CN114083638B - 一种承重结构用竹定向刨花板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及板材加工领域，公开了一种承重结构用竹定向刨花板的制备方法，包括：（1）对竹材进行切削，获得未去除竹青和竹黄的、长条薄片状竹刨花；（2）对竹刨花进行碱预处理、偶联剂预处理或多巴胺预处理；（3）浸胶；（4）定向组坯；（5）预压；（6）热压；（7）后处理。本发明在不去除竹青竹黄的条件下切制出长条薄片状竹刨花，可显著提高竹材利用率；然后对竹刨花进行表面预处理，提高竹材表面反应活性；最后对竹刨花进行定向铺装，经特定的预压和热压工艺，制备得到承重结构用竹定向刨花板。本发明制备的竹定向刨花板具有用胶量少、强度高、模量高、不易开裂的特点，可替代部分钢木结作为承重结构材，极大提高了竹材利用率和附加值。

Description

一种承重结构用竹定向刨花板的制备方法
技术领域
本发明涉及板材加工领域，尤其涉及一种承重结构用竹定向刨花板的制备方法。
背景技术
竹子具有生长周期短，成材快，力学强度高等优良特点，被广泛应用于建筑、家具和装饰等领域。我国竹材资源丰富，种植面积居世界第一，利用竹材替代天然木材可以缓解我国木材资源短缺问题。然而我国竹材由于其竹筒结构的特殊性，利用率较低，约为20-50％，产品附加值不高，资源浪费严重。
为了提高竹子整体的利用，重组竹以及竹刨花板相关产品相继被开发。其中，以竹子边角料或者竹屑等竹质材料作为与原材料生产竹材刨花板，可有效提高竹子利用率。例如专利CN201310464767.5公开了一种利用竹屑生产竹刨花板的方法，它包括以下步骤：下料-烘干-分选-拌胶-铺装-预压-热压-锯边；其中：拌胶是采用一种低摩尔比改性脲醛树脂胶，采用搅拌式气流喷胶法施胶，用胶量110kg/立方米；所述热压压力2.0MPa，热压温度170℃，热压时间20s/mm。在诸如上述竹材刨花板的生产方案中，竹子边角料或者竹屑等原料的形态导致了现有的竹材刨花板往往存在施胶量大，强度不高，容易发生破碎等不足。重组竹技术能极大地提高竹材利用率，高达80-90％，且具备优良的力学强度和耐久性，但是类似于上述的重组竹也存在用胶量较大的问题，且使用过程中受环境影响会产生开裂，降低其使用周期。
经研究，竹刨花板强度不高以及重组竹开裂问题，主要源于竹材特殊的结构。一方面，竹材内外表面存在难以胶合的竹黄和竹青(含蜡质层)，而若要去除竹黄和竹青则又会极大地增加成本，降低竹材利用率和生产效率(例如专利CN201310408214.8公开了一种重组竹板材生产工艺，其以竹筒为原料，经开条、粗刨、开片和压丝后获得去除竹青和竹黄的竹丝，经进一步脱糖、脱脂、干燥、浸胶、漓干、成型前干燥和成型后制得板材)；另一方面，竹材天然无横向细胞，导致胶液难以在竹材表面形成有效渗透。上述两方面的原因，都会严重影响胶粘剂与竹材界面胶接性能，进而影响胶接强度，甚至会导致竹基复合材料开裂。因此现有的竹质板材由于强度等性能不满足需求，都无法替代部分钢木结构作为承重结构材使用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种承重结构用竹定向刨花板的制备方法，本发明以不去除竹青竹黄的长条薄片状竹刨花为原料，可显著提高竹材利用率及缩短生产流程；本发明方法制备的竹定向刨花板具有用胶量少、强度高、模量高、不易开裂的特点，可替代部分钢木结构作为承重结构材使用，极大提高了竹材附加值。
本发明的具体技术方案为：一种承重结构用竹定向刨花板的制备方法，包括以下步骤：(1)竹刨花的制备：对竹材进行切削，获得未去除竹青和竹黄的竹刨花；所述竹刨花呈长条薄片状，长8-14cm，宽0.5-1.3cm，厚度0.5-1.5mm。
(2)预处理：对竹刨花进行碱预处理、偶联剂预处理或多巴胺预处理。
(3)浸胶：将竹刨花浸渍于酚醛树脂胶液中，浸渍后取出，控制刨花施胶量为6-12wt％，随后对刨花进行干燥。
(4)定向组坯：对施胶后的竹刨花进行定向铺装，沿竹刨花轴线取向度在0-30度之间。
(5)预压：将铺装后所得板坯于常温下进行预压，使板坯初步成型。
(6)热压：对预压后的板坯进行热压，并进行分步式泄压，得到毛边板。
(7)后处理：将毛边板经冷却、裁边、砂光、调质处理后，制得承重结构用竹定向刨花板。
如本申请背景技术部分所述的，由于竹材内外表面存在难以胶合的竹黄和竹青，因若要实现胶合势必会增加施胶量。因此现有技术大多采用的是去除竹青竹黄的竹刨花，但这又会极大地增加成本，降低竹材利用率和生产效率。此外，现有的竹定向刨花板中竹刨花的形状和尺寸不够合理，一方面会增大施加量，另一方面也容易导致制备过程中竹刨花定向不理想，进而影响强度等性能。因此现有的竹质板材由于强度等性能不满足需求，都无法替代部分钢木结构作为承重结构材使用。
为此，本发明从以下几个方面入手来解决上述技术问题：
首先，本发明通过特有的竹刨花切削方式，得到的长条薄片状竹刨花的尺寸大小稳定，相对竹子边角料或者竹屑等竹质材料，易于实现竹刨花的高度定向，进而能保证竹刨花板的高强度；另外，竹刨花制备过程中，不用去除竹青竹黄，大大提高了竹材利用率，。
其次，本发明利用碱、偶联剂或者多巴胺对竹刨花进行表面预处理，通过增加表面粗糙度、暴露更多活性羟基或者增加主材表面反应活性位点，有效增强了竹材与胶黏剂的界面结合强度，并赋予竹定向刨花板高强度和高模量，同时还可减少胶粘剂用量。
最后，本发明对竹刨花进行高度定向铺装，通过含水率、热压温度时间以及分步式泄压的协同调控，经热压制备出承重结构用竹定向刨花板。
在上述各方面的优化下，本发明制备的竹定向刨花板具有用胶量少、强度高、模量高、不易开裂的特点，可替代部分钢木结构，作为结构用材，大大提升了竹刨花板的附加值。
作为优选，步骤(2)中：所述碱预处理包括：将竹刨花浸渍于碱溶液中，然后取出并洗至中性，干燥至绝干。
进一步优选，所述碱预处理中，所述碱溶液为1-5wt％的氢氧化钠溶液或1-5wt％的氢氧化钾溶液；浸渍时间为1-6h。
作为优选，步骤(2)中：所述偶联剂预处理包括：将竹刨花浸渍于水解偶联剂溶液中，然后取出并洗净，干燥至绝干。
进一步优选，所述偶联剂预处理中，所述水解偶联剂溶液为0.5-2％的KH550或KH560的乙醇-水混合溶液。
作为优选，步骤(2)中：所述多巴胺预处理包括：将多巴胺加入至水中，获得浓度为0.5-2g/L的多巴胺溶液，用Tris试剂调整pH＝8-9，得到预处理液；将竹刨花浸渍于预处理液中，然后取出并洗净，干燥至绝干。
进一步优选，所述多巴胺预处理中，浸渍时间为12-48h。
作为优选，步骤(3)中，所述酚醛树脂胶粘剂的固含量为10-20wt％，干燥后竹刨花的含水率为6-12wt％。
作为优选，步骤(5)中，所述预压压力为2-4MPa，预压时间为10-30min。
作为优选，步骤(6)中，所述热压压力为5-15MPa，热压温度为140-160℃，热压时间为10-30min。
作为优选，步骤(6)中，所述分步式泄压具体为：先降压至热压表压力的3/4，接着降压至1/2，然后降压至1/4，每个阶段保持0.5-1.5min，最后泄压至0。本发明为制备出可用于结构材的定向竹刨花板，因此所使用的热压压力较大，通过上述特定的多步分段式泄压，可有效避免由于板坯内残余水蒸气突然逸出导致的板材鼓泡或开裂，从而保证最终板材的结构完整和力学强度。
作为优选，步骤(1)中，采用回转式竹筒连续上料切削装置对竹筒切削，该装置包括：
上料切削盘；所述上料切削盘包括水平设置的转盘本体、设于所述转盘本体圆周面上的环形轨道；转盘本体上设有多个上下贯通且围绕转盘本体中心分布的切削室；
驱动所述上料切削盘旋转的回转动力机构；所述回转动力机构通过与所述环形轨道的配合实现驱动；
用于对所述切削室内的竹筒进行下压的下压机构；
设于上料切削盘下方的刨切机构。
本发明回转式竹筒连续上料切削装置的大致工作原理为：切段后的竹筒经输送线输送至上料切削盘的切削室。当竹筒放满后，上料切削盘由回转动力机构驱动，转动一定角度，使得下压机构刚好对准切削室。下压机构进行下压，并启动刨切机构，切削室内的竹筒受压后受到刨切机构的切削成为长条薄片状的刨片(竹刨花)，由刨切机构的出料处出料。切削后下压机构抬升，上料切削盘再转动一定角度，使得切削后空置的切削室对准竹筒定向周转输送线的输出端进行上料，而于此同时相邻的切削室已在上一程序中装满竹筒，并在此次转动后对准下压机构，以此重复循环。本发明将上料切削盘设计成可绕中心转动的圆盘结构，相邻两个切削室，一个进行自动上料，一个进行竹片刨切，全程无需人工操作，从而实现一边上料一边切削，连续不间断工作。
作为优选，所述切削室呈圆环状均匀等距围绕转盘本体中心分布。所述切削室的数量为偶数。
作为优选，所述回转动力机构包括机架和设于所述机架上的电机，所述电机的输出转轴上设有齿轮；所述环形轨道的圆周面为与所述齿轮啮合的齿面。通过齿轮与齿面的啮合来实现转盘本体的转动。
作为优选，所述下压机构包括气缸架和至少一个固定于所述气缸架上的下压气缸；所述下压气缸朝向所述切削室，且下压气缸为多个时，每间隔一个切削室配备一个下压气缸。确保相邻的两个切削室配备一个下压气缸，可实现连续上料和切削。
作为优选，所述刨切机构包括筒体、水平设于所述筒体顶部的旋转刀盘、设于筒体内用于驱动所述旋转刀盘旋转的旋转驱动部件；所述筒体的顶部开口边沿与所述转盘本体的底部通过转轴连接以实现转盘本体相对于筒体旋转。转盘本体与筒体顶部开口边缘通过轴承来实现转盘本体相对于筒体的转动。
所述旋转刀盘的盘面上设有若干刀槽，所述刀槽内设有与刀刃朝上且与水平面倾斜的刀具，刀槽与刀具之间设有供切削后刨片掉落的狭缝。旋转刀盘上的刀具具有一定的斜度，可将下压后的竹筒切削为细长的刨片，而未被下压的切削室内的竹筒则不会被切削。竹筒被切削为一定尺寸的刨片后落入狭缝中，从刨切机构自身的出料口收集刨片。
作为优选，所述刀槽的位置、形状、尺寸与所述切削室匹配。所述刀槽的数量为多个，且均匀等距围绕旋转刀盘中心分布。
作为优选，所述旋转刀盘上均匀分布有若干通气孔；所述旋转刀盘上位于刀槽的侧边处设有开口。旋转刀盘在工作状态下为高速旋转(600-800转/分钟)，设计为顺时针旋转时，刀具设计成30-60度倾斜状，成扇叶状。因此在高速旋转时，旋转刀盘上下面会产生压力差，将旋转刀盘上部空气吸入刀盘下部，产生涡轮气旋及上下压力差，上部为负压、下部为正压。竹筒切削时产生的竹粉竹碎屑在涡轮的旋转气流中紧密地摩擦和强烈地冲击到旋转刀盘上侧，此时通气孔的设置可实现竹粉碎屑沿气流导向随竹刨片进入刨切机构筒体内的接料仓。实现粉尘的自吸收，减少碎屑粉尘对切削操作的影响。
作为优选，将通气孔设置成开口上大下小的圆锥形，便于集料及增大气流导向压力。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过特有的竹刨花切削方式，得到的长条薄片状竹刨花的尺寸大小稳定，易于实现竹刨花的高度定向，进而能保证竹刨花板结构均一、稳定和高强度；另外，竹刨花制备过程中，不用去除竹青竹黄，大大提高了竹材利用率，。
(2)本发明通过简单的预处理以及浸胶/预压/热压/泄压工艺参数的调控，即能赋予所制备的竹定向刨花板具有高强度和高模量，可替代部分钢木结构，作为结构用材，大大提升了竹刨花板的附加值。
(3)本发明预处理方法简单，不涉及到任何复杂的化学合成流程；在阻燃刨花板制备过程中，无需对生产工艺进行调整，能够快速适应现有刨花板的生产流程和工艺，避免了二次加工设备，节约成本。
(4)本发明的回转式竹筒连续上料切削装置可实现连续上料和切削，大幅提高了竹材加工的自动化程度和生产效率，且产品质量更加稳定和生产安全性更高。
附图说明
图1为本发明回转式竹筒连续上料切削装置的一种立体结构示意图；
图2为本发明回转式竹筒连续上料切削装置与输送线的一种衔接示意图；
图3为本发明回转式竹筒连续上料切削装置的一种立体结构示意图；
图4为本发明回转式竹筒连续上料切削装置的一种俯视图(去除下压机构后)；
图5为本发明回转式竹筒连续上料切削装置中上料切削盘和刨切机构的一种结构示意图；
图6为图5中A-A截面的一种剖视图；
图7为本发明回转式竹筒连续上料切削装置中刨切机构的一种结构示意图；
图8为本发明回转式竹筒连续上料切削装置中上料切削盘和回转动力机构的一种结构示意图；
图9为本发明回转式竹筒连续上料切削装置中回转动力机构的一种结构示意图；
图10为本发明回转式竹筒连续上料切削装置中上料切削盘的工作原理示意图。
附图标记为：转盘本体1000、环形轨道1001、切削室1002、机架2000、电机2001、齿轮2002、气缸架3000、下压气缸3001、筒体4000、旋转刀盘4001、旋转驱动部件4002、刀槽4003、刀具4004、通气孔4005。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
一种承重结构用竹定向刨花板的制备方法，包括以下步骤：
(1)竹刨花的制备：对竹材进行切削，获得未去除竹青和竹黄的竹刨花；所述竹刨花呈长条薄片状，长8-14cm，宽0.5-1.3cm，厚度0.5-1.5mm。
(2)预处理：对竹刨花进行碱预处理、偶联剂预处理或多巴胺预处理。其中：
碱预处理包括：将竹刨花浸渍于碱溶液(1-5wt％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液)中，1-6h后取出并洗至中性，干燥至绝干。
偶联剂预处理包括：将竹刨花浸渍于水解偶联剂溶液(0.5-2％的KH550或KH560的乙醇+水混合溶液)中，然后取出并洗净，干燥至绝干。
多巴胺预处理包括：将多巴胺加入至水中，获得浓度为0.5-2g/L的多巴胺溶液，用Tris试剂调整pH＝8-9，得到预处理液；将竹刨花浸渍于预处理液中，12-48h后取出并洗净，干燥至绝干。
(3)浸胶：将竹刨花浸渍于固含量为10-20wt％的酚醛树脂胶液中，浸渍后取出，控制刨花施胶量为6-12wt％，随后对刨花进行干燥至含水率为6-12wt％。
(4)定向组坯：对施胶后的竹刨花进行定向铺装，沿竹刨花轴线取向度在0-30度之间。
(5)预压：将铺装后所得板坯于常温下进行预压(2-4MPa，10-30min)，使板坯初步成型。
(6)热压：对预压后的板坯进行热压(5-15MPa，140-160℃，10-30min)，并进行分步式泄压(先降压至热压表压力的3/4，接着降压至1/2，然后降压至1/4，每个阶段保持0.5-1.5mm，最后缓慢泄压至0)，得到毛边板。
(7)后处理：将毛边板经冷却、裁边、砂光、调质处理后，制得承重结构用竹定向刨花板。
其中，步骤(1)中，采用回转式竹筒连续上料切削装置对竹筒切削，如图1-4所示，该装置包括：
上料切削盘；如图1和8所示，所述上料切削盘包括水平设置的转盘本体1000、设于所述转盘本体圆周面上的环形轨道1001；转盘本体上设有多个(优选偶数)上下贯通且呈圆环状均匀等距围绕转盘本体中心分布的切削室1002。
驱动所述上料切削盘旋转的回转动力机构；如图8-9所示，所述回转动力机构包括机架2000和设于所述机架上的电机2001，所述电机的输出转轴上设有齿轮2002；所述环形轨道的圆周面为与所述齿轮啮合的齿面。
用于对所述切削室内的竹筒进行下压的下压机构。如图1-3所示，所述下压机构包括气缸架3000和至少一个固定于所述气缸架上的下压气缸3001；所述下压气缸朝向所述切削室，且下压气缸为多个时，每间隔一个切削室配备一个下压气缸。
设于上料切削盘下方的刨切机构；如图5-7所示，所述刨切机构包括筒体4000、水平设于所述筒体顶部的旋转刀盘4001、设于筒体内用于驱动所述旋转刀盘旋转的旋转驱动部件4002；所述筒体的顶部开口边沿与所述转盘本体的底部通过转轴连接以实现转盘本体相对于筒体旋转。其中，所述旋转刀盘的盘面上设有若干位置、形状、尺寸与所述切削室匹配的多个刀槽4003，所述刀槽均匀等距围绕旋转刀盘中心分布。刀槽内设有与刀刃朝上且与水平面倾斜30°-60°的刀具4004，刀槽与刀具之间设有供切削后刨片掉落的狭缝。旋转刀盘上均匀分布有若干开口上大下小的圆锥形状的通气孔4005。
实施例1
(1)竹刨花的制备：采用回转式竹筒连续上料切削装置对竹筒切削，获得未去除竹青和竹黄的竹刨花；竹刨花呈长条薄片状，长约14cm，宽约1.2cm，厚度约0.6mm。
(2)预处理：将竹刨花浸渍于碱溶液(4wt％的氢氧化钠溶液)中，1h后取出并洗至中性，干燥至绝干。
(3)浸胶：将竹刨花浸渍于固含量为15wt％的酚醛树脂胶液中，浸渍后取出，陈放于筛网中至胶液不再下滴，控制刨花施胶量为10wt％，随后对刨花进行干燥至含水率为10wt％。
(4)定向组坯：通过机械式定向铺装机对施胶刨花进行定向铺装，沿竹刨花轴线取向度在0-30度之间。
(5)预压：将铺装后所得板坯于常温下进行预压(3MPa，30min)，使板坯初步成型。
(6)热压：对预压后的板坯进行热压(15MPa，160℃，10min)，并进行分步式泄压(先降压至热压表压力的3/4，接着降压至1/2，然后降压至1/4，每个阶段保持1min，最后缓慢泄压至0)，得到毛边板。
(7)后处理：将毛边板经冷却、裁边、砂光、调质处理后，制得承重结构用竹定向刨花板。
所述回转式竹筒连续上料切削装置包括：
上料切削盘；所述上料切削盘包括水平设置的转盘本体1000、设于所述转盘本体圆周面上的环形轨道1001；转盘本体上设有十二个上下贯通且呈圆环状均匀等距围绕转盘本体中心分布的切削室1002。
驱动所述上料切削盘旋转的回转动力机构；所述回转动力机构包括机架2000和设于所述机架上的电机2001，所述电机的输出转轴上设有齿轮2002；所述环形轨道的圆周面为与所述齿轮啮合的齿面。
用于对所述切削室内的竹筒进行下压的下压机构。所述下压机构包括气缸架3000和固定于所述气缸架上的六个下压气缸3001；所述下压气缸朝向所述切削室，且每间隔一个切削室配备一个下压气缸。
设于上料切削盘下方的刨切机构；所述刨切机构包括筒体4000、水平设于所述筒体顶部的旋转刀盘4001、设于筒体内用于驱动所述旋转刀盘旋转的旋转驱动部件4002(旋转电机)；所述筒体的顶部开口边沿与所述转盘本体的底部通过转轴连接以实现转盘本体相对于筒体旋转。其中，所述旋转刀盘的盘面上设有若干位置、形状、尺寸与所述切削室匹配的四个刀槽4003，各刀槽均匀等距围绕旋转刀盘中心分布。刀槽内设有与刀刃朝上且与水平面倾斜45°的刀具4004，刀槽与刀具之间设有供切削后刨片掉落的狭缝。旋转刀盘上均匀分布有若干开口上大下小的圆锥形状的通气孔4005。
本实施例装置的工作原理为：首次工作时，多个上料工位将切削室加满竹筒后，回转动力机构驱动环形轨道使转盘本体转动一定角度，加满竹筒的切削室进入待切削工位(对准下压气缸)，下压气缸压住待切削竹筒，保证切削的竹材刨花的均匀，与此同时，其余几个切削室进入入料工位，开始入料，当切削区竹筒被切削完，入料区竹筒加满后，下压气缸收回，动力回转机构驱动环形轨道和切削室继续向前转动一定角度，加满竹筒的切削室进入待切削工位，下压气缸压住带切削竹筒，刨切机构的刀盘高速旋转切削竹筒。这两个工序完成后，转盘本体可以继续向前转一定角度进入下一个工位，也可以向后转动进入上一个工位，两者效果相同，具体方案可视情况而定。如此往复，相邻两个切削室，一个进行自动上料，一个进行竹片刨切，全程无需人工操作，从而实现一边上料一边切削，连续不间断工作。
具体地，如图10所示(以八个切削室为例)，在A工位时，此时上料口为2/4/6/8的偶数口，将这些偶数口注满料；
然后大齿圈在小齿轮带动下旋转，刚好旋转到B工位，此时的偶数切削室2/4/6/8处于下压气缸下方，执行下压气缸下压动作可以切料，与此同时，奇数切削室1/3/5/7是空的，此时可以开始上料到这些奇数切削室；待偶数切削室2/4/6/8的竹筒切削完毕后，奇数切削室1/3/5/7也注满了竹筒(图中C工位)；此时齿轮带动环形轨道又逆时针旋转达到D工位，将奇数切削室放置于下压气缸下方，从而可以实现奇数切削室内竹筒的切削，同时，偶数切削室又可以加料；如此周而复始的循环，即可批量式完成上料-切削的工作。
经上述方法制备的竹定向刨花板密度为1.19g/cm3，厚度为5mm，参照GB/T 4897-2015《刨花板》标准，对刨花板力学性能进行测试，所得结果静曲强度为131.80MPa，静曲模量为9875MPa，内结合强度0.82MPa，远超国家标着对承载型刨花板(P3型)的最低要求(静曲强度15MPa，静曲模量为2200MPa，内结合强度0.45MPa)，可用于承载型结构用材。
实施例2
(1)竹刨花的制备：采用回转式竹筒连续上料切削装置(结构同实施例1)对竹筒切削，获得未去除竹青和竹黄的竹刨花；竹刨花呈长条薄片状，长约14cm，宽约1.2cm，厚度约0.6mm。
(2)预处理：将竹刨花浸渍于水解偶联剂溶液(1％的KH560的乙醇-水混合溶液)中，然后取出并洗净，干燥至绝干。
多巴胺预处理包括：将多巴胺加入至水中，获得浓度为0.5-2g/L的多巴胺溶液，用Tris试剂调整pH＝8-9，得到预处理液；将竹刨花浸渍于预处理液中，12-48h后取出并洗净，干燥至绝干。
(3)浸胶：将竹刨花浸渍于固含量为15wt％的酚醛树脂胶液中，浸渍后取出，陈放于筛网中至胶液不再下滴，控制刨花施胶量为8wt％，随后对刨花进行干燥至含水率为10wt％。
(4)定向组坯：通过机械式定向铺装机对施胶刨花进行定向铺装，沿竹刨花轴线取向度在0-30度之间。
(5)预压：将铺装后所得板坯于常温下进行预压(3MPa，30min)，使板坯初步成型。
(6)热压：对预压后的板坯进行热压(10MPa，160℃，10min)，并进行分步式泄压(先降压至热压表压力的3/4，接着降压至1/2，然后降压至1/4，每个阶段保持1min，最后缓慢泄压至0)，得到毛边板。
(7)后处理：将毛边板经冷却、裁边、砂光、调质处理后，制得承重结构用竹定向刨花板。
经上述方法制备的竹定向刨花板密度为1.01g/cm3，厚度为5mm，参照GB/T 4897-2015《刨花板》标准，对刨花板力学性能进行测试，所得结果静曲强度为114.59MPa，静曲模量为7870MPa，内结合强度0.97MPa，远超国家标着对承载型刨花板(P3型)的最低要求(静曲强度15MPa，静曲模量为2200MPa，内结合强度0.45MPa)，可用于承载型结构用材。
实施例3
(1)竹刨花的制备：采用回转式竹筒连续上料切削装置(结构同实施例1)，获得未去除竹青和竹黄的竹刨花；竹刨花呈长条薄片状，长约10cm，宽约0.8cm，厚度约1.0mm。
(2)预处理：将多巴胺加入至水中，获得浓度为2g/L的多巴胺溶液，用Tris试剂调整pH＝8.5，得到预处理液；将竹刨花浸渍于预处理液中，24h后取出并洗净，干燥至绝干。
(3)浸胶：将竹刨花浸渍于固含量为15wt％的酚醛树脂胶液中，浸渍后取出，陈放于筛网中至胶液不再下滴，控制刨花施胶量为10wt％，随后对刨花进行干燥至含水率为8wt％。
(4)定向组坯：通过机械式定向铺装机对施胶刨花进行定向铺装，沿竹刨花轴线取向度在0-30度之间。
(5)预压：将铺装后所得板坯于常温下进行预压(3MPa，30min)，使板坯初步成型。
(6)热压：对预压后的板坯进行热压(15MPa，140℃，20min)，并进行分步式泄压(先降压至热压表压力的3/4，接着降压至1/2，然后降压至1/4，每个阶段保持1min，最后缓慢泄压至0)，得到毛边板。
(7)后处理：将毛边板经冷却、裁边、砂光、调质处理后，制得承重结构用竹定向刨花板。
经上述方法制备的竹定向刨花板密度为1.16g/cm3，厚度为5mm，参照GB/T 4897-2015《刨花板》标准，对刨花板力学性能进行测试，所得结果静曲强度为98.59MPa，静曲模量为8079MPa，内结合强度0.89MPa，远超国家标着对承载型刨花板(P3型)的最低要求(静曲强度15MPa，静曲模量为2200MPa，内结合强度0.45MPa)，可用于承载型结构用材。
对比例1
采用普通竹材加工剩余物及竹屑为原材料，采用实施例1的加工方法制备出普通竹定向刨花板。
经上述方法制备的竹定向刨花板密度为1.06g/cm3，厚度为5mm，参照GB/T 4897-2015《刨花板》标准，对刨花板力学性能进行测试，所得结果静曲强度为39.59MPa，静曲模量为4200MPa，内结合强度0.67MPa。
对比例2
不对竹刨花进行预处理，采用实施例1的方法制备出竹定向刨花板。
经上述方法制备的竹定向刨花板密度为1.13g/cm3，厚度为5mm，参照GB/T4897-2015《刨花板》标准，对刨花板力学性能进行测试，所得结果静曲强度为72.25MPa，静曲模量为6464MPa，内结合强度0.59MPa。
对比例3
采用实施例1的方法，但不采用分布式泄压方式，采用热压后一步泄压方式制备出竹定向刨花板。
经上述方法制备的竹定向刨花板密度为1.01g/cm3，厚度为5.5mm，参照GB/T4897-2015《刨花板》标准，对刨花板力学性能进行测试，所得结果静曲强度为50.87MPa，静曲模量为5100MPa，内结合强度0.46MPa。
性能对比分析
Figure BDA0003291399180000111
由上表数据可知：尽管各对比例制得的板材亦具有良好的力学性能，满足国家标准的最低要求，但是相对于各实施例，各项力学性能仍明显降低。对比例1相对于实施例来说，采用普通竹材加工剩余物及竹屑为原材料制备刨花板，板坯内部竹屑之间可能存在孔隙且刨花与刨花之间的搭接不足，刨花无定向性。而实施例中刨花尺寸稳定，大小均一，大片刨花与刨花间接触面积大，相对胶接面积大，因而对比例1强度较实施例明显降低；对比例2相对于实施例来说，没有对竹刨花进行预处理，刨花表面活性基团明显低于实施例，且由于竹材本身没有横向细胞，渗透性能较差，所以对比例2强度相对实施例1明显降低；对比例3相对于实施例来说，由于没有采取分段式泄压，一步式泄压，导致热压过程中的残存水蒸气突然逸出，冲坏板坯，在板材内部容易形成裂纹或者鼓泡(导致密度相较于实施例1显著降低，厚度较大)，因而板材力学性能急剧降低。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种承重结构用竹定向刨花板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）竹刨花的制备：对竹材进行切削，获得未去除竹青和竹黄的竹刨花；所述竹刨花呈长条薄片状，长8-14cm，宽0.5-1.3cm，厚度0.5-1.5mm；
（2）预处理：对竹刨花进行碱预处理、偶联剂预处理或多巴胺预处理；
所述碱预处理包括：将竹刨花浸渍于碱溶液中，然后取出并洗至中性，干燥至绝干；
所述偶联剂预处理包括：将竹刨花浸渍于水解偶联剂溶液中，然后取出并洗净，干燥至绝干；
所述多巴胺预处理包括：将多巴胺加入至水中，获得浓度为0.5-2 g/L的多巴胺溶液，用Tris试剂调整pH=8-9，得到预处理液；将竹刨花浸渍于预处理液中，然后取出并洗净，干燥至绝干；
（3）浸胶：将竹刨花浸渍于酚醛树脂胶液中，浸渍后取出，控制刨花施胶量为6-12wt％，随后对刨花进行干燥；
（4）定向组坯：对施胶后的竹刨花进行定向铺装，沿竹刨花轴线取向度在0-30度之间；
（5）预压：将铺装后所得板坯于常温下进行预压，使板坯初步成型；
（6）热压：对预压后的板坯进行热压，并进行分步式泄压，得到毛边板；
（7）后处理：将毛边板经冷却、裁边、砂光、调质处理后，制得承重结构用竹定向刨花板。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中：
所述碱预处理中，所述碱溶液为1-5wt%的氢氧化钠溶液或1-5wt%的氢氧化钾溶液；浸渍时间为1-6h；
所述偶联剂预处理中，所述水解偶联剂溶液为0.5-2%的KH550或KH560的乙醇-水混合溶液；
所述多巴胺预处理中，浸渍时间为12-48 h。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述酚醛树脂胶液的固含量为10-20wt%，干燥后竹刨花的含水率为6-12wt％。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，所述预压压力为2-4MPa，预压时间为10-30 min。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（6）中，
所述热压压力为5-15 MPa，热压温度为140-160℃，热压时间为10-30 min；
所述分步式泄压具体为：先降压至热压表压力的3/4，接着降压至1/2，然后降压至1/4，每个阶段保持0.5-1.5min，最后缓慢泄压至0。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，采用回转式竹筒连续上料切削装置对竹筒切削；所述回转式竹筒连续上料切削装置包括：
上料切削盘；所述上料切削盘包括水平设置的转盘本体、设于所述转盘本体圆周面上的环形轨道；转盘本体上设有多个上下贯通且围绕转盘本体中心分布的切削室；
驱动所述上料切削盘旋转的回转动力机构；所述回转动力机构通过与所述环形轨道的配合实现驱动；
用于对所述切削室内的竹筒进行下压的下压机构；
设于上料切削盘下方的刨切机构。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述下压机构包括气缸架和至少一个固定于所述气缸架上的下压气缸；所述下压气缸朝向所述切削室，且下压气缸为多个时，每间隔一个切削室配备一个下压气缸。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述刨切机构包括筒体、水平设于所述筒体顶部的旋转刀盘、设于筒体内用于驱动所述旋转刀盘旋转的旋转驱动部件；所述筒体的顶部开口边沿与所述转盘本体的底部通过转轴连接以实现转盘本体相对于筒体旋转；
所述旋转刀盘的盘面上设有若干刀槽，所述刀槽内设有与刀刃朝上且与水平面倾斜的刀具，刀槽与刀具之间设有供切削后刨片掉落的狭缝。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述旋转刀盘上均匀分布有若干通气孔。
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