CN103624845B - 一种竹材防水防腐着色板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竹材防水防腐着色板及其制备方法，所述的竹材防水防腐着色板的制备方法包括断料、开片、粗刨、烘干、真空高温高压防腐着色碳化处理、二次烘干、精刨、品选、胶合热压、砂光和四面刨平。本发明通过真空高温高压防腐着色碳化处理竹材，工艺新颖，可操作性强，制得的竹材板具有防水、防腐作用和丰富的颜色，作为户外的建筑材料和室内装饰材料等，应用范围广。

Description

一种竹材防水防腐着色板及其制备方法

技术领域

本发明属于竹材改性领域，具体涉及一种竹材防水防腐着色板及其制备方法。

背景技术

竹材是一种生物材料，除了可再生性以外，其特定的组成成分和解剖构造还使其具备了纹理美观、质量体积比小、可加工性强等诸多优点，同时也存在干缩湿胀、容易腐烂、虫蛀、变色等缺点。一般，具有优越的天然防腐性能的木材多为名贵木材，价格比较高。对于普通竹材来说，通过应用防腐技术可以达到延长使用寿命，应用着色技术改变产品不同颜色扩大应用范围的目的。

木材防腐技术的发展已经有很长的历史。在18世纪，人们就开始将发明了将煤杂酚油用作木材防腐剂对木材进行防腐处理，很大程度上促进了木材防腐的工业化发展。在至今为止的近170年的。但是竹材防腐防水着色板自今还没有。

竹材防水防腐着色板是一种特殊的人造板，根据客户需要可以配置各种颜色，其加工精度，美观度等方面比其它人造板要求更高。可以用作为户外的建筑材料、室内装饰材料、竹地板、家具、竹制茶具用材。防腐竹板可以有效地防止微生物的侵蚀，也防止虫蛀，同时防水、防腐，因此可以经受户外比较恶劣的环境使用。

竹材防水防腐着色板还可以被用来制造成其它户外的用品，比如桌椅、秋千、葡萄架，甚至木屋，就好像我们在国外的家庭庭院里常见的那样。如今，国内也有越来越多人住进了别墅，在自家的院子里设置一些防腐竹的家具，也不失为一种情趣。

发明内容

本发明的目的在于提供一种竹材防水防腐着色板及其制备方法，通过真空高温高压防腐着色碳化处理竹材，工艺新颖，可操作性强，制得的竹材板具有防水、防腐作用和丰富的颜色，作为户外的建筑材料和室内装饰材料等，应用范围广。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种竹材防水防腐着色板的制备方法包括断料、开片、粗刨、烘干、真空高温高压防腐着色碳化处理、二次烘干、精刨、品选、胶合热压、砂光和四面刨平。

包括以下步骤：

（1）断料

选取新鲜、四龄以上的原竹，长度为7m～9m，眉围在300mm以上，重量为25kg/根～35kg/根，先截去原竹根部采伐时形成的歪斜的端头，形成平整的端口，以端口为定位面，从根部向梢部依次截取成一定长度的竹筒；

遇弯度较大的部位时，应踞成较短的竹筒，遇原竹裂开的部位应按裂口的长度截取，以免影响其他部位竹筒的使用；截断时应合理留足加工余量；一般来说，如果竹材板成品的长度为960mm，则截断长度应为1000mm，如果竹材板成品的长度为620mm，则截断的长度应为650mm；原竹梢部由于竹壁较薄，不宜用于加工竹材板，因此在实际生产过程中，一般壁厚小于7mm的竹梢，用于生产竹筷、竹串或加工竹帘；

（2）开片

将截断机所截取的竹筒，用同轴双锯片开片机锯开，得到等宽等长的竹片；如果生产的是径向板则竹片的宽度以23-25mm为宜，如果生产的是弦向板则竹片的宽度应选定在18-20mm；竹筒开片时，应将小头朝前，大头在后；

（3）粗刨

首先应将竹片上残留的竹内节用刀削去，然后将竹片按厚度分类，一般分2～3种厚度，将粗刨机调成相应的厚度规格，粗刨后分别堆放，并捆扎成捆；竹壁较厚的竹片，刨削成较厚的竹坯片，反之则制成薄一些的坯片；竹片刨削量以大致平整为宜，即两面青、黄的残留量不超过30%；但要注意刨削量不能太大，以留足后续加工余量；

（4）烘干

将粗刨后的竹片，按规格整齐摆放，竹片与竹片空隙必须在5mm以上，每层间放置横向垫条5根，平均分布，共计每垛20层；垫条必须采用统一规格，表面平整，防止损坏竹片表面；把码好的竹片，用叉车，一一装入烘干炉的窖内，摆放整齐并稳当，将窑门关紧，在四周做好密封工作水蒸气定期排气；对密封好的窑，进行加热，温度为75-95℃，时间为7天；待竹片的含水率低于20%后，降温、出窖、拆垛，把每层的垫条取出，做为下一窑烘干垫条使用；在拆垛同时，将在烘干过程中开裂、变形的竹片选出，进行报废处理；

（5）真空高温高压防腐着色碳化处理

将烘干的竹片装入高温高压真空炭化炉的压力舱内，关闭舱门，利用负压原理将压力舱内待处理竹片细胞内的空气抽出，为防腐剂的注入取得空隙，真空泵排除罐中的空气，压力-0.1MPa，时间0.5-1.5小时；将防腐剂和着色剂缓缓注入压力舱，加压0.4 MPa，时间为0.5-1.5小时，强迫防腐剂和着色剂注入竹片细胞内直到预设的渗入量完成为止，停止加压，并将多余的防腐剂和着色剂抽出，打开蒸汽阀，使压力达到0.3MPa，并保持70-90分钟，然后关闭蒸汽进汽阀门，打开排气阀门，排放炉内蒸汽，待炉内蒸汽指示为零3分钟后打开炉门，取出竹片；

（6）二次烘干处理 

将做完防腐加色的竹片运至干燥窑，利用干燥窑或轨道式干燥窑来进行干燥处理，竹片的含水率控制在5-11%； 

（7）精刨 

将竹片精刨成所需要的规格；

（8）品选 

将竹片分选成不同的级别；

（9）胶合热压 

涂胶及组坯：选择环保型胶粘剂，按规定涂胶量涂胶均匀，再按所需规格将竹片组坯；

热压胶合：压力1000-2000吨、温度135℃、时间10-15分钟，将板坯胶合成坯板；

（10）砂光

对坯板表面进行处理，使表面光滑，并定厚； 

（11）四面刨平即可包装出厂。

所述的防腐剂包括水溶性的烷基铵类化合物、氨溶季铵铜、硼化物、双二甲基二硫代氨基甲酸铜和油溶性的环烷酸铜/锌、百菌清、有机碘化物、拟除虫菊酯；或0.1-0.15mol/L的Na₂SiO₃的溶液。

所述的着色剂为各种颜料。

本发明的显著优点在于：通过真空高温高压防腐着色碳化处理竹材，工艺新颖，可操作性强，制得的竹材板具有防水、防腐作用和丰富的颜色，作为户外的建筑材料和室内装饰材料等，应用范围广。

具体实施方式

下面是竹材防水、防腐、着色板生产中采用的工艺流程：

1、断料

选取新鲜、四龄以上的原竹按照预先设定的长度用截断机裁锯成一段一段的竹筒，俗称下料。竹材地板生产用的原竹一般长度在7m～9m之间，眉围为300mm 以上，重量则在25kg/根～35kg/根左右，原竹的竹壁厚度、尖削度，弯曲度及运输过程中的破损程度不一。因此在下料时，应注意因材选用，提高竹材的利用率，降低生产成本。

（1）先截去原竹根部采伐时形成的歪斜的端头，形成平整的端口。

（2）以端口为定位面，从根部向梢部依次截取成一定长度的竹筒。

（3）遇弯度较大的部位时，应踞成较短的竹筒，遇原竹裂开的部位应按裂口的长度截取，以免影响其他部位竹筒的使用。

（4）截断时应合理留足加工余量。一般来说，如果竹板成品的长度为960mm，则截断长度应为1000mm，如果成品竹板的长度为620mm，则截断的长度应为650mm。

（5）原竹梢部由于竹壁较薄，不宜用于加工竹板，因此在实际生产过程中，一般过壁厚小于7mm的竹梢，用于生产竹筷、竹串或加工竹帘。

2、开片

将截断机所截取的竹筒，用同轴双锯片开片机锯开，得到等宽等长的竹片。竹片的宽度由锯片之间的间隔来决定，可按需要进行调整。通常，竹片宽度越宽，则刨削竹青、竹黄时的切削量就越多。竹材的利用率就越低。但竹片过窄，则踞路的损耗亦随之增大。因此，必须合理确定竹片开片的宽度。通常，如果生产的是径向板则竹片的宽度以25mm左右为宜，如果生产的是弦向板则竹片的宽度应选定在19mm左右。竹筒开片时，应将小头朝前，大头在后，以免产生最后一片不够宽度的现象。

竹片开片机的工作过程是，将竹筒沿固定的轨道，以一定的速度推向高速旋转的两块锯片，锯切出两条穿透竹壁的裂口，再将竹筒退出并翻转一定角度，以其中的一条裂口对准一块圆锯片定位，重新推出，锯出另外一片，如此往复，直至锯完为止。由于竹片锯开后，仍然有内节拉住，因而竹筒在踞片过程中不会散开，大大方便了操作。竹筒开片完毕后，用力向地面一摔，竹片就相互分离。

3、粗刨（四面粗修平）

竹筒锯开分离后的竹片，实际上就是竹筒圆弧中的一段，为了便于后续加工，必须将竹片两面竹青、竹黄去掉，并刨削加工成断面形状为矩形的竹片。因为竹青组织致密，质地坚韧，外表还附有一层蜡质，竹黄维管束稀疏，如不去掉表层、里层的竹青竹黄，不仅蒸煮漂白时，化学药物难以渗透进去，达不到应有的效果，而且在热压时影响胶粘剂的附着，降低胶合强度。

竹片粗刨用专用粗刨机进行加工，首先应将竹片上残留的竹内节用刀削去，然后将竹片按厚度分类，一般分2～3种厚度，将粗刨机调成相应的厚度规格，粗刨后分别堆放，并捆扎成捆。竹壁较厚的竹片，刨削成较厚的竹坯片，反之则制成薄一些的坯片。竹片刨削量以大致平整为宜。即两面青、黄的残留量不超过30%。但要注意刨削量不能太大，以留足后续加工余量。

粗刨机的工作过程是，机器的输送轮将竹片匀速送入前后两组高速旋转的滚刀下面，滚刀上下分布，分别将竹青竹黄刨削成竹屑并将之旋转排出。

4、烘干处理 

（1）将做完竹片粗刨的竹材，运至烘干炉，做烘干准备工作。

（2）倒运来的规格板材整齐摆放，板与板空隙必须在5mm以上，每层间放置横向垫条5跟平均分布，共计每垛20层。垫条必须采用统一规格，表面平整，防止将成品表面损坏。 

（3）入窑：把码好的板材，用叉车，一一装入窑内，摆放整齐并稳当，并将窑门关紧，在四周做好密封工作。 

（4）加热：密封好的窑，进行加热加潮温度一般在75-95度，一般需要7天。

（5）降温：烘干过程中，水分控制在达到20%含水率以下要求后，进行降温过程。

（6）出窑：将降温完成的板材进行出窑过程， 

（7）拆垛：将出窑完成的板材进行拆垛，把每层的垫条取出，做为下一窑烘干垫条使用。 

（8）检验：在拆垛同时，将在烘干过程中开裂、变形的板材选出，进行报废处理，大约有3%不合格和报废的。

5、真空高温高压防腐着色碳化处理  

将烘干的竹材运至烘干高温高压真空炭化炉中（炉技术参数：工作压力；真空-0.1MPa 加压0.4 MPa，设计压力空-0.13MPa 加压0.44 MPa，材料304不锈钢，制造标准符合国家标准）关闭炭化炉，全程电脑自动控制。

（1）将待处理的板料装入压力舱内。 

（2）利用负压原理将压力舱内待处理材料细胞内的空气抽出,为防腐剂的注入取得空隙真空泵排除罐中的空气约（空气压力：-0.3 MPa ~-0.1MPa）1小时

（3）将稀释的防腐剂缓缓注入压力舱， 同时根据产品不同颜色要求加入各种颜色调料到防腐液中一同注入压力舱。

（4）加压马达开始运作（空气压力：0.4-0.6MPa），强迫防腐剂注入细胞内直到预设的渗入量完成为止。约1小时

（5）加压阶段完成，并将多余药剂抽出

（6）碳化处理，多余药剂抽出后通入蒸汽保持一定的压力即可。其步骤是，打开蒸汽阀，使压力达到3kg/cm²（0.3MPa），并保持70至90分钟，然后关闭蒸汽进汽阀，打开排气阀门，排放炉内蒸汽，待炉内蒸汽指示为零时3分钟后打开炉门，取出竹片。

碳化的原理是将竹片置于高温、高湿、高压的环境中，使竹材中的有机化合物，如糖、淀粉、蛋白质分解变性，使蛀虫及霉菌失去营养来源，同时使附着在竹材中的虫卵及真菌被杀死。没有加颜色的竹材经高温、高压后，竹纤维焦化变成古铜色或类似于咖啡的颜色。碳化加工出来的板，颜色古色古香，别具一格。加入颜色后就可以生产不同颜色竹材，由于竹材经真空、高温、高压后颜色渗入竹材内部，经过着色的竹材内外颜色一致，改变了过去竹材表面染色久后退色的问题。由于碳化过程中没有象蒸煮时将可溶性有机物析出，因此碳化后的竹片其比重要比蒸煮的竹片大一些。同时由于竹纤维的焦化，增加了竹材的表面硬度，但竹材的柔韧性方面则要降低一些。

6、二次烘干处理 

将做完防腐加色的板材运至干燥窑，利用干燥窑或轨道式干燥窑来进行干燥处理。 竹材的含水率需根据各地气候情况和使用环境来控制。含水率应控制在5-11%。  

竹条含水率要求均匀。保证每片竹条，以及竹条的头尾、表里含水率均衡一致，这样才能保证竹板因湿度环境不同而产生开裂变形。这样生产成竹胶合板不易变形、弯曲。这点也是防止竹胶合板板开裂的重要环节，含水率不均匀或含水率过高，遇到温度及干湿度等环境因素的变化，竹胶合板可能出现变形或开裂。

7、精刨 

将竹条精刨成所需要的规格 

8、品选 

将竹条分选成不同的级别。

9、胶合复压 

涂胶及组坯：选优质的环保型胶粘剂，按规定涂胶量涂胶并涂均匀，再按所需规格将竹条组坯。

热压胶合：热压是关键工序，在规定的压力1000-2000吨、温度135℃和时间10-15分钟下，将板坯胶合成坯板，竹条表面光洁度、胶粘剂和热压条件对竹板的胶合强度影响很大。

10、砂光

对坯板表面进行处理，使表面光滑，并对素板定厚。  

11、四面刨平

四面刨平包装出厂

本发明制得的竹材防水防腐着色板可实现20年以上的防水、防腐，效果显著。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种竹材防水防腐着色板的制备方法，其特征在于：包括断料、开片、粗刨、烘干、真空高温高压防腐着色碳化处理、二次烘干、精刨、品选、胶合热压、砂光和四面刨平；

（1）断料

选取新鲜、四龄以上的原竹，长度为7m～9m，眉围在300mm以上，重量为25kg/根～35kg/根，先截去原竹根部采伐时形成的歪斜的端头，形成平整的端口，以端口为定位面，从根部向梢部依次截取成一定长度的竹筒；

遇弯度较大的部位时，应锯成较短的竹筒，遇原竹裂开的部位应按裂口的长度截取，以免影响其他部位竹筒的使用；截断时应合理留足加工余量；如果竹材板成品的长度为960mm，则截断长度应为1000mm，如果竹材板成品的长度为620mm，则截断的长度应为650mm；原竹梢部由于竹壁较薄，不宜用于加工竹材板，因此在实际生产过程中，一般壁厚小于7mm的竹梢，用于生产竹筷、竹串或加工竹帘；

（2）开片

将截断机所截取的竹筒，用同轴双锯片开片机锯开，得到等宽等长的竹片；如果生产的是径向板则竹片的宽度以23-25mm为宜，如果生产的是弦向板则竹片的宽度应选定在18-20mm；竹筒开片时，应将小头朝前，大头在后；

（3）粗刨

首先应将竹片上残留的竹内节用刀削去，然后将竹片按厚度分成2～3种，将粗刨机调成相应的厚度规格，粗刨后分别堆放，并捆扎成捆；竹壁较厚的竹片，刨削成较厚的竹坯片，反之则制成薄一些的坯片；竹片刨削量以大致平整为宜，即两面青、黄的残留量不超过30%；但要注意刨削量不能太大，以留足后续加工余量；

（4）烘干

将粗刨后的竹片，按规格整齐摆放，竹片与竹片空隙必须在5mm以上，每层间放置横向垫条5根，平均分布，共计每垛20层；垫条必须采用统一规格，表面平整，防止损坏竹片表面；把码好的竹片，用叉车，一一装入烘干炉的窖内，摆放整齐并稳当，将窑门关紧，在四周做好密封和水蒸气定期排气工作；对密封好的窑，进行加热，温度为75-95℃，时间为7天；待竹片的含水率低于20%后，降温、出窖、拆垛，把每层的垫条取出，做为下一窑烘干垫条使用；在拆垛同时，将在烘干过程中开裂、变形的竹片选出，进行报废处理；

（5）真空高温高压防腐着色碳化处理  

将烘干的竹片装入高温高压真空炭化炉的压力舱内，关闭舱门，利用负压原理将压力舱内待处理竹片细胞内的空气抽出，为防腐剂的注入取得空隙，真空泵排除罐中的空气，压力-0.1MPa，时间0.5-1.5小时；将防腐剂和着色剂缓缓注入压力舱，加压0.4 MPa，时间为0.5-1.5小时，强迫防腐剂和着色剂注入竹片细胞内直到预设的渗入量完成为止，停止加压，并将多余的防腐剂和着色剂抽出，打开蒸汽阀，使压力达到0.3MPa，并保持70-90分钟，然后关闭蒸汽进汽阀门，打开排气阀门，排放炉内蒸汽，待炉内蒸汽指示为零3分钟后打开炉门，取出竹片；

（6）二次烘干处理 

将做完防腐加色的竹片运至干燥窑，利用干燥窑或轨道式干燥窑来进行干燥处理，竹片的含水率控制在5-11%； 

（7）精刨 

将竹片精刨成所需要的规格；

（8）品选 

将竹片分选成不同的级别；

（9）胶合热压 

涂胶及组坯：选择环保型胶粘剂，按规定涂胶量涂胶均匀，再按所需规格将竹片组坯；

热压胶合：压力1000-2000吨、温度135℃、时间10-15分钟，将板坯胶合成坯板；

（10）砂光

对坯板表面进行砂光处理，使表面光滑，并定厚； 

（11）四面刨平即可包装出厂。

2.根据权利要求1所述的竹材防水防腐着色板的制备方法，其特征在于：所述的防腐剂包括水溶性的烷基铵类化合物、氨溶季铵铜、硼化物、双二甲基二硫代氨基甲酸铜和油溶性的环烷酸铜/锌、百菌清、有机碘化物、拟除虫菊酯。

3.根据权利要求1所述的竹材防水防腐着色板的制备方法，其特征在于：所述的防腐剂为0.1-0.15mol/L的Na₂SiO₃的溶液。

4.根据权利要求1所述的竹材防水防腐着色板的制备方法，其特征在于：所述的着色剂为各种颜料。

5.一种如权利要求1所述的方法制得的竹材防水防腐着色板。