CN111483033A - 一种采用径向竹篾制备重组竹的方法及其所得重组竹 - Google Patents

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CN111483033A CN202010356808.9A CN202010356808A CN111483033A CN 111483033 A CN111483033 A CN 111483033A CN 202010356808 A CN202010356808 A CN 202010356808A CN 111483033 A CN111483033 A CN 111483033A
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    • B27N1/0209—Methods, e.g. characterised by the composition of the agent

Abstract

本发明属于人造板技术领域，具体涉及一种采用径向竹篾制备重组竹的方法及其所得重组竹。本发明采用特定厚度和含水率的径向竹篾在特定的冷压压力下制备获得重组竹，既保留了竹材的竹青竹黄部分，减少了材料的浪费，又保留了竹材的基本结构最大程度发挥竹材自身物理力学性能优势，所得重组竹密度小，强度高。根据实施例结果可知，按照本发明制备方法获得的重组竹的密度为0.9～1.05g/cm3，静曲强度为138.59～183.62MPa。

Description

一种采用径向竹篾制备重组竹的方法及其所得重组竹
技术领域
本发明属于人造板技术领域，具体涉及一种采用径向竹篾制备重组竹的方法及其所得重组竹。
背景技术
重组竹是根据重组木的制造工艺及原理，以竹材为原料，经工业化加工制作而成的一种新型竹材复合材料，可用于户外地板、建筑结构、道路护栏、家具家装等领域，具有广阔的发展前景。
现有的重组竹的构成单元是网状纤维束，主要是将竹材疏解成长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的疏松网状纤维束，再经干燥、施胶、组坯成型、压制得到板状或其他形式的材料。然而竹材疏解过程中会产生10～20％的废料，浪费了原材料，增加了生产成本；同时竹材疏解会破坏竹材原有结构和强度，只能通过提高材料密度来提升重组竹的强度，导致压制的重组竹重量过高，密度梯度大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种采用径向竹篾制备重组竹的方法，本发明通过采用径向竹蔑制备重组竹，既保留了竹材的竹青竹黄部分，减少了材料的浪费，又保留了竹材的基本结构，可最大程度发挥竹材自身物理力学性能优势，制备获得的重组竹密度小，强度高。
本发明提供了一种采用径向竹篾制备重组竹的方法，包括以下步骤：
提供竹篾；所述竹篾为径向竹篾，所述竹篾的厚度为0.5～1.5mm，所述竹篾的含水率为5～10％；
将所述竹篾浸胶，得到浸胶竹篾；所述浸胶用胶粘剂为双峰分布酚醛树脂胶粘剂，所述双峰分布酚醛树脂胶粘剂包括低分子量分布的酚醛树脂和中分子量分布的酚醛树脂；
将所述浸胶竹篾进行干燥，得到干燥的浸胶竹篾；
将所述干燥的浸胶竹篾铺装在压机模具中进行冷压，得到方材；所述冷压的压力为6.5～7.5MPa；
将所述方材依次进行固化、脱模和养生，得到重组竹。
优选的，所述低分子量分布的酚醛树脂的分子量为400～1000，所述低分子量分布的酚醛树脂的质量百分含量为30～50％，所述中分子量分布的酚醛树脂的分子量为1500～3000，所述中分子量分布的酚醛树脂的质量百分含量为50～70％。
优选的，所述低分子量分布的酚醛树脂的质量百分含量为30～50％，所述中分子量分布的酚醛树脂的质量百分含量为50～70％。
优选的，所述浸胶用胶粘剂质量与竹篾的质量比为1～2:10
优选的，所述浸胶的时间为8～15min。
优选的，所述干燥的温度为65～75℃，时间为4～6h。
优选的，所述固化的温度为130～150℃，时间为10～15h。
优选的，进行所述铺装之前还包括对所述干燥浸胶竹篾进行平衡处理。
优选的，所述养生的温度为室温，时间为7～8天。
本发明还提供了上述技术方案所述采用径向竹篾制备重组竹的方法获得的重组竹；所述重组竹的密度为0.9～1.05g/cm3，静曲强度为138.59～183.62MPa。
本发明提供了一种采用径向竹篾制备重组竹的方法，包括以下步骤：提供竹篾；其中竹篾为径向竹篾，竹篾的厚度为0.5～1.5mm，竹篾的含水率为5～10％；将竹篾浸胶，得到浸胶竹篾；其中浸胶用胶粘剂为双峰分布酚醛树脂胶粘剂，所述双峰分布酚醛树脂胶粘剂包括低分子量分布的酚醛树脂和中分子量分布的酚醛树脂；将浸胶竹篾进行干燥，得到干燥的浸胶竹篾；将干燥的浸胶竹篾铺装在压机模具中进行冷压，得到方材；所述冷压的压力为6.5～7.5MPa；将所述方材依次进行固化、脱模和养生，得到重组竹。本发明采用特定厚度和含水率的径向竹篾在特定的冷压压力下制备获得重组竹，既保留了竹材的竹青竹黄部分，减少了材料的浪费，又保留了竹材的基本结构最大程度发挥竹材自身物理力学性能优势，所得重组竹密度小，强度高。在本发明中，所述低分子量分布的酚醛树脂渗透到竹篾的细胞内，用于增强细胞壁的刚性进而增强重组竹的强度；所述中分子量树脂附集在竹篾表面，使竹篾之间形成胶钉结合，用于改善层间胶合性能，并通过调控两种树脂的比例，达到调控树脂在竹篾层间、细胞腔和细胞壁中分布比例的目的，从而提高了重组竹的强度和稳定性，降低重组竹的吸水膨胀率。根据实施例结果可知，按照本发明制备方法获得的重组竹的密度为0.9～1.05g/cm3，静曲强度为138.59～183.62MPa。
附图说明
图1为竹片实物图；
图2为竹篾实物图；
图3为将干燥的浸胶竹篾铺装在压机模具中的实物图。
具体实施方式
本发明提供了一种采用径向竹篾制备重组竹的方法，包括以下步骤：
1)提供竹篾；所述竹篾为径向竹篾，所述竹篾的厚度为0.5～1.5mm，所述竹篾的含水率为5～10％；
2)将所述竹篾浸胶，得到浸胶竹篾；所述浸胶用胶粘剂为双峰分布酚醛树脂胶粘剂，所述双峰分布酚醛树脂胶粘剂包括低分子量分布的酚醛树脂和中分子量分布的酚醛树脂；
3)将所述浸胶竹篾进行干燥，得到干燥的浸胶竹篾；
4)将所述干燥的浸胶竹篾铺装在压机模具中进行冷压，得到方材；所述冷压的压力为6.5～7.5MPa；
5)将所述方材依次进行固化、脱模和养生，得到重组竹。
本发明首先提供竹篾，所述竹篾为径向竹篾，所述竹篾的厚度为0.5～1.5mm，所述竹篾的含水率为5～10％。本发明对所述竹篾的来源没有特殊限定，自制或购买市售竹篾均可，在本发明实施例中，所述竹篾优选按照以下方法制备获得：
将竹材加工为竹段，所述竹材的壁厚不小于4mm，所述竹段的长度等于待制备的重组竹的长度；
将所述竹段进行径向剖分，得到竹片；
将所述竹片进行破篾，得到竹篾。
本发明制备竹篾时选用壁厚不小于4mm的竹材。在本发明中，所述竹材优选为毛竹、麻竹、小叶龙竹和粉单竹中的一种或多种。
得到竹材后，本发明将所述竹材加工为竹段，所述竹段的长度等于待制备的重组竹的长度。本发明对所述加工的方式无特殊要求，采用本领域所熟知的方式即可，如用圆锯片截断。
得到竹段后，本发明将所述竹段进行径向剖分，得到竹片。在本发明中，所述竹片的平均弧长优选为4～8cm。本发明实施例中所得竹片的实物如图1所示。本发明对所述径向剖分的装置无特殊要求，采用本领域熟知的装置即可，如撞竹机。
得到竹片后，本发明将所述竹片进行破篾，得到竹篾。当所述破篾后产物的含水率高于10％时，本发明优选对所述破篾后产物干燥至含水率为5～10％，所述干燥的温度优选为90～103℃，更优选为95℃，时间优选为3～4h，更优选为3.5h。在本发明中，所述竹篾的平均厚度优选为0.5～1.5mm，更优选为1.0mm；所述竹篾的含水率优选为8％。在本发明实施例中所得竹篾实物如图2所示。本发明对所述破篾的装置无特殊要求，采用本领域熟知的装置即可，如破篾机。
得到竹篾后，本发明将所述竹篾浸胶，得到浸胶竹篾；所述浸胶用胶粘剂为双峰分布酚醛树脂胶粘剂，所述双峰分布酚醛树脂胶粘剂包括低分子量分布的酚醛树脂和中分子量分布的酚醛树脂。在本发明中，所述低分子量分布的酚醛树脂的分子量优选为400～1000，更优选为500～900，所述低分子量分布的酚醛树脂的质量百分含量优选为30～50％，更优选为35～48％；所述中分子量分布的酚醛树脂的分子量优选为1500～3000，更优选为1600～2800，所述中分子量分布的酚醛树脂的质量百分含量优选为50～70％，更优选为53～65％；所述双峰分布酚醛树脂胶粘剂的固体含量优选为45～55％，更优选为50～54％，多分散指数优选为1～3，更优选为1.38～1.52，最优选为1.45，水溶倍数优选为1:5～15，更优选为1：8～10，pH值优选为9～11，游离甲醛的含量优选为0～0.2％，游离酚的含量优选为0～1.0％。
在本发明中，所述低分子量分布酚醛树脂能够渗透到竹篾的细胞内，增强细胞壁的刚性进而增强重组竹的强度；所述中分子量树脂附集在竹篾表面，使竹篾之间形成胶钉结合，用于改善层间胶合性能，从而提高了重组竹的强度和稳定性，降低重组竹的吸水膨胀率。
所述双峰分布酚醛树脂胶粘剂优选按照以下制备方法制备获得：
将苯酚和氢氧化钠熔融后与甲醛溶液混合，得到混合溶液；
将所述混合溶液加热进行第一级反应，得到初级产物；
将所述初级产物与助剂混合进行第二级反应，得到双峰分布酚醛树脂胶粘剂；所述助剂包括对叔丁基苯酚、间苯二酚和双酚A中的一种或多种。
在本发明中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明将苯酚和氢氧化钠熔融后与甲醛溶液混合，得到混合溶液。在本发明中，所述苯酚和氢氧化钠的摩尔比优选为1：0.1～0.2，本发明对熔融无特殊限定，只要能够将苯酚和氢氧化钠融化即可。在本发明中所述苯酚与甲醛的摩尔比优选为1：1.9～2.7，更优选为1：2.1～2.3。本发明对甲醛溶液无特殊限定，采用市售工业级甲醛溶液即可。
得到混合溶液后，本发明将所述混合溶液加热进行第一级反应，得到初级产物。在本发明中所述加热的升温速率优选为1～15℃/min，更优选为2～5℃/min，所述第一级反应的温度优选为70～90℃，更优选为75～85℃，时间优选为55～60min，更优选为57～59min。在本发明中，进行所述第一级反应过程中，优选伴随搅拌，本发明对所述搅拌无特殊限定，只要能够混合均匀即可。
得到所述初级产物后，本发明将所述初级产物与助剂混合进行第二级反应，得到双峰分布酚醛树脂胶粘剂；所述助剂包括对叔丁基苯酚、间苯二酚和双酚A中的一种或多种。在本发明中，所述助剂优选包括对叔丁基苯酚或间苯二酚，更优选包括间苯二酚；当所述助剂包括多种组分时，本发明对各组分的配比无特殊限定，采用任意比例混合均可。在本发明中，所述助剂的用量优选为苯酚加入量的5～10％。在本发明中，所述第二级反应的温度与第一级反应的温度一致，时间优选为30～60min，更优选为40～50min。在本发明中，进行所述第二级反应过程中优选伴随搅拌，本发明对搅拌无特殊限定，只要能够混合均匀即可。在本发明中，所述第二级反应结束后优选将第二级反应的产物降温至室温，所述降温优选采用水冷降温。
在本发明中，所述浸胶用胶粘剂质量与竹篾的质量比优选为1～2：10，更优选为1.5:10；所述浸胶的时间优选为8～15min，更优选为10～11min，所述浸胶优选在常温条件下进行。
得到浸胶竹篾后，本发明将所述浸胶竹篾进行干燥，得到干燥的浸胶竹篾。在本发明中，所述干燥的温度优选为65～75℃，更优选为70℃，时间优选为4～6h，更优选为5h。在本发明中所述干燥的浸胶竹篾的含水率优选为10～20％，更优选为15％，本发明对所述干燥的方式没有特定要求，只要能够达到所需的含水率即可。
得到干燥的浸胶竹篾后，本发明将所述干燥的浸胶竹篾铺装在压机模具中进行冷压，得到方材；所述冷压的压力为6.5～7.5MPa，优选为7.2MPa，时间优选为15～30min，更优选为20min。本发明将所述干燥的浸胶竹篾铺装在压机模具之前优选对所述干燥的浸胶竹篾进行平衡处理，以保证竹篾中含水率均匀，所述平衡处理优选为在室温下静置，所述平衡处理的环境中相对湿度优选为60％～80％，更优选为65％～70％，所述平衡处理的时间优选为1.5～2.5天，更优选为2天。本发明将所述干燥的浸胶竹篾铺装在压机模具中的实物图如图3所示。本发明在所述冷压压力和时间作用下，获得的重组竹密度小、强度高，冷压压力高于7.5MPa会增大重组竹的密度，冷压压力小于6.5MPa不能保证重组竹的强度。
得到方材后，本发明将所述方材依次进行固化、脱模和养生，得到重组竹。在本发明中，所述固化优选采用烘干的方式，所述固化的温度优选为130～150℃，更优选为140℃；所述固化的时间优选为10～15h，更优选为11～12h。在本发明中，所述养生优选为静置，所述养生的温度优选为室温，所述养生的时间优选为1周。在本发明中，经过所述养生能够调整重组竹的内应力，以保证重组竹的力学强度。
本发明还提供了上述技术方案所述采用径向竹篾制备重组竹的方法获得的重组竹；所述重组竹的密度为0.9～1.05g/cm3；静曲强度为138.59～183.62MPa，优选为158.54MPa；吸水宽度膨胀率优选为0.49～1.56％，吸水厚度膨胀率优选为2.98～6.97％。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种采用径向竹篾制备重组竹的方法及其所得重组竹进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
按照如下方法制备双峰分布酚醛树脂胶粘剂：
将1mol苯酚和0.11mol氢氧化钠经过熔融得到苯酚和氢氧化钠的熔融液；将熔融液与质量浓度为37％的甲醛溶液(甲醛的摩尔质量为2.3mol)混合，以1℃/min的升温速率升温至70℃，反应60min后，向反应后产物中添加间苯二酚在70℃下继续反应60min后，采用水冷的方式降温至室温，得到双峰分布酚醛树脂胶粘剂；其中反应过程中一直伴随着搅拌，搅拌的转速为120r/min。
将平均壁厚为4mm的毛竹竹材加工成长2m的竹段，将所述竹段进行径向剖分，得到平均弧长为4.5cm的竹片，将所述竹片进行破篾后，在95℃下干燥3.5h，得到平均厚度为1.5mm，含水率为8％的竹篾；
将竹篾在双峰分布酚醛树脂胶粘剂中浸胶10min，得到浸胶竹篾；双峰分布酚醛树脂胶粘剂与竹篾的质量比为1.5:10，所述双峰分布酚醛树脂胶粘剂中所述双峰分布酚醛树脂胶粘剂的多分散指数为1.38，水溶倍数为1:10，pH值为10.38，固含量为52％；
将浸胶竹篾在70℃下干燥6h得到含水率为12％的干燥的浸胶竹篾；
将干燥的浸胶竹篾在相对湿度为70％的室温环境下静置2天后，在冷压机模具中进行铺装，铺装完成后在室温7.2MPa下进行冷压20min，得到方材；
将方材在140℃下固化12h后进行脱模，然后将脱模后的方材放在室温下养生一周得到重组竹。
实施例2
按照实施例1方法制备得到双峰分布酚醛树脂胶粘剂。
将平均壁厚为6mm的麻竹竹材加工成加工成长2m的竹段，将所述竹段进行径向剖分，得到平均弧长为6.2cm的竹片，将所述竹片进行破篾后，在90℃下干燥3h，得到平均厚度为1.0mm，含水率为5％的竹篾；
将竹篾在双峰分布酚醛树脂胶粘剂中浸胶10min，得到浸胶竹篾；双峰分布酚醛树脂胶粘剂与竹篾的质量比为1:10，双峰分布酚醛树脂胶粘剂中所述双峰分布酚醛树脂胶粘剂的多分散指数为1.45，水溶倍数为1:15，pH值为10.12，固含量为50％；
将浸胶竹篾在75℃下干燥4h得到含水率为15％的干燥的浸胶竹篾；
将干燥的浸胶竹篾在相对湿度为65％的室温环境下静置2天后，在冷压机模具中进行铺装，铺装完成后在室温6.5MPa下进行冷压30min，得到方材；
将方材在140℃下固化10h后进行脱模，然后将脱模后的方材放在室温下养生一周得到重组竹。
实施例3
按照实施例1方法制备得到双峰分布酚醛树脂胶粘剂。
将平均壁厚为4.5mm的粉单竹竹竹材加工成加工成长2m的竹段，将所述竹段进行径向剖分，得到平均弧长为5.6cm的竹片，将所述竹片进行破篾后，在103℃下干燥3h，得到平均厚度为0.5，含水率为5％的竹篾；
将竹篾在双峰分布酚醛树脂胶粘剂中浸胶10min，得到浸胶竹篾；双峰分布酚醛树脂胶粘剂与竹篾的质量比为2:10，所述双峰分布酚醛树脂胶粘剂中所述双峰分布酚醛树脂胶粘剂的多分散指数为1.52，水溶倍数为1:8，pH值为10.54，固含量为54％；
将浸胶竹篾在70℃下干燥5h得到含水率为10％的干燥的浸胶竹篾；
将干燥的浸胶竹篾在相对湿度为60％的室温下静置2天后，在冷压机模具中进行铺装，铺装完成后在室温7.5MPa下进行冷压15min，得到方材；
将方材在140℃下固化10h后进行脱模，然后将脱模后的方材放在室温下养生一周得到重组竹。
对比例1
按照实施例1的方法制备重组竹，不同之处在于，将竹篾替换为疏解竹束，所述疏解竹束按照以下方法制备：将平均壁厚为4mm的毛竹竹材加工成长2m的竹段，将所述竹段进行径向剖分，得到平均弧长为2.5cm的竹片，然后采用辊压疏解机将竹片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，最后在95℃下干燥3.5h，得到含水率为8％的竹束。
对比例2
按照实施例3的方法制备重组竹，不同之处在于，将竹篾替换为疏解竹束，冷压压力为10.5MPa。所述疏解竹束按照对比例1的方法制备获得。
对比例3
按照实施例3的方法制备重组竹，不同之处在于，将双峰分布酚醛树脂胶粘剂替换为普通市售酚醛树脂胶粘剂。
将实施例1～3和对比例1～3中获得的重组竹切割成板材，按照GB/T30364-2013和GB/T17657-2013对板材进行性能测试，得到的结果列于表1中。
表1实施例1～3和对比例1～3获得重组竹的性能
Figure BDA0002473764600000091
由表1中的结果可知，按照本发明提供的制备方法获得的重组竹具有较低的密度，较低的吸水宽度膨胀率、吸水厚度膨胀率和较高的静曲强度。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种采用径向竹篾制备重组竹的方法，包括以下步骤：
1)提供竹篾；所述竹篾为径向竹篾，所述竹篾的厚度为0.5～1.5mm，所述竹篾的含水率为5～10％；
2)将所述竹篾浸胶，得到浸胶竹篾；所述浸胶用胶粘剂为双峰分布酚醛树脂胶粘剂，所述双峰分布酚醛树脂胶粘剂包括低分子量分布的酚醛树脂和中分子量分布的酚醛树脂；
3)将所述浸胶竹篾进行干燥，得到干燥的浸胶竹篾；
4)将所述干燥的浸胶竹篾铺装在压机模具中进行冷压，得到方材；所述冷压的压力为6.5～7.5MPa；
5)将所述方材依次进行固化、脱模和养生，得到重组竹。
2.根据权利要求1所述采用径向竹篾制备重组竹的方法，其特征在于，所述低分子量分布的酚醛树脂的分子量为400～1000，所述低分子量分布的酚醛树脂的质量百分含量为30～50％，所述中分子量分布的酚醛树脂的分子量为1500～3000，所述中分子量分布的酚醛树脂的质量百分含量为50～70％。
3.根据权利要求2或3所述采用径向竹篾制备重组竹的方法，其特征在于，所述低分子量分布的酚醛树脂的质量百分含量为30～50％，所述中分子量分布的酚醛树脂的质量百分含量为50～70％。
4.根据权利要求2所述采用径向竹篾制备重组竹的方法，其特征在于，所述浸胶用胶粘剂质量与竹篾的质量比为1～2:10 。
5.根据权利要求1或2所述采用径向竹篾制备重组竹的方法，其特征在于，所述浸胶的时间为8～15min。
6.根据权利要求1所述采用径向竹篾制备重组竹的方法，其特征在于，所述干燥的温度为65～75℃，时间为4～6h。
7.根据权利要求1所述采用径向竹篾制备重组竹的方法，其特征在于，所述固化的温度为130～150℃，时间为10～15h。
8.根据权利要求1所述采用径向竹篾制备重组竹的方法，其特征在于，进行所述铺装之前还包括对所述干燥浸胶竹篾进行平衡处理。
9.根据权利要求1所述采用径向竹篾制备重组竹的方法，其特征在于，所述养生的温度为室温，时间为7～8天。
10.权利要求1～9任一项所述采用径向竹篾制备重组竹的方法获得的重组竹；所述重组竹的密度为0.9～1.05g/cm3，静曲强度为138.59～183.62MPa。
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