CN106696046A

CN106696046A - 定向交错芦竹丝板及其制造工艺

Info

Publication number: CN106696046A
Application number: CN201510441198.1A
Authority: CN
Inventors: 王晓倩; 张扬; 于志明; 叶翰舟
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2017-05-24

Abstract

本发明公开了一种定向交错芦竹丝板及其制造工艺，该芦竹丝板的平均密度为0.7-0.85g/cm³，呈奇数层层状结构且相邻两层芦竹丝呈定向交错排列(70°＜α＜90°)，板材的静曲强度高于115.0MPa、弹性模量高于18.0GPa、吸水厚度膨胀率低于4.5％。本发明将芦竹秆经软化水洗、疏解成丝、喷胶处理、交错铺装和热压成型等工艺过程，制取具有定向交错结构的芦竹丝板。本发明制备的定向交错芦竹丝板具有材料利用率高、施胶量小、生产成本低等优点，易于实现工业化生产；产品的尺寸稳定性好、力学强度高、纹理美观，可作为集装箱底板、动车车厢板、结构用墙体材料等高性能和高附加值领域。

Description

定向交错芦竹丝板及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种芦竹丝板及其制造工艺，特别是一种定向交错芦竹丝板及其制造工艺，属于新材料加工领域。

背景技术

芦竹又称荻芦竹、江苇、旱地芦苇，是一种分布范围广、适应力强的多年生高秆草本植物，其地上茎挺直，有间节，形芦苇又似竹。茎干直立挺拔，叶片宽大鲜绿。芦竹主要分布于江苏、浙江、湖南、山东、广西等地区。芦竹既耐旱又耐涝，既耐热又耐寒，在贫瘠的土壤里照样生根发芽。芦竹生长周期短，通常是一年两季或三季，亩产量较高，每亩可达10吨干料，产量远高于竹材。因此，芦竹具有资源丰富、产量高的特点，可以部分代替竹材作为优质人造板原料，缓解我国人造板原料紧缺的现状。

由于芦竹的材性与竹材相近：具有纵向强度高、横向强度低的特点，可以采用芦竹代替竹材生产高性能的人造板，但现还未发现采用芦竹生产人造板公开报道。重组竹是一种性能优异的竹材人造板，已出现众多的重组竹材的研究和应用，例如：公开号为CN103496024A的发明专利，经过选料、断料、开条、粗刨、开片、压丝、脱糖、干燥、分选、浸胶、漓干、成型前干燥以及成型等一系列制造工艺；公开号为CN103878833的发明专利，重组竹的制备方法包括：将去青去黄处理的的竹束，经疏解处理、炭化、干燥、浸胶、压榨挤出多余胶黏剂、热压、刨切和干燥；又如公开号为CN103350441A的发明专利，小径级竹材重组竹的加工方法包括：采用圆盘锯断机将原竹锯断，再用多片开片机开片，将竹片进行刮青处理，再碾压成柔软竹片，经蒸煮去除糖分，进行干燥处理，上胶后进行冷模压或热压胶合成新型重组竹。

但上述专利都采用去青处理、浸胶处理和模压处理等工艺过程，具有工艺繁琐、胶黏剂用量大、生产成本高、产品密度大等缺点。且由于芦竹秆径较小，难以加工成片材，传统的重组竹生产工艺难以直接应用到高性能芦竹人造板生产中。

发明内容

本发明的目的是针对以上现有技术存在的问题而提供一种定向交错芦竹丝板及其制造工艺。本发明制备的定向交错芦竹丝板采用芦竹秆作为原料，经截断、软化、碾压、干燥、施胶、干燥、组坯和热压等工艺过程制得。该定向交错芦竹丝板具有胶黏剂用量少、工艺简单、生产成本低、密度小、尺寸稳定性和物理力学性能高等优点。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种定向交错芦竹丝板，板材厚度为10-50mm，宽度为200-1500mm，密度为0.7-0.85g/cm³。

其中，所述的定向交错芦竹丝板，其特征是板坯层数是3、5、7奇数层，且相邻两层芦竹丝呈定向交错排列(70°<α<90°)。

特别是，芦竹丝经碾压疏解制得，平均宽度为3-8mm，厚度为4-9mm，比表面积较大，易于施胶且胶黏剂用量为10-18％。

另一方面提供一种定向交错芦竹丝板的制造工艺，包括如下顺序进行的步骤：

1)选料

挑选秆茎通直的芦竹备用；

2)截断

将步骤1)中所得芦竹截断为300-600mm长的竹段；

3)软化

将步骤2)中得到的芦竹进行在100℃，pH值为8-13碱性环境中蒸煮软化，水洗去除杂质；

4)碾压

将步骤3)中所得芦竹用疏解机疏解成宽度为3-8mm，厚度为4-9mm的芦竹丝；

5)干燥

将步骤4)中所得芦竹丝在100℃下干燥至含水率为10％以下；

6)施胶

将步骤5)中所得芦竹丝进行喷胶处理，施胶量为10-18％；

7)干燥

将步骤6)中所得芦竹丝在50℃干燥至含水率为8-12％；

8)组坯

将步骤7)中所得芦竹丝进行组坯且简单预压；

9)热压

将步骤8)中预压过的芦竹丝板进行热压。

其中，步骤1)中所述芦竹无霉变、无虫眼和明显色差；

特别是，芦竹秆高3-6m，优选为4-5m；直径1.5-4.5cm，优选为2.5-4.0cm；壁厚3-6mm，优选为4-5mm；密度为0.3-0.7g/cm³，优选为0.4-0.6g/cm³；含水率为7-12％，优选为8-10％。

其中，步骤3)中所述碱性环境可用NaOH或者NaHCO₃；

特别是，NaOH或者NaHCO₃重量百分比为10-15％，优选为12-14％，软化时间为2-5h，优选为3-4h。

其中步骤4)中所述芦竹丝纤维横向不相连，为单独丝状。

其中步骤6)中所用胶黏剂为脲胶，水溶性酚醛树脂胶或者醇溶性酚醛树脂胶中的一种，优选为脲胶；

特别是，脲胶为E₀级，固含量为50％，施胶量为芦竹丝绝干量的10-18％，优选为14-16％。

其中步骤8)中所组坯的芦竹丝板为3、5、7基数层；

特别是，相邻两层芦竹丝呈定向交错排列(70°<α<90°)。

其中步骤9)中热压过程中不使用模具，工艺参数为：热压温度120-150℃，优选为130-140℃；压力3-6MPa，优选为4-5MPa；时间1.0-2.0min/mm，优选为1.0-1.3min/mm。

本发明制备的定向交错芦竹丝板具有如下优点：

1.芦竹丝经碾压疏解制得，未经去青工艺，可有效减少芦竹的刨削量，提高了芦竹的利用率，且生产工艺简单，易于工业化；

2.芦竹丝在制造过程中经过长、宽、厚的定量，使芦竹丝更加均匀，比表面积较大，有效解决了施胶困难的问题，并且胶黏剂用量少，经压制的芦竹丝板密度分布均匀，且芦竹丝之间留有适量空隙，密度较小，易于搬运和装饰；

3.与其他重组竹材相比，定向交错芦竹丝板板坯层数为3、5、7奇数层，且相邻两层芦竹丝呈定向交错排列(70°<α<90°)，弥补了重组竹材在横向方向上强度低的缺点，提高了尺寸稳定性和物理力学性能。

附图说明

图1为本发明所述的定向交错芦竹丝板的制造工艺图；

图2为本发明所述的碾压疏解后的芦竹丝示意图；

图3为本发明所述的芦竹丝施胶系统，图中1辊筒，2喷胶口，3芦竹丝；

图4为本发明所述的3层定向交错芦竹丝板组坯示意图；

图5为本发明所述的5层定向交错芦竹丝板组坯示意图；

图6为本发明所述的7层定向交错芦竹丝板组坯示意图。

具体实施方法

为了更好地理解本发明，下面结合具体的实施例对本发明做进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述更为清楚。需要说明的是，实施例仅是示范性的，并不会对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

所述的实施例和对照例的芦竹都采用产自湖北襄阳，制造的芦竹板密度为0.8-0.85g/cm³。

实施例1

1)选料：选取无虫眼、无霉变和色差等明显缺陷的芦竹，秆高4m，直径2.5cm，壁厚4.0mm，密度为0.5g/cm³，含水率8-10％；

2)截断：将芦竹截断成500mm的竹段；

3)软化：在100℃，pH值为8，NaOH重量百分比为12％碱液中蒸煮3h进行软化处理，以提高芦竹的耐腐性和尺寸稳定性，并用清水进行水洗，去除杂质；

4)碾压：用疏解机将软化后的芦竹疏解成宽度为5mm，厚度为7mm的芦竹丝；

5)干燥：将芦竹丝放入温度为100℃的干燥机烘至含水率为8％；

6)施胶：将烘干后的芦竹丝采用喷胶方式进行施胶，所用胶黏剂为固含量50％，E₀级脲胶，施胶量为14％；

7)干燥：对施胶后的芦竹丝在干燥剂中进行二次干燥，干燥温度为50℃，目标含水率为10％；

8)组坯：将施胶干燥后的芦竹丝放入模具中进行铺装，铺装层数为3，每层芦竹丝要分布均匀，且相邻两层芦竹丝之间交错排列(70°<α<90°)，并进行简单预压，确保板坯紧密不松散；

9)热压：将预压过的芦竹丝板放入100T万能试验压机中进行热压，其中热压温度为130℃，压力4MPa，热压时间1.0min/mm。

实施例2

2)截断：将芦竹截断成500mm的竹段；

3)软化：在100℃，pH值为10，NaOH重量百分比为13％碱液中蒸煮4h进行软化处理，以提高芦竹的耐腐性和尺寸稳定性，并用清水进行水洗，去除杂质；

6)施胶：将烘干后的芦竹丝采用喷胶方式进行施胶，所用胶黏剂为固含量50％，E₀级脲胶，施胶量为15％；

8)组坯：将施胶干燥后的芦竹丝放入模具中进行铺装，铺装层数为5，每层芦竹丝要分布均匀，且相邻两层芦竹丝之间交错排列(70°<α<90°)，并进行简单预压，确保板坯紧密不松散；

9)热压：将预压过的芦竹丝板放入100T万能试验压机中进行热压，其中热压温度为140℃，压力4MPa，热压时间1.3min/mm。

实施例3

2)截断：将芦竹截断成500mm的竹段；

3)软化：在100℃，pH值为13，NaOH重量百分比为14％碱液中蒸煮3h进行软化处理，以提高芦竹的耐腐性和尺寸稳定性，并用清水进行水洗，去除杂质；

6)施胶：将烘干后的芦竹丝采用喷胶方式进行施胶，所用胶黏剂为固含量50％，E₀级脲胶，施胶量为16％；

8)组坯：将施胶干燥后的芦竹丝放入模具中进行铺装，铺装层数为7，每层芦竹丝要分布均匀，且相邻两层芦竹丝之间交错排列(70°<α<90°)，并进行简单预压，确保板坯紧密不松散；

9)热压：将预压过的芦竹丝板放入100T万能试验压机中进行热压，其中热压温度为140℃，压力5MPa，热压时间1.0min/mm。

对照组1

与实施例1比较，在步骤8)组胚中，3层芦竹丝铺装方向全为纵向排列，其他工艺与实施例1一致。

对照组2

与实施例2比较，在步骤8)组胚中，5层芦竹丝铺装方向全为纵向排列，其他工艺与实施例2一致。

对照组3

与实施例3比较，在步骤8)组胚中，7层芦竹丝铺装方向全为纵向排列，其他工艺与实施例3一致。

实施例1、2、3和对照组1、2、3所制得的板材力学性能评价：密度(ρ)参照GB/T17657-1999/4.2、静曲强度(MOR)和弹性模量(MOE)参照GB/T17657-1999/4.9、24h吸水厚度膨胀率(24hTS)参照GB/T17657-1999/4.5进行，检测结果见表1。

表1芦竹丝板理化性能测试结果

检测结果表明：

1.本发明制备的定向交错芦竹丝板横向抗弯强度提高，静曲强度(MOR)达到117.49-130.13MPa，弹性模量(MOE)达到18.77-20.98GPa，纵向静曲强度(MOR)为119.84-134.12MPa，弹性模量(MOE)为19.19-21.66GPa，表现出各向同性的优点，而全纵向排列的芦竹丝板横向强度低，纵向强度远大于横向；

2.24h吸水厚度膨胀率(24hTS)定向交错芦竹丝板为3.3-4.1％，优于纵向排列的芦竹丝板；

3.本发明制备的定向交错芦竹丝板静曲强度(MOR)：其中，横向达到117.49-130.13MPa，纵向达到119.84-134.12MPa，均达到LY/T1055-2002中干燥状态下汽车车厢底板用竹材胶合板性能要求(静曲强度100MPa)。

Claims

1.本发明涉及一种定向交错芦竹丝板及其制造工艺，板材厚度为10-50mm，平均密度0.7-0.85g/cm³。

2.如权利要求1所述的定向交错芦竹丝板，其特征是相邻的两层芦竹丝呈定向交错排列(70°<α<90°)，板坯层数是奇数层。

3.定向交错芦竹丝板的制造工艺，包括如下顺序进行的步骤：

1)选料

挑选秆茎通直的芦竹备用；

2)截断

将步骤1)中所得芦竹截断为300-600mm长的竹段；

3)软化

将步骤2)中得到的芦竹在100℃，pH值为8-13碱性环境中蒸煮软化，水洗去除杂质；

4)碾压

5)干燥

将步骤4)中所得芦竹丝在100℃下干燥至含水率为10％以下；

6)施胶

将步骤5)中所得芦竹丝进行喷胶处理，施胶量为10-18％；

7)干燥

将步骤6)中所得芦竹丝在50℃干燥至含水率为8-12％；

8)组坯

将步骤7)中所得芦竹丝进行组坯且简单预压；

9)热压

将步骤8)中预压过芦竹丝板进行热压。

4.如权利要求3所述的定向交错芦竹丝板制造工艺，其特征是处理步骤1)中选取无霉变、无虫眼和明显色差，秆高3-6m，直径1.5-4.5cm，壁厚3-6mm，密度为0.3-0.7g/cm³，含水率7-12％的芦竹。

5.如权利要求3所述的定向交错芦竹丝板制造工艺，其特征是处理步骤3)中可用重量百分比为10-15％的NaOH或者NaHCO₃蒸煮2-5h进行软化处理，用清水水洗，去除杂质。

6.如权利要求3所述的定向交错芦竹丝板制造工艺，其特征是处理步骤4)中所得芦竹丝纤维横向不相连，为单独丝状。

7.如权利要求3所述的定向交错芦竹丝板制造工艺，其特征是处理步骤6)中所用胶黏剂为E₀级脲胶、水溶性酚醛树脂胶或者醇溶性酚醛树脂胶。

8.如权利要求3所述的定向交错芦竹丝板制造工艺，其特征是处理步骤8)中所组坯的芦竹丝板为3、5、7层，且相邻两层芦竹丝呈定向交错排列(70°<α<90°)。

9.如权利要求3所述的定向交错芦竹丝板制造工艺，其特征是处理步骤9)中热压工艺参数为：热压温度120-150℃，压力3-6MPa，时间1.0-2.0min/mm。