CN101279463B - 一种重组竹板坯、其组坯成型方法和装置以及重组竹 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重组竹板坯、其组坯成型方法和装置以及重组竹，本发明的重组竹组坯成型方法，包括以毛竹和各种小径竹为主要原料，经过处理后形成条束状的单元结构，依次将条束状的单元结构施胶后干燥，再通过机械连续作用挤压组坯成设定厚度的板坯、然后在一定的压力和温度下保持一段时间，形成具有一定初粘度的成型板坯。该组坯方法较好地解决了重组竹铺装均匀性差的难题，该组坯成型技术使得条束状单元结构重组后的板坯具有了一定的初粘度，该板坯在运输过程中稳定性好，不会出现散坯现象，便于板坯的运输和截断等后续工艺处理，能够实现了连续式生产，生产效率大为提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种人造板板板坯、板坯的成型方法和装置以及人造板，特别涉及以竹材为原料的重组竹板坯、组坯成型方法、组坯成型装置及其重组竹。
背景技术
重组竹是以竹材为原料加工而成的一种新型竹材人造板。重组竹的构成单元是网状竹束，通过将竹材疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的输送网状纤维束，再经干燥、施胶、组坯成型后热压而成的板状或其他形式的材料。重组竹的最大特点是充分合理利用竹材纤维材料的固有特性，即保证了竹材的高利用率，又保留了竹材原有的物理力学性能。澳大利亚于20世纪70年代首先开发与研究重组木，随后日本与我国也相继开展了研究。在此基础上，我国科研人员利用我国丰富的竹材资源，特别是尚未得到合理利用的大量小径竹资源，开展重组竹的开发与研究是有价值。
目前，重组竹材多采用人工组坯，可将网状竹束全顺纹排列组合，也可以三层垂直交叉排列组合。重组竹材的组坯直接影响到重组竹板材的密度均匀性，造成重组竹板材密度不均的原因有以下几点：第一，重组竹由网状竹束这种较大的单元体构成，虽然长度相同或相近，但宽度、厚度有一定差别，客观上造成板坯难于达到均匀一致；第二，竹材本身从根部到稍部，从竹青到竹黄的密度均不相同，需在铺装中相互搭配，才能将差异减小；第三，在热压过程中，板坯沿垂直纤维方向的挤压，使边部竹束相对减少，会造成板面上的密度差异；第四，由于竹束与小单元的刨花、纤维不同，它的移动总是大片一起进行，因而也会造成密度的变化。
现有技术重组竹加工采用的方法主要有：一、冷压，即装料、加压、锁销、取模、干燥等，但此工艺的特点有生产周期长、坯板缺陷多如开裂等现象。二、常规热压，即装料、热压、锁销、取模、干燥等，但因热压时需要模具，生产效率较低，大大制约了企业效益的提高和重组竹行业的发展。
此外，两种工艺采用人工的铺装方法进行组坯制备重组竹板材，由于竹束容易大片整体的移动，自然堆积密度均匀性极差，使板材密度均匀性下降，也致使重组竹材板坯在热压后呈现板材纹理错乱，既影响板材的外观，整体质量不高。
例如，中国专利ZL02120518.3公开了一种重组竹的制造方法，该专利方法以竹材为原料，经过截断、辗压处理、干燥、浸胶、干燥、组坯、热压而成，采用冷进冷出工艺。该方法不仅制造工艺复杂，而且生产效率低下，制成的成品胶合板密度不均匀，板材整体质量较低，成品胶合板的外表不美观，影响板材的使用性能。
发明内容
本发明的目的是针对以上重组竹材存在的问题，提出一种以竹材为原料制造重组竹板坯的方法，利用该方法制备的板坯制造出的重组竹密度均匀，提高了重组竹机械力学性能的均匀性，而且该方法获得的重组竹的板坯具有了一定的初粘度，便于板坯的运输，并实现了连续式生产，自动化程度高，适合于大规划工业化生产，生产效率大为提高。
为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种重组竹板坯的组坯成型方法，包括将束状竹材原料逐批推入成型通道内，通过施加一定推力使束状竹材形成密实的板坯，接着将密实的板坯推出成型通道。成型通道的高度与待制造重组竹的高度相适用。
其中，施加的推力达到0.5-8.0Mpa时将密实的板坯推出成型通道，控制密实板坯移出成型通道的速度为0.5-10m/min。
其中，通过至少两个阶段使束状竹材原料形成密实的板坯，第二阶段施加的推力大于第一阶段施加的推力，特别是，控制第二阶段施加的推力是第一阶段施加的推力的1.5-4倍。
其中，通道的高度设定为成板厚度的1-3倍，成型通道内的温度控制为20-100℃。
其中，束状竹材是毛竹或小径竹材通过疏解而形成的，可通过疏解直径在80cm以下的毛竹、雷竹、高节竹等小径竹制备束状竹材。束状竹材中施加有胶粘剂，可在将所述束状竹材送入成型通道内前向其施加胶粘剂，并在30-100℃的温度下将施加所述胶粘剂的束状竹材干燥至其含水率达到5-15％。
特别是，束状竹材中混合有木质纤维或非木质纤维，使所述木质纤维或非木质纤维的添加量为所述述束状竹材绝干重量的0-10％。
本发明另一方面提供一种重组竹板坯，按照上述的组坯成型方法制成。
本发明的另一方面提供一种重组竹，由上述的板坯压制而成。
其中，压制板坯时，控制热压压力为2.0-12MPa，热压温度为100-200℃，热压时间为0.4-2min/mm板厚。
本发明的又一方面提供一种重组竹板坯成型装置，包括由平行设置的上下垫板形成的板坯挤压成型通道，挤压成型通道的具有出口端和入口端，其中入口端一侧设可进行往复移动的推力装置，出口端设有出口挡板和检测出口处正压力的出口压力检测装置，挤压成型通道的上下侧设置对挤压成型通道内板坯进行加热的加热装置。
此外，本发明的组坯成型装置还包括挤压预成型通道和进料仓，挤压预成型通道位于挤压成型通道入口端一侧的，进料仓位于挤压预成型通道远离挤压成型通道一端的上方，推力装置沿挤压预成型通道进行所述往复移动。
此外，挤压成型通道的入口端设入口挡板和检测挤压预成型通道内预成型板坯所受正压力的入口压力检测装置。
其中，可设定开启出口挡板时的压力为开启入口挡板时的压力的1.5-4倍。
本发明的优点体现在以下方面：
本发明方法将条束状竹材施胶后干燥，直接通过机械作用挤压组坯形成设定厚度的板坯、然后在一定的压力和温度下保持一段时间，形成具有一定初粘度和密度的成型板坯，对该板坯可以进行自由运输和截断、热压等后续工艺处理，具有以下优点：(1)该组坯方法获得的重组竹板坯的密度均匀，提高了成板的物理力学性能；(2)本发明通过挤压方法进行组坯，省去了传统工艺中在铺装后还需进行预压处理工序，提高了生产效率；(3)本发明方法使条束状单元结构在重组后形成的板坯具有了一定的初粘度，该板坯在运输过程中稳定性好，不会出现散坯现象，便于板坯的运输和截断等后续工艺处理，并实现了连续式生产，生产效率大为提高，适合于大规模工业化连续性生产。
附图简要说明
图1为本发明的挤压式组坯机结构示意图。
图2为挤压式组坯机进料示意图。
图3为挤压式组坯机出料示意图。
附图标记说明：1、进料仓；2、挤压推力装置；3、入口压力检测装置；4、入口挡板；5、上垫板的加热装置；6、挤压成型通道；7、下垫板的加热装置；8、出口处压力检测装置；9、出口挡板；10、上垫板；11、下垫板；12、挤压预成型通道。
具体实施方式
实施例1
对照附图1、2和3，描述本发明挤压组坯机的结构和竹束结构单元的组坯过程。
如图1所示，挤压式组坯机具有由相互平行的上垫板10和下垫板11形成的重组竹板坯挤压成型通道6，挤压成型通道6两侧具有入口端和出口端，其中入口端设入口压力检测装置3和入口挡板4，出口端设出口压力检测装置8和出口挡板9。
上垫板10和下垫板11的外侧分别设上垫板的加热装置5和下垫板加热装置7，上、下垫板间的距离(即挤压成型通道6的高度)为成板厚度的1-3倍。
形成挤压成型通道6的下垫板11具有位于入口压力检测装置3和推力装置2之间的预成型通道12，推力装置2可沿预成型通道12进行往复移动，预成型通道12的上方设用于盛放待组坯竹束的进料仓1。
进料时，打开进料仓1，进料仓1中的竹束落入预成型通道12上，可往复移动的挤压推力装置2将竹束由预成型通道12由入口端推入挤压成型通道6，随着竹束的不断加入，竹束被不断推入挤压成型通道6内，并向着出口端移动。挤压推力装置2的挤压头的高度与预成型通道12高度相适应。
下面描述制备本发明重组竹板坯的过程：
1、竹材切断、疏解
将截断成2500mm、直径为30mm以下的小径毛竹边角料经过竹材疏解机疏解成横向不断裂、纵向松散而交错相连、不打乱竹材纤维排列方向的网络状竹束；
2、竹束施胶、干燥
将疏解后的网络状竹束浸渍于固体含量为30％的水溶性酚醛树脂胶液中，浸渍时间为2-3min，浸胶量为竹束(绝干)重量的9-10％；然后于温度为100℃下干燥竹束至含水率为10％；
3、板坯成型
使挤压式组坯机的组坯成型通道6的高度为成板厚度的3倍，入口挡板压力设定为1.5MPa，出口挡板压力设定为2.5MPa。
通过进料仓1进料后，预成型通道12内，可挤压竹束的推力装置2的挤压头以5m/min的速度不断将竹束推至入口挡板4和入口压力检测装置3处，竹束受入口挡板4阻挡，随着竹束不断地由进料仓1送入，竹束堆积的密度不断增大，则通道入口的入口压力检测装置3检测的竹束所受的挤压力不断增大。
当挤压力达到入口压力检测装置3的设定压力值1.5MPa时，开启入口挡板4，挤压推力装置2将竹束推至重组竹挤压成型通道6内。进入挤压成型通道6内的竹束受到上、下垫板加热装置的加热而升温，控制挤压成型通道6内的温度为50℃。
随着送入挤压成型通道6的竹束的量不断增大，送入挤压成型通道6的竹束形成的密实板坯移，向着出口端移动，竹束因出口处挡板9封闭受到阻挡，随着堆积密度的不断增大，挤压推力装置的挤压头施加在竹束上的推力也逐渐增大以便推动竹束向着出口端移动，当出口处压力检测装置8检测到出口处挡板9上正压力为设定的压力2.5MPa时，开启出口处挡板9，随着入口端的竹束的继续送入，推动密实的板坯逐渐移出挤压成型通道6，形成连续的板坯接着进入热压机。
4、板坯热压
将成型板坯送入热压机进行热压。控制热压压力为6MPa，热压温度为140℃，热压时间为1.0min/mm板厚。
5、冷却和裁边
热压后的板材冷却至40℃以下后将其裁切成规定的尺寸。
参照GB/T 4897.5-2003标准中《刨花板》的结构用板要求，测定得到板材性能指标如下：
板材厚度(mm) 12
密度(g/cm3) 1.0
静曲强度(MPa) 124
弹性模量(MPa) 12351
干状内结合强度(MPa) 2.21
检测结果表明，本实施例制备的重组竹板材性能超过结构用刨花板性能要求，符合人造板的使用要求。
实施例2
按照以下步骤制备本发明用于重组竹的板坯：
1、竹材切断、疏解
将截断成2500mm、直径为30mm以下的小径毛竹经过竹材疏解机疏解成横向不断裂、纵向松散而交错相连、不打乱竹材纤维排列方向的网络状竹束；
2、混合添加料
采用喷胶方法将脲醛树脂胶(尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.2)均匀地施加到杨木纤维上，施胶量为杨木纤维(绝干)重量的9％，杨木纤维的添加量为竹束绝干重量的10％。
3、竹束施胶、干燥
采用淋胶方法将脲醛树脂胶(尿素与甲醛的摩尔比为1∶1.2)均匀地添加到步骤1中制备的竹束上，施胶量为竹束(绝干)重量的8％；然后于温度30℃下干燥竹束至含水率为15％；
4、竹束与添加料混合
然后将上述步骤2中施胶后的杨木纤维与步骤3中施胶的竹束混合均匀，将混合有杨木纤维的竹束送入成型通道。
5、板坯成型
除了板坯成型通道6内的温度控制为100℃，挤压组坯通道高度为成板厚度的2倍，入口挡板压力设定为2.0MPa，出口挡板压力设定为5.0MPa外，其余与实施例1相同。
参照GB/T4897.4-2003标准中《刨花板》的结构用板要求，测定得到板材性能指标：
板材厚度(mm) 12
密度(g/cm3) 1.0
静曲强度(MPa) 142
弹性模量(MPa) 13657
内结合强度(MPa) 2.43
检测结果表明，本实施例制备的重组竹板材性能大大超过结构用刨花板性能要求，符合人造板的使用要求。
实施例3
除入口挡板压力设定为2.0MPa，出口挡板压力设定为5.0MPa，挤压头以3m/min的速度不断将竹束推至入口挡板4和入口压力检测装置3处，通道内的温度控制为40℃外，其余同实施例1。
参照GB/T 4897.5-2003标准中《刨花板》的结构用板要求，测定得到板材性能指标如下：
板材厚度(mm) 12
密度(g/cm3) 1.0
静曲强度(MPa) 136
弹性模量(MPa) 13270
内结合强度(MPa) 2.37
检测结果表明，本实施例制备的重组竹板材性能超过结构用刨花板性能要求，符合人造板的使用要求。
实施例4
除了板坯成型通道的高度设定为成板厚度的1.5倍、网络状竹束中加入的纤维为麻纤维，并且麻纤维的加入量为竹束绝干重量的5％，出口挡板压力设定为7.0Mpa，通道内的温度控制为65℃外，其余同实施例2。
参照GB/T 4897.5-2003标准中《刨花板》的结构用板要求，测定得到板材性能指标如下：
密度(g/cm3) 1.0
静曲强度(MPa) 120
弹性模量(MPa) 12150
内结合强度(MPa) 2.06
检测结果表明，本实施例制备的重组竹板材性能超过结构用刨花板性能要求，符合人造板的使用要求。
Claims (8)
1.一种重组竹板坯的组坯成型方法，以束状竹材为原料，束状竹材为小径竹材通过疏解而形成的，包括通过安置在成型通道(6)入口一侧的并沿预成型通道(12)可往复移动的推力装置(2)施加一定推力，首先将由进料仓(1)送入的束状竹材原料逐批推入预成型通道(12)内，使束状竹材原料在预成型通道(12)内形成预成型板坯，然后将预成型板坯推入成型通道(6)内，使其在成型通道(6)内形成密实的板坯，接着将密实的板坯推出成型通道，其中
预成型通道的高度由其进口端向着成型通道(6)入口端逐渐减小至与成型通道(6)的入口端一致，进料仓(1)位于预成型通道(12)远离成型通道(6)一端的上方。
2.如权利要求1所述的重组竹板坯的组坯成型方法，其特征在于：所述成型通道(6)的高度设定为成板厚度的1-3倍，所述成型通道内的温度控制为20-100℃。
3.如权利要求1或2所述的板坯的组坯成型方法，其特征在于：所述成型通道(6)的进口端设置入口挡板(4)和入口处压力检测装置(3)，其出口端设置出口处挡板(9)和出口处压力检测装置(8)，控制开启出口处挡板(9)的压力为开启入口挡板(4)的压力的1.5至4倍。
4.如权利要求1或2所述的重组竹板坯的组坯成型方法，其特征在于：在所述束状竹材原料中混合有木质纤维或非木质纤维，使所述木质纤维或非木质纤维的添加量≤所述束状竹材绝干重量的10％。
5.如权利要求1或2所述的重组竹板坯的组坯成型方法，其特征在于：所述束状竹材还可为毛竹。
6.一种重组竹板坯，按照权利要求1至5任一所述的组坯成型方法制成。
7.一种重组竹，由如权利要求6所述的重组竹板坯压制而成。
8.一种重组竹组坯成型装置，其特征在于：包括由平行设置的上下垫板(10、11)形成的板坯挤压成型通道(6)，成型通道(6)具有供密实的板坯移出的出口端和供预成型板坯进入的入口端，其中入口端一侧设可进行往复移动的推力装置(2)，出口端设有出口挡板(9)和检测出口处正压力的出口压力检测装置(8)，挤压成型通道(6)的上下侧设置对挤压成型通道(6)内板坯进行加热的加热装置；挤压预成型通道(12)和进料仓(1)，所述挤压预成型通道(12)位于挤压成型通道(6)入口端一侧并处于入口压力检测装置(3)和推力装置(2)之间，预成型通道(12)的高度由其进口端向着成型通道(6)的入口端逐渐减小至与成型通道(6)的入口端一致，所述进料仓位于所述挤压预成型通道(12)远离挤压成型通道(6)一端的上方，所述推力装置(2)可沿所述挤压预成型通道(12)进行所述往复移动，挤压成型通道(6)的入口端设入口挡板(4)和检测挤压预成型通道(12)内预成型板坯所受正压力的入口压力检测装置(3)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110817 Termination date: 20140327 |