CN114393666A - 一种无胶竹纤维制品的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无胶竹纤维制品的制备方法，该方法为：将竹筒沿着顺纹方向劈开，加工成块状，粉碎，得到粉碎物A；或/和将竹材加工剩余物粉碎后加水a混合后静置，收集上层的漂浮的物质A和下层的沉淀的物质B；向粉碎物A中加入水b混合后，得到待热压材料；或将粉碎物A和物质A混合得到混合物C，向混合物C中加水c混合后，得到待热压材料；或将物质A和物质B混合后得到混合物D，向混合物D中加水d，得待热压材料；将待热压材料热压后，得到无胶竹纤维制品。本发明仅通过水使竹材的竹纤维和薄壁细胞具有流动性，任意成型，在水和热的双重条件下，利用竹纤维和薄壁细胞发生的物理化学反应产生自胶合作用，无需施胶，安全环保。
Description
技术领域
本发明属于竹材加工技术领域，具体涉及一种无胶竹纤维制品的制备方法。
背景技术
目前，市场上一次性餐盒、包装盒等多数为塑料制品或者木纤维制品，塑料产品难以降解污染环境，木纤维制品的加工工艺为先将原料分离得到纤维，经过脱除木质素处理，再添加胶黏剂形成木纤维制品。随着木材资源的紧缺及不能充分利用原料木质素，大量木纤维依靠进口或废料回收利用，导致了木纤维制品面临原料不足、价格昂贵等问题；由于添加胶黏剂，产品也面临着不易回收利用、不易降解等环保问题。还有针对竹纤维进行预处理，然后再形成自胶合纤维制品，但这部分产品通常将采用处理将薄壁细胞分解或者破坏后提取出竹纤维(例如蒸汽爆破、热磨处理、高温软化处理等)的工艺，材料利用率低、工艺复杂、生产成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种无胶竹纤维制品的制备方法，该方法在完全不施胶的情况下，且无需预处理，仅通过用水使得竹材的竹纤维和薄壁细胞具有流动性，能够任意成型，同时能够实现连续化生产，更是在水和热的双重条件下，利用竹纤维和薄壁细胞发生的物理化学反应产生自胶合作用，同时制备的纤维制品在生产过程中不产生化学污染，制品环保且容易回收利用，能够大规模、自动化生产。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无胶竹纤维制品的制备方法，该方法为：
S1、将竹筒沿着顺纹方向劈开，加工成块状，然后粉碎，得到粉碎物A；所述粉碎物A的粒度为60目～200目；
或/和将竹材加工剩余物粉碎，得到粉碎物B，然后加水a混合搅拌后，静置5min～15min，分别收集上层的漂浮的物质A和下层的沉淀的物质B；所述粉碎物B的粒度为60目～100目；
S2、向S1中得到的粉碎物A中加入水b混合后，倒入模具中，得到待热压材料；所述待热压材料中粉碎物A和水b的质量比为1：(3～10)；
或者将S1中得到的粉碎物A和物质A混合得到混合物C，向所述混合物C中加水c混合后，倒入模具中，得到待热压材料；所述混合物C中粉碎物A和物质A的质量比为1：(0.3～0.5)；所述待热压材料中混合物C和水c的质量比为1：(3～10)；
或者将S1中得到的物质A和物质B混合后得到混合物D，然后向所述混合物D中加水d，倒入模具中，得到待热压材料；所述混合粉末中物质A和物质B的质量比为1：(0.5～1)；所述待热压材料混合物D和水d的质量比为1：(3～10)；
S3、将S2中得到的待热压材料热压后，得到无胶竹纤维制品。
优选地，S1中所述粉碎物B和水a的质量比为1：(3～10)。
优选地，S3中热压的条件为：在温度为180℃～220℃、压力为10MPa～15MPa的条件下热压10min～20min。
优选地，S3中所述无胶竹纤维制品内结合强度为0.25MPa～0.8MPa，弯曲强度为4.4MPa～13MPa，弹性模量2000MPa～6000MPa，24h吸水厚度膨胀率10％～25％。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明在完全不施胶的情况下，且无需预处理，仅通过用水使得竹材的竹纤维和薄壁细胞具有流动性，能够任意成型，同时能够实现连续化生产，更是在水和热的双重条件下，利用竹纤维和薄壁细胞发生的物理化学反应产生自胶合作用，同时制备的纤维制品在生产过程中不产生化学污染，制品环保且容易回收利用，能够大规模、自动化生产。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例5的物质A的薄壁细胞形貌及所含淀粉颗粒图。
图2是本发明实施例5的物质B的纤维的形貌。
具体实施方式
实施例1
本实施例的无胶竹纤维制品的制备方法，该方法为：
S1、将竹筒沿着顺纹方向劈开，加工成块状，然后粉碎，得到粉碎物A；所述粉碎物A的粒度为60目～200目；
S2、向S1中得到的粉碎物A中加入水b混合后，倒入模具中，得到待热压材料；所述待热压材料中粉碎物A和水b的质量比为1：3；
S3、将S2中得到的待热压材料在温度为180℃、压力为15MPa的条件下热压10min热压后，得到无胶竹纤维制品；
本实施例制备的无胶竹纤维制品内结合强度为0.25MPa，弯曲强度为9.4MPa，弹性模量4291MPa，24h吸水厚度膨胀率25％。
竹材中具有竹纤维和薄壁细胞，薄壁细胞中含有淀粉，本发明利用在热压过程中，在高温的条件下通过水的流动性使得薄壁细胞中的淀粉通过热压作用发生游离，在水和热的双重条件下，竹纤维和薄壁细胞发生的物理化学反应产生自胶合作用，并且水和粉碎物A混合后，待热压材料具有流动性，可以任意成型，对制备最终的无胶竹纤维制品的形状可选择性更强，制备的纤维制品具有良好的结合和力强度可以制备竹纤维餐盒、包装盒、鸡蛋托等制品。
实施例2
本实施例的无胶竹纤维制品的制备方法，该方法为：
S1、将竹筒沿着顺纹方向劈开，加工成块状，然后粉碎，得到粉碎物A；所述粉碎物A的粒度为60目～200目；
S2、向S1中得到的粉碎物A中加入水b混合后，倒入模具中，得到待热压材料；所述待热压材料中粉碎物A和水b的质量比为1：10；
S3、将S2中得到的待热压材料在温度为220℃、压力为10MPa的条件下热压20min热压后，得到无胶竹纤维制品；
本实施例制备的无胶竹纤维制品内结合强度为0.8MPa，弯曲强度为10MPa，弹性模量2122MPa，24h吸水厚度膨胀率10％。
实施例3
本实施例的无胶竹纤维制品的制备方法，该方法为：
S1、将竹筒沿着顺纹方向劈开，加工成块状，然后粉碎，得到粉碎物A；所述粉碎物A的粒度为60目～200目；
将竹材加工剩余物粉碎，得到粉碎物B，然后加水a混合搅拌后，静置15min，收集上层的漂浮的物质A；上层的漂浮的物质A多为薄壁细胞；所述粉碎物B和水a的质量比为1：3；
S2、将S1中得到的粉碎物A和物质A混合得到混合物C，向所述混合物C中加水c混合后，倒入模具中，得到待热压材料；所述混合物C中粉碎物A和物质A的质量比为1：0.5；所述待热压材料中混合物C和水c的质量比为1：10；
S3、将S2中得到的待热压材料在温度为220℃、压力为10MPa的条件下热压20min热压后，得到无胶竹纤维制品；
本实施例制备的无胶竹纤维制品内结合强度为0.48MPa，弯曲强度为10.7MPa，弹性模量6000MPa，吸水厚度膨胀率15％。
本实施例中物质A主要为薄壁细胞，如图1所示，左图为薄壁细胞的形貌图，右图为局部放大图，可见内含的颗粒状物质为淀粉颗粒，物质A中不仅含有较高的半纤维和木质素含量，还含有丰富的淀粉，将物质A添加到粉碎物A中，在热压的时候半纤维素和木质素受热分解及熔融流动增加颗粒之间的结合，同时，淀粉糊化形成微型胶钉更有利用颗粒之间的结合，该产品适合潮湿环境用的包装盒等。
实施例4
本实施例的无胶竹纤维制品的制备方法，该方法为：
S1、将竹筒沿着顺纹方向劈开，加工成块状，然后粉碎，得到粉碎物A；所述粉碎物A的粒度为60目～200目；
将竹材加工剩余物粉碎至粒度为60-100目，得到粉碎物B，然后加水a混合搅拌后，静置5min，收集上层的漂浮的物质A；上层的漂浮的物质A多为薄壁细胞；所述粉碎物B和水a的质量比为1：10；
S2、将S1中得到的粉碎物A和物质A混合得到混合物C，向所述混合物C中加水c混合后，倒入模具中，得到待热压材料；所述混合物C中粉碎物A和物质A的质量比为1：0.3；所述待热压材料中混合物C和水c的质量比为1：3；
S3、将S2中得到的待热压材料在温度为200℃、压力为12MPa的条件下热压10min热压后，得到无胶竹纤维制品；
本实施例制备的无胶竹纤维制品内结合强度为0.33MPa，弯曲强度为13MPa，弹性模量4717MPa，24h吸水厚度膨胀率16％。
实施例5
本实施例的无胶竹纤维制品的制备方法，该方法为：
S1、将竹材加工剩余物粉碎，得到粉碎物B，然后加水a混合搅拌后，静置30min，收集上层的漂浮的物质A和下层的沉淀的物质B；上层的漂浮的物质A多为薄壁细胞，下层的沉淀的物质B多为纤维；所述粉碎物B的粒度为60目～100目；所述粉碎物B和水a的质量比为1：8；
S2、将S1中得到的物质A和物质B混合后得到混合物D，然后向所述混合物D中加水d，倒入模具中，得到待热压材料；所述混合粉末中物质A和物质B的质量比为1：1；所述待热压材料混合物D和水d的质量比为1：10；
S3、将S2中得到的待热压材料在温度为190℃、压力为10MPa的条件下热压20min热压后，得到无胶竹纤维制品；
本实施例制备的无胶竹纤维制品内结合强度为0.33MPa，弯曲强度为5.4MPa，弹性模量为2000MPa，24h吸水厚度膨胀率为20％。
图1本实施例的物质A的薄壁细胞形貌及所含淀粉颗粒图(右图为左图的局部放大图)，图2是本实施例的物质B的纤维的形貌。本实施例中物质A主要为薄壁细胞，物质A中不仅含有较高的半纤维和木质素含量，还含有丰富的淀粉，将物质A添加到粉碎物A中，在热压的时候半纤维素和木质素受热分解及熔融流动增加颗粒之间的结合，同时，淀粉糊化形成微型胶钉更有利用颗粒之间的结合。
物质B主要为纤维，其中物质A和物质B中的纤维素、半纤维素和木质素的含量如表1所示。
表1物质A与物质B的化学成分
| 物质 | 纤维素(％) | 半纤维素(％) | 木质素(％) |
| 物质A(薄壁细胞) | 34.98 | 22.12 | 30.97 |
| 物质B(纤维) | 41.84 | 19.31 | 26.58 |
待热压材料为物质A、物质B和水组成，能够直接利用大量的加工剩余物，实现全竹利用，能够制备一些对力学性能要求不高的包装材料等。
待热压材料为物质A、物质B和水组成，这种方式首先可以使得原材料具有流动性，可以成任意形状，即模具什么形状就可以制备什么形状的制品，另外水的作用可以使得制品表面比较光滑细腻，因为纤维和薄壁细胞中的部分化学成分可以在热的作用下可以溶于水或者在水中分解流动，相互胶结形成比较光滑细腻的表面。
实施例6
本实施例的无胶竹纤维制品的制备方法，该方法为：
S1、将竹材加工剩余物粉碎，得到粉碎物B，然后加水a混合搅拌后，静置10min，分别收集上层的漂浮的物质A和下层的沉淀的物质B；上层的漂浮的物质A多为薄壁细胞，下层的沉淀的物质B多为纤维；所述粉碎物B的粒度为60目～100目；所述粉碎物B和水a的质量比为1：10；
S2、将S1中得到的物质A和物质B混合后得到混合物D，然后向所述混合物D中加水d，倒入模具中，得到待热压材料；所述混合粉末中物质A和物质B的质量比为1：0.5；所述待热压材料混合物D和水d的质量比为1：3；
S3、将S2中得到的待热压材料在温度为180℃、压力为15MPa的条件下热压10min热压后，得到无胶竹纤维制品；
本实施例制备的无胶竹纤维制品内结合强度为0.25MPa，弯曲强度为4.4MPa，弹性模量4291MPa，24h吸水厚度膨胀率20％。
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、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (4)
1.一种无胶竹纤维制品的制备方法，其特征在于，该方法为：
S1、将竹筒沿着顺纹方向劈开，加工成块状，然后粉碎，得到粉碎物A；所述粉碎物A的粒度为60目～200目；
或/和将竹材加工剩余物粉碎，得到粉碎物B，然后加水a混合搅拌后，静置5min～15min，分别收集上层的漂浮的物质A和下层的沉淀的物质B；所述粉碎物B的粒度为60目～100目；
S2、向S1中得到的粉碎物A中加入水b混合后，倒入模具中，得到待热压材料；所述待热压材料中粉碎物A和水b的质量比为1：(3～10)；
或者将S1中得到的粉碎物A和物质A混合得到混合物C，向所述混合物C中加水c混合后，倒入模具中，得到待热压材料；所述混合物C中粉碎物A和物质A的质量比为1：(0.3～0.5)；所述待热压材料中混合物C和水c的质量比为1：(3～10)；
或者将S1中得到的物质A和物质B混合后得到混合物D，然后向所述混合物D中加水d，倒入模具中，得到待热压材料；所述混合粉末中物质A和物质B的质量比为1：(0.5～1)；所述待热压材料混合物D和水d的质量比为1：(3～10)；
S3、将S2中得到的待热压材料热压后，得到无胶竹纤维制品。
2.根据权利要求1所述的一种无胶竹纤维制品的制备方法，其特征在于，S1中所述粉碎物B和水a的质量比为1：(3～10)。
3.根据权利要求1所述的一种无胶竹纤维制品的制备方法，其特征在于，S3中热压的条件为：在温度为180℃～220℃、压力为10MPa～15MPa的条件下热压10min～20min。
4.根据权利要求1所述的一种无胶竹纤维制品的制备方法，其特征在于，S3中所述无胶竹纤维制品内结合强度为0.25MPa～0.8MPa，弯曲强度为4.4MPa～13MPa，弹性模量2000MPa～6000MPa，24h吸水厚度膨胀率10％～25％。
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