CN108162105B - 一种改善竹重组材胶合性能的方法 - Google Patents

一种改善竹重组材胶合性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种改善竹重组材胶合性能的方法。该方法包括竹材疏解、改善胶合处理、干燥、浸胶、竹束二次干燥、重组成型等步骤。该方法是对竹材先进行机械疏解，然后用NaOH对竹材进行喷洒处理和高温碳化处理，实现竹材表面硅质层和蜡质层的有效去除和破坏，在此基础上进行浸胶、二次干燥，最后重组成型。经该方法制备的竹重组材，实现了竹材胶合性能的改善，并且在加工过程操作简单，无毒无害无废弃，物理力学强度显著提高。其中：水平剪切强度提高10％以上，吸水厚度膨胀率降低26％以上，抗弯强度提高16％以上，弹性模量提高20％以上。

Description

一种改善竹重组材胶合性能的方法
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，更具体的是一种改善竹重组材胶合性能的方法。
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。
重组竹现有的疏解方式现阶段从劳动强度大、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，实现了将竹材辗压成不断裂、纵向松散而交错相连，不打乱竹材纤维排列方向竹束。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，这些特性导致竹材采用机械碾压的方式不能有效去除硅质层和蜡质层，从而不能形成有效的增强胶合，为后期重组竹在户外领域的应用埋下隐患，耐久性受到影响，从而制约着竹材重组加工产业的发展。
发明内容
为了克服现有技术对竹材表面竹青破坏度不理想的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种改善竹重组材胶合性能的方法。
该方法是对竹材先进行机械疏解，然后用NaOH对竹材进行喷洒处理和高温碳化处理，实现竹材表面硅质层和蜡质层的有效去除和破坏，在此基础上进行浸胶、二次干燥，最后重组成型。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种改善竹重组材胶合性能的方法，包括如下步骤：
(1)竹材疏解：将竹材采用疏解机定向精细疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的疏松束状单元，所述竹束的直径大于等于5cm；
(2)改善胶合处理：将步骤(1)疏解好的竹材进行NaOH溶液喷洒处理，NaOH质量浓度为1～5％，NaOH用量为竹束质量的5％～30％；将NaOH溶液喷洒处理后的疏解竹材放入高温碳化罐中，碳化压力为0.25～0.50MPa，碳化时间为60～200min，通过高温和NaOH的化学刻蚀协同作用，实现对竹材表面硅质层和蜡质层的化学腐蚀和降解，为胶黏剂对竹材的包裹、渗透以及浸润提供材料基础，从而实现改善重组竹的胶合性能；
(3)干燥：将步骤(2)碳化后的材料采用网带式干燥机或窑式干燥机干燥至含水率为5～15％；
(4)浸胶：将步骤(3)碳化干燥好后的竹束浸渍胶水，竹束浸入酚醛树脂溶液中，所述的酚醛树脂中苯酚：甲醛：NaOH的摩尔比为1：(1.9～2.2)：(0.1～0.2)；所述酚醛树脂的分子量分布在200～400之间的占95～98％，固含量为15～30％，浸胶时间为5～30min，浸胶量为竹束质量分数的10～20％；
(5)竹束二次干燥：将步骤(4)所述浸胶后的竹束置入网带式干燥机中，干燥至含水率为8～15％，干燥温度为60～100℃；
(6)重组成型：将步骤(5)所述干燥好后的竹束按顺纹组坯后，置入压机中采用冷压或热压压制成密度为0.90～1.30g/cm3的重组竹坯料，固化后形成重组竹，所述固化温度为130～150℃。
进一步地，所述的竹材为毛竹、黄竹、慈竹、麻竹、粉单竹等中的一种或几种。
进一步地，步骤(1)中所述的竹束的直径为5～12cm；更优选为5～10cm；
进一步地，步骤(2)中，所述的NaOH质量浓度为1～5％，NaOH用量为竹束质量的5％～20％；更优选为10～20％。
进一步地，步骤(2)中，碳化压力为0.35MPa，碳化时间为120min。
进一步地，步骤(3)中，含水率为5～10％。
进一步地，步骤(4)中，所述的酚醛树脂中苯酚：甲醛：NaOH的摩尔比为1：2.1：0.1。
进一步地，步骤(4)中，所述酚醛树脂的分子量分布在200～400之间的占96％，固含量为15～20％。
进一步地，步骤(4)中，浸胶时间为10～20min，浸胶量为竹束质量分数的12～20％；
进一步地，步骤(5)中，含水率为10～18％，干燥温度为60～80℃。
进一步地，步骤(6)中，密度为1.0～1.2g/cm3，固化温度为130～140℃。
一种高胶合性能竹重组材，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：
经该方法制备的竹重组材，实现了竹材胶合性能的改善，并且在加工过程操作简单，无毒无害无废弃，物理力学强度显著提高。其中：水平剪切强度提高10％以上，吸水厚度膨胀率降低26％以上，抗弯强度提高16％以上，弹性模量提高20％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
选取麻竹竹片，采用疏解机疏解成竹束单元，所述竹束的直径6～10cm；然后将竹束用质量浓度为1％NaOH处理竹束，用量为20％，将处理后竹束放入碳化罐中进行碳化处理，碳化处理压力为0.35MPa，时间为120min，处理后将竹束干燥至含水率为5％。然后将其浸入酚醛树脂溶液中，然后将所述的酚醛树脂中苯酚：甲醛：NaOH的摩尔比为1：2.1：0.1；所述酚醛树脂的分子量分布在200～400之间的占96％，固含量为20％，浸胶时间为15min，浸胶量为竹束质量分数的15％；浸渍后的竹束置入网带式干燥机中，干燥至含水率为12％，干燥温度为70℃；最后竹束按顺纹组坯后，置入压机中采用热压压制成密度为1.15g/cm3的重组竹坯料，固化后形成重组竹，所述固化温度为140℃。
处理前麻竹重组材的性能与本案例麻竹重组材性能的比较见表1。
表1处理前麻竹的性能与本发明处理工艺后的麻竹性能的比较
Figure BDA0001525631640000031
实施例2
选取粉单竹竹片，采用疏解机疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的疏松束状单元，所述竹束的直径5～8cm；然后将竹束用质量浓度为5％NaOH处理竹束，用量为20％，将处理后竹束放入碳化罐中进行碳化处理，碳化处理压力为0.35MPa，时间为120min，处理后将竹束干燥至含水率为8％。然后将其浸入酚醛树脂溶液中，然后将所述的酚醛树脂中苯酚：甲醛：NaOH的摩尔比为1：2.1：0.1；所述酚醛树脂的分子量分布在200～400之间的占96％，固含量为20％，浸胶时间为15min，浸胶量为竹束质量分数的15％；浸渍后的竹束置入网带式干燥机中，干燥至含水率为12％，干燥温度为70℃；最后竹束按顺纹组坯后，置入压机中采用热压压制成密度为1.15g/cm3的重组竹坯料，固化后形成重组竹，所述固化温度为140℃。
处理前粉单竹重组材的性能与本案例粉单竹重组材性能的比较见表2。
表2处理前粉单竹的性能与本发明处理工艺后的粉单竹性能的比较
Figure BDA0001525631640000041
实施例3
选取毛竹竹片，采用疏解机疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的疏松束状单元，所述竹束的直径5～8cm；然后将竹束用质量浓度为3％NaOH处理竹束，用量为15％，将处理后竹束放入碳化罐中进行碳化处理，碳化处理压力为0.35MPa，时间为120min，处理后将竹束干燥至含水率为8％。然后将其浸入酚醛树脂溶液中，然后将所述的酚醛树脂中苯酚：甲醛：NaOH的摩尔比为1：2.1：0.1；所述酚醛树脂的分子量分布在200～400之间的占96％，固含量为20％，浸胶时间为15min，浸胶量为竹束质量分数的15％；浸渍后的竹束置入网带式干燥机中，干燥至含水率为12％，干燥温度为70℃；最后竹束按顺纹组坯后，置入压机中采用热压压制成密度为1.15g/cm3的重组竹坯料，固化后形成重组竹，所述固化温度为140℃。
处理前毛竹的性能与本发明处理工艺后的毛竹性能的比较见表3。
表3处理前毛竹的性能与本发明处理工艺后的毛竹性能的比较
Figure BDA0001525631640000051
实施例4
选取麻竹竹片，采用疏解机疏解成竹束单元，所述竹束的直径6～10cm；然后将竹束用质量浓度为5％NaOH处理竹束，用量为10％，将处理后竹束放入碳化罐中进行碳化处理，碳化处理压力为0.35MPa，时间为120min，处理后将竹束干燥至含水率为10％。然后将其浸入酚醛树脂溶液中，然后将所述的酚醛树脂中苯酚：甲醛：NaOH的摩尔比为1：2.1：0.1；所述酚醛树脂的分子量分布在200～400之间的占96％，固含量为15％，浸胶时间为20min，浸胶量为竹束质量分数的12％；浸渍后的竹束置入干燥机中，干燥至含水率为18％，干燥温度为60℃；最后竹束按顺纹组坯后，置入压机中采用热压压制成密度为1.0g/cm3的重组竹坯料，固化后形成重组竹，所述固化温度为130℃。
处理前麻竹重组材的性能与本案例麻竹重组材性能的比较见表4。
表4处理前麻竹的性能与本发明处理工艺后的麻竹性能的比较
Figure BDA0001525631640000052
实施例5
选取麻竹竹片，采用疏解机疏解成竹束单元，所述竹束的直径6～10cm；然后将竹束用质量浓度为5％NaOH处理竹束，用量为10％，将处理后竹束放入碳化罐中进行碳化处理，碳化处理压力为0.35MPa，时间为120min，处理后将竹束干燥至含水率为5％。然后将其浸入酚醛树脂溶液中，然后将所述的酚醛树脂中苯酚：甲醛：NaOH的摩尔比为1：2.1：0.1；所述酚醛树脂的分子量分布在200～400之间的占96％，固含量为20％，浸胶时间为10min，浸胶量为竹束质量分数的20％；浸渍后的竹束置入干燥机中，干燥至含水率为10％，干燥温度为80℃；最后竹束按顺纹组坯后，置入压机中采用热压压制成密度为1.2g/cm3的重组竹坯料，固化后形成重组竹，所述固化温度为135℃。
处理前麻竹重组材的性能与本案例麻竹重组材性能的比较见表5。
表5处理前麻竹的性能与本发明处理工艺后的麻竹性能的比较
Figure BDA0001525631640000061
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)

1.一种改善竹重组材胶合性能的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)竹材疏解：将竹材采用疏解机定向精细疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的疏松束状单元，所述竹束的直径大于等于5cm；
(2)改善胶合处理：将步骤(1)疏解好的竹材进行NaOH溶液喷洒处理，NaOH质量浓度为1～5％，NaOH用量为竹束质量的5％～30％；将NaOH溶液喷洒处理后的疏解竹材放入高温碳化罐中，碳化压力为0.25～0.50MPa，碳化时间为60～200min；
(3)干燥：将步骤(2)碳化后的材料采用网带式干燥机或窑式干燥机干燥至含水率为5～15％；
(4)浸胶：将步骤(3)碳化干燥好后的竹束浸渍胶水，竹束浸入酚醛树脂溶液中，所述的酚醛树脂中苯酚：甲醛：NaOH的摩尔比为1：(1.9～2.2)：(0.1～0.2)；所述酚醛树脂的分子量分布在200～400之间的占95～98％，固含量为15～30％，浸胶时间为5～30min，浸胶量为竹束质量分数的10～20％；
(5)竹束二次干燥：将步骤(4)所述浸胶后的竹束置入网带式干燥机中，干燥至含水率为8～15％，干燥温度为60～100℃；
(6)重组成型：将步骤(5)所述干燥好后的竹束按顺纹组坯后，置入压机中采用冷压或热压压制成密度为0.90～1.30g/cm3的重组竹坯料，固化后形成重组竹，所述固化温度为130～150℃。
2.根据权利要求1所述的改善竹重组材胶合性能的方法，其特征在于：
所述的竹材为毛竹、黄竹、慈竹、麻竹、粉单竹中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的改善竹重组材胶合性能的方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的竹束的直径为5～12cm。
4.根据权利要求1所述的改善竹重组材胶合性能的方法，其特征在于：
步骤(2)中，所述的，NaOH用量为竹束质量的5％～20％。
5.根据权利要求1所述的改善竹重组材胶合性能的方法，其特征在于：
步骤(2)中，碳化压力为0.35MPa，碳化时间为120min。
6.根据权利要求1所述的改善竹重组材胶合性能的方法，其特征在于：
步骤(4)中，所述的酚醛树脂中苯酚：甲醛：NaOH的摩尔比为1：2.1：0.1；
步骤(4)中，所述酚醛树脂的分子量分布在200～400之间的占96％，固含量为15～20％。
7.根据权利要求1所述的改善竹重组材胶合性能的方法，其特征在于：
步骤(4)中，浸胶时间为10～20min，浸胶量为竹束质量分数的12～20％。
8.根据权利要求1所述的改善竹重组材胶合性能的方法，其特征在于：
步骤(3)中，含水率为5～10％；
步骤(5)中，含水率为10～18％，干燥温度为60～80℃。
9.根据权利要求1所述的改善竹重组材胶合性能的方法，其特征在于：
步骤(6)中，密度为1.0～1.2g/cm3，固化温度为130～140℃。
10.一种高胶合性能竹重组材，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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