CN108127753A - 一种薄壁竹材制备竹重组材的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种薄壁竹材制备竹重组材的方法。该方法用碱对薄壁竹片进行蒸煮，然后进行疏解、浸胶、铺装、热压。采用NaOH对竹片进行蒸煮，然后用脂肪酶对竹片处理，再疏解，显著提高竹束疏解效果35％以上，有效的对竹材表面的竹青和竹黄进行化学侵蚀，达到对蜡质层和硅质层的破坏的目的，达到增强胶合的效果；蒸煮后的废液用于稀释胶液，解决了废液排放问题；采用真空加压浸渍，实现了胶黏剂在竹材中的均匀渗透，减少了胶黏剂的用量，降低生产成本，实现了对薄壁竹材的高效利用，且环保。且重组材的物理力学强度显著提高，其水平剪切强度提高25％以上，吸水厚度膨胀率降低100％以上，抗弯强度提高20％以上，弹性模量提高15％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种人造板领域，具体涉及一种重组竹，更具体的是一种薄壁竹材制备竹重组材的方法。
背景技术
近几年，我国竹产业发展很快，尤其重组竹产品的研发，对竹产业的发展起到重大推动作用。重组竹是在不打乱竹质纤维排列方向，保留竹材基本特性前提下，经过碾压疏解设备加工成横向不断裂，纵向松散而又交错相连的网状竹束，再经干燥、施胶和热压(或冷压)等重新组合工序制成的高强度、幅面尺寸大、具有天然竹材纹理结构的新型人造板。它突破了传统的切削加工方式，采用碾压疏解机械设备加工竹材，为竹材的综合利用开辟了一条新的途径。由于竹子纵向厚度尺寸不均匀，其茎杆本身直径小、中空，竹材外表面有较多突出的硬节，表面竹青含有蜡质，内腔面竹黄含有硅质，二者易开裂，不易被浸胶湿润；而且竹材强度和硬度显著高于一般木材，这些特性导致竹材不易加工，竹材资源利用率低，制约着竹材加工产业的发展。重组竹竹材疏解方式从劳动强度大、效率较低的手工疏解到类似重组木的手工锤击和效果较好的辊压疏解，到先软化再辊压疏解竹材的方式及竹材先去青，再剖分，然后辗压成不断裂、纵向松散而交错相连，不打乱竹材纤维排列方向竹束的处理方法。然而现阶段，重组竹的疏解方式适用于大径级毛竹，小径级丛生竹无法得到有效利用，特别是竹材疏解对竹壁厚度5mm以下的薄壁竹材疏解均匀性较差，表面竹青竹黄破坏度不理想，影响板材最终性能。
发明内容
为了克服现有技术中对薄壁竹材疏解均匀性较差，表面竹青竹黄破坏度不理想的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种薄壁竹材制备竹重组材的方法。
该方法用碱对薄壁竹片进行蒸煮，然后进行疏解、浸胶、铺装、热压。其中浸胶采用抽真空的方式。采用NaOH对竹片进行蒸煮处理，然后用脂肪酶对竹片继续进行处理，对处理后的竹片进行疏解，显著提高竹束疏解效果35％以上，有效的对竹材表面的竹青和竹黄进行化学侵蚀，达到对蜡质层和硅质层的破坏的目的，达到增强胶合的效果；蒸煮后的废液用于稀释胶液，解决了废液排放问题；采用真空加压浸渍，实现了胶黏剂在竹材中的均匀渗透，减少了胶黏剂的用量，降低生产成本，实现了对薄壁竹材的高效利用，且具有环保、降低成本的特征。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种薄壁竹材制备竹重组材的方法，包括如下步骤：
(1)竹材的疏解：选取薄壁竹片，将竹片放入质量浓度为1％～5％NaOH溶液中蒸煮处理0.25～2h，蒸煮温度为70～95℃，通过NaOH蒸煮处理后实现了竹材表面蜡质层和硅质层的化学刻蚀，蒸煮后用水冲洗，用脂肪酶对蒸煮后的竹材进行处理，实现竹材表面活性基团的酶解，最后根据竹材的含水率和壁厚采用疏解机进行定向多级精细疏解，实现对竹材表面竹青竹黄的深度破坏，达到改善胶合的效果；同时为了实现加工剩余物加工过程的无害化和循环利用，蒸煮后的NaOH处理废液输送到浸胶步骤中的胶液用于稀释；
(2)浸胶：将疏解好后的竹片浸渍胶水，首先对原胶进行稀释，采用蒸煮后的NaOH处理废液进行稀释，可提高胶黏剂的水溶倍数和固化时间，并降低固化温度，进而在保证胶合强度的基础上提高胶黏剂的适用范围和生产效率，稀释后胶液的浓度为8％～20％；其次利用真空加压浸渍罐，采用固体含量(固含)为8％～20％的胶液对选定材料进行抽真空-0.05～-0.09MPa保持5～10min，然后加压至0.5～3MPa保持5～20min，然后降压保真空，压力为-0.05～-0.09MPa保持5～10min，真空加压浸渍处理实现了胶黏剂的均匀渗透，降低了胶黏剂的浸渍量，并提高了生产效率；
(3)铺装：将烘干的浸胶竹材小单元顺纤维方向铺装，片状竹篾铺装时呈厚度方向相叠层积、宽度方向平铺；
(4)热压：铺装好的板坯在热压机上进行热压固化，得到竹重组材；热压温度为110～160℃，压力为10～100MPa。
进一步地，步骤(1)中，采用NaOH蒸煮液的pH值为9～11，固含量为40～55％。
进一步地，步骤(1)中，所述的NaOH溶液的质量浓度为2％～5％；更优选为2％～4％；最有选为2％～3％。
进一步地，步骤(1)中，所述的蒸煮温度为80～95℃；
进一步地，步骤(1)中，所述的蒸煮处理的时间为0.5～1h。
进一步地，步骤(1)中，所述的脂肪酶用量为30～50IU/g，处理时间为2～4h。
进一步地，所述的脂肪酶为微生物脂肪酶，主要来自来自霉菌的曲霉、根霉、毛霉和青霉等。
进一步地，步骤(1)中，所述的薄壁竹片为青皮竹竹片或粉单竹竹片等，但不限于此。
进一步地，步骤(2)中，所述的胶液是固含为18％～20％的胶液。
进一步地，步骤(2)中，抽真空-0.06MPa保持10min。
进一步地，步骤(2)中，加压至0.8～1.2MPa保持5～10min。
进一步地，步骤(2)中，保真空，压力为-0.06MPa保持5～10min。
进一步地，所述的原胶为酚醛树脂。
进一步地，步骤(4)中，热压温度为130～140℃，压力为20～25MPa。
一种薄壁竹重组材，通过上述方法制备得到。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)采用NaOH对竹片进行蒸煮处理，处理后的竹片进行疏解，显著提高竹束疏解效果35％以上，有效的对竹材表面的竹青和竹黄进行化学侵蚀，达到对蜡质层和硅质层的破坏的目的。
(2)NaOH处理废液用于胶液稀释，可在生产过程中不会产生废液问题。
(3)采用脂肪酶对蒸煮后的竹片进行处理，能够显著提高疏解效率，提高胶合强度。
(4)竹束施胶采用真空加压处理工艺，保证胶黏剂在竹束中的渗透深度和均匀性，提高效率，降低成本。
(5)经该工艺制备的竹重组材，物理力学强度显著提高，其中水平剪切强度提高25％以上，吸水厚度膨胀率降低50％以上，抗弯强度提高20％以上，弹性模量提高15％以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
选取青皮竹竹片，用质量浓度为3％NaOH处理青皮竹竹片，处理温度85℃，处理时间为1h，然后用水冲洗，再加入30IU/g脂肪酶处理4h，将处理后的竹片加入到疏解机中，疏解至竹束吸水率为80％；施胶工艺为采用蒸煮后的NaOH处理废液稀释的固含为20％的胶液对选定材料进行前真空-0.06MPa，处理10min，加压压力1.0MPa，加压10min，后真空-0.06MPa，时间5min；铺装后进行热压的条件为温度为140℃，压力为23MPa。
采用现有疏解工艺(参照文献“疏解次数对竹基纤维复合材料性能的影响[J].木材工业,2011,25(5),1-4”的制备工艺进行常规疏解)及常规浸胶铺装工艺(参照文献“浸胶工艺对绿竹重组竹材性能的影响[J].木材工业,2009,23(3),16-19”的制备工艺进行常规浸胶铺装)制备的青皮竹重组竹性能与本发明工艺性能的比较参见表1。
表1采用原有工艺和本发明工艺制备的青皮竹重组竹性能比较
实施例2
选取麻竹稍部厚度为3～5mm厚竹片，用质量浓度为4％NaOH处理麻竹竹片，处理温度80℃，处理时间为1h，然后用水冲洗，再加入40IU/g脂肪酶处理3h，将处理后的竹片加入到疏解机中，疏解至竹束吸水率为120％；施胶工艺为采用蒸煮后的NaOH处理废液稀释的固含量为18％的胶液对选定材料进行前真空-0.06MPa，处理10min，加压压力0.8MPa，加压8min，后真空-0.06MPa，时间10min；铺装后进行热压的条件为温度为130℃，压力为20MPa。
采用现有疏解工艺及常规浸胶铺装工艺制备的麻竹重组竹性能与本发明工艺性能的比较参见表2。
表2采用原有工艺和本发明工艺制备的麻竹重组竹性能比较
实施例3
选取粉单竹竹片，用质量浓度为2％NaOH处理粉单竹竹片，处理温度95℃，处理时间为0.5h，然后用水冲洗，再加入50IU/g脂肪酶处理2h，将处理后的竹片加入到疏解机中，疏解至竹束吸水率为105％；施胶工艺为采用蒸煮后的NaOH处理废液稀释的固含量为20％的胶液对选定材料进行前真空-0.06MPa，处理10min，加压压力1.2MPa，加压5min，后真空-0.06MPa，时间8min；铺装后进行热压的条件为温度为140℃，压力为25MPa。
采用现有疏解工艺及常规浸胶铺装工艺制备的粉单竹重组竹性能与本技术工艺性能的比较参见表3。
表3采用原有工艺和本发明工艺制备的粉单竹重组竹性能比较
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种薄壁竹材制备竹重组材的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)竹材的疏解：选取薄壁竹片，将竹片放入质量浓度为1％～5％NaOH溶液中蒸煮处理0.25～2h，蒸煮温度为70～95℃，蒸煮后用水冲洗，用脂肪酶对蒸煮后的竹材进行处理，最后根据竹材的含水率和壁厚采用疏解机进行定向多级精细疏解；蒸煮后的NaOH处理废液输送到浸胶步骤中的胶液用于稀释；
(2)浸胶：将疏解好后的竹片浸渍胶水，首先对原胶进行稀释，采用蒸煮后的NaOH处理废液进行稀释，稀释后胶液的浓度为8％～20％；其次利用真空加压浸渍罐，采用固含为8％～20％的胶液对选定材料进行抽真空-0.05～-0.09MPa保持5～10min，然后加压至0.5～3MPa保持5～20min，然后降压保真空，压力为-0.05～-0.09MPa保持5～10min；
(3)铺装：将烘干的浸胶竹材小单元顺纤维方向铺装，片状竹篾铺装时呈厚度方向相叠层积、宽度方向平铺；
(4)热压：铺装好的板坯在热压机上进行热压固化，得到竹重组材；热压温度为110～160℃，压力为10～100MPa。
2.根据权利要求1所述的薄壁竹材制备竹重组材的方法，其特征在于：
步骤(1)中，采用NaOH蒸煮液的pH值为9～11，固含量为40～55％。
3.根据权利要求1所述的薄壁竹材制备竹重组材的方法，其特征在于：
步骤(1)中，所述的NaOH溶液的质量浓度为2％～5％。
4.根据权利要求1所述的薄壁竹材制备竹重组材的方法，其特征在于：
步骤(1)中，所述的蒸煮温度为80～95℃；
步骤(1)中，所述的蒸煮处理的时间为0.5～1h。
5.根据权利要求1所述的薄壁竹材制备竹重组材的方法，其特征在于：
步骤(1)中，所述的脂肪酶用量为30～50IU/g，处理时间为2～4h。
6.根据权利要求1所述的薄壁竹材制备竹重组材的方法，其特征在于：
步骤(1)中，所述的薄壁竹片为青皮竹竹片或粉单竹竹片。
7.根据权利要求1所述的薄壁竹材制备竹重组材的方法，其特征在于：
步骤(2)中，所述的胶液是固含量为18％～20％的胶液。
8.根据权利要求1所述的薄壁竹材制备竹重组材的方法，其特征在于：
步骤(2)中，抽真空-0.06MPa保持10min；
步骤(2)中，加压至0.8～1.2MPa保持5～10min；
步骤(2)中，保真空，压力为-0.06MPa保持5～10min。
9.根据权利要求1所述的薄壁竹材制备竹重组材的方法，其特征在于：
步骤(4)中，热压温度为130～140℃，压力为20～25MPa。
10.一种薄壁竹重组材，其特征在于通过权利要求1～9任一项所述的方法制备得到。
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