型材。竹集成材可實(shí)現(xiàn)截面尺寸的任意化，具有綠色、低碳、環(huán)保、輕質(zhì)、高強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用到結(jié)構(gòu)體系中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種多功能竹集成材集裝箱的制造方法，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、便于裝配式生產(chǎn)使用的優(yōu)點(diǎn)。本專(zhuān)利開(kāi)發(fā)并保護(hù)的一種以竹集成材為結(jié)構(gòu)材的集裝箱及制備方法，目的是為了減輕自重、結(jié)構(gòu)安全可靠、耐腐蝕、抗沖擊、耐疲勞、耐凍等，同時(shí)開(kāi)發(fā)和利用生物質(zhì)材料資源，減少對(duì)鋼材、鋁合金等礦物質(zhì)材料的使用，更加低碳環(huán)保。另外，本專(zhuān)利開(kāi)發(fā)的集裝箱是一種可以采用多種裝卸方式并能滿(mǎn)足多種裝貨方式的多功能輕質(zhì)高強(qiáng)竹集成材集裝箱。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

3、一種多功能竹集成材集裝箱的制造方法，其特征在于：所述的多功能竹集成材集裝箱由角柱(1)、中柱(2)、縱向邊長(zhǎng)梁(3)、橫向短梁(4)、縱向中短梁(5)、帶有角件的frp鋼套筒螺栓連接(6)、斜撐(7)、frp鋼復(fù)合方筒狀支撐(8)、frp角鋼螺栓連接(9)、frp鋼填板螺栓連接、貨物進(jìn)出門(mén)和外圍板材組成；其制造方法具體步驟如下：

4、步驟一：制備竹集成材型材，并加工成大截面梁、柱及板構(gòu)件，在竹集成材梁、柱、板的端部及其他連接部位鉆好螺栓或釘連接孔；竹集成材是將速生、短周期的竹材加工成定寬、定厚的竹片或者將原竹展平形成寬幅面竹單元(去除竹青和竹黃)，經(jīng)過(guò)處理(如炭化等)并干燥至一定的含水率，再通過(guò)膠粘劑將竹片膠合而成的型材；

5、步驟二：制備frp鋼材連接件，其中帶有角件的frp鋼套筒螺栓連接(6)為帶有孔洞的一體化連接件，既能連接梁、柱結(jié)構(gòu)件，也可同時(shí)用做集裝箱吊裝的連接件；frp鋼復(fù)合方筒狀支撐(8)兩側(cè)面開(kāi)有間隔寬度不少于50mm、間隔不少于100mm的方形或圓形孔洞，既保證能傳遞足夠的豎向力，也同時(shí)減輕自重，并具備較強(qiáng)的耐久性能，抵抗海水的侵蝕；

6、步驟三：搭建底層竹集成材框架結(jié)構(gòu)，將2個(gè)frp鋼復(fù)合方筒狀支撐(8)按符合叉車(chē)裝卸的間距要求擺放好，接著將兩根底部縱向邊長(zhǎng)梁(3-1)分別對(duì)稱(chēng)放置在2個(gè)frp鋼復(fù)合方筒狀支撐(8)的端部，采用底部帶有角件的frp鋼套筒螺栓連接(6-2)將底部橫向短梁(4-1)同兩根底部縱向邊長(zhǎng)梁(3-1)連接起來(lái)；采用直角frp鋼填板螺栓連接(10)將橫向短梁(4)同兩根底部縱向邊長(zhǎng)梁(3-1)連接起來(lái)，并將將縱向中短梁(5)同橫向短梁(4)連接起來(lái)；將2個(gè)frp鋼復(fù)合方筒狀支撐(8)通過(guò)“l(fā)”型frp角鋼螺栓連接(9)同底部縱向邊長(zhǎng)梁(3-1)和縱向中短梁(5)固定到一起；frp鋼復(fù)合方筒狀支撐(8)的底面和底部帶有角件的frp鋼套筒螺栓連接(6-2)的底面在同一水平面上，確保能同時(shí)將集裝箱荷載傳遞到地面；

7、步驟四：將角柱(1)通過(guò)底部帶有角件的frp鋼套筒螺栓連接(6-2)同底層竹集成材框架結(jié)構(gòu)連接起來(lái)；將中柱(2)通過(guò)直角frp鋼填板螺栓連接(10)同底部框架的梁連接起來(lái)；將縱向邊中柱(2-1)至(2-4)和底部縱向邊長(zhǎng)梁(3-1)均通過(guò)斜撐(7)以三角形式連接；

8、步驟五：采用頂部帶有角件的frp鋼套筒螺栓連接(6-1)將接門(mén)頂部橫向邊短梁(4-2)、頂部縱向邊長(zhǎng)梁(3-2)連接起來(lái)；采用斜撐(7)以三角形式將接門(mén)頂部橫向邊短梁(4-2)、接門(mén)角柱(1-1)、接板角柱(1-2)同頂部縱向邊長(zhǎng)梁(3-2)連接起來(lái)，將接板角柱(1-2)同接板頂部橫向邊短梁(4-3)連接起來(lái)；采用直角frp鋼填板螺栓連接(10)將中部橫向短梁(4-4)同頂部縱向邊長(zhǎng)梁(3-2)連接起來(lái)；

9、步驟六：在兩個(gè)接門(mén)角柱(1-1)之間裝上側(cè)面對(duì)開(kāi)門(mén)(12-1)；將底部竹集成材縱向板(13)、側(cè)面竹集成材縱向板(15)、頂部竹集成材縱向板(14)和側(cè)面竹集成材橫向板(16)固定到竹集成材框架結(jié)構(gòu)外圍形成圍護(hù)結(jié)構(gòu)，板材的竹纖維均為雙向布置；在竹集成材框架結(jié)構(gòu)頂部正中間位置裝上自動(dòng)平開(kāi)門(mén)(12-2)，方便大噸位貨物的吊車(chē)裝卸；在竹集成材板材外表面做上防護(hù)涂層，涂層為聚多巴胺納米顆粒(pda?nps)與聚二甲基硅氧烷-異佛爾酮二異氰酸酯-三氟化硼(pdms-ipdi-tfb)超分子網(wǎng)絡(luò)(pit)組成的透氣超疏水涂層，其中透氣超疏水涂層的水接觸角(wca)不小于150°，滑動(dòng)角(sa)不大于10°；在集裝箱各拼接縫隙處填充硅酮密封膠。

10、所述竹集成材框架結(jié)構(gòu)，如果是20英尺標(biāo)準(zhǔn)海運(yùn)集裝箱，可以由4個(gè)角柱(1)、9個(gè)中柱(2)、4根縱向邊長(zhǎng)梁(3)、4根縱向中短梁(5)、12根橫向短梁(4)、16根斜撐(7)、2個(gè)frp鋼復(fù)合方筒狀支撐(8)組成；當(dāng)頂部安裝頂面自動(dòng)平開(kāi)門(mén)(12-2)時(shí)可以根據(jù)情況減少橫向短梁(4)的數(shù)量。

11、所述貨物進(jìn)出門(mén)可以采用金屬材質(zhì)，也可采用竹集成材、竹重組材、竹編膠合材、木材、frp、秸稈中的一種或多種復(fù)合；所述集裝箱頂部也可不安裝貨物進(jìn)出門(mén)。

12、所述frp鋼套筒螺栓連接(6)、frp鋼復(fù)合方筒狀支撐(8)、frp角鋼螺栓連接(9)、frp鋼填板螺栓連接(10)，在沒(méi)有壽命使用要求的情況下，可以不采用frp外包，僅采用鋼材；frp鋼復(fù)合方筒狀支撐(8)既充當(dāng)了框架底部支撐作用，同時(shí)也用來(lái)固定叉車(chē)叉頭，便于用叉車(chē)進(jìn)行搬運(yùn)。

13、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能竹集成材集裝箱的制造方法，其特征在于，所述竹集成材可以根據(jù)使用功能及要求，換成竹重組材、竹編膠合材、竹塑復(fù)合材、竹刨花復(fù)合材、竹碎料型材、工程木材、普通木材、秸稈中的一種或多種復(fù)合。

14、所述竹集成材板材的竹纖維可以為雙向布置，也可以根據(jù)使用條件和環(huán)境單向布置；外表面防護(hù)涂層可以根據(jù)使用功能及要求，采用其他功能型涂料。

15、所述竹集成材框架結(jié)構(gòu)內(nèi)部斜撐(7)的布置數(shù)量和方式，可以根據(jù)重量容許和使用條件，進(jìn)行增加或刪減。

16、所述竹集成材框架結(jié)構(gòu)，其組成部件角柱(1)、中柱(2)、縱向中短梁(5)、橫向短梁(4)，可以根據(jù)重量容許和使用條件，進(jìn)行增加或刪減；該結(jié)構(gòu)也可以作為房屋使用。

17、采用噴涂工藝，將含有聚多巴胺納米顆粒(pdanps)的聚二甲基硅氧烷-異佛爾酮二異氰酸酯-三氟化硼(pdms-ipdi-tfb)超分子網(wǎng)絡(luò)(pit)均勻涂覆于竹集成材表面，形成透氣超疏水涂層。通過(guò)精確調(diào)控pdanps的含量，優(yōu)化涂層性能，使其展現(xiàn)出卓越的綜合特性。該涂層具有高透氣性，在維持超疏水性的同時(shí)，允許氣體交換，避免內(nèi)部濕氣積聚；機(jī)械耐久性強(qiáng)，可有效抵御砂紙磨損、膠帶剝離以及高速水流沖擊；化學(xué)穩(wěn)定性佳，在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高鹽溶液、有機(jī)溶劑、紫外線照射及極端溫度環(huán)境下，超疏水性能穩(wěn)定；擁有自修復(fù)能力，在o2等離子體刻蝕后，于陽(yáng)光、室溫、低溫及水下等條件下均可恢復(fù)超疏水性；防冰除冰性能突出，能顯著延遲水凍結(jié)時(shí)間，降低冰粘附強(qiáng)度，在陽(yáng)光照射下可快速融化冰滴與冰層。

18、在集裝箱的各拼接縫隙處，使用硅酮密封膠進(jìn)行密封。密封膠應(yīng)具有良好的彈性、耐老化性和防水性能，填充深度不小于10mm，確保縫隙完全密封，防止水分、灰塵等進(jìn)入集裝箱內(nèi)部，影響竹集成材的性能。

19、本發(fā)明的有益效果是：

20、本專(zhuān)利開(kāi)發(fā)的一種以竹集成材為結(jié)構(gòu)材的集裝箱自重輕、強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)安全可靠、耐腐蝕、抗沖擊、耐疲勞、耐凍等，減少了對(duì)鋼材、鋁合金等礦物質(zhì)材料的使用，更加低碳環(huán)保。本專(zhuān)利開(kāi)發(fā)的集裝箱既可以采用吊裝進(jìn)行裝卸，也可以采用叉車(chē)進(jìn)行裝卸。本專(zhuān)利開(kāi)發(fā)的集裝箱既有側(cè)門(mén)也有頂部平開(kāi)門(mén)，裝貨效率高，并且可以滿(mǎn)足不同貨物的裝卸。

21、經(jīng)過(guò)特殊加工處理的竹集成材，其抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等力學(xué)性能指標(biāo)優(yōu)異。通過(guò)合理的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和連接方式，本集裝箱能夠滿(mǎn)足國(guó)際集裝箱標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)強(qiáng)度要求，在正常使用和運(yùn)輸過(guò)程中，可承受貨物的堆碼載荷、運(yùn)輸振動(dòng)載荷以及吊裝載荷等，保障貨物運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

22、竹集成材本身具有一定的耐腐蝕性，再加上表面的防護(hù)涂層和密封處理，使其在潮濕、鹽霧等惡劣環(huán)境下的耐腐蝕性能遠(yuǎn)優(yōu)于鋼集裝箱。在海洋運(yùn)輸環(huán)境中，一般鋼集裝箱3-5年就需要進(jìn)行大規(guī)模防腐維護(hù)，而本竹集成材框架集裝箱可使用8-10年無(wú)需進(jìn)行大規(guī)模防腐處理，維護(hù)成本可降低50％以上。

23、竹子生長(zhǎng)速度快，一般3-4個(gè)月就能長(zhǎng)高到10-20米，是一種可再生資源。使用竹集成材制作集裝箱，可減少對(duì)鋼材等不可持續(xù)資源的依賴(lài)。同時(shí)，竹材在生長(zhǎng)過(guò)程中能夠吸收大量二氧化碳，其加工過(guò)程中的碳排放也相對(duì)較低，有助于實(shí)現(xiàn)集裝箱行業(yè)的低碳環(huán)保目標(biāo)。

24、下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。