CN101934538B - 一种无甲醛竹材集成材及其制造方法 - Google Patents

一种无甲醛竹材集成材及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无甲醛竹材集成材,它是由竹条按径面拼接和弦面胶合而成,径面拼接所设有胶层的胶粘剂为聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂(白乳胶)或水性高分子异氰酸酯胶黏剂(API),弦面胶合所设有胶层的胶粘剂为异氰酸酯胶黏剂。本发明还提供竹集成材的制造方法,包括备料、竹条径面施胶、径面拼接、单层竹拼板弦面施胶、弦面组坯、弦面胶合、后期处理等工序,在径面施胶工序中所用的胶粘剂为白乳胶或API,在单层竹拼板弦面施胶工序中所用的胶黏剂为异氰酸酯胶黏剂。本发明采用非醛类胶黏剂,使该竹集成材的甲醛释放量达到0.1mg/L以下,在径面拼接使用白乳胶或API提高了板材的胶合性能,减少了加工能耗。

Description

一种无甲醛竹材集成材及其制造方法
技术领域
本发明属于人造板行业中的竹材集成材及其制造技术领域,涉及一种无醛竹集成材及其制造方法。
背景技术
竹材是可再生的和可持续发展一种天然资源,被广泛地用作人造板、建筑、造纸、家具、医药、食品、化工等行业的原料,是木材有效替代品。目前以竹材为原料的人造板主要包括竹编胶合板、竹帘胶合板、竹材集成材、重组竹等4类,竹材集成材是将竹材加工成竹条,经过涂胶、热压而成竹材人造板,主要用于竹地板、家具、厨卫用品如案板、茶具和高档装饰材料如刨切竹单板,所用的胶黏剂一般为脲醛树脂胶粘剂、三聚氰胺改性的脲醛树脂胶粘剂或酚醛树脂胶粘剂,脲醛树脂胶粘剂或三聚氰胺改性的脲醛树脂胶粘剂的施胶量为200克/平方米-320克/平方米施胶面层,酚醛胶的施胶量为150克/平方米-250克/平方米施胶面层。而酚醛树脂胶粘剂、脲醛树脂胶粘剂或三聚氰胺改性的脲醛树脂胶粘剂均为醛类胶黏剂,其最突出的问题是释放出的游离酚和游离甲醛对人体会产生巨大的危害。
异氰酸酯是非醛类胶粘剂,已经在刨花板、定向刨花板、中密度纤维板、集成材和表面装饰板等多种板材得到广泛地应用。而异氰酸酯在竹集成材中应用的研究和生产较少,主要是因为异氰酸酯价格高,从而造成竹集成材的制造成本较高。中国专利ZL200410102599.6提供了一种采用异氰酸酯树脂喷雾施胶胶合木质板材的方法,其工艺特点包括:首先,对竹材表面进行处理,降低竹材表面的空隙率;其次,采用喷雾施胶方法。通过上述两种方法的实施,从而达到降低异氰酸酯施胶量的目的,使异氰酸酯应用于竹材集成材成为可能。但是该方法存在的以下缺点:
首先:需要对竹材表面进行封闭处理,增加了生产工序。
其次,把异氰酸酯树脂采用喷雾施胶方法喷涂到竹条的长度方向的端头,竹条的宽度方向的两侧面;再将多块竹拼板用异氰酸酯胶喷雾粘接作为上、下表面层,把多块实木拼板用异氰酸酯胶喷雾粘接作为芯层,在上、下表面层和芯层之间采用热压工艺进行板材胶合。采用这样的工艺会产生以下几个问题:
1、由于异氰酸酯没有初粘性,在竹条的纵向接长、拼宽和上、下面层和芯层之间胶合时会引起搭接或离缝,从而影响板材的物理力学性能。
2、异氰酸酯在竹材的表面润湿性好,将异氰酸酯直接喷涂到竹材的端面、侧面和上、下表层时,异氰酸酯会从端头连接处,侧面拼接处流到垫板上,在热压时,异氰酸酯会使无甲醛竹材集成材和热压板胶合到一起。
3、竹条的端头和两侧面较小,端头的弦面宽度为10-30mm,径面厚度为2-6mm;径面厚度为2-6mm,采用10-40g的施胶量很难使端头和两侧面施胶均匀,造成胶合不良。
发明内容
本发明的目的在于改进现有竹材集成材及其制造方法的不足,而提供一种无甲醛竹材集成材及其制造方法,它是首先把竹材加工成规格竹条;之后,在竹条的径面施加聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂(白乳胶)或水性高分子异氰酸酯胶黏剂(API),之后,通过径面组坯,冷压拼接制造而成单层竹拼板;之后,在单层竹拼板弦面(即竹条的弦面)施加异氰酸酯胶粘剂,之后,将单层竹拼板相邻层按平行纹理方向或垂直纹理方向堆叠组坯;之后,将上述的板坯送入热压机中胶压制造而成的无甲醛竹材集成材。
本发明的目的是这样实现的:
一种无甲醛竹材集成材,它是由竹条和胶粘剂层构成,其特征是:竹条按径面拼接和弦面胶合而成,径面拼接所设有胶层的胶粘剂为聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂(白乳胶)或水性高分子异氰酸酯胶黏剂(API),弦面胶合所设有胶层的胶粘剂为异氰酸酯胶黏剂。
所述无甲醛竹材集成材相邻层竹条按平行纹理方向或垂直纹理方向堆叠而成。
所述异氰酸酯胶黏剂为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或聚合异氰酸酯(PMDI)。
一种无甲醛竹材集成材的制造方法,包括以下工序:(一)备料、(二)竹条径面施胶、(三)径面拼接、(四)单层竹拼板弦面施胶、(五)弦面组坯、(六)弦面胶合、(七)后期处理,其特征是,竹条在径面施胶工序中所用的胶粘剂为聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂(白乳胶)或水性高分子异氰酸酯胶黏剂(API),单层竹拼板在弦面施胶工序中所用的胶黏剂为异氰酸酯胶黏剂。
所述无甲醛竹材集成材的制造方法,其特征在于:竹条的径面施胶方法为涂胶或者淋胶,若径面拼接采用聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂,其施胶量范围为100克/平方米-300克/平方米施胶面层。若径面拼接采用水性高分子异氰酸酯胶黏剂,其施胶量范围为80克/平方米-200克/平方米施胶面层。
所述无甲醛竹材集成材的制造方法,其特征在于:竹条径面拼接采用冷压法,将上述径面施加胶的竹条,按径面结合依次排列成一定宽度的单层板坯后,将单层板坯送入双向压机中进行冷压固化,冷压时:垂直方向的压力为0.5-1.5MPa,水平方向的压力为1.0-2.0MPa,冷压时间为5-10min,冷压温度为常温。
所述无甲醛竹材集成材的制造方法,其特征在于:单层竹拼板弦面施胶采用淋胶或喷雾施胶方法,将异氰酸酯胶黏剂均匀地施加到相结合的两个单层竹拼板相邻弦面之一上,其施胶量范围为15克/平方米-70克/平方米施胶面层。
所述无甲醛竹材集成材的制造方法,其特征在于:弦面组坯采用手工组坯方法,将上述施加胶的单层竹拼板,相邻层的单层竹拼板按平行纹理方向或垂直纹理方向堆叠组坯;
所述无甲醛竹材集成材的制造方法,其特征在于:弦面胶合采用热压法,将板坯送入双向热压机中进行胶合,热压温度为100-140℃,垂直方向的压力为1.0-2.5MPa,水平方向的压力为0-1.5MPa,热压时间为0.8-1.5min/mm。
所述异氰酸酯胶黏剂为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或聚合异氰酸酯(PMDI)。
本发明提供的无甲醛竹材集成材,采用非醛类胶黏剂,即在径面拼接采用聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂(白乳胶)或水性高分子异氰酸酯胶黏剂,在弦面胶合采用异氰酸酯胶黏剂,本无甲醛竹材集成材的甲醛释放量与竹材本身的甲醛释放量相当,远远低于国标E1级规定的1.5mg/L,实现了无甲醛的目标。
在本发明提供的无甲醛竹材集成材的制造方法中,在径面拼接采用聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂(白乳胶)或水性高分子异氰酸酯胶黏剂,经冷压固化后形成一体的单层竹拼板,采用本发明的工艺,具有如下优点:首先,聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂(白乳胶)或水性高分子异氰酸酯胶黏剂能在常温下固化,减少了拼板时的热压能耗;其次,填补了竹条与竹条之间的缝隙,解决了在热压时因异氰酸酯通过缝隙流入热压板而引起粘板的问题,再者,在后续的热压中,解决了由于异氰酸酯没有初粘性造成竹条偏移而产生搭接或离缝等问题。
另外,在弦面胶合时,由于异氰酸酯具有良好的胶合性能,使产品的性能达到一类胶合板的性能指标要求;在热压固化过程中,采用异氰酸酯胶黏剂与普通胶黏剂相比可以降低热压温度,减少热压时间和热压压力,从而减少能耗;采用异氰酸酯胶黏剂可以将胶合板板坯的含水率提高到25%,减少了单板的干燥能耗;采用异氰酸酯由于润湿性和渗透性好,在短时间内就能与竹材充分润湿,因此,与普通的竹集成材制造工艺相比,减少了陈放和预压工序。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,并非对本发明的限制,凡是依照本发明公开内容所进行的任何本领域的等同替换,均属于本发明的保护范围。
附图说明
图1规格竹条的横截面
图2径面施加了聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂或水性高分子异氰酸酯胶黏剂的竹条的横截面
图3单层竹拼板的横截面
图4弦面施加异氰酸酯胶黏剂的单层竹拼板的横截面
图5垂直纹理结构的竹材集成材
图6平行纹理结构的竹材集成材
附图中,A为靠近竹青的弦面,B为径面,C为靠近竹黄的弦面,1为竹条,2为径面胶层,3为弦面胶层。
具体实施方式
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
(一)备料、
备料工序包括:选竹、锯截、开条、粗刨、蒸煮(包含防霉、防蛀和防腐处理)、干燥、精刨等工序,属于现有技术。通过上述工序将竹材加工成弦面宽度为20mm,径面厚度为5mm,长度为2600mm和1300mm两种规格竹条(如图1所示)。
(二)竹条径面施胶
竹条径面施胶,采用淋胶施胶方法,所用的胶黏剂为水性高分子异氰酸酯胶黏剂,施胶量控制在100克/平方米-105克/平方米施胶面层,将定量的水性高分子异氰酸酯胶黏剂均匀的涂布到竹条的径面上(如图2所示)。
(三)径面拼接
竹条径面拼接,采用冷压法,将上述径面施加胶的竹条,采用手工组坯方法,将长度为2600mm的竹条靠近竹黄面的朝下,靠竹青面的朝上,按径面结合依次排列成1350mm的单层板坯(称为长板);将长度为1300mm的竹条靠近竹黄面的朝下,靠竹青面的朝上,按径面结合依次排列成2650mm的单层板坯(称为短板),将上述两种规格单层板坯送入双向压机中进行冷压固化,冷压固化时:垂直方向的压力为0.5-1.5MPa,水平方向的压力为1.0-2.0MPa,冷压时间为5-10min,冷压温度为25度。固化后取出,形成单层竹拼板,(如图3所示)。
(四)单层竹拼板弦面施胶
单层竹拼板弦面施胶,采用淋胶施胶方法,所用的胶粘剂为聚合异氰酸酯(PMDI),其施胶量范围为50克/平方米-52克/平方米施胶面层,将定量的异氰酸酯胶黏剂均匀地喷涂到上述两种规格单层竹拼板靠近竹黄面的弦面上,(如图4所示)。
(五)弦面组坯
弦面组坯,无甲醛竹材集成材为5层结构,从上往下分别为第1层、2层、3层、4层和5层。采用手工组坯方法,取3张上述施加胶的长板,取出2张上述施加较胶的短板,按如下方式组坯:第1、3、5层为长板,第2层和4层为短板,其中,第1、3和5层纹理相互平行,第2层和第4层纹理相互平行;第1、3和5层和第2、4层纹理相互垂直,第1、2、3层竹青朝上,第4、5层竹青朝下。
(六)弦面胶合
弦面胶合,采用热压法,将上述的板坯送入双向热压机中进行胶合,热压温度为110℃,垂直方向的压力为2.0MPa,水平方向的压力为0.5MPa,热压时间为1min/mm,待胶合完成后,将板材取出,(如图5所示)。
(七)后期处理
后期处理工序,包括调质处理,锯截、砂光、检测、包装等工序。属于现有技术。
并依据GB19536-2004和GB/T 18580-2001对产品的含水率、静曲强度、弹性模量、胶合强度及甲醛释放量进行了检测,检测结果如下表1所示。
表1无甲醛竹材集成材物理力学性能
Figure BSA00000214420500071
从表1测试结果可以看出,板材的各项物理力学性能指标均达到国家GB19536-2004中规定的性能指标,甲醛释放量小于国标GB/T 18580-2001E1级中规定1.5mg/L。
实施例2
(一)备料、
备料工序包括:选竹、锯截、开条、粗刨、碳化、干燥、精刨等工序,属于现有技术。通过上述工序将竹材机械加工成弦面宽度为20mm,径面厚度为5mm,长度为2600mm规格竹条,(如图1所示);
(二)竹条径面施胶
竹条径面施胶,采用滚筒涂胶方法,所用的胶黏剂为聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂,施胶量控制在180克/平方米-200克/平方米施胶面层,将定量的聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂均匀的涂布到竹条的径面上,(如图2所示)。
(三)径面拼接
竹条径面拼接,采用冷压法,将上述径面施加胶的竹条,采用手工组坯方法,使靠近竹黄面朝下,靠竹青面朝上,按径面结合依次排列成1300mm的单层板坯,将单层板坯送入双向压机中进行冷压固化,冷压固化时:垂直方向的压力为0.5-1.5MPa,水平方向的压力为1.0-2.0MPa,冷压时间为5-10min。固化后取出,形成单层竹拼板,(如图3所示)。
(四)单层竹拼板弦面施胶
单层竹拼板弦面施胶,采用喷雾施胶方法,所用的胶粘剂为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),其施胶量范围为28克/平方米-30克/平方米施胶面层,将定量的异氰酸酯胶黏剂均匀地喷涂在单层竹拼板靠近竹黄面的弦面上,(如图4所示)。
(五)弦面组坯
弦面组坯,无甲醛竹材集成材为3层结构,采用手工组坯方法,取3张上述施加胶的单层竹拼板,第1层和第2层竹青朝上,第3层竹青朝下,按平行纹理方向堆叠组坯;
(六)弦面胶合
弦面胶合,采用热压法,将上述的板坯送入双向热压机中进行胶合,热压温度为120℃,垂直方向的压力为1.5MPa,水平方向的压力为0.5MPa,热压时间为1min/mm,待胶合完成后,将板材取出,(如图5所示)。
(七)后期处理
后期处理工序,包括调质处理,锯截、砂光、检测、包装等工序。属于现有技术。
并依据GB/T 20241-2006和GB18580-2001对产品的含水率、静曲强度、弹性模量、水平剪切强度及甲醛释放量进行了检测,检测结果如下表2所示。
从表2测试结果可以看出,板材静曲强度和弹性模量均达到国家GB/T20241-2006规定的180E级,水平剪切强度达到了国家GB/T 20241-2006规定的65V-55H级。甲醛释放量远远小于E1级规定1.5mg/L。
表2无甲醛竹材集成材物理力学性能
最后所应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明作限制性理解。尽管参照上述较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而这种修改或者等同替换并不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种无甲醛竹材集成材,它是由竹条和胶粘剂层构成,其特征是:竹条按径面拼接和弦面胶合而成,径面拼接所设有胶层的胶粘剂为白乳胶或水性高分子异氰酸酯胶黏剂(API),弦面胶合所设有胶层的胶粘剂为异氰酸酯胶黏剂。
2.根据权利要求1所述无甲醛竹材集成材相邻层竹条按平行纹理方向或垂直纹理方向堆叠而成。
3.根据权利要求1所述白乳胶为聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂。
4.根据权利要求1所述异氰酸酯胶黏剂为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或聚合异氰酸酯(PMDI)。
5.一种无甲醛竹材集成材的制造方法,包括以下工序:(一)备料、(二)竹条径面施胶、(三)径面拼接、(四)单层竹拼板弦面施胶、(五)弦面组坯、(六)弦面胶合、(七)后期处理,其特征是:竹条在径面施胶工序中所用的胶粘剂为白乳胶或水性高分子异氰酸酯胶黏剂(API),单层竹拼板在弦面施胶工序中所用的胶黏剂为异氰酸酯胶黏剂。
6.根据权利要求5所述无甲醛竹材集成材的制造方法,其特征在于:竹条的径面施胶方法为涂胶或者淋胶,若径面拼接采用白乳胶,其施胶量范围为100克/平方米-300克/平方米施胶面层;若径面拼接采用水性高分子异氰酸酯胶黏剂,其施胶量范围为80克/平方米-200克/平方米施胶面层。
7.根据权利要求5所述无甲醛竹材集成材的制造方法,其特征在于:竹条径面拼接采用冷压法,将上述径面施加胶的竹条,按径面结合依次排列成一定宽度的单层板坯后,将单层板坯送入双向压机中进行冷压固化,冷压时:垂直方向的压力为0.5-1.5MPa,垂直方向冷压时间为5-10min,水平方向的压力为1.0-2.0MPa,水平方向冷压时间为5-10min,冷压温度为常温。
8.根据权利要求5所述无甲醛竹材集成材的制造方法,其特征在于:单层竹拼板弦面施胶采用淋胶或喷雾施胶方法,将异氰酸酯胶黏剂均匀地施加到相结合的两个单层竹拼板相邻弦面之一上,其施胶量范围为15克/平方米-70克/平方米施胶面层。
9.根据权利要求5所述无甲醛竹材集成材的制造方法,其特征在于:弦面组坯采用手工组坯方法,将上述施加胶的单层竹拼板,相邻层的单层竹拼板按平行纹理方向或垂直纹理方向堆叠组坯。
10.根据权利要求5所述无甲醛竹材集成材的制造方法,其特征在于:弦面胶合采用热压法,将板坯送入双向热压机中进行胶合,热压温度为100-140℃,垂直方向的压力为1.0-2.5MPa,垂直方向热压时间为0.8-1.5min/mm,水平方向的压力为0-1.5MPa,垂直方向热压时间为0.8-1.5min/mm。
11.根据权利要求5所述白乳胶为聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂。
12.根据权利要求5所述异氰酸酯胶黏剂为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)或聚合异氰酸酯(PMDI)。
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