CN111002408A - 一种防开裂的重组竹制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防开裂的重组竹制造方法，主要包括如下步骤：竹片制备：将竹子纵向剖分，去除内节形成竹片；超高压处理：利用增塑剂作为压力传递介质，对竹片进行超高压处理，所述超高压压力为200‑400Mpa；软化处理：将竹片放置于弱碱溶液中进行软化处理；碾压开纤：对竹片径向碾压展平，沿厚度方向剖分后疏解开纤形成片状竹束；浸胶处理：将片状竹束干燥后置于真空高压环境中浸入树脂胶中保持10‑30s；干燥平衡：片状竹束干燥后置于平衡窑中进行含水率平衡，平衡时间7‑15天；热压养生：将片状竹束制备重组竹板材，对所述重组竹板材堆叠重压，在室温中陈放7‑10天，即可进行后续加工。利用本方法制作的重组竹板材，能够有效防止开裂，且材料成本低。

Description

一种防开裂的重组竹制造方法
技术领域
本发明涉及竹材加工领域，更具体地，涉及一种防开裂的重组竹制造方法。
背景技术
重组竹利用毛竹为原材料，利用率达90％以上，是传统竹材加工生产方式原料利用率的2倍以上，密度可达1.2g/cm3是普通竹木地板的1.6倍以上，硬度高，强度大，耐冲击等优点。竹材的干缩湿涨主要由于竹材具有吸湿性，在有一定温度和湿度条件下，竹材细胞纤维素、半纤维素中的羟基会吸附空气中水分子，当空气中水蒸气少时，水分向空气中蒸发宏观上形成干缩，重组竹密度较大，更加容易因材料收缩而产生裂缝、开裂和翘曲。
现有技术为解决上述问题，发明专利201010265016.7“一种防裂的重组复合地板及其加工方法”利用PUR热熔胶形成的胶膜基层作为一张具有弹性的粘性基布牢牢贴于复合地板表层重组材板上，避免重组材板由内部应力导致表面开裂，防裂效果较好。该方法可隔绝了表层和空气接触，可避免了材料表面的湿涨，但是未能解决材料本身开裂性，如表层膜破损，仍可能出现裂隙。
发明专利201110113178.3“提高重组竹稳定性的方法”依据力学性能相近原则选用竹材，通过选用竹龄，竹段，竹壁，生长环境相近原则选料用于生产同一批次重组竹，优化竹丝规格，组坯方式，采用多次辊压浸胶等工艺，使其材料、胶水均匀分布，成型后采用束缚式养生方式释放内部应力制备稳定性重组竹，减少表面开裂和锯分板材翘曲。该方式与传统的重组竹加工工艺相比，受原材料限制比较大，原材料要求较高，从而提高了制造成本。
因此，需要一种新型的重组竹制造方法，能够解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种防开裂的重组竹制造的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种防开裂的重组竹制造方法，主要包括如下步骤：
竹片制备：将竹子纵向剖分，去除内节形成竹片；
超高压处理：利用增塑剂作为压力传递介质，对竹片进行超高压处理，所述超高压压力为200-400Mpa；
软化处理：将超高压处理过的竹片放置于弱碱溶液中进行软化处理；
碾压开纤：对经过软化处理的竹片径向碾压展平，沿厚度方向剖分后疏解开纤形成片状竹束；
浸胶处理：将片状竹束干燥后置于真空高压环境中浸入树脂胶中保持 10-30s；
干燥平衡：浸胶后的片状竹束干燥后置于平衡窑中进行含水率平衡，平衡时间7-15天；
热压养生：将干燥平衡步骤后的片状竹束制备重组竹板材，对所述重组竹板材堆叠重压，在室温中陈放7-10天，即可进行后续加工。
优选地，所述超高压处理步骤中，首先将竹片在200-400Mpa中保持 1-2分钟，卸压至零后再加压至200-400Mpa并保持5-10分钟，在所述超高压处理步骤中增塑剂温度保持在40-60℃。
优选地，所述超高压处理后的竹片需在常温下垂直放置并自然晾干至含水量15-20％，再进行所述软化处理步骤。
优选地，在软化处理步骤中，竹片和弱碱溶液放入高压反应釜中，首先将弱碱溶液温度预热至70-90℃保持6-10分钟，再以2-4℃/min的升温速率加热至160-180℃，并保温2-3小时后冷却至90℃。
优选地，在碾压开纤步骤中，对竹片径向碾压展平后，再刨削竹青和竹黄表面，刨削厚度均为1-2mm。
优选地，在浸胶处理步骤中，所述树脂胶为酚醛树脂胶。
优选地，在浸胶处理步骤中，将片状竹束浸入酚醛树脂胶中后增压至 10-20Mpa浸渍10-30s后，卸压排除酚醛树脂胶，再抽真空至-0.98至- 0.5Mpa，辊压所述片状竹束去除过多胶水。
优选地，在干燥平衡步骤中，首先将浸胶处理后的片状竹束干燥至含水率10-15％，再放置于平衡窑中，直至片状竹束的含水率保持在10-14％。
优选地，在热压养生步骤中，将片状竹束均匀铺装在带有侧向固定的厚度规垫板上，在单位压力6-8Mpa以及温度120-140℃中保持18-22分钟，降温至60℃并保持30s后卸压，形成重组竹板材。
根据本公开的一个实施例，对竹材利用增塑剂进行超高压处理，能够减小竹材干缩性，提高竹材尺寸的稳定性，从而减小材料开裂；软化处理能够增加竹片的塑性，减少硬度，降低回弹及其内部应力，使竹材内含的营养物质充分水解，达到耐腐、防霉效果；经过厚度对剖后碾压开纤又经软化处理，大大减小疏解辊压力，使片状竹束疏解更加均匀精细，防止成型后重组竹材开裂；本发明对原材料要求不高，普通毛竹采用本方法均能够制造出防开裂的重组竹。
通过以下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。
具体实施方式
现在将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。
实施例
本实施例中的防开裂的重组竹制造方法，主要包括如下步骤：
1)竹片制备：将竹龄4～6年的新鲜毛竹，去掉竹稍部、竹根部 20cm以下部分，剩余截断成长度2.4～2.6m规格竹筒，并纵向剖分成2～3竹片并去内节，并放置于阴凉通风处。
2)超高压处理：以增塑剂为压力传递介质对竹片进行增塑处理，将超高压处理罐体中增塑剂加热至温度40～60℃，再将竹片放入到超高压处理罐中，在超高压200～400Mp，保持温度40～60℃，处理1～2min后将卸压至零，再将超高压升至200～400Mp并保持5～10min，卸压取出在常温下垂直放置，自然晾干15-20％，通过超高压处理将增塑剂注入到竹材内部，减小材料自身干缩性。
该步骤中的增塑剂采用尿素溶液，浓度为5-10％，取材方便且价格较低。
3)软化处理：将超高压处理后晾干的竹片放入高压反应釜中，以弱碱溶液为处理介质，将釜内温度预热到70～90℃保持6～10min，再以 2～4℃/min升温速率加热至160～180℃，并保温2～3h再打开冷却水将温度降低至90℃，关闭冷却水，将竹片取出。经软化处理降解竹材糖类、蛋白质、内含物等霉变物质，适度降解半纤维素含量，提高竹材防霉防腐及其尺寸稳定性，同时改变竹材材色。
4)碾压开纤：首先将软化竹片径向碾压展平，定厚刨削分别去掉 1～2mm竹青竹黄表层，将竹片刨削为厚度10～12mm，其次将竹片厚度方向上剖分成两片，通过降低竹片厚度，减少疏解阻力，优化疏解效果，将竹片剖分成5～6mm和5～7mm两块，再经5-6组疏解辊疏解开纤，将竹片疏解成厚2～3mm，纤维长度方向松散，横向纤维束交织状态片状竹束。
5)浸胶：将片状竹束干燥至含水率12-16％，为增加材料浸渍均匀性，采用真空加压浸渍，优选可溶性高固低粘型酚醛树脂胶，将片状竹束放入超高压处理罐中，灌入酚醛树脂后增压至10-20Mpa，浸渍时间10-30s，卸压排除处理罐中胶水，再抽真空-0.98～-0.5Mpa，辊压将片状竹束内部的过多的胶水去除，通过调节初始酚醛树脂胶固含量、浸渍时间和陈放时间控制浸胶量，浸胶量控制在12-16％。
6)干燥、平衡：将浸胶后片状竹束干燥至含水率10-15％，再放到平衡窑中进行含水率平衡，平衡时间7～15天，使浸胶后片状竹束最终含水率在10～14％之间。
7)热压、养生：将板材设定密度为1.1～1.2cm3，按密度称取平衡后浸胶片状竹束，将其均匀铺装在带有侧向固定的厚度规垫板上，采用“热进冷出”工艺制备厚度18～25mm重组竹板材，板材尺寸：2440×1220mm，单位压力：6～8Mpa，热压温度：120～140℃，保温时间：18～22min，到达保温时间后开启冷却水，将温度降到60℃等30s卸压，将热压后重组竹板材有序堆垛，采用重压养生处理，室温陈放7～10天，使重组材含水率进一步均匀达到10-12％，再进行后续加工。
在本实施例或其他实施例中，增塑剂还可以是聚乙二醇，分子量为 200-600，浓度为5-10％。
在本实施例或其他实施例中，所述可溶性高固低粘型酚醛树脂胶：北京太尔化工有限公司生产，固体质量分数18-25％，25℃时粘度30-35mP·s，水溶性：7-8倍，游离甲醛0.11-0.15％，游离酚＜1％。
所述弱碱溶液为碳酸钠，浓度10～20％、碳酸氢钠，浓度15～25％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明首先以增塑剂为介质对竹材进行超高压处理，增塑剂对竹材起到有效的膨胀作用，从而减小竹材干缩性，提高材料尺寸稳定性，从而减小材料开裂。其次，本发明采用超高压为200-400Mpa，超大的渗透压可打开竹纤维细胞的分子链，从而影响增塑剂在竹材内部浸注深度与均匀性，匀化增塑剂在竹材内部分布，进一步增强其尺寸稳定性，而常规方法尚未对竹材进行增塑处理，竹材自身吸湿性较大。
再次，本发明采用软化处理调节竹材自身的材色，增加竹片的塑性，减少其硬度，降低其回弹及其内部应力，改变了竹束单元传统电加热和蒸汽加热炭化处理方式，使竹材内部的糖分、蛋白质，内含物等营养物质充分水解，从达到耐腐、防霉效果，竹材成分半纤维素降解，提高竹材自身尺寸稳定性；另外，片状竹束厚度是常规碾压开纤竹束厚度的二分之一，碾压开纤前竹片又经软化处理，可大大减少疏解辊的压力，与常规竹束相比，本发明片状竹束疏解更加均匀及精细化，可防止成型后重组竹材的开裂。
同时，本发明采用可溶性高固低粘型酚醛树脂高压浸渍，进一步有利于胶黏剂分散到片状竹束，采用高压有利于树脂进入到竹材细胞微观结构中去，固化后可制约竹材的收缩及填充细胞腔而降低疏水性从而减少开裂，而常规浸渍方法是将竹束浸没到胶液中，浸渍10-15min，浸渍时间较长，胶液在竹材主要浸渍到竹束纤维表层，材料内部渗透不均匀，胶合成板后，干湿作用下容易产生应力不均，从而导致开裂。
本发明还在制造过程中对干燥后浸胶片状竹束及热压成型后重组竹进行重压养生，可进一步避免含水率不均一起表面龟裂。因此，本发明提供的一种防开裂重组竹制造方法，可制备具有尺寸稳定性好、疏解辊磨损小，材料内部应力均匀，不易开裂等优点的重组竹；通过对竹材内部的处理，使重组竹整体稳定性好，不会因为外皮破裂而导致内部开裂。
表1为本发明重组竹与本色重组竹、高温炭化重组竹性能对比图。
Figure RE-GDA0002400716580000061
通过对比试验可以看出，利用本方法做出的重组竹板材，相较于传统方法制作的本色重组竹、高温碳化重组竹，在其他参数相近的情况下，吸水宽度膨胀率和吸水厚度膨胀率均大大降低，从而有效的避免了重组竹板材吸水膨胀开裂。
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)

1.一种防开裂的重组竹制造方法，其特征在于，主要包括如下步骤：
竹片制备：将竹子纵向剖分，去除内节形成竹片；
超高压处理：利用增塑剂作为压力传递介质，对竹片进行超高压处理，所述超高压压力为200-400Mpa；
软化处理：将超高压处理过的竹片放置于弱碱溶液中进行软化处理；
碾压开纤：对经过软化处理的竹片径向碾压展平，沿厚度方向剖分后疏解开纤形成片状竹束；
浸胶处理：将片状竹束干燥后置于真空高压环境中浸入树脂胶中保持10-30s；
干燥平衡：浸胶后的片状竹束干燥后置于平衡窑中进行含水率平衡，平衡时间7-15天；
热压养生：将干燥平衡步骤后的片状竹束制备重组竹板材，对所述重组竹板材堆叠重压，在室温中陈放7-10天，即可进行后续加工。
2.根据权利要求1所述的防开裂的重组竹制造方法，其特征在于，所述超高压处理步骤中，首先将竹片在200-400Mpa中保持1-2分钟，卸压至零后再加压至200-400Mpa并保持5-10分钟，在所述超高压处理步骤中增塑剂温度保持在40-60℃。
3.根据权利要求2所述的防开裂的重组竹制造方法，其特征在于，所述超高压处理后的竹片需在常温下垂直放置并自然晾干至含水量15-20％，再进行所述软化处理步骤。
4.根据权利要求1所述的防开裂的重组竹制造方法，其特征在于，在软化处理步骤中，竹片和弱碱溶液放入高压反应釜，首先将弱碱溶液温度预热至70-90℃保持6-10分钟，再以2-4℃/min的升温速率加热至160-180℃，并保温2-3小时后冷却至90℃。
5.根据权利要求1所述的防开裂的重组竹制造方法，其特征在于，在碾压开纤步骤中，对竹片径向碾压展平后，定厚刨削竹青和竹黄表面，刨削厚度均为1-2mm。
6.根据权利要求1所述的防开裂的重组竹制造方法，其特征在于，在浸胶处理步骤中，所述树脂胶为酚醛树脂胶。
7.根据权利要求6所述的防开裂的重组竹制造方法，其特征在于，在浸胶处理步骤中，将片状竹束浸入酚醛树脂胶中后增压至10-20Mpa浸渍10-30s后，卸压排除酚醛树脂胶，再抽真空至-0.98至-0.5Mpa，辊压所述片状竹束去除过多胶水。
8.根据权利要求1所述的防开裂的重组竹制造方法，其特征在于，在干燥平衡步骤中，首先将浸胶处理后的片状竹束干燥至含水率10-15％，再放置于平衡窑中，直至片状竹束的含水率保持在10-14％。
9.根据权利要求1所述的防开裂的重组竹制造方法，其特征在于，在热压养生步骤中，将片状竹束均匀铺装在带有侧向固定的厚度规垫板上，在单位压力6-8Mpa以及温度120-140℃中保持18-22分钟，降温至60℃并保持30s后卸压，形成重组竹板材。
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