CN108927861B - 一种无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的制备方法 - Google Patents

一种无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于竹材加工技术领域,具体涉及一种无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的制备方法。所述方法包括竹片制备、竹片干燥、竹片冷冻、竹片干燥、竹片涂胶、竹片组坯、竹板坯热压、竹板材搭接头制备和竹板材定向接长。采用本发明的方法制得的成品具有强度高硬度大,且具有很好的防霉效果,制得的成品可无限接长,可制备建筑结构用墙体材料、长跨度建筑结构用梁柱材料,从而达到以竹代木,制备高力学强度建筑结构用材的目的。

Description

一种无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的制备方法
技术领域
本发明属于竹材加工技术领域,具体涉及一种无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的制备方法。
背景技术
我国现代木结构建筑始于20世纪50年代,胶合木房屋和胶合木桥梁都有很好的应用。随着国内环保意识的日益增强,木结构建筑低碳环保,抗震,施工简单,越来越受到国家的重视及关注,其一系列标准及设计规范出台。目前,木结构建筑的主要用材是原木、单板层积层,定向刨花层积材等,大部分属于木质复合结构材,而随着木材资源的日益紧张,其原材料局限性较大。
我国有丰富的竹子资源,竹子因生产速度快,强度高等特性而受到广泛关注。建筑中使用的竹材经常需要拼接,在中国专利CN104002340B中公开了一种结构用竹篾帘层积长材的制备方法,在组坯的过程中完成材料的接长,这种接长方式的缺陷在于,成品尺寸较为固定,成品的长度受到压板机械的限制成品不能做的很长。此外,竹材由于其自身的理化性能与木材之间的差异,使得竹材存在易霉变等缺点,中国专利CN103600380B中公开了一种自生霉菌处理竹木塑化重组材,采用自生霉菌处理竹材来达到防霉的效果,但这种防霉方法的显著缺陷在于防霉的同时降低了竹材的强度,难以达到建筑材料所需的强度,因此,开发一种拼接方便、不易发霉且产品强度良好的重组竹建筑材料的制备方法非常必要。
发明内容
针对现有技术的不足之处,本发明提供一种无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的制备方法,采用本发明的方法制得的成品具有强度高硬度大,且具有很好的防霉效果,制得的成品可无限接长,可制备建筑结构用墙体材料、长跨度建筑结构用梁柱材料,从而达到以竹代木,制备高力学强度建筑结构用材的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)竹片制备:将竹子截断、剖开后开条得到竹片,竹片长度100cm~150cm、宽度2cm~4cm、厚度0.5~1cm;
(2)竹片干燥:将制备的竹片进行第一次干燥,至竹片的含水率在15%~20%;
(3)竹片冷冻:将竹片在-10℃~-20℃下冷冻处理24h~48h;
(4)竹片干燥:将冷冻后的竹片进行第二次干燥,至竹片的含水率在6%~10%;
(5)竹片涂胶:干燥后的竹片通过滚筒涂胶机上下两面涂饰酚醛树脂胶粘剂;
(6)竹片组坯:涂胶后的竹片,沿竹片厚度方向并排组坯得到竹板坯;
(7)竹板坯热压:将竹板坯进行侧向热压处理制备得到单元竹板材;
(8)搭接头制备:将单元竹板材在竹片长度方向的至少一端裁切成台阶状的搭接头,对搭接头进行低温等离子处理;
(9)竹板材定向接长:搭接头涂饰酚醛树脂胶粘剂后,沿竹片长度方向将搭接头上下交错搭接,对搭接处进行热压胶合即得。
优选地,步骤(2)所述第一次干燥的具体条件为:在干燥窑中进行干燥,干燥的温度为60℃~80℃,时间为1h~2h。
优选地,步骤(4)所述第二次干燥的具体条件为:微波真空干燥,真空度为-0.2MPa~-0.8MPa;升温至80℃~90℃维持1h~2h,缓慢冷却至20℃~25℃。
优选地,所述酚醛树脂胶粘剂为浓度15%~25%的酚醛树脂胶粘剂,所述酚醛树脂胶粘剂按重量计含有0.05%~0.1%的防霉剂。
优选地,所述防霉剂选自氨溶烷基胺铜(ACQ)和二甲基二硫代氨基甲酸铜(CDDC)中的一种或两种。
优选地,所述竹片的涂胶量为竹片重量的5%~8%。
优选地,步骤(7)所述热压处理的加压温度为135℃~145℃,单位压力为1.5MPa~2MPa。
优选地,步骤(8)所述搭接头沿竹片长度方向的宽度为5~10cm。
优选地,步骤(8)所述低温等离子的处理时间为4秒~8秒,处理距离为5mm~15mm。
优选地,步骤(9)所述热压的温度为135℃~145℃,单位压力为1MPa~1.5MPa。
优选地,所述重组竹建筑材料为重组竹建筑板材。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.采用发明方法制备的产品竹片之间可以实现无缝对接,且可根据实际需要的长度和宽度,方便地制作成不同宽度和长度的建筑结构用墙体材料、长跨度建筑结构用梁柱材料,从而达到以竹代木,制备高力学强度建筑结构用材的目的。
2.防霉效果好、使用寿命长:传统的防霉防虫处理,大多使用浸渍化学药剂或者反复蒸煮处理,容易破坏竹材的内部结构,制得的竹材强度不够且存在制作方法耗时长、制作工艺复杂,产生大量有毒有害废水;本发明将防霉措施和重组竹材的制作结合起来,所述竹片采用窑干法后进行冷冻后再进行微波真空烤干,然后进行施胶、组坯裁切和搭接操作即可方便地制作,所述制备方法简单可靠,制备得到的产品具有很好的力学强度和防霉防腐性能,且制备过程几乎不产生废水非常环保,由于竹片经历两次干燥和冰冻处理,能够很好地避免今后使用过程中的开裂问题。
3.本发明所述方法制备得到的竹材,对搭接处进行低温等离子处理,改善竹材表面胶合性能,使涂饰的胶粘剂能适当的渗透,形成足够多的胶钉,从而提高搭接处的胶合强度,按I类板标准检测的浸渍剥离率为0%。
4.易于加工:首先将竹片侧压成单元竹板材,并对该单元体进行加工,锯切成上下搭接头,避免对单个竹片进行加工,简化生产工序,提高竹材利用率。
附图说明
图1为本发明所述无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的结构示意图;
图2为本发明所述单元竹板材的搭接示意图。
图中:1-竹片;2-单元竹板材;3-搭接头。
具体实施方式
下述实施例中的实验方法,如无特别说明,均为常规方法。下述实施例涉及的原料若无特别说明,均为普通市售品,皆可通过市场购买获得。下面结合附图1-2与实施例对本发明作进一步详细描述:
附图1所示为无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的结构示意图,附图2为本发明所述单元竹板材的搭接示意图。具体地,所述无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料,由单元竹板材2沿竹片1长度方向通过搭接头3进行定向排列拼接而成;其中,单元竹板材2在竹片1长度方向的至少一端裁切成台阶状的搭接头3,具体地,位于建筑材料端部的单元竹板材2仅将一侧裁切出搭接头3,位于中部的单元竹板材2的两端均需裁切出搭接头3。本发明所示的搭接头3的形状为台阶状,搭接头3沿竹片长度方向的宽度为5~10cm。根据建筑材料的长度和宽度需求,按照上述要求制作不同数量的单元竹板材2进行定向搭接即可。
实施例1
一种无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的制备方法,其步骤包括:
(1)竹片制备:将竹子截断、剖开后开条成竹片,制备的竹片长度100cm、宽度2cm、厚度0.5cm。
(2)竹片干燥:将制备的竹片放入80℃干燥窑中干燥1小时,干燥后检测竹片含水率为15.3%。
(3)竹片冷冻:将初步干燥后的竹片从干燥窑中取出,冷却至室温后置于-10℃冷冻室内冷冻处理24h。
(4)竹片干燥:将冷冻好的竹片取出,放入微波真空烘箱中进行第二次干燥,控制真空度为-0.8MPa;缓慢升温至80℃并维持1h,再缓慢冷却至20℃,检测竹片含水率为6.5%。
(5)竹片涂胶:干燥后的竹片通过滚筒涂胶机上下两面涂饰酚醛树脂胶粘剂,该酚醛树脂胶粘剂的固含量为25%,按重量计含有0.05%的防霉剂氨溶烷基胺铜(ACQ),控制竹片的涂胶增重为5%。
(6)竹片组坯:涂胶后的竹片,根据宽度要求,沿竹片厚度方向并排组坯得到竹板坯。
(7)竹板坯热压:组坯后的竹片放入热压机中,热压温度135℃,热压单位压力2MPa,侧向加压制备单元竹板材。
(8)搭接头制备:热压后的竹板材至少一端进行裁边,处理成台阶状搭接头,搭接头沿竹片长度方向的宽度为5cm;裁边完毕后对搭接头的胶合面进行低温等离子处理,处理时间为4s,处理距离为5mm。
(9)竹板材定向接长:竹板材搭接头胶合面涂胶后,根据长度要求,沿竹片长度方向进行定向上下交错搭接,再放入热压机中对搭接处进行热压胶合,热压温度145℃,热压单位压力1MPa。
实施例2
一种无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的制备方法,其步骤包括:
(1)竹片制备:将竹子截断、剖开后开条成竹片,制备的竹片长度150cm、宽度4cm、厚度1cm。
(2)竹片干燥:将制备的竹片放入60℃干燥窑中干燥2小时,干燥后竹片检测含水率为17.5%。
(3)竹片冷冻:将初步干燥后的竹片从干燥窑中取出,冷却至室温后置于-20℃冷冻室内冷冻处理48h。
(4)竹片干燥:将冷冻好的竹片取出,放入微波真空烘箱中进行第二次干燥,控制真空度为-0.2MPa;缓慢升温至90℃并维持2h,再缓慢冷却至25℃,检测竹片含水率为8.5%。
(5)竹片涂胶:干燥后的竹片通过滚筒涂胶机上下两面涂饰酚醛树脂胶粘剂,该酚醛树脂胶粘剂的固含量为15%,按重量计含有0.1%的防霉剂氨溶烷基胺铜(ACQ),控制竹片的涂胶增重为15%。
(6)竹片组坯:涂胶后的竹片,根据宽度要求,沿竹片厚度方向并排组坯得到竹板坯。
(7)竹板坯热压:组坯后的竹片放入热压机中,热压温度145℃,热压单位压力1.5MPa,侧向加压制备单元竹板材。
(8)搭接头制备:热压后的竹板材至少一端进行裁边,处理成台阶状搭接头,搭接头沿竹片长度方向的宽度为10cm;裁边完毕后对搭接头的胶合面进行低温等离子处理,处理时间为8s,处理距离为15mm。
(9)竹板材定向接长:竹板材搭接头胶合面涂胶后,根据长度要求,沿竹片长度方向进行定向上下交错搭接,再放入热压机中对搭接处进行热压胶合,热压温度135℃,热压单位压力1.5MPa。
实施例3
一种无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的制备方法,其步骤包括:
(1)竹片制备:将竹子截断、剖开后开条成竹片,制备的竹片长度120cm、宽度3cm、厚度0.7cm。
(2)竹片干燥:将制备的竹片放入70℃干燥窑中干燥1.5小时,干燥后检测竹片含水率为16.5%。
(3)竹片冷冻:将初步干燥后的竹片从干燥窑中取出,冷却至室温后置于-15℃冷冻室内冷冻处理36h。
(4)竹片干燥:将冷冻好的竹片取出,放入微波真空烘箱中进行第二次干燥,控制真空度为-0.5MPa;缓慢升温至85℃并维持1.5h,再缓慢冷却至20℃,检测竹片含水率为7.1%。
(5)竹片涂胶:干燥后的竹片通过滚筒涂胶机上下两面涂饰酚醛树脂胶粘剂,该酚醛树脂胶粘剂的固含量为20%,按重量计含有0.08%的防霉剂二甲基二硫代氨基甲酸铜(CDDC),控制竹片的涂胶增重为6%。
(6)竹片组坯:涂胶后的竹片,根据宽度要求,沿竹片厚度方向并排组坯得到竹板坯。
(7)竹板坯热压:组坯后的竹片放入热压机中,热压温度140℃,热压单位压力1.8MPa,侧向加压制备单元竹板材。
(8)搭接头制备:热压后的竹板材至少一端进行裁边,处理成台阶状搭接头,搭接头沿竹片长度方向的宽度为8cm;裁边完毕后对搭接头的胶合面进行低温等离子处理,处理时间为6s,处理距离为8mm。
(9)竹板材定向接长:竹板材搭接头胶合面涂胶后,根据长度要求,沿竹片长度方向进行定向上下交错搭接,再放入热压机中对搭接处进行热压胶合,热压温度140℃,热压单位压力1.2MPa。
对比实施例1
一种无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的制备方法,其步骤包括:
(1)竹片制备:将竹子截断、剖开后开条成竹片,制备的竹片长度120cm、宽度3cm、厚度0.7cm。
(2)竹片干燥:将制备的竹片放入70℃干燥窑中干燥4小时,干燥后检测竹片含水率为8.4%。
(5)竹片涂胶:干燥后的竹片通过滚筒涂胶机上下两面涂饰酚醛树脂胶粘剂,该酚醛树脂胶粘剂的固含量为20%,按重量计含有0.08%的防霉剂二甲基二硫代氨基甲酸铜(CDDC),控制竹片的涂胶增重为5%。
(6)竹片组坯:涂胶后的竹片,根据宽度要求,沿竹片厚度方向并排组坯得到竹板坯。
(7)竹板坯热压:组坯后的竹片放入热压机中,热压温度140℃,热压单位压力1.8MPa,侧向加压制备单元竹板材。
(8)搭接头制备:热压后的竹板材至少一端进行裁边,处理成台阶状搭接头,搭接头沿竹片长度方向的宽度为8cm;
(9)竹板材定向接长:竹板材搭接头胶合面涂胶后,根据长度要求,沿竹片长度方向进行定向上下交错搭接,再放入热压机中对搭接处进行热压胶合,热压温度140℃,热压单位压力1.2MPa。
对比实施例2
一种无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的制备方法,其步骤包括:
(1)竹片制备:将竹子截断、剖开后开条成竹片,制备的竹片长度120cm、宽度3cm、厚度0.7cm。
(2)竹片干燥:将制备的竹片放入70℃干燥窑中干燥1.5小时,干燥后检测竹片含水率为16.3%。
(3)竹片冷冻:将初步干燥后的竹片从干燥窑中取出,冷却至室温后置于-15℃冷冻室内冷冻处理36h。
(4)竹片干燥:将冷冻好的竹片取出,放入微波真空烘箱中进行第二次干燥,控制真空度为-0.5MPa;缓慢升温至85℃并维持1.5h,再缓慢冷却至20℃,检测竹片含水率为7.5%。
(5)竹片涂胶:干燥后的竹片通过滚筒涂胶机上下两面涂饰酚醛树脂胶粘剂,该酚醛树脂胶粘剂的固含量为20%,控制竹片的涂胶增重为6%。
(6)竹片组坯:涂胶后的竹片,根据宽度要求,沿竹片厚度方向并排组坯得到竹板坯。
(7)竹板坯热压:组坯后的竹片放入热压机中,热压温度140℃,热压单位压力1.8MPa,侧向加压制备单元竹板材。
(8)搭接头制备:热压后的竹板材至少一端进行裁边,处理成台阶状搭接头,搭接头沿竹片长度方向的宽度为8cm;裁边完毕后对搭接头的胶合面进行低温等离子处理,处理时间为6s,处理距离为8mm。
(9)竹板材定向接长:竹板材搭接头胶合面涂胶后,根据长度要求,沿竹片长度方向进行定向上下交错搭接,再放入热压机中对搭接处进行热压胶合,热压温度140℃,热压单位压力1.2MPa。
将实施例1-3以及对比实施例1-2制得的竹板材按照GB/T 17657-2013的要求进行试件的锯切和检测,试件中心为竹集成材单元端头搭接处,按I类板标准检测的浸渍剥离率、密度、弹性模量和静曲强度。按照GB/T 17657-2013中方法1检测试件的吸水厚度膨胀率。试验结果如表1所示:
表1
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比实施例1 对比实施例2
浸渍剥离率(%) 0 0 0 1.5 0
密度(g/cm<sup>3</sup>) 0.78 0.88 0.82 0.75 0.81
弹性模量(MPa) 12895 13498 13116 12029 13098
静曲强度(MPa) 129 146 135 98 138
吸水厚度膨胀率(%) 0.35 0.24 0.28 1.20 0.30
通过表1可知,与对照实施例1相比,采用实施例1-3方法制备的竹板材静曲强度和弹性模量方面有显著提高,说明采用两次干燥、冰冻方式处理竹片结合低温等离子处理,能够有效地提高竹板材的强度。
将实施例1-3以及对比实施例1-2制得的竹板材制成按照下述方法进行防霉测试,试验方法为:将竹板材用霉菌的混合孢子悬浮液喷雾接种,置于温度23-25℃,相对湿度90%~95%条件下贮藏10天,检查竹板材的霉变情况,结果显示实施例1-3所制得的竹板材表面均无霉变,对照实施例1的竹板材表面的霉变面积约为15%,对照实施例2的竹板材表面的霉变面积约为5%。采用本发明的方法制得的竹板材在防霉效果上与对比实施例1-2有显著提高,说明采用窑干法后进行冷冻后再进行微波真空烤干处理能促进防霉剂的防霉效果。
综上,采用发明方法制备的产品采用窑干法后进行冷冻后再进行微波真空烤干,然后进行施胶、组坯裁切和搭接操作,搭接处采用低温等离子处理;制得的竹板材具有很好的硬度和强度,且防霉效果好,非常适合用于重组建筑材料的制备。

Claims (5)

1.一种无缝对接无限接长定向重组竹建筑材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)竹片制备:将竹子截断、剖开后开条得到竹片,竹片长度100cm~150cm、宽度2cm~4cm、厚度0.5~1cm;
(2)竹片干燥:将制备的竹片进行第一次干燥,至竹片的含水率在15%~20%;所述第一次干燥的具体条件为:在干燥窑中进行干燥,干燥的温度为60℃~80℃,时间为1h~2h;
(3)竹片冷冻:将竹片在-10℃~-20℃下冷冻处理24h~48h;
(4)竹片干燥:将冷冻后的竹片进行第二次干燥,至竹片的含水率在6%~10%;所述第二次干燥的具体条件为:微波真空干燥,真空度为-0.2 MPa~-0.8MPa;升温至80℃~90℃维持1h~2h,缓慢冷却至20℃~25℃;
(5)竹片涂胶:干燥后的竹片通过滚筒涂胶机上下两面涂饰酚醛树脂胶粘剂;
步骤(5)所述酚醛树脂胶粘剂的为浓度15%~25%的酚醛树脂胶粘剂,所述酚醛树脂胶粘剂按重量计含有0.05%~0.1%的防霉剂;防霉剂选自氨溶烷基胺铜(ACQ)和二甲基二硫代氨基甲酸铜(CDDC)中的一种或两种;所述竹片的涂胶量为竹片重量的5%~8%;
(6)竹片组坯:涂胶后的竹片,沿竹片厚度方向并排组坯得到竹板坯;
(7)竹板坯热压:将竹板坯进行侧向热压处理制备得到单元竹板材;
(8)搭接头制备:将单元竹板材在竹片长度方向的至少一端裁切成台阶状的搭接头,对搭接头进行低温等离子处理;
(9)竹板材定向接长:搭接头涂饰酚醛树脂胶粘剂后,沿竹片长度方向将搭接头上下交错搭接,对搭接处进行热压胶合即得。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(7)所述热压处理的加压温度为135℃~145℃,单位压力为1.5MPa~2MPa。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(8)所述搭接头沿竹片长度方向的宽度为5~10cm。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(8)所述低温等离子的处理时间为4秒~8秒,处理距离为5 mm~15mm。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(9)所述热压的温度为135℃~145℃,单位压力为1MPa~1.5MPa。
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