CN109366637B - 竹单板、竹单板胶合板以及它们的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了竹单板和竹单板胶合板的制备方法以及根据该方法制备的竹单板和竹单板胶合板。其中，制备竹单板的方法包括对原始的竹单板切割料进行细胞孔隙疏通处理和羟基封闭处理。根据本发明制造的竹单板以及竹单板胶合板具有防潮、防水性能好，在潮湿、高湿等环境中使用时，竹单板胶合板强度不下降、不易变形和开裂等特点。

Description

竹单板、竹单板胶合板以及它们的制备方法
技术领域
本发明涉及一种制备竹单板的方法、制备竹单板胶合板的方法，及由上述方法制得的竹单板和竹单板胶合板。
背景技术
竹单板人造板在建筑、装饰装修和家具制造等领域得到了广泛的应用，其中竹单板胶合板所占的比例超过50％。特别是竹单板类胶合板由于具有美丽的花纹、清新自然质感等特点，极受用户喜爱，目前的市场需求正出现快速增长的势头。但是，当前竹单板类胶合板的产量极少，供需矛盾十分突出，故大力开发竹单类胶合板的要求非常迫切。
然而，当竹单板类胶合板在厨房、卫生间和室外等潮湿、高湿、易与水接触等环境中应用时，竹单板类胶合板通常极易发生吸潮、吸湿、吸水等现象，从而导致产品的胶合强度快速下降、变形和开裂等情况发生，致使竹单板类胶合板变成废品而无法使用。
因此，研发防潮防水防裂竹单板及竹单板胶合板具有非常重要的意义。
发明内容
为此，本发明针对竹单板及竹单板类胶合板在潮湿、高湿、与水接触等环境中应用时，极易发生胶合强度急速下降、变形和开裂等难以克服的缺点，提供一种防潮防水防裂竹单板及胶合板的制备方法。本发明制造的竹单板类胶合板具有良好的防潮、防水性能，并且在潮湿、高湿等环境中使用时，胶合板强度不下降、不易变形和开裂等特点。
根据本发明的一个方面，提供一种制备竹单板的方法，包括对原始的竹单板切割料进行细胞孔隙疏通处理和羟基封闭处理。
所述细胞孔隙疏通处理依次包括温水处理、微波处理和酸碱处理。其中，所述温水处理包括将所述原始的竹单板切割料置于温度为40～60℃的水池中处理40～60分钟。
所述微波处理包括将经过温水处理的所述竹单板切割料置于微波处理设备中，以2kW～8kW的功率微波处理10～30秒。
所述酸碱处理包括将经过微波处理的所述竹单板置于装有质量百分比浓度为0.2％～0.9％的HCl溶液的池中处理20～30分钟后，再置于装有质量百分比浓度为0.2％-0.9％的NaOH溶液的池中处理20～30分钟。
所述羟基封闭处理包括：
(1)将经过细胞孔隙疏通处理的竹单板切割料在100～110℃下干燥到含水率为5～10％，之后放入装有质量百分比为50～65％∶20～35％∶5～20％的乙酸酐、马来酸酐、琥珀酸酐的混合溶液的处理池中，或者装有质量百分比为60～70％∶30～40％的丙酐、丁酐的混合溶液的处理池中进行第一浸泡处理1～6小时；
(2)将第一浸泡处理过的竹单板切割料置于装有质量百分比浓度为10～35％的苯甲酰氯的嘧啶溶液，或者质量百分比浓度为10～35％的乙酸钾水溶液、乙酸钠水溶液或丙酸钠水溶液的处理池中进行第二浸泡处理，对该处理池以3～6℃/小时的升温速度加热至50～80℃，保持恒温，对第二浸泡处理过的竹单板切割料热处理1～6小时；
(3)取出所述热处理过的竹单板切割料置于空池中，再向空池通入40～60℃的热气流40～60分钟，以除去所述第一浸泡处理和所述第二浸泡处理中未反应的处理溶液；
(4)将除去未反应的处理溶液后的竹单板切割料放入干燥箱中，在100～110℃下干燥到含水率为5～10％，得到所述竹单板。
根据本发明的另一方面，提供一种制备竹单板胶合板的方法，包括：
根据上述方法制备竹单板；
对所述竹单板进行涂胶，所述涂胶用的胶粘剂为质量浓度48～50％的复合酚醛树脂胶粘剂，双面涂胶量为300～360g/m2；
将涂胶后的竹单板在50～80℃的温度下干燥到含水率为8～12％后，按照相邻的竹单板、纹理互相垂直的方式交叉胶合，得到胶合板板坯；
对两层或更多层所述竹单板胶合板板坯进行热压，得到所述竹单板胶合板。
所述复合酚醛树脂胶胶粘剂由质量百分比为85～90％∶2～7％∶5～9％∶2～5％的水溶性酚醛树脂、羟甲基脲、碳酸丙烯酯、碳酸钠复配而成。
本发明还提供了根据上述方法制得的竹单板以及胶合板。
根据本发明的方法制备的竹单板和竹单板胶合板具有以下有益效果：
根据本发明的制备竹单板的方法，通过对原始的竹单板切割料进行细胞孔隙疏通处理和羟基封闭处理，改善了处理液在竹单板切割料内部的流通和渗透效率，使得竹单板的吸水、吸潮能力大幅下降。根据本发明的制备竹单板胶合板的方法，通过使用经过特定方法处理的竹单板，以及使用防水防潮性能好、耐老化性能高的水溶性复合酚醛树脂胶粘剂，使得制得的胶合板在潮湿、高温环境下胶合强度不下降，不变形，不开裂。
具体实施方式
根据本发明提供的制备竹单板的方法，包括对原始的竹单板切割料进行细胞孔隙疏通处理和羟基封闭处理。
上述原始的竹单板切割料例如可采用原始的刨切竹单板切割料、旋切竹单板切割料或锯切竹单板切割料。
通常采用各种处理溶液对原始的竹单板切割料进行防水、防裂等处理，处理后的防水防裂的效果与竹单板切割料内部液体的流动通道是否畅通密切相关。流动通道越畅通，处理溶液在竹单板切割料内部的渗透越充分，防水防裂的效果就越好。
根据本发明，上述细胞孔隙疏通处理依次包括温水处理、微波处理和酸碱处理。
一、温水处理
上述温水处理包括将原始的竹单板切割料置于温度为40～60℃的水池中处理40～60分钟。优选在温水处理之后，将竹单板从温水池中取出并于室温(20～25℃)下静置10～20分钟，以备后续工艺使用。进行温水处理的作用是去除竹单板的细胞腔、细胞壁纹孔中的各种亲水的淀粉、糖类和蛋白质等内含物，并扩大纹孔膜的开口，提高竹单板的渗透性能，为处理液在竹单板内顺利、快速流动提供基础。
上述微波处理包括将经过温水处理的竹单板置于微波处理设备中，以2kW～8kW的功率微波处理10～30秒。优选在微波处理之后，将竹单板从微波处理设备中取出并于室温下静置10～20分钟，以备后续工艺使用。进行微波处理的作用是打通竹单板切割料细胞壁的纹孔塞或使纹孔膜出现破裂，并进一步扩大纹孔膜的开口，提高竹单板切割料的渗透性能，为处理液在竹单板切割料内更加畅通、快速流动提供保障。
上述酸碱处理包括将经过微波处理的竹单板切割料首先置于装有质量百分比浓度为0.2％-0.9％的HCl溶液的池中处理20～30分钟，浸提出前述没有去除的酸性内含物质。之后，再置于装有质量百分比浓度为0.2％～0.9％的NaOH溶液的池中处理20～30分钟，浸提出前述没有去除的碱性内含物质。优选在碱处理之后，将竹单板从碱处理池中取出并于室温下静置10～20分钟。
经过上述细胞孔隙疏通处理后，竹单板的渗透性可提高85％以上，这使得后续处理工艺中的防水防潮防裂处理溶液能够尽可能多地在竹单板切割料内部流通及渗入，从而能大幅提高竹单板的防水、防潮和防裂等性能。
二、羟基封闭处理
竹单板切割料的主要化学成分为纤维素和半纤维素，它们含有的大量羟基是导致竹单板因吸水、吸潮而膨胀变形以及干燥失水收缩而开裂的最主要原因。因此，对竹单板切割料的羟基进行封闭处理至关重要。
上述羟基封闭处理包括以下步骤：
(1)将经过细胞孔隙疏通处理的竹单板切割料在100～110℃下，例如在干燥箱中，干燥到含水率为5～10％，之后放入装有质量百分比为50～65％∶20～35％∶5～20％的乙酸酐、马来酸酐、琥珀酸酐的混合溶液的处理池中，或者装有质量百分比为60～70％∶30～40％的丙酐、丁酐的混合溶液的处理池中进行第一浸泡处理1～6小时；
(2)将第一浸泡处理过的竹单板切割料置于装有质量百分比浓度为10～35％的苯甲酰氯的嘧啶溶液，或者质量百分比浓度为10～35％的乙酸钾水溶液、乙酸钠水溶液或丙酸钠水溶液的处理池中进行第二浸泡处理，对该处理池以3～6℃/小时的升温速度加热至50～80℃，保持恒温，对第二浸泡处理过的竹单板切割料热处理1～6小时；
(3)取出前述热处理过的竹单板切割料置于空池中，再向空池通入40～60℃的热气流(例如热空气流)40～60分钟，以除去第一浸泡处理和第二浸泡处理中未反应的处理溶液；
(4)将除去未反应的处理溶液后的竹单板切割料放入干燥箱中，在100～110℃下干燥到含水率为5～10％，得到竹单板(也称作竹单板毛边板)。
将上述竹单板(竹单板毛边板)用常规技术进行整理、裁边和砂光，就可得到具有防潮、防水和防裂性能的竹单板产品。
经过上述羟基封闭处理后，竹单板的羟基封闭率达85％以上，竹单板基本不会再吸水、吸潮，干燥后将不会再开裂。
本发明还提供一种制备胶合板的方法，包括：
根据上述制备竹单板的方法制备竹单板；
对上述竹单板进行涂胶，涂胶用的胶粘剂为质量浓度48～50％的水溶性复合酚醛树脂胶粘剂，双面涂胶量为300～360g/m2；
将涂胶后的竹单板在50～80℃的温度下干燥到含水率为8～12％后，按照相邻的竹单板纹理互相垂直的方式交叉胶合，得到竹单板胶合板板坯；
对两层或更多层所述竹单板胶合板板坯进行热压，得到所述竹单板胶合板。
上述水溶性复合酚醛树脂胶胶粘剂由质量百分比为85～90％∶2～7％∶5～9％∶2～5％的水溶性酚醛树脂、羟甲基脲、碳酸丙烯酯、碳酸钠复配而成。
在本发明的方法中，涂胶采用四辊筒涂胶机进行。该四辊筒涂胶机包括两个前涂胶辊，和两个后机械刷辊。该机械刷辊用弹性毛刷(例如高弹性的马毛刷、尼龙丝刷、猪鬃刷、磨毛刷等)制成。
与现有胶合板生产中的涂胶工艺相比，本发明四辊筒涂胶机的两个前涂胶辊都是用于涂胶，而后面的两个机械刷辊与现有涂胶工艺中的两个后挤胶辊完全不同，它们比挤胶辊更能使胶粘剂均匀地涂布于竹单板上，不会出现采用常规挤胶辊容易造成缺胶的情况。
板坯的层数可以根据需要任意选择，但最上、最下表面的竹单板纹理、数量必须对称。
上述热压工艺参数为：热压温度120～150℃、板坯单位面积上的最大压力0.8～1.5MPa、热压时间1.2～1.5min/mm板厚。
热压后得到竹单板胶合板优选码垛堆放8～24h后，进行裁边、砂光，得到竹单板胶合板产品。
根据本发明的胶合板的24小时吸水厚度膨胀率≤1.0％，吸潮率≤0.5％，在干燥条件下使用不开裂。
通过下列实施例的方式进一步说明本发明，本发明的范围并不局限于下列实施例。
实施例
实施例1
一、竹单板的制备
1、将刨切竹单板切割料置于40℃的水池中处理60分钟后，取出该竹单板切割料于20℃下静置10分钟；
2、将步骤1处理过的竹单板切割料置于微波炉中，以2kW的功率微波处理30秒，取出后于20℃下静置10分钟；
3、将步骤2处理过的竹单板切割料置于装有质量百分比浓度为0.2％的HCl溶液的池中处理30分钟后，再置于装有质量百分比浓度为0.2％的NaOH溶液的池中处理30分钟，之后将竹单板切割料从碱处理池中取出并于20℃下静置10分钟；
4、将步骤3处理过的竹单板切割料在100℃下，在干燥箱中干燥到含水率为5％，之后放入装有质量百分比为50％∶30％∶20％的乙酸酐、马来酸酐、琥珀酸酐的混合溶液的处理池中完全浸泡处理1小时；
5、将以上浸泡处理过的竹单板切割料置于装有质量百分比浓度为10％的苯甲酰氯的嘧啶溶液的处理池中完全浸泡，对该处理池以3℃/小时的升温速度加热至50℃，保持恒温，对该浸泡的竹单板切割料热处理6小时；
6、取出前述热处理过的竹单板切割料置于空池中，再向空池通入40℃的热空气流60分钟，以除去未反应的处理溶液；
7、将除去未反应处理溶液后的竹单板切割料放入干燥箱中，在100℃下干燥到含水率为5％，得到竹单板。
二、胶合板的制备
1、用水溶性复合酚醛树脂胶胶粘剂对以上制备的竹单板进行涂胶，其中，复合酚醛树脂胶胶粘剂的成分为：85％∶7％∶5％∶3％的水溶性酚醛树脂、羟甲基脲、碳酸丙烯酯、碳酸钠；涂胶使用包括两个前涂胶辊和两个后磨毛刷辊的四辊筒涂胶机进行，双面涂胶量为300g/m2；
2、将以上经涂胶后的竹单板在50℃的干燥箱中干燥到含水率为8％后，按照相邻的竹单板纹理互相垂直的方式交叉胶合，得到胶合板板坯；
3、对三层上述胶合板板坯进行热压，得到胶合板，热压条件为：热压温度120℃、板坯单位面积上的最大压力0.8MPa、热压时间1.2min/mm板厚。
根据《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》(GB/T17657-2013)方法，对上述制得的竹单板胶合板测定24小时吸水厚度膨胀率、吸潮率和开裂情况，结果示于表1中。
实施例2
一、竹单板的制备
1、将刨切竹单板切割料置于60℃的水池中处理40分钟，取出竹单板切割料于20℃下静置20分钟；
2、将步骤1处理过的竹单板切割料置于微波炉中，以8kW的功率微波处理10秒，取出后于20℃下静置20分钟；
3、将步骤2处理过的竹单板切割料置于装有质量百分比浓度为0.9％的HCl溶液的池中处理20分钟后，再置于装有质量百分比浓度为0.9％的NaOH溶液的池中处理20分钟，之后将竹单板从碱处理池中取出并于20℃下静置20分钟；
4、将步骤3处理过的竹单板切割料在110℃下，在干燥箱中干燥到含水率为5％，之后放入装有质量百分比为65％∶20％∶15％的乙酸酐、马来酸酐、琥珀酸酐的混合溶液的处理池中完全浸泡处理6小时；
5、将以上浸泡处理过的竹单板切割料置于装有质量百分比浓度为35％的苯甲酰氯的嘧啶溶液的处理池中完全浸泡，对该处理池以6℃/小时的升温速度加热至80℃，保持恒温，对该浸泡的竹单板切割料热处理1小时；
6、取出前述热处理过的竹单板切割料置于空池中，再向空池通入60℃的热空气流40分钟，以除去未反应的处理溶液；
7、将除去未反应处理溶液后的竹单板切割料放入干燥箱中，在110℃下干燥到含水率为10％，得到竹单板。
二、胶合板的制备
1、用水溶性复合酚醛树脂胶胶粘剂对以上制备的竹单板进行涂胶，其中，复合酚醛树脂胶胶粘剂的成分为：90％∶2％∶3％∶5％的水溶性酚醛树脂、羟甲基脲、碳酸丙烯酯、碳酸钠；涂胶使用包括两个前涂胶辊和两个后磨毛刷辊的四辊筒涂胶机进行，双面涂胶量为360g/m2；
2、将以上经涂胶后的竹单板在80℃的干燥箱中干燥到含水率为12％后，按照相邻的竹单板纹理互相垂直的方式交叉胶合，得到胶合板板坯；
3、对三层上述胶合板板坯进行热压，得到胶合板，热压条件为：热压温度150℃、板坯单位面积上的最大压力1.5MPa、热压时间1.5min/mm板厚。
对上述制得的胶合板测定24小时吸水厚度膨胀率、吸潮率和开裂情况，结果示于表1中。
实施例3
以与实施例1相同的方法制备胶合板，不同之处在于制备竹单板的步骤4中的混合溶液为60％∶40％的丙酐、丁酐的混合溶液。
对上述制得的胶合板测定24小时吸水厚度膨胀率、吸潮率和开裂情况，结果示于表1中。
实施例4
以与实施例1相同的方法制备胶合板，不同之处在于制备竹单板的步骤5中的浸泡溶液为10％的乙酸钾溶液。
对上述制得的胶合板测定24小时吸水厚度膨胀率、吸潮率和开裂情况，结果示于表1中。
实施例5
以与实施例1相同的方法制备胶合板，不同之处在于制备竹单板的步骤5中的浸泡溶液为35％的乙酸钾溶液。
对上述制得的胶合板测定24小时吸水厚度膨胀率、吸潮率和开裂情况，结果示于表1中。
对比例1
以与实施例1相同的方法制备胶合板，不同之处在于不进行制备竹单板的步骤3。
对上述制得的胶合板测定24小时吸水厚度膨胀率、吸潮率和开裂情况，结果示于表1中。
对比例2
以与实施例1相同的方法制备胶合板，不同之处在于不进行制备竹单板的步骤4。
对上述制得的胶合板测定24小时吸水厚度膨胀率、吸潮率和开裂情况，结果示于表1中。
对比例3
以与实施例1相同的方法制备胶合板，不同之处在于不进行制备竹单板的步骤5。
对上述制得的胶合板测定24小时吸水厚度膨胀率、吸潮率和开裂情况，结果示于表1中。
对比例4
以与实施例1相同的方法制备胶合板，不同之处在于制备胶合板的步骤2中相邻的竹单板纹理以不互相垂直的方式胶合。
对上述制得的胶合板测定24小时吸水厚度膨胀率、吸潮率和开裂情况，结果示于表1中。
对比例5
以与实施例1相同的方法制备胶合板，不同之处在于不进行制备胶合板的步骤1中胶粘剂的成分为：85％∶10％的水溶性酚醛树脂和羟甲基脲。
对上述制得的胶合板测定24小时吸水厚度膨胀率、吸潮率和开裂情况，结果示于表1中。
表1
实施例 24h吸收厚度膨胀率(％) 吸潮率(％) 开裂情况
实施例1 0.42 0.28 5级
实施例2 0.65 0.41 5级
实施例3 0.51 0.38 5级
实施例4 0.55 0.45 5级
实施例5 0.62 0.32 5级
对比例1 1.82 1.46 2级
对比例2 1.77 1.34 2级
对比例3 1.73 1.43 2级
对比例4 1.33 1.23 3级
对比例5 1.24 1.18 3级
注：
5级：无细微裂纹
4级：仅在6倍放大镜下有细微裂纹
3级：除有2级缺陷外，肉眼还可观察到孔边有裂纹，但没有延伸到试件的任一边
2级：肉眼还可观察到孔边有裂纹，裂纹延伸到试件的某一边，但试件没有裂成2块
1级：试件裂成2块
由以上表1可看出，通过本发明的制备竹单板和竹单板胶合板的方法，通过对竹单板进行细胞孔隙疏通处理(依次包括温水处理、微波处理和酸碱处理)和羟基封闭处理，各个步骤相互支持，具有协同作用，从而使得竹单板胶合板的24h吸收厚度膨胀率≤1.0％、吸潮率≤0.5％。

Claims (8)

1.一种制备竹单板的方法，其特征在于，所述方法包括对原始的竹单板切割料进行细胞孔隙疏通处理和羟基封闭处理；
所述细胞孔隙疏通处理依次包括温水处理、微波处理和酸碱处理；
所述羟基封闭处理包括如下步骤：
(1)将经过细胞孔隙疏通处理的竹单板切割料在100～110℃下干燥到含水率为5～10％，之后放入装有质量百分比为50～65％∶20～35％∶5～20％的乙酸酐、马来酸酐、琥珀酸酐的混合溶液的处理池中，或者装有质量百分比为60～70％∶30～40％的丙酐、丁酐的混合溶液的处理池中进行第一浸泡处理1～6小时；
(2)将第一浸泡处理过的竹单板切割料置于装有质量百分比浓度为10～35％的苯甲酰氯的嘧啶溶液，或者质量百分比浓度为10～35％的乙酸钾水溶液、乙酸钠水溶液或丙酸钠水溶液的处理池中进行第二浸泡处理，对该处理池以3～6℃/小时的升温速度加热至50～80℃，保持恒温，对第二浸泡处理过的竹单板切割料热处理1～6小时；
(3)取出所述热处理过的竹单板切割料置于空池中，再向所述空池通入40～60℃的热气流40～60分钟，以除去所述第一浸泡处理和所述第二浸泡处理中未反应的处理溶液；
(4)将除去未反应的处理溶液后的竹单板切割料放入干燥箱中，在100～110℃下干燥到含水率为5～10％，得到所述竹单板。
2.根据权利要求1 所述的方法，所述温水处理包括将所述原始的竹单板切割料置于温度为40～60℃的水池中处理40～60分钟。
3.根据权利要求2所述的方法，所述微波处理包括将经过温水处理的所述竹单板切割料置于微波处理设备中，以2kW～8kW功率的微波处理10～30秒。
4.根据权利要求2所述的方法，所述酸碱处理包括将经过微波处理的所述竹单板切割料置于装有质量百分比浓度为0.2％-0.9％的 HCl溶液的池中处理20～30分钟后，再置于装有质量百分比浓度为0.2％～0.9％的NaOH溶液的池中处理20～30分钟。
5.一种制备竹单板胶合板的方法，包括：
根据权利要求1至4中任一项所述的方法制备竹单板；
对所述竹单板进行涂胶，所述涂胶用的胶粘剂为质量浓度48～50％的水溶性复合酚醛树脂胶粘剂，双面涂胶量为300～360g/m2；
将涂胶后的竹单板在50～80℃的温度下干燥到含水率为8～12％后，按照相邻的竹单板纹理互相垂直的方式交叉胶合，得到竹单板胶合板板坯；
对两层或更多层所述竹单板胶合板板坯进行热压，得到所述竹单板胶合板。
6.根据权利要求5所述的方法，所述水溶性复合酚醛树脂胶胶粘剂由质量百分比为85～90％∶2～7％∶5～9％∶2～5％的水溶性酚醛树脂、羟甲基脲、碳酸丙烯酯、碳酸钠复配而成。
7.一种根据权利要求1至4中任一项所述的方法制备的竹单板。
8.一种根据权利要求5或6所述的方法制备的竹单板胶合板。
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