CN106514817A - 一种耐候型竹质结构用材的制造方法及耐候型竹质结构用材 - Google Patents

一种耐候型竹质结构用材的制造方法及耐候型竹质结构用材 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐候型竹质结构用材的制造方法及耐候型竹质结构用材。目前还没有一种结构均匀、强度高、耐候性好、生产成本低的耐候型竹质结构用材的制造方法。本发明利用我国资源丰富的毛竹以及小径杂竹，通过截断分类、冲撞剖片、去青去黄、分片疏解、加热防腐防霉处理、干燥处理、浸胶干燥、冷压组坯装模、分段加热、固化定型、陈化养生、分片砂光等工序，制得耐候型竹质结构用材。本发明的生产成本低，制得的耐候型竹质结构用材的结构均匀、强度高、耐候性好。

Description

一种耐候型竹质结构用材的制造方法及耐候型竹质结构用材
技术领域
本发明涉及一种耐候型竹质结构用材的制造方法及耐候型竹质结构用材，属于人造板工业中的木材或类似材料的加工或保存技术，主要用于地板、包装、家具、建筑等应用领域。
背景技术
重组竹是我国20世纪90年代自主研发的竹材产品，以资源丰富且生长周期短的竹材为原料，具有竹材利用率高、生产工艺简单和物理力学性能优越等特点，是制造家装材料和高强度工程材料的理想原料，参见于文吉.我国重组竹产业发展现状与趋势分析[J].木材工业，2012，26(1)：11-14.；秦莉，于文吉.重组竹研究现状与展望[J].世界林业研究，2009，22(6)：55-59.；李琴，华锡奇，戚连忠.重组竹发展前景展望[J].竹子研究汇刊，2001，20(1)：76-80.等，重组竹材已成为我国竹材工业的主流产品和增长速度最快的一个竹材板种，参见Jiang Z H．Bamboo and rattan in the world[M]．Beijing：China ForestryPublishing House，2008.；杨峰，宋莎莎，王雪花，等.我国重组竹产业面临的挑战与机遇[J].林业经济，2013（8）：52-56.。重组竹材具有与木结构类似的强度高、韧性好等优点，非常适合于建筑结构中的梁、板、柱、墙体等结构用材，是一种不可多得的绿色建筑结构用材，参见柳菁，张家亮，郭军，等.现代竹结构建筑的发展现状[J].森林工程，2013，29（5）：126-130,134.；魏洋，张齐生，蒋身学，等.现代竹质工程材料的基本性能及其在建筑结构中的应用前景[J].建筑技术，2011,42（5）：390-393.。重组竹材用于建筑结构特别是室外时，对其耐候性能有着特殊且严格的要求。但是由于竹材含有丰富的淀粉、糖类等营养物质，用于建筑结构特别是室外时容易随光照、温度、湿度等变化而发生腐朽、霉变和虫蛀等，造成硬度、强度、可使用性等降低甚至消失，参见秦莉，于文吉，余养伦．重组竹材耐腐性能的研究[J]．木材工业，2010，24(4)：9-11．；孙芳利，段新芳．竹材防霉研究概况及其展望[J]．世界竹藤通讯，2004，2(4)：1-4.；而引起竹材霉变腐朽的真菌有50多种，参见王文久，辉朝茂，陈玉惠，等．竹材霉腐真菌研究[J]．竹子研究汇刊，2000，19(4)：26-34．；马星霞，蒋明亮，覃道春，等.我国竹材变色菌和霉菌的分离与鉴定[J].竹子研究汇刊，2009,28（4）：35-39.。据统计，每年因腐朽、虫蛀、破裂而损失的竹材，约占全世界竹材产量的l0%，参见张齐生．科学合理地利用我国的竹材资源[J ]．木材加工械，1995(4)：23-27．；唐永裕．竹材资源的工业性开发利用[J ]．竹子研究汇刊，1997，16(2)：26-33．。因此，重组竹材防霉防腐对于产品寿命和竹材资源的高效利用起到至关重要的作用。我国从上世纪五十年代起就对竹材防腐技术进行研究，参见汤宜庄，衰亦生．竹材防霉防腐处理研究[J]．木材工业，1990，4(2)1-6．。目前，竹材的防霉防腐处理方法大多借鉴木材，但是竹材和木材的解剖构造存在很大差异，因此不能完全借鉴木材。竹材表面组织致密，外有蜡质，内有硅质细胞，药剂难以从径向渗入；加之竹材内沉积的胶状物质和聚积的侵填体，导致竹材内部的导管和筛管几乎不再具有横向渗透性。因此竹材是属于较难处理的材料，参见吴旦人．竹材防护[M]．长沙：湖南科技技术出版社，1992．；虞华强．竹材材性研究概述[J]．世界竹藤通讯，2003，1(4)：5-9．；于文吉，江泽慧，叶克林．竹材特性研究及其进展[J]．世界林业研究，2002(2)：50-55．；王雅梅，刘君良，王喜明．竹材的特性与防腐技术[J]．木材工业，2004(2)：28-29．，特别是竹材厚度较大时，很难进行有效防腐防霉处理。
虽然现在也有一些相对较好的竹质结构用材的制造方法及产品，具体如下。
中国发明专利（专利申请号201010168280.9）公开了轻质户外重组竹景观材料的制造方法，主要是将辊压后的竹丝先进行干燥，然后进行真空加压防腐处理，再经过低温干燥、浸胶、干燥，最后在竹丝上喷施发泡聚氨酯，放入模具中组坯、热压发泡。该方法制得的轻质户外重组竹景观材料强度低，生产工艺较为繁琐。
中国发明专利（专利申请号201110290903.4）公开了一种户外重组竹地板的制造方法，主要是将辗压成网状的竹束进行再梳解机中梳解成单根竹丝，再以高强度微波间歇或连续地进行辐射处理，然后经过干燥、浸胶、再干燥、组坯、热压成型、分片、砂光等工序加工成户外用重组竹地板。该专利生产工艺相对复杂，采用微波辐射处理和两次干燥，能耗大，生产成本高，同时由于未施加防腐防霉剂，防腐防霉效果不稳定。
中国实用新型专利（专利申请号201220078391.5）公开了一种具有防腐防霉性能的重组竹，主要是将竹丝先浸胶处理，然后在竹丝上施加固体或液体的防护剂，最后铺装热压成型。该专利中具有防腐防霉性能的重组竹所用竹材原料为慈竹，而且整个生产工艺不够明确，比如竹丝浸胶后是否要干燥、胶粘剂具体为哪一种等。
中国发明专利（专利申请号201310637946.4）公开了一种户外用重组竹地板及其制造方法，主要是将竹材疏解干燥后，在三聚氰胺改性脲醛胶浸渍后干燥处理，再在高固体含量酚醛中浸渍，最后分三层铺装热压而制取户外用重组竹地板。该方法存在工艺复杂，特别是两次浸胶，用胶量大，生产成本高，而且防腐防霉效果差。
中国发明专利（专利申请号201410590182.2）公开了一种工程防腐竹的制作方法，主要是将防腐剂、乳化剂等加入胶粘剂中混合均匀，把干燥后的竹材单元浸胶处理并干燥，进行纵横交错铺装预压，最后根据所用胶粘剂种类采用冷压或热压成型方式。该方法工艺复杂，胶粘剂中添加防腐剂、乳化剂等不适宜大多数防腐防霉剂，而且采用纵横交错铺装，生产大幅面板材时产品易出现表面不平整、翘曲等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，利用我国资源丰富的毛竹以及小径杂竹，通过截断分类、冲撞剖片、去青去黄、分片疏解、加热防腐防霉处理、干燥处理、浸胶干燥、冷压组坯装模、分段加热、固化定型、陈化养生、分片砂光等工序，提供一种结构均匀、强度高、耐候性好、生产成本低的耐候型竹质结构用材的制造方法及耐候型竹质结构用材。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该耐候型竹质结构用材的制造方法的特点在于：所述制造方法的步骤如下：
①将竹材去除梢头和枝条，用电锯截成原竹筒，将原竹筒根据直径大小分类，以便冲撞分片时刀具的选择，提高冲撞分片生产效率；
②为保证材料规格的一致性，根据竹片尺寸要求，将分类后的原竹筒根据不同直径选用不同的刀具，用剖竹机将原竹筒沿长度方向冲撞剖成竹片；
③竹片外表面的竹青和内部的竹黄具有蜡质层等成分，影响防腐防霉剂和胶粘剂的渗透以及胶合，为此需将竹片在竹材粗刨机上进行去青去黄处理；
④在分片疏解机上将竹片进行分片和辗压疏解成网状竹束，根据辗压竹束尺寸要求，不同厚度竹片进行一次或多次分片；同时为了保证防腐防霉剂和胶粘剂渗透效果以及胶合强度，辗压后竹束厚度为3mm-6mm，宽度为30mm-80mm；
⑤将竹束在60℃-70℃温度条件下干燥至含水率8%-12%，目的是为了保证后期的防腐防霉剂更好的渗透到竹束中；
⑥将竹束置于防腐防霉剂溶液中，防腐防霉剂溶液底部放置一个或多个设有多个小孔的不锈钢管，并与气泵连接，以保证加热均匀和防腐防霉剂溶液能平稳流动，达到竹束防腐防霉处理均匀且效果佳的目的；防腐防霉剂溶液底部采用蒸汽进行加热，温度保持在30℃-40℃，防腐防霉处理时间2-3h；
⑦将防腐防霉处理后的竹束取出，沥去多余防腐防霉剂溶液，再在50℃-60℃温度条件下干燥至含水率8%～10%，目的是为了保证后期浸胶时胶粘剂更好的渗透到竹束中；
⑧干燥后的防腐防霉处理竹束在固体含量25%-40%的水溶性酚醛树脂中浸渍30min，沥胶后在60℃-70℃温度条件下干燥至含水率8%-10%；
⑨根据重组竹方模具尺寸，按照设定密度称重后将竹束装入模具，在冷压机上进行组坯装模，并用销子固定模具；
⑩将模具放入烘房内分段加热进行固化定型处理，加热固化定型。由于竹材导热速度慢，为保证胶粘剂固化效果和胶合性能，采取四段加热方式对竹方进行加热固化定型，具体为升温阶段处理2h，高温阶段处理2h，保温阶段处理3h，降温阶段处理1h，然后关闭热源；
⑪降至室温后，为了保证固化定型效果，连同模具将竹方置于室内陈化48h，达到充分固化定型的效果；
⑫拆除模具，取出竹方，进行去头、直边、分片、砂光工序制得耐候型竹质结构用材。
作为优选，本发明步骤①中的竹材为资源丰富的毛竹或利用率不高的小径竹。
作为优选，本发明步骤⑩中，升温阶段的温度为90℃-110℃，高温阶段的温度为130℃-140℃，保温阶段的温度为110℃-130℃，降温阶段的温度为70℃-90℃。
一种耐候型竹质结构用材，其特点在于：采用所述的制造方法制得。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：用该制造方法制造的耐候型竹质结构用材有很多优势。制造方法以资源丰富的毛竹或其他普通小径杂竹等竹种为原料，对原料要求低，而且原料来源广泛，产品成本低廉；采用的ZJFC-Ⅰ防腐剂也是目前企业常用的防腐剂，具有功效高、价格低、使用简单的特点。采用加热防腐防霉处理方式，相对于真空加压处理和常温浸渍处理方式，具有生产工艺简单、设备要求低、防腐处理效果好等优点，使得制造的耐候型竹质结构用材具有生产工艺简单、强度高、耐候性好、成本低、附加值高的优点，霉菌防治效力可达70%以上，耐腐等级达Ⅰ级强耐腐，可广泛用于户外、家具、建筑、结构用材等领域。
附图说明
图1是本发明实施例中耐候型竹质结构用材的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1，本实施例中耐候型竹质结构用材的制造方法的步骤如下。
①将毛竹或其他小径竹等竹种，去除梢头和枝条，用电锯截成一定长度的原竹筒，并根据原竹筒直径大小分类。截得的原竹筒的长度通常为1000mm-2100mm。
②根据原竹筒直径大小，用剖竹机将原竹筒沿长度方向冲撞剖成竹片。
③在竹材粗刨机上将竹片进行去青去黄处理。
④在分片疏解机上将竹片进行分片和辗压疏解成网状竹束，竹束厚度约为5mm，宽度约为50mm。
⑤将竹束在60℃-70℃温度条件下干燥至含水率8%-12%，为质量百分含量。
⑥将竹束置于一定浓度的防腐防霉剂溶液中，溶液底部放置一个或多个设有多个小孔的不锈钢管，并与气泵连接，以保证加热均匀和防腐防霉剂溶液能平稳流动；溶液底部采用蒸汽进行加热，温度保持在30℃-40℃，处理时间2-3h。
⑦将防腐防霉处理后的竹束取出，沥去多余防腐防霉剂溶液，再在50℃-60℃温度条件下干燥至含水率8%～10%，为质量百分含量。
⑧干燥后的防腐防霉处理竹束在固体含量25%-40%的水溶性酚醛树脂中浸渍30min，沥胶后在60℃-70℃温度条件下干燥至含水率8%-10%，为质量百分含量。
⑨根据重组竹方模具尺寸，按照设定密度称重后将竹束装入模具，在冷压机上进行组坯装模，并用销子固定模具。
⑩将模具放入烘房内分段加热进行固化定型处理，加热固化定型，具体为升温阶段（90℃-110℃）处理2h，高温阶段（130℃-140℃）处理2h，保温阶段（110℃-130℃）处理3h，降温阶段（70℃-90℃）处理1h，然后关闭热源。
⑪降至室温后，取出模具置于室内陈化养生48h，达到充分固化定型的效果。
⑫拆除模具，取出竹方，进行去头、直边、分片、砂光等工序制得耐候型竹质结构用材。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种耐候型竹质结构用材的制造方法，其特征在于：所述制造方法的步骤如下：
①将竹材去除梢头和枝条，用电锯截成原竹筒，并根据原竹筒直径大小分类；
②根据原竹筒直径大小，用剖竹机将原竹筒沿长度方向冲撞剖成竹片；
③在竹材粗刨机上将竹片进行去青去黄处理；
④在分片疏解机上将竹片进行分片和辗压疏解成网状竹束，竹束厚度3mm-6mm，宽度30mm-80mm；
⑤将竹束在60℃-70℃温度条件下干燥至含水率8%-12%；
⑥将竹束置于防腐防霉剂溶液中，防腐防霉剂溶液底部放置一个或多个设有多个小孔的不锈钢管，并与气泵连接，以保证加热均匀和防腐防霉剂溶液能平稳流动；防腐防霉剂溶液底部采用蒸汽进行加热，温度保持在30℃-40℃，防腐防霉处理时间2h-3h；
⑦将防腐防霉处理后的竹束取出，沥去多余防腐防霉剂溶液，再在50℃-60℃温度条件下干燥至含水率8%～10%；
⑧干燥后的防腐防霉处理竹束在固体含量25%-40%的水溶性酚醛树脂中浸渍30min，沥胶后在60℃-70℃温度条件下干燥至含水率8%-10%；
⑨根据重组竹方模具尺寸，按照设定密度称重后将竹束装入模具，在冷压机上进行组坯装模，并用销子固定模具；
⑩将模具放入烘房内分段加热进行固化定型处理，加热固化定型，具体为升温阶段处理2h，高温阶段处理2h，保温阶段处理3h，降温阶段处理1h，然后关闭热源；
⑪降至室温后，取出模具置于室内陈化48h，达到充分固化定型的效果；
⑫拆除模具，取出竹方，进行去头、直边、分片、砂光工序制得耐候型竹质结构用材。
2.根据权利要求1所述的耐候型竹质结构用材的制造方法，其特征在于：步骤①中的竹材为毛竹或小径竹。
3.根据权利要求1所述的耐候型竹质结构用材的制造方法，其特征在于：步骤⑩中，升温阶段的温度为90℃-110℃，高温阶段的温度为130℃-140℃，保温阶段的温度为110℃-130℃，降温阶段的温度为70℃-90℃。
4.一种耐候型竹质结构用材，其特征在于：采用如权利要求1～3任一权利要求所述的制造方法制得。
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