CN102794801A - 阻燃防腐纤维竹制基材及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃防腐纤维竹制基材及其制备方法，包括以下步骤：1）将原竹制成竹丝；2）阻燃处理：将步骤1）制备的竹丝用阻燃剂水溶液浸泡；3）烘干：将阻燃处理后的竹丝在55～65℃温度条件下烘干至绝对含水率不超过12%；4）碳化热解：将烘干后的竹丝送入碳化热解窑中，按照热解梯度进行高温处理；5）然后依次进行浸胶、胶后干燥、压制、固化、养身和开片制成竹制品基材。竹制基材稳定性强、产品表面不开裂、增强了防腐性、具备优良阻燃性、多气候、多环境下使用。

Description

阻燃防腐纤维竹制基材及其制备工艺
技术领域
本发明属于竹制品领域，具体涉及一种阻燃防腐纤维竹制基材及其制备工艺。
背景技术
竹子是我国的第二森林资源，主材产量约占木材的1/10，资源丰富且集中，它是一种可再生的资源，一次成林后，只要合理经营，可永续利用，竹子生长迅速，成材快，3~5年即可采伐，用于竹地板竹子一般为5~8年为宜，我国长期以来一直面临木材供不应求的矛盾，以竹代木这给丰富的竹材开发利用加工成竹地板提供了良好的发展机遇。竹制品在生活领域有着广泛的应用。通常竹制品基材的制备工艺为：原竹——锯断——开片——疏解压丝——湿碳碳化——烘干——浸胶——胶后干燥——压制、固化——养身、开片。现有的工艺存在以下技术问题：（1）竹片疏解压丝时需要去青、去黄、去节，由于竹片表面本身的弧度，刮除竹青、竹黄和竹节时，会连带部分有用的竹材也一并刮除，造成浪费。（2）竹材本身可燃性好，与木材相比更易燃烧，竹制品基材使用时容易产生火患。（3）现有竹纤维的碳化采用湿碳工艺（蒸汽碳化），竹纤维管的活性没有完全去除，可吸湿膨胀，制成的基材稳定性差；常规工艺生产的基材采用户外产品的测试方法进行测试，经过2小时的蒸煮就严重膨胀开裂。现有的碳化工艺并没有使基材内部应力完全释放，使用一段时间后会形成表面的细微开裂。竹纤维管的活性物质没有完全去除，为腐朽菌提供了营养物质，在潮湿的环境下容易发霉，抗腐性差。且湿碳工艺过程易产生废气废水，造成环境污染和能源浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻燃防腐纤维竹制基材。
本发明的目的在于提供一种阻燃防腐纤维竹制基材的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种阻燃防腐纤维竹制基材，其制备方法包括以下步骤：
1）将原竹制成竹丝；
2）阻燃处理：将步骤1）制备的竹丝用阻燃剂水溶液浸泡；
3）烘干：将阻燃处理后的竹丝在55~65℃温度条件下烘干至绝对含水率不超过12%；
4）碳化热解：将烘干后的竹丝送入碳化热解窑中，按照热解梯度进行高温处理，热解梯度为：将烘干后的竹丝升温至100~120℃，升温时间为280~320min，然后在100~120℃温度下保温40~80min，再由100~120℃升温至180~230℃，升温时间为200~240min，然后在180~230℃温度下保温220~260min；
5）然后依次进行浸胶、胶后干燥、压制、固化、养身和开片制成竹制品基材。
上述的阻燃防腐纤维竹制基材，其在于步骤1）将原竹制成竹丝的过程为：将原竹锯断、开片、展平、去青、去黄、去节后梳解压丝制成竹丝。
上述的阻燃防腐纤维竹制基材，其在于步骤4）中所述的热解梯度优选为：将烘干后的竹丝升温至110℃，升温时间为300min，然后在110℃温度下保温60min，再由110℃升温至190℃，升温时间为220min，然后在190℃温度下保温240min。
上述的阻燃防腐纤维竹制基材，其在于步骤2）中所述阻燃剂水溶液的质量百分浓度为10%~15%，所述阻燃剂的主要成分为羟甲基磷酸脒基脲和硼酸。
上述的阻燃防腐纤维竹制基材，其在于步骤5）中浸胶的过程为：将步骤4）中碳化热解后的竹丝用酚醛胶水溶液浸泡后取出晾干，所述的酚醛胶水溶液为酚醛胶和水按1：1~1.5的质量比配制；步骤4）中所述的碳化热解窑采用电加热器或导热油加热器进行加热。
一种阻燃防腐纤维竹制基材的制备方法，包括以下步骤：
1）将原竹制成竹丝；
2）阻燃处理：将步骤1）制备的竹丝用阻燃剂水溶液浸泡；
3）烘干：将阻燃处理后的竹丝在55~65℃温度条件下烘干至绝对含水率不超过12%；
4）碳化热解：将烘干后的竹丝送入碳化热解窑中，按照热解梯度进行高温处理，热解梯度为：将烘干后的竹丝升温至100~120℃，升温时间为280~320min，然后在100~120℃温度下保温40~80min，再由100~120℃升温至180~230℃，升温时间为200~240min，然后在180~230℃温度下保温220~260min；
5）然后依次进行浸胶、胶后干燥、压制、固化、养身和开片制成竹制品基材。所述浸胶、胶后干燥、压制、固化、养身和开片的工艺与现有技术相同。
上述的阻燃防腐纤维竹制基材的制备方法，其在于步骤1）将原竹制成竹丝的过程为：将原竹锯断、开片、展平、去青、去黄、去节后梳解压丝制成竹丝。
上述的阻燃防腐纤维竹制基材的制备方法，其在于步骤4）中所述的热解梯度优选为：将烘干后的竹丝升温至110℃，升温时间为300min，然后在110℃温度下保温60min，再由110℃升温至190℃，升温时间为220min，然后在190℃温度下保温240min。
上述的阻燃防腐纤维竹制基材的制备方法，其在于步骤2）中所述阻燃剂水溶液的质量百分浓度为10%~15%，所述阻燃剂的主要成分为羟甲基磷酸脒基脲和硼酸。
上述的阻燃防腐纤维竹制基材的制备方法，其在于步骤5）中浸胶的过程为：将步骤4）中碳化热解后的竹丝用酚醛胶水溶液浸泡后取出晾干，所述的酚醛胶水溶液为酚醛胶和水按1：1~1.5的质量比配制；步骤4）中所述的碳化热解窑采用电加热器或导热油加热器进行加热。
本发明将原竹截断、开片、展平、去青、去黄、去节后梳解压丝制成竹丝，竹丝进行阻燃处理和烘干后，进入碳化热解窑中，通过高温碳化工艺进行碳化，制得生产竹制基材所需的合格竹丝原材料。再通过浸胶、胶后干燥、压制、固化、养身和开片等一系列工艺，制成生产地板所需的坯体。碳化热解窑中采用常规的电加热器或导热油加热器进行加热，碳化热解的同时进一步排出竹丝中的水分，增加基材的稳定性。
本发明的有益效果：
竹片去青、去黄、去节之前先展平，可增加竹材的利用率。本发明的碳化工艺摒弃现有技术中直接通入蒸汽进行碳化的工艺，采用电加热器或导热油加热器在本发明提供的热解梯度下进行加热碳化，使竹丝的碳化热解效果更为显著。
产品稳定性强：新产品采用的竹片压丝工艺，使竹材利用率更高，竹片破碎后的竹丝纤维更细可增加胶水的渗透率，同时又不破坏竹丝与竹丝间的横向交联，压制后形成网状交联结构，另外竹丝经过本发明的高温碳化工艺去除纤维管的活性，减小了竹材中的内应力，提高了基材的稳定性。经测试，新方法生产的竹制基材用针对户外产品的测试方式测试（沸水4小时，再63℃烘干20小时，再沸水4小时）吸水膨胀率在10%以下，常规工艺生产的材料经过沸水2小时的蒸煮就严重膨胀开裂。
杜绝了产品的表面开裂：常规产品纤维管的活性没有去除，存在内应力；由于内应力没有得到完全释放，或多或少在使用一段时间会形成表面的细微开裂，也就是常说的面裂。新产品由于通过高温碳化，很好地处理了竹材的活性，大大降低了竹材的内应力，而且竹丝比常规产品用的竹丝纤维更细，经压制后的地板完全达到了不会开裂的效果。
增强了防腐性：竹材在干燥碳化过程中，内部的组份发生了复杂的化学变化，改变了竹材的某些组份，减少了腐朽菌的营养物质，从食物链这一环节上减少菌类在竹材中生长的可能。同时，竹材中发生的化学反应产生了一些对腐朽菌有抑制的物质，能够抑制腐朽菌生成，因此干燥碳化竹材的耐腐性得到提高。
多气候、多环境下使用：新产品由于有极好的稳定性、防腐性与极低的吸水膨胀率，使产品有了更多的应用场所，可以适用于比较潮湿的环境，也可以作为地热地板使用。
可以反复打磨、重新涂装、反复使用：常规产品要达到新产品颜色一般都采用表面着色的工艺，在使用过程中如发生油漆面破坏，很难进行修复。而新产品则是从里至外都是一个颜色，而且新产品表面几乎无孔洞，无缝隙，表面非常细腻光滑，不需要进行大规模的修补，可以非常方便进行重新打磨和油漆，达到理想的反复使用的效果。
具备优良阻燃性：新产品在压制过程中增加了阻燃剂的使用，能起到很好的防火阻燃效果。
外观效果高贵典雅：由于颜色是采用一次性碳化的工艺，在压成的材料表面形成非常自然的纹理效果。另新产品表面非常细腻，再配上黑中带黄的纹理，给人以高贵的视觉享受。
更加环保：新产品在处理竹丝的过程中采用干碳工艺并不使用任何化学试剂，而不是采用常规产品的湿碳工艺，所以不会产生废气与废水，对当地环境不会产生影响。
因此，成品可直接提供用户使用，也可作为新型材料进行深加工后制成其他各类人造板产品，后续加工与竹地板加工程序一样。
具体实施方式
实施例1
工艺过程：原竹——锯断、开片、展平、去青、去黄、去节、梳解压丝——阻燃处理——烘干——碳化热解——浸胶——胶后干燥——压制、固化——养身——开片。
工艺标准：
1）锯断：将原竹按产品所需长度锯成1950~2500mm长的竹筒。
开片：用破竹机将锯断后的原竹破成15~22mm宽度的竹条。
梳解压丝：将竹条通过专用的梳解设备（福建省建阳市三和机械制造有限公司，型号：PZ300型），进行展平、去青、去黄、去节、梳解压丝，制成宽度为30~40mm，厚度为4~6mm，长度为1950~2500mm，竹丝直径为1.5~3mm的展平竹丝。
2）阻燃处理：将阻燃剂（市售，主要成分为：羟甲基磷酸脒基脲和硼酸）制成质量百分含量为12%的阻燃剂水溶液，将梳解后的竹丝浸泡在阻燃液中，浸泡时间15分钟。该阻燃剂是一种水基型非卤类环保复合阻燃剂，具有阻燃性强、易渗透、抗流失、不吸潮、不渗白、抑烟和防霉变等优点。符号GA159-1997标准。
3）烘干：将已阻燃处理过的竹丝放入烘干房中，在55~65℃温度中烘干，要求竹丝烘干后绝对含水率达到10%~12%。
4）碳化热解：将烘干后的竹丝铺装在小车上送入碳化热解窑中，按照设定的热解梯度，进行高温碳化处理，得到合格的原材料。所述的热解梯度为：将烘干后的竹丝升温至110℃，升温时间为300min，然后在110℃温度下保温60min，再由110℃升温至190℃，升温时间为220min，然后在190℃温度下保温240min。
5）浸胶：将碳化热解后的竹丝浸入酚醛胶水溶液中（酚醛胶：水=1:1.2质量比配制），浸泡10分钟取出晾干。
6）胶后干燥：将浸胶晾干后的竹丝通过网带式干燥机进行干燥，干燥至绝对含水率达到12~15%。
7）压制：将胶后干燥后的竹丝通过特制的模具，用2500吨压机压成方料。
固化：将压制好的方料放入固化窑道中，用90~135℃固化12小时，达到胶水完全固化的效果。
8）养身：将固化好的方料码托堆放，堆放15天以上，以达到方料应力的完全释放。
9）开片：将养身好的方料开成成品所需的规格。
对实施例1制备的阻燃防腐纤维竹制基材各方面性能检测：
1、产品稳定性强：新工艺生产的产品用针对户外产品的测试方式测试（沸水4小时，再63℃烘干20小时，再沸水4小时）吸水膨胀率在10%以下，常规工艺生产的材料经过沸水2小时的蒸煮就严重膨胀开裂。
2、产品表面不开裂：常规产品由于内应力没有得到完全释放，或多或少在使用一段时间会形成表面的细微开裂，也就是常说的面裂。新产品由于通过高温碳化，很好地处理了竹材的活性，大大降低了竹材的内应力，而且竹丝比常规产品用的竹丝纤维更细，经压制后的地板完全达到了不会开裂的效果。
3、增强了防腐性：竹材在干燥碳化过程中，内部的组份发生了复杂的化学变化，改变了竹材的某些组份，减少了腐朽菌的营养物质，从食物链这一环节上减少菌类在竹材中生长的可能。同时，竹材中发生的化学反应产生了一些对腐朽菌有抑制的物质，能够抑制腐朽菌生成，因此干燥碳化竹材的耐腐性得到提高。
4、多气候、多环境下使用：新产品由于有极好的稳定性、防腐性与极低的吸水膨胀率，使产品有了更多的应用场所，可以适用于比较潮湿的环境，也可以作为地热地板使用。
5、可以反复打磨、重新涂装、反复使用：常规产品要达到新产品颜色一般都采用表面着色的工艺，在使用过程中如发生油漆面破坏，很难进行修复。而新产品则是从里至外都是一个颜色，而且新产品表面几乎无孔洞，无缝隙，表面非常细腻光滑，不需要进行大规模的修补，可以非常方便进行重新打磨和油漆，达到理想的反复使用的效果。
6、具备优良阻燃性：新产品在压制过程中增加了阻燃剂的使用，能起到很好的防火阻燃效果，燃烧性能检测结果见表1。
表1 阻燃防腐纤维竹制基材的燃烧性能检测结果
检测项目   检验方法 技术指标 检验结果 结论
抗弯强度损失率 GB/T 1935-91 ≤35 3 合格
燃烧剩余长度最小值，mm GB/T8625-2006 >0 170 合格
燃烧剩余长度平均值，mm GB/T8625-2005 ≥150 204 合格
燃烧平均烟气峰值，℃ GB/T8625-2005 ≤200 144 合格
燃烧烟密度等级（SDR） GB/T8625-2007 ≤75 24 合格

Claims (10)

1.一种阻燃防腐纤维竹制基材，其特征在于其制备方法包括以下步骤：
1）将原竹制成竹丝；
2）阻燃处理：将步骤1）制备的竹丝用阻燃剂水溶液浸泡；
3）烘干：将阻燃处理后的竹丝在55~65℃温度条件下烘干至绝对含水率不超过12%；
4）碳化热解：将烘干后的竹丝送入碳化热解窑中，按照热解梯度进行高温处理，热解梯度为：将烘干后的竹丝升温至100~120℃，升温时间为280~320min，然后在100~120℃温度下保温40~80min，再由100~120℃升温至180~230℃，升温时间为200~240min，然后在180~230℃温度下保温220~260min；
5）然后依次进行浸胶、胶后干燥、压制、固化、养身和开片制成竹制品基材。
2.根据权利要求1所述的阻燃防腐纤维竹制基材，其特征在于步骤1）将原竹制成竹丝的过程为：将原竹锯断、开片、展平、去青、去黄、去节后梳解压丝制成竹丝。
3.根据权利要求1所述的阻燃防腐纤维竹制基材，其特征在于步骤4）中所述的热解梯度为：将烘干后的竹丝升温至110℃，升温时间为300min，然后在110℃温度下保温60min，再由110℃升温至190℃，升温时间为220min，然后在190℃温度下保温240min。
4.根据权利要求1所述的阻燃防腐纤维竹制基材，其特征在于步骤2）中所述阻燃剂水溶液的质量百分浓度为10%~15%，所述阻燃剂的主要成分为羟甲基磷酸脒基脲和硼酸。
5.根据权利要求1所述的阻燃防腐纤维竹制基材，其特征在于步骤5）中浸胶的过程为：将步骤4）中碳化热解后的竹丝用酚醛胶水溶液浸泡后取出晾干，所述的酚醛胶水溶液为酚醛胶和水按1：1~1.5的质量比配制；步骤4）中所述的碳化热解窑采用电加热器或导热油加热器进行加热。
6.一种阻燃防腐纤维竹制基材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将原竹制成竹丝；
2）阻燃处理：将步骤1）制备的竹丝用阻燃剂水溶液浸泡；
3）烘干：将阻燃处理后的竹丝在55~65℃温度条件下烘干至绝对含水率不超过12%；
4）碳化热解：将烘干后的竹丝送入碳化热解窑中，按照热解梯度进行高温处理，热解梯度为：将烘干后的竹丝升温至100~120℃，升温时间为280~320min，然后在100~120℃温度下保温40~80min，再由100~120℃升温至180~230℃，升温时间为200~240min，然后在180~230℃温度下保温220~260min；
5）然后依次进行浸胶、胶后干燥、压制、固化、养身和开片制成竹制品基材。
7.根据权利要求6所述的阻燃防腐纤维竹制基材的制备方法，其特征在于步骤1）将原竹制成竹丝的过程为：将原竹锯断、开片、展平、去青、去黄、去节后梳解压丝制成竹丝。
8.根据权利要求6所述的阻燃防腐纤维竹制基材的制备方法，其特征在于步骤4）中所述的热解梯度为：将烘干后的竹丝升温至110℃，升温时间为300min，然后在110℃温度下保温60min，再由110℃升温至190℃，升温时间为220min，然后在190℃温度下保温240min。
9.根据权利要求6所述的阻燃防腐纤维竹制基材的制备方法，其特征在于步骤2）中所述阻燃剂水溶液的质量百分浓度为10%~15%，所述阻燃剂的主要成分为羟甲基磷酸脒基脲和硼酸。
10.根据权利要求6所述的阻燃防腐纤维竹制基材的制备方法，其特征在于步骤5）中浸胶的过程为：将步骤4）中碳化热解后的竹丝用酚醛胶水溶液浸泡后取出晾干，所述的酚醛胶水溶液为酚醛胶和水按1：1~1.5的质量比配制；步骤4）中所述的碳化热解窑采用电加热器或导热油加热器进行加热。
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