本發(fā)明涉及一種多功能竹集成材集裝箱的制造方法，屬于貨物運輸等領域。

背景技術：

1、鋼材密度大，使得鋼集裝箱自重較大。以常見的20英尺標準鋼集裝箱為例，其自身重量可達2.3噸左右。在貨物運輸時，這部分自重會占據運輸工具的載重額度，導致有效載貨量降低，運輸成本會因額外的自重消耗更多燃油而增加。

2、鋼材在潮濕、有鹽分(如海洋運輸環(huán)境)等情況下易發(fā)生氧化反應，出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。一般使用3-5年后，鋼集裝箱就需要進行除銹、噴漆等維護工作，每次維護成本約占集裝箱成本的5％-10％，頻繁維護不僅耗費資金，還會影響集裝箱的使用效率。鋼鐵生產過程中需要消耗大量的鐵礦石、煤炭等資源，同時會產生大量的二氧化碳、廢渣等污染物。據統(tǒng)計，生產1噸鋼材大約會排放1.6噸二氧化碳。隨著全球對環(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)保方面的劣勢日益凸顯。

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

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

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)，經過處理(如炭化等)并干燥至一定的含水率，再通過膠粘劑將竹片膠合而成的型材。竹集成材可實現(xiàn)截面尺寸的任意化，具有綠色、低碳、環(huán)保、輕質、高強等諸多優(yōu)點，可以應用到結構體系中。

技術實現(xiàn)思路

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

2、本發(fā)明采取的技術方案如下：

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、貨物進出門和外圍板材組成；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)，經過處理(如炭化等)并干燥至一定的含水率，再通過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、柱結構件，也可同時用做集裝箱吊裝的連接件；frp鋼復合方筒狀支撐(8)兩側面開有間隔寬度不少于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，也同時減輕自重，并具備較強的耐久性能，抵抗海水的侵蝕；

6、步驟三：搭建底層竹集成材框架結構，將2個frp鋼復合方筒狀支撐(8)按符合叉車裝卸的間距要求擺放好，接著將兩根底部縱向邊長梁(3-1)分別對稱放置在2個frp鋼復合方筒狀支撐(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梁(3-1)連接起來；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梁(3-1)連接起來，并將將縱向中短梁(5)同橫向短梁(4)連接起來；將2個frp鋼復合方筒狀支撐(8)通過“l(fā)”型frp角鋼螺栓連接(9)同底部縱向邊長梁(3-1)和縱向中短梁(5)固定到一起；frp鋼復合方筒狀支撐(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，確保能同時將集裝箱荷載傳遞到地面；

7、步驟四：將角柱(1)通過底部帶有角件的frp鋼套筒螺栓連接(6-2)同底層竹集成材框架結構連接起來；將中柱(2)通過直角frp鋼填板螺栓連接(10)同底部框架的梁連接起來；將縱向邊中柱(2-1)至(2-4)和底部縱向邊長梁(3-1)均通過斜撐(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)將接門頂部橫向邊短梁(4-2)、頂部縱向邊長梁(3-2)連接起來；采用斜撐(7)以三角形式將接門頂部橫向邊短梁(4-2)、接門角柱(1-1)、接板角柱(1-2)同頂部縱向邊長梁(3-2)連接起來，將接板角柱(1-2)同接板頂部橫向邊短梁(4-3)連接起來；采用直角frp鋼填板螺栓連接(10)將中部橫向短梁(4-4)同頂部縱向邊長梁(3-2)連接起來；

9、步驟六：在兩個接門角柱(1-1)之間裝上側面對開門(12-1)；將底部竹集成材縱向板(13)、側面竹集成材縱向板(15)、頂部竹集成材縱向板(14)和側面竹集成材橫向板(16)固定到竹集成材框架結構外圍形成圍護結構，板材的竹纖維均為雙向布置；在竹集成材框架結構頂部正中間位置裝上自動平開門(12-2)，方便大噸位貨物的吊車裝卸；在竹集成材板材外表面做上防護涂層，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)超分子網絡(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構，如果是20英尺標準海運集裝箱，可以由4個角柱(1)、9個中柱(2)、4根縱向邊長梁(3)、4根縱向中短梁(5)、12根橫向短梁(4)、16根斜撐(7)、2個frp鋼復合方筒狀支撐(8)組成；當頂部安裝頂面自動平開門(12-2)時可以根據情況減少橫向短梁(4)的數量。

11、所述貨物進出門可以采用金屬材質，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合；所述集裝箱頂部也可不安裝貨物進出門。

12、所述frp鋼套筒螺栓連接(6)、frp鋼復合方筒狀支撐(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鋼復合方筒狀支撐(8)既充當了框架底部支撐作用，同時也用來固定叉車叉頭，便于用叉車進行搬運。

13、根據權利要求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使用功能及要求，換成竹重組材、竹編膠合材、竹塑復合材、竹刨花復合材、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，也可以根據使用條件和環(huán)境單向布置；外表面防護涂層可以根據使用功能及要求，采用其他功能型涂料。

15、所述竹集成材框架結構內部斜撐(7)的布置數量和方式，可以根據重量容許和使用條件，進行增加或刪減。

16、所述竹集成材框架結構，其組成部件角柱(1)、中柱(2)、縱向中短梁(5)、橫向短梁(4)，可以根據重量容許和使用條件，進行增加或刪減；該結構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)超分子網絡(pit)均勻涂覆于竹集成材表面，形成透氣超疏水涂層。通過精確調控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，允許氣體交換，避免內部濕氣積聚；機械耐久性強，可有效抵御砂紙磨損、膠帶剝離以及高速水流沖擊；化學穩(wěn)定性佳，在強酸、強堿、高鹽溶液、有機溶劑、紫外線照射及極端溫度環(huán)境下，超疏水性能穩(wěn)定；擁有自修復能力，在o2等離子體刻蝕后，于陽光、室溫、低溫及水下等條件下均可恢復超疏水性；防冰除冰性能突出，能顯著延遲水凍結時間，降低冰粘附強度，在陽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，使用硅酮密封膠進行密封。密封膠應具有良好的彈性、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、灰塵等進入集裝箱內部，影響竹集成材的性能。

19、本發(fā)明的有益效果是：

20、本專利開發(fā)的一種以竹集成材為結構材的集裝箱自重輕、強度高、結構安全可靠、耐腐蝕、抗沖擊、耐疲勞、耐凍等，減少了對鋼材、鋁合金等礦物質材料的使用，更加低碳環(huán)保。本專利開發(fā)的集裝箱既可以采用吊裝進行裝卸，也可以采用叉車進行裝卸。本專利開發(fā)的集裝箱既有側門也有頂部平開門，裝貨效率高，并且可以滿足不同貨物的裝卸。

21、經過特殊加工處理的竹集成材，其抗拉強度、抗壓強度等力學性能指標優(yōu)異。通過合理的框架結構設計和連接方式，本集裝箱能夠滿足國際集裝箱標準的各項強度要求，在正常使用和運輸過程中，可承受貨物的堆碼載荷、運輸振動載荷以及吊裝載荷等，保障貨物運輸的安全。

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

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

24、下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的描述。