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Abstract

本发明公开了一种利用竹质粉末制作板材的方法，包括：材料制备：将竹材加工剩余物干燥并粉碎制成竹质粉末；高温处理：将竹质粉末在真空下加热至160‑180℃，并保温3‑4小时，然后冷却后泄压至常压取出；混合搅拌：将羟甲基化木质素以及高温处理后的竹质粉末按重量比例1/20至1/10混合，并添加脲醛树脂胶，所述脲醛树脂胶与竹质粉末的重量比1/40至1/20，混合搅拌；装填预压：将混合搅拌后的混合物装填至预压模具凹槽预压10‑20min成型；密封处理：将初步成型板材放置于超高压密封模具中抽真空密封；高压处理：将带有初步成型板材的密封模具置于400‑600Mpa高压中，保压40‑60分钟；定型处理：将密封模具放置于220℃烘箱中，固化20min。利用本方法能够将竹加工剩余物制作成高强度的板材。

Description

一种利用竹质粉末制作板材的方法
技术领域
本发明涉及竹木材加工领域，更具体地，涉及一种利用竹质粉末制作板材的方法。
背景技术
我国是世界上竹资源最丰富的国家，竹子具有高强度、韧性好、结构稳定，应用前景广阔。毛竹在加工过程中利用率仅为40-60％之间，其余部分均为燃烧使用。而我国森林资源严重不足，如何充分有效地利用这些废料，已成为竹材综合利用的一个紧迫问题。目前，市场上的木质人造板主要有纤维板、刨花板、胶合板，通过施加胶黏剂热压胶合而成，在生产工艺中释放甲醛等有害物质。另外，传统的模压材料主要以木纤维、农作物秸秆、芦苇秆粉末等为主，木材生长周期长，植物纤维自身强度低，成型后物理性能不理想等缺点。因此，为满足人们对绿色环保可持续发展材料需求，寻求一种加工能耗低、工艺简单、密度较大，可持续发展的竹质粉末材料已成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种利用竹质粉末制作板材的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种利用竹质粉末制作板材的方法，包括如下步骤：
材料制备：将竹材加工剩余物干燥至含水率10％-12％，并粉碎至10-60目，制成竹质粉末；
高温处理：将竹质粉末在真空下加热至160-180℃，并保温3-4小时，然后冷却后泄压至常压取出；
混合搅拌：将羟甲基化木质素以及高温处理后的竹质粉末按重量比例1/20至1/10混合，并添加脲醛树脂胶，所述脲醛树脂胶与竹质粉末的重量比1/40至1/20，混合搅拌；
装填预压：将混合搅拌后的混合物装填至预压模具凹槽内，在单位压力1.0-1.5Mpa，预压时间：10-20min，在压机上预压成型；
密封处理：将预压成型的初步成型板材放置于超高压密封模具中预压紧，再抽真空密封；
高压处理：将带有初步成型板材的密封模具置于400-600Mpa高压中，保压40-60分钟，然后泄压取出密封模具；
定型处理：将密封模具放置于220℃烘箱中，固化20min。
优选地，所述羟甲基化木质素制备方法为：在60-80℃的反应釜分两次投入碱木质素、甲醛溶液、氢氧化钠、水，碱木质素两次投入比例为总量的3/5，2/5，甲醛溶液两次投入比例为总量的1/2，1/2，氢氧化钠两次投入比例为总量的1/4，3/4，反应时间1-4h，反应后冷却至室温，经酸析、过滤、干燥得羟甲基化木质素。
优选地，所述羟甲基化木质素各原料重量配比为绝干碱木质素100份，质量分数为37％-39％的甲醛溶液10-60份，氢氧化钠1-16份。
优选地，所述碱木质素为竹刨花提取纤维素和半纤维素后的木质素，pH值9.0-11.0。
优选地，所述装填预压步骤中，装填前在竹质粉末中混合一定量的未被粉碎的竹加工剩余物；所述未被粉碎的竹加工剩余物经过所述高温处理步骤；所述竹质粉末与所述未被粉碎的竹加工剩余物的重量比为2：1；
优选地，在高温处理步骤中，将竹质粉末首先预热至60-80℃，恒温30min，并抽真空，然后升温至160-180℃。
优选地，所述抽真空后的真空度为-0.98Mpa；所述升温至160-180℃的升温速率为3-5℃/min。
优选地，在混合搅拌步骤中，利用立式搅拌机进行搅拌；搅拌机速度设置为30-50r/min。
优选地，所述高压处理步骤中，首先升压至60-100Mpa，保压2-3min，然后排气降压，再升至400-600Mpa高压；所述泄压取出密封模具为分段式泄压。
优选地，所述高压处理以水为介质；所述升至400-600Mpa高压后，将水温升至70-80℃。
根据本公开的一个实施例，本方法采用竹材加工剩余物制作板材，变废为宝，实现资源的充分利用；并且使用本方法制备的竹质粉末板材具有密度大、强度高、甲醛含量少等优点。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明实施例中利用竹质粉末制作板材的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
<利用竹质粉末制作板材的方法>
如图1所示，本实施例中的利用竹质粉末制作板材的方法，主要包括如下步骤：
S1100材料制备：筛选竹片、竹筷粗制造过程中的加工剩余物，将粗刨定厚定宽工序中竹片上下两表面的竹青竹黄加工剩余物去除，收集竹肉部分的加工剩余物，干燥至含水率10-12％，放入粉碎机进行粉碎至10-60目，制成竹质粉末。
S1200高温处理：将竹质粉末放入真空热处理窑中，采用程序控温对竹加工剩余物进行高温处理，首先预热至60-80℃，恒温30min，抽真空，真空度-0.98Mpa，再以3-5℃/min升温速率加热至160-180℃，保温3-4h，冷却后泄压至常压取出。
S1300混合搅拌：将羟甲基化木质素、高温处理后的竹质粉末按绝干竹材加工剩余物重量比例1/20-1/10，脲醛树脂胶按绝干竹材加工剩余物重量比例1/40-1/20，放入立式搅拌机搅拌机速度30-50r/min。
S1400铺装预压：在预压模具表面涂布石蜡，采用手工方式将其均匀铺装与预压模具凹槽内，在单位压力1.0-1.5Mpa，预压时间：10-20min，在压机上预压成型。以设计板材密度1-1.5g/cm3，板材厚度2cm为例，预压模具和密封模具凹槽大小相同，长度为40cm，宽度为40cm，称取搅拌后的竹质粉末混合材料3.2-4.8kg。该步骤能够使板材初步成型，便于后续移动至高压处理步骤中的密封模具中。
在其他实施例中，在铺装预压之前，将竹质粉末混合材料和未被粉碎的竹加工剩余物进行混合，其中未被粉碎的竹加工剩余物经过高温处理步骤，该高温处理步骤与竹质粉末的高温处理步骤一致；竹质粉末与未被粉碎的竹加工剩余物重量比例为2:1。少量的未经粉碎的竹加工剩余物中的长纤维能够使成型后的板材具有更高的强度。
S1500密封处理：将预压成型后的板材材料放入到超高压处理的密封模具凹槽中，盖上模具密封盖，并对其进行手工拧紧压缩，再采用真空泵通过其排气口进行抽真空密封。防止空气的存在影响压缩效果。
S1600高压处理：将带有竹质粉末材料的密封模具放入到超高压处理罐体中，以水为介质，采用分段式升压，首先升压至60-100Mpa，保压2-3min，排气压力降低为零，再升压至400-600Mpa，再将水温提高到：70-80℃；保压时间：40-60min，分段式泄压。以水为介质进行高压处理，能够使压力更加均匀。
S1700定型处理：将超高压处理后竹质粉末材料的密封模具取出，拧紧密封盖上的固定螺栓，将其放入烘箱中，温度220℃，定型20min，取出即可成为可以使用的，密度大强度高的板材。
本实施例中的羟甲基化木质素制备方法为：在60-80℃的反应釜分两次投入碱木质素、甲醛溶液、氢氧化钠、水，碱木质素两次投入比例为总量的3/5，2/5，甲醛溶液两次投入比例为总量的1/2，1/2，氢氧化钠两次投入比例为总量的1/4，3/4，反应时间1-4h，反应后冷却至室温，经酸析、过滤、干燥得羟甲基化木质素。经过试验可知分两次投入各种原料与一次性全部投入相比，能够使得反应更加充分。所述碱木质素为竹刨花提取纤维素和半纤维素后的木质素，pH值9.0-11.0；原料重量配比为绝干碱木质素100份，质量分数为37％-39％的甲醛溶液10-60份，氢氧化钠1-16份。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用的竹材加工剩余物制造竹质粉末材料，变废为宝，实现资源充分利用；与传统人造板热压、模压木质材料相比，传统液压站提供油压单位面积压力分别为1-3Mpa，30-60Mpa，而本发明项目采用超高压为400-600Mpa且压力均匀；采用木质素改性处理技术，降低代传统的含醛类胶黏剂使用量，通过超高压增强竹材细胞之间距离，弥补其粘结力不足的问题。因此，本发明制备的竹质粉末板材与其他竹质人造板相比，本发明获得的竹质粉末材料具有密度大、强度高，甲醛含量少优点。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种利用竹质粉末制作板材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
材料制备：将竹材加工剩余物干燥至含水率10％-12％，并粉碎至10-60目，制成竹质粉末；
高温处理：将竹质粉末在真空下加热至160-180℃，并保温3-4小时，然后冷却后泄压至常压取出；
混合搅拌：将羟甲基化木质素以及高温处理后的竹质粉末按重量比例1/20至1/10混合，并添加脲醛树脂胶，所述脲醛树脂胶与竹质粉末的重量比1/40至1/20，混合搅拌；
装填预压：将混合搅拌后的混合物装填至预压模具凹槽内，在单位压力1.0-1.5Mpa，预压时间：10-20min，在压机上预压成型；
密封处理：将预压成型的初步成型板材放置于超高压密封模具中预压紧，再抽真空密封；
高压处理：将带有初步成型板材的密封模具置于400-600Mpa高压中，保压40-60分钟，然后泄压取出密封模具；
定型处理：将密封模具放置于220℃烘箱中，固化20min。
2.根据权利要求1所述的竹质粉末制作板材的方法，其特征在于，所述羟甲基化木质素制备方法为：在60-80℃的反应釜分两次投入碱木质素、甲醛溶液、氢氧化钠、水，碱木质素两次投入比例为总量的3/5，2/5，甲醛溶液两次投入比例为总量的1/2，1/2，氢氧化钠两次投入比例为总量的1/4，3/4，反应时间1-4h，反应后冷却至室温，经酸析、过滤、干燥得羟甲基化木质素。
3.根据权利要求2所述的竹质粉末制作板材的方法，其特征在于，所述羟甲基化木质素各原料重量配比为绝干碱木质素100份，质量分数为37％-39％的甲醛溶液10-60份，氢氧化钠1-16份。
4.根据权利要求2所述的竹质粉末制作板材的方法，其特征在于，所述碱木质素为竹刨花提取纤维素和半纤维素后的木质素，pH值9.0-11.0。
5.根据权利要求1所述的竹质粉末制作板材的方法，其特征在于，所述装填预压步骤中，装填前在竹质粉末中混合一定量的未被粉碎的竹加工剩余物；所述未被粉碎的竹加工剩余物经过所述高温处理步骤；所述竹质粉末与所述未被粉碎的竹加工剩余物的重量比为2：1。
6.根据权利要求1所述的竹质粉末制作板材的方法，其特征在于，在高温处理步骤中，将竹质粉末首先预热至60-80℃，恒温30min，并抽真空，然后加热至160-180℃。
7.根据权利要求5所述的竹质粉末制作板材的方法，其特征在于，所述抽真空后的真空度为-0.98Mpa；加热至160-180℃的升温速率为3-5℃/min。
8.根据权利要求1所述的竹质粉末制作板材的方法，其特征在于，在混合搅拌步骤中，利用立式搅拌机进行搅拌；搅拌机速度设置为30-50r/min。
9.根据权利要求1所述的竹质粉末制作板材的方法，其特征在于，所述高压处理步骤中，首先升压至60-100Mpa，保压2-3min，然后排气降压，再升至400-600Mpa高压；所述泄压取出密封模具为分段式泄压。
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