CN105111981A - 一种竹粉的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竹粉的应用，将竹材及竹材加工下脚料经粉碎、干燥、粉磨、筛分、热处理，调入脲醛树脂胶粘剂中，能提高脲醛树脂胶粘剂的初粘度、减少胶液用量、降低胶合板材的甲醛释放量。竹粉经加热处理后，降醛效果更明显，且竹粉处理过程不添加任何化学药品，处理工艺简单，不产生二次污染。

Description

一种竹粉的应用

技术领域

本发明属于人造板生产技术领域，具体涉及一种竹粉的应用。

背景技术

我国竹类资源丰富，竹林面积、竹子种类及经济利用水平均居世界首位，被誉为“竹子王国”。全世界约有100属1200多种竹子，我国计有39属约500余种，其中具有较高的经济、生态价值而被栽培、利用的有16属200余种。竹子是一种天然速生材料，与木材有着相似的质感，且我国竹材资源丰富，合理开发利用竹建筑材料可缓解国内木材供需矛盾，具有十分重要的经济、社会和环境效益。竹材色泽柔和、纹理清晰、手感光滑、富有弹性，给人以良好的视觉、嗅觉和触觉感受。它重量轻、韧性好、强度高，具有木材加工过程中可车、可铣、可雕的加工工艺性能，是一种非常好的板材生产原料。经过30多年的发展，竹材加工业得到快速发展，竹材加工产品种繁多，包括竹集成材、竹编胶合板、竹帘胶合板等，还有各种形式与木材复合的竹木复合板材。但竹材加工过程中竹材综合利用率很低，仅达到25~35%，产生大量的加工剩余物，其中一部分被用作燃料，少量用于制造竹质机制炭，仍然还有大量的加工剩余物未得有效利用。

胶合板类产品生产过程中主要使用的胶粘剂为脲醛树脂胶粘剂，不仅在制造过程会散发游离甲醛，在产品的使用过程中仍然后散发游离甲醛，影响人们的身心健康。胶合板类产品包括胶合板、单板层积材等的制造过程中，为了使胶粘剂和基材表面有足够的接触面积，提高胶合强度，通过在胶粘剂中添加填充剂、增量剂的方法来达到。胶粘剂的添加剂通过有两大类，第一类是填充剂，主要包括木质纤维素材料、糠醛剩余物及其它一些有机物，也有一些如粘土、高岭土等无机材料；第二类是增量剂，主要是蛋白质和淀粉类物质，如小麦粉、玉米粉以及各类淀粉等。木质纤维素材料主要有木粉、坚果壳粉、树皮粉、刨花板或纤维板等的砂光木粉等，或者是上述木粉与粘土等无机材料混合的填充剂。面粉作为脲醛树脂胶粘剂的填充剂被广泛应用于我国胶合板类产品生产领域，即在胶合板类产品生产用脲醛树脂胶粘剂中调入一定量的面粉，以减少胶液渗入单板中、提高胶层的韧性及产品质量。文献“利用木粉作合成树脂胶的填充剂”（林业科技，1983，（2），61-63，4，李宙译自美《木材工业》，36（6）），阐述了200-280目的木粉作为胶粘剂的填充剂，木粉未经处理，添加到脲醛树脂胶粘剂中反而使胶合强度有所下降，且未涉及甲醛释放量问题。文献“刨花板砂光粉做胶粘剂填料的研究及应用”（吉林林学院学报，1994，10（3），189-192），研究了100-120目的刨花板砂光粉作酚醛树脂、脲醛树脂的填充剂，因砂光木粉表面仍然有脲粘剂，阻碍了木粉吸水能力，解决了砂光粉吸水后带来的涂胶困难问题，但不能达到降低甲醛释放量的目的。但是，面粉对降低游离甲醛的能力较弱，而且面粉是粮食类产品，面粉的使用增加了粮食消耗。因而许多研究者探索一些填充剂替代面粉，减少粮食消耗，同时起到一定的降醛效果。授权公告号CN101407701B的“一种人造板用胶粘剂的添加剂和人造板用胶”，以30-50%活性白土、4-10%纤维素和20-40%麸皮混合作为树脂基胶粘剂的添加剂，此法提高胶合强度、改善人造板的耐水耐温性能、降低甲醛释放等，但其采用了纤维素，其成本较高。授权公告号CN102925073B的“一种胶合板胶粘剂的填充剂”，以30-50%无机膨润土和硅酸钠混合制备的改良共混物+50-70%木薯渣干粉的混合物，替代面粉作为胶合板胶粘剂的填充剂，其目的主要解决木薯废渣和木薯淀粉生产酒精过程产生的环境问题，并未提出有效降低游离醛的作用。申请公布号CN104277733A的“木业胶粘剂的填料”，及申请公布号为CN104263277A的“用于木业胶粘剂的填料”，提出了以膨润土、铝酸脂、异构十醇聚氧乙烯醚、醚化淀粉、羟乙基纤维维等物质混合作为胶粘剂的填料，增加胶液初粘性、减少渗透性，增加单板表面留胶量，但其配方复杂，采用了大量的化学合成物，成本也较高。公开号为CN1715351A的“木材胶粘剂的复合添加剂”以膨润土、小麦粉及三氧化二铁制备木材胶粘剂的添加剂，减少麦粉及豆粉使用量，节约粮食，但膨润土资源较为稀有。公开号为CN101200624A的“木材胶粘剂用添加剂及其配制工艺”，其添加剂配方由膨润土、高龄土、粉煤灰、木屑粉、树皮粉、坚果壳粉等和木薯粉、地瓜粉等淀粉混合，配以一定量的草酸、己二酸等酸碱调节剂和尿素或间苯二酚等甲醛吸收剂，配方复杂，且仍然使用了淀粉类产品和一定量的化学药品。授权公告号CN101362927B的“人造板胶粘剂制备用添加剂及其制备方法”、申请公布号CN101724362A的“人造板胶粘剂制备用添加剂”及申请公布号CN101735740A的“人造板胶粘剂制备用添加剂的制备方法”，以麦麸或小麦为原料，经粉碎到40目以上、含水率低于13%后在制胶过程中或调胶工序添加入胶粘剂，其中麦麸粉或小麦粉的粒度分布为：40-60目的占10-40%、60-80目的占0-40%和80目的占50-70%，采用了粮食——小麦或饲料——麦麸，且粒度较大，在调胶时仍然不易均匀，涂胶时致使胶液与木材间有麦粉隔离，影响胶合质量。申请公布号CN104312479A的“一种低粘度、耐储存木材胶粘剂用添加剂、胶粘剂及其制备方法”，以聚酰胺环氧氯丙烷和酶变性剂组成作为植物蛋白基胶粘剂的添加剂，提高植物蛋白基胶粘剂的耐水性和储存性能。授权公告号为CN102757743B的“人造板胶粘剂添加剂及制备方法和人造板胶粘剂及人造板”，以油茶榨油饼粕为原料，经碱水处理、羟烷基化反应后，再缩合反应生成人造板胶粘剂的添加剂，可显著降低甲醛释放量，但工艺复杂，且过程中将产生废水等污染物。授权公告号为CN101284973B的“胶合板胶粘剂专用填充剂”，以高岭土、玉米蛋白及改性剂制备胶粘剂填充剂，其配方中有玉米蛋白等粮食产品，且改性剂中还有纳米SiO2等物质。申请公布号为CN103756607A的“脲醛树脂胶粘剂的添加剂及其制备方法与应用”，以尿素、乙二醛、马来酸等在一定条件下反应制备脲醛树脂胶粘剂的添加剂，此法能提高人造板耐水胶接强度、降低人造板甲醛释放量，但仍然需要添加面粉作填充剂。授权公告号为CN102408848B的“一种脲醛树脂胶粘剂的添加剂及其制备方法”，以改性木粉、橡子淀粉、脱硫石膏等混合均匀制备得到脲醛树脂胶粘剂的添加剂，代替面粉调入脲醛树脂中，提高初粘性、降低甲醛释放量，但此法使用的木粉需用乙二醇改性处理。授权公告号为CN102321439B的“一种脲醛树脂胶粘剂的添加剂、其制备方法”，以改性淀粉、脱硫石膏、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇等高分子化合物及十二烷基苯磺酸钠等膨胀剂混合均匀制备，代替面粉调入脲醛树脂中，提高初粘性、降低甲醛释放量，但此法仍然使用了的淀粉类物质。申请公布号为CN103254840A的“一种木材胶粘剂活性填料及其使用方法”，以富含木质素的果实或种子外壳与树皮等的超细粉体的混合物，加入滑石粉等分散剂及淀粉或豆粉等作为增粘剂制备活性填料，替代面粉、豆粉加入胶粘剂，提高胶合板的胶合强度、降低甲醛释放量，但其配方复杂，且果实或外壳、树皮等均需粉碎到200目以上，含水率需降至6%以下。授权公告号CN1155674C的“茶粉作为木材胶粘剂脲醛树脂填料及甲醛捕捉剂的应用”，在调胶时加入5-25%的茶粉，即作为脲醛树脂的填料，又作甲醛捕捉剂，因其富含茶多酚而降醛效果较好，但是茶叶的茶末、茶梗、茶树修剪枝叶等被广泛用于提取香精，致使其价格上涨。授权公告号为CN103275644B的“一种木业胶粘剂的填料及其检测方法”，其填充剂配方包括：碳酸钙或膨润土或高岭土；面粉10-35%；羧甲基纤维素钠等增稠增粘剂；硬脂酸或硅烷基憎水粉等，其配方复杂，且仍然使用了面粉。授权公告号为CN1243069C的“应用凝缩类栲胶作为热固型木材胶粘剂的添加剂”，以落叶松、杨梅等凝缩类栲胶作为胶粘剂的添加剂，在制胶后期或施胶前将其加入胶粘剂中，起到胶粘剂的交联和捕捉游离甲醛的作用，从而降低人造板的甲醛释放量，提高产品物理力学性能，此法主要以交联和捕捉游离甲醛为主要目的，若其粘稠度不足时，仍然需要加面粉等物质。申请公布号为CN102660204A的“一种聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂增量添加剂及其制备工艺”，以绢云母粉、高岭土、凹凸棒土粉、石膏粉等矿物粉末及酒精、乙酸、硅烷偶联剂等混合制备聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂的添加剂，增加其固体含量、提高初粘性，提高胶粘质量，但此法配方较为复杂，且采用了硅烷偶联剂等化学物质，成本较高。公开号为CN1504525A的“适用于环氧树脂胶粘剂的多功能填料”，以钙基膨润土和季铵盐反应生成的有机膨润土为添加剂，调入到环氧树脂中，提高胶粘剂的强度和韧性，此法主要添加到环氧树脂胶粘剂中，不适合用于脲醛树脂胶粘剂，且成本相对较高。公开号为CN1570009A的“适用于环氧树脂胶粘剂的有机水滑石耐热填料”，采用镁铝硝酸树水滑石和烷基基氨酸反应合成的机有水滑石为添加剂，作为环氧树脂胶粘剂的填料，此法与上述文献一样，主要添加到环氧树脂胶粘剂中，不适合用于脲醛树脂胶粘剂，且成本相对较高。

发明内容

本发明针对众多脲醛树脂胶粘剂的填充剂或配方复杂、或价格较高、或制备工艺复杂等问题，采用竹材加工剩余物粉碎、粉磨等加工，再通过简单工艺处理制得的竹粉，作为脲醛树脂胶粘剂的填充剂，在调胶时将其调入脲醛树脂胶粘剂中，以提高胶液初粘性、胶合产品的物理力学性能，且可明显降低胶合产品的甲醛释放量。本发明用竹粉替代面粉等脲醛树脂胶粘剂的填充剂，可降低胶合产品的生产成本，减少粮食的消耗。此外，本发明充分利用了竹材加工过程产生的大量加工剩余物，解决了加工剩余物的污染问题，且竹粉制备、处理方法简单，制备与处理过程不产生额外环境污染问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种竹粉的应用，竹粉作为脲醛树脂胶粘剂的填充剂。

将竹材及竹材加工下脚料经粉碎、干燥、粉磨、筛分、热处理，调入脲醛树脂胶粘剂中，能提高脲醛树脂胶粘剂的初粘度、减少胶液用量、降低胶合板材的甲醛释放量。

将竹材及竹材加工下脚料经粉碎，干燥至含水量在30%以下，粉磨、筛分，热处理后调整其含水率至6-14%。

筛分是让竹粉过140目筛。

热处理温度为80-160℃，时间为1-4h。

胶粘剂中竹粉的添加量为5-30%。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明提供的脲醛树脂胶粘剂的填充剂——竹粉，来源广泛，资源丰富，可以充分利用竹材加工过程产生的下脚料制备。

（2）本发明提供的竹粉作为脲醛树脂胶粘剂的填充剂，可直接添加调入胶液中，也可经处理后调入胶液中，但经处理后加入，其降醛效果更显著，甲醛释放量可以降低达到20%以上。

（3）本发明提供的作为脲醛树脂胶粘剂的填充剂的竹粉处理方法，不需添加其他化学物质，只需采用加热处理的简单方法，对环境不产生二次污染。

具体实施方式

实施例1

将竹材及竹材加工下脚料经粉碎、干燥、粉磨、筛分、再磨制成竹粉，筛选140目以上的竹粉，调入脲醛树脂胶粘剂中，添加量为胶液质量的15%，脲醛树脂胶粘剂初粘度提高了3.8倍、减少胶液用量减少20%、胶合板的甲醛释放量降低20.4%。

实施例2

将竹材及竹材加工下脚料经粉碎、干燥、粉磨、筛分、再磨制成竹粉，筛选180目以上的竹粉，胶液质量10%的竹粉加5%的面粉混合均匀后，调入脲醛树脂胶粘剂中，脲醛树脂胶粘剂初粘度提高了4.2倍、胶液用量减少了24%、胶合板的甲醛释放量降低了21.6%。

实施例3

将竹材及竹材加工下脚料经粉碎、干燥、粉磨、筛分、再磨制成竹粉，筛选160目以上的竹粉，胶液质量10%的竹粉加5%的面粉混合均匀后，调入脲醛树脂胶粘剂中，脲醛树脂胶粘剂初粘度提高了3.9倍、胶液用量减少了23%、胶合板的甲醛释放量降低了20.7%。

实施例4

将竹材及竹材加工下脚料经粉碎、干燥、粉磨、筛分、再磨制成竹粉，筛选140-180目的竹粉，称取胶液质量20%的竹粉，调入脲醛树脂胶粘剂中，脲醛树脂胶粘剂初粘度提高了4.1倍、胶液用量减少了26%、胶合板的甲醛释放量降低了23.1%。

实施例5

将竹材及竹材加工下脚料经粉碎、干燥、粉磨、筛分、再磨制成竹粉，筛选140目以上的竹粉，置于带有搅拌装置可加热的容器内，加热至80℃，同时搅拌使竹粉受热均匀，加热处理4h，称取胶液质量25%的竹粉，调入脲醛树脂胶粘剂中，脲醛树脂胶粘剂初粘度提高了4.3倍、胶液用量减少了28%、胶合板的甲醛释放量降低了26.1%。

实施例6

将竹材及竹材加工下脚料经粉碎、干燥、粉磨、筛分、再磨制成竹粉，筛选180目以上的竹粉，置于带有搅拌装置可加热的容器内，加热至120℃，同时搅拌使竹粉受热均匀，加热处理3h，称取胶液质量15%的竹粉，调入脲醛树脂胶粘剂中，脲醛树脂胶粘剂初粘度提高了3.6倍、胶液用量减少了24%、胶合板的甲醛释放量降低了24.1%。

实施例7

将竹材及竹材加工下脚料经粉碎、干燥、粉磨、筛分、再磨制成竹粉，筛选160目以上的竹粉，置于带有搅拌装置可加热的容器内，加热至140℃，同时搅拌使竹粉受热均匀，加热处理2.5h，称取胶液质量20%的竹粉，调入脲醛树脂胶粘剂中，脲醛树脂胶粘剂初粘度提高了4.0倍、胶液用量减少了27%、胶合板的甲醛释放量降低了27.1%。

实施例8

将竹材及竹材加工下脚料经粉碎、干燥、粉磨、筛分、再磨制成竹粉，筛选140-200目的竹粉，置于带有搅拌装置可加热的容器内，加热至160℃，同时搅拌使竹粉受热均匀，加热处理1h，称取胶液质量30%的竹粉，调入脲醛树脂胶粘剂中，脲醛树脂胶粘剂初粘度提高了4.5倍、胶液用量减少了31%、胶合板的甲醛释放量降低了30.1%。

实施例9

将竹材及竹材加工下脚料经粉碎后，置于带有搅拌装置可加热的容器内，加热至160℃，同时搅拌使竹碎料受热均匀，加热处理1h，取出经60℃以下低温干燥、粉磨、筛分、再磨制成竹粉，筛选140-200目的竹粉，称取胶液质量10%的竹粉，调入脲醛树脂胶粘剂中，脲醛树脂胶粘剂初粘度提高了3.5倍、胶液用量减少了21%、胶合板的甲醛释放量降低了26.3%。

实施例9

将竹材及竹材加工下脚料经粉碎后，置于带有搅拌装置可加热的容器内，加热至100℃，同时搅拌使竹碎料受热均匀，加热处理3h，取出经60℃以下低温干燥、粉磨、筛分、再磨制成竹粉，筛选140目以上的竹粉，称取胶液质量15%的竹粉，调入脲醛树脂胶粘剂中，脲醛树脂胶粘剂初粘度提高了4.1倍、减少胶液用量减少了26%、胶合板的甲醛释放量降低了29.2%。

实施例10

将竹材及竹材加工下脚料经粉碎后，置于带有搅拌装置可加热的容器内，加热至140℃，同时搅拌使竹碎料受热均匀，加热处理2h，取出经60℃以下低温干燥、粉磨、筛分、再磨制成竹粉，筛选160目以上的竹粉，称取胶液质量20%的竹粉，调入脲醛树脂胶粘剂中，脲醛树脂胶粘剂初粘度提高了4.5倍、减少胶液用量减少了29%、胶合板的甲醛释放量降低了31.4%。

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 (6)

1.一种竹粉的应用，其特征在于：竹粉作为脲醛树脂胶粘剂的填充剂。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：将竹材及竹材加工下脚料经粉碎、干燥、粉磨、筛分、热处理，调入脲醛树脂胶粘剂中，能提高脲醛树脂胶粘剂的初粘度、减少胶液用量、降低胶合板材的甲醛释放量。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：将竹材及竹材加工下脚料经粉碎，干燥至含水量在30%以下，粉磨、筛分、热处理后调整其含水率至6-14%。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：筛分是让竹粉过140目筛。

5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：热处理温度为80-160℃，时间为1-4h。

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：胶粘剂中竹粉的添加量为5-30%。