CN114536503B - 一种重竹宽幅面板材的生产方法 - Google Patents

一种重竹宽幅面板材的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种重竹宽幅面板材的生产方法，属于竹材生产加工技术领域。本发明先对毛竹进行预处理，然后分别采用纳米氧化锆、壳聚糖处理酚醛树脂胶粘剂得到两种新的胶粘剂，将所得两种胶粘剂分别对竹束浸胶，得到浸胶竹束进行组坯，最后冷压成型得到本发明所述重竹宽幅面板材。本发明制备得到的重竹宽幅面板材有效解决了重竹制品易产生横向裂纹、易发霉、稳定性差的缺陷，能够很好的代替常规木材在家具等领域的使用，具有良好的应用前景。

Description

一种重竹宽幅面板材的生产方法
技术领域
本发明属于竹材生产加工技术领域，具体涉及一种重竹宽幅面板材的生产方法。
背景技术
我国竹子种类、竹林面积、蓄积量均为世界之最。竹材是速生材，成长期短，如毛竹3-5年即可采伐利用，另外还有一些小径竹成长期更短。因此，竹林管理得当、合理采伐，就能够源源不断地提供竹材。而柚木、红黑酸枝、红松、花梨木、鸡翅木等珍贵木材，成材则需要百年甚至数百年时间，再加上人类长期无节制的砍伐，一些珍贵树种资源已经枯竭。因此，发展利用竹材是解决我国家具材料短缺，家具业可持续发展的切实可行的途径。
竹材种类繁多，毛竹、淡竹、刚竹等均可用于生产重竹板材，所谓重竹板材并不是用重竹为材料制作的板材，其是由普通的毛竹等碾碎成丝，重新组合后再经过上胶热压得到的一种新型竹材。重竹板材的力学性能、物理性能经过重新组合后产生了质的飞跃，其抗压强度、冲击强度等相较于常规木材有显著提升。作为一种将竹材重新组织并加以强化成型的新型竹质材料，重竹板材制作加工工艺环保，制作原料要求低、来源广泛且能够循环再生，具有较高的经济价值；重竹板材有效利用了闲置林业资源且保护了生态平衡。
综上优点，现有技术常采用重竹制备的材料代替常规木材制造家具等，其能够大幅降低成本且提高制得产品的部分力学性能。然而，在实际生产生活使用过程中，采用重竹材料制造的产品存在易产生横向裂纹、易发霉、稳定性差等问题，尤其在温度较高的环境中，因此，对重竹产品的生产加工工艺还有待进一步改善。
发明内容
针对背景技术提及的现有工艺制备的重竹性能上的不足，本发明的目的在于提供一种重竹宽幅面板材的生产方法，本发明制备的重竹宽幅面板材有效克服了横向易产生裂纹、易发霉、耐候性差等问题。本发明具体是通过如下技术方案实现的：
一种重竹宽幅面板材的生产方法，包括如下步骤：
1)原料预处理：取新采的毛竹剖除竹青后进行蒸煮，然后碾压成竹束，将竹束浸入乙醇溶液中，缓慢滴加环氧乙烷，随后取出干燥；
2)配制胶粘剂：取分子量900-1400、粘度180-200cps的酚醛树脂胶粘剂，分别加入纳米氧化锆、壳聚糖得到胶粘剂I、胶粘剂II；
3)胶粘剂浸胶：使用步骤2)所得胶粘剂I、胶粘剂II分别对步骤1)预处理后的竹束进行浸胶处理，处理后干燥；
4)组坯成型：将步骤3)干燥后的浸胶竹束进行组坯，最后冷压成型得到所述重竹宽幅面板材。
进一步地，步骤1)所述乙醇溶液的体积分数为50％。
本发明先采用环氧乙烷对除去竹青的竹束进行预处理，其目的是初步提高竹束的防腐、防霉性能。
进一步地，步骤1)所述干燥温度为80-95℃，干燥后竹束的含水率为8％-12％。
进一步地，步骤2)所述纳米氧化锆的添加量为所述酚醛树脂胶粘剂质量的0.6％-1.0％。
进一步地，步骤2)所述壳聚糖的添加量为所述酚醛树脂胶粘剂质量的5％-9％。
进一步地，步骤3)所述胶粘剂浸胶的具体操作为：取部分步骤1)预处理后的竹束放入胶粘剂I中浸胶，浸胶温度控制在35-50℃，浸胶时间为15-20min；另取部分步骤1)预处理后的竹束放入胶粘剂II中浸胶，浸胶温度控制在50-65℃，浸胶时间为10-14min；浸胶完毕都于90-100℃下干燥。
进一步地，所述胶粘剂I、胶粘剂II浸胶的浸胶量均为7％-16％。
为了进一步改善现有重竹材料制品易产生横向裂纹、易发霉、稳定性差的缺陷，本发明向酚醛树脂胶粘剂中分别加入0.6％-1.0％的纳米氧化锆和5％-9％的壳聚糖得到两种不同的胶粘剂，将所得两种胶粘剂分别对上述预处理后的竹束浸胶，最后得到两种浸胶竹束经冷压组坯即得重竹板材。酚醛树脂胶粘剂为木材加工领域常用的胶粘剂，其具有极性大、粘结力较强、耐热耐水等优点，但是其脆性大、易龟裂、对材料的含水率要求苛刻；综合考虑胶粘剂中酚醛树脂及有机溶剂等组分对胶粘剂粘结力、脆性、耐性的影响，本发明选用分子量900-1400、粘度180-200cps的酚醛树脂胶粘剂，向其中分别加入适量纳米氧化锆与壳聚糖得到两种新的胶粘剂I、II；纳米氧化锆能够显著改善所选酚醛树脂胶粘剂的脆性，而壳聚糖具有较强的吸附能力，添加了壳聚糖的胶粘剂II能够与添加了纳米氧化锆的胶粘剂I及竹材基材紧密结合，从而能够有效改善重竹制品易产生横向裂纹的缺陷。
进一步地，浸胶后干燥控制竹束的含水率为6％-8％。
进一步地，采用胶粘剂I浸胶的竹束与采用胶粘剂II浸胶的竹束质量之比为(2.5-3.5):7。
进一步地，步骤4)所述冷压成型的压力为8.8-9.5MPa。
将不同胶粘剂浸胶后得到的两种竹束优化配比并交错叠加组坯，本发明采用冷压成型的处理工艺，控制压力为8.8-9.5MPa，冷压后115-130℃范围内分段升温热固化最后缓慢冷却即得一种防霉、不易产生横向裂纹的、稳定性较佳的重竹宽幅面板材。
与现有技术相比，本发明的优异效果是：
1、本发明以常规竹材毛竹为主要原料，相较于常规木材成本显著降低。
2、本发明采用两种浸胶竹束及不同的冷压组坯工艺，最终制得的重竹宽幅面板材具有很好的防霉、稳定性且不易产生横向裂纹，在温度较高的环境中依旧具有良好的使用性能，克服了现有重竹材料的不足，能够很好的代替常规木材在家具等领域中应用。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，并非用于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
1.取新采的毛竹剖除竹青后蒸煮3小时，然后碾压成竹束，将竹束浸入50％乙醇溶液中，缓慢滴加几滴环氧乙烷，随后取出于90℃条件下干燥至含水率为11％；
2.取两份分子量1200、粘度185cps的酚醛树脂胶粘剂，分别加入其质量0.8％的纳米氧化锆、7％的壳聚糖混合均匀得到胶粘剂I、胶粘剂II；
3.取30千克预处理后的竹束放入胶粘剂I中浸胶，浸胶温度控制在42℃，浸胶时间为18min，浸胶量为12％；取70千克预处理后的竹束放入胶粘剂II中浸胶，浸胶温度控制在55℃，浸胶时间为13min，浸胶量为14％；浸胶完毕都于95℃下干燥至含水率为7.2％；
4.将所得两种浸胶竹束交错叠加组坯，然后在9.2MPa条件下冷压成型，冷压后115-130℃范围内分段升温热固化最后缓慢冷却即得重竹宽幅面板材。
对本实施例制备的重竹板材于常温下进行性能检测：静曲强度MOR为133.8MPa，弹性模量MOE为16754MPa，防霉等级1.2，内结合强度3.74MPa；70℃环境下进行性能检测：静曲强度MOR为130.4MPa，弹性模量MOE为16252MPa，防霉等级1.2，内结合强度3.53MPa。
实施例2
1.取新采的毛竹剖除竹青后蒸煮3小时，然后碾压成竹束，将竹束浸入50％乙醇溶液中，缓慢滴加几滴环氧乙烷，随后取出于90℃条件下干燥至含水率为11％；
2.取两份分子量1200、粘度185cps的酚醛树脂胶粘剂，分别加入其质量0.6％的纳米氧化锆、9％的壳聚糖混合均匀得到胶粘剂I、胶粘剂II；
3.取30千克预处理后的竹束放入胶粘剂I中浸胶，浸胶温度控制在42℃，浸胶时间为18min，浸胶量为12％；取70千克预处理后的竹束放入胶粘剂II中浸胶，浸胶温度控制在55℃，浸胶时间为13min，浸胶量为14％；浸胶完毕都于95℃下干燥至含水率为7.2％；
4.将所得两种浸胶竹束交错叠加组坯，然后在9.2MPa条件下冷压成型，冷压后115-130℃范围内分段升温热固化最后缓慢冷却即得重竹宽幅面板材。
对本实施例制备的重竹板材于常温下进行性能检测：静曲强度MOR为128.5MPa，弹性模量MOE为15844MPa，防霉等级1.4，内结合强度3.56MPa；70℃环境下进行性能检测：静曲强度MOR为121.6MPa，弹性模量MOE为15160MPa，防霉等级1.5，内结合强度3.24MPa。
实施例3
1.取新采的毛竹剖除竹青后蒸煮3小时，然后碾压成竹束，将竹束浸入50％乙醇溶液中，缓慢滴加几滴环氧乙烷，随后取出于90℃条件下干燥至含水率为11％；
2.取两份分子量1200、粘度185cps的酚醛树脂胶粘剂，分别加入其质量1.0％的纳米氧化锆、5％的壳聚糖混合均匀得到胶粘剂I、胶粘剂II；
3.取30千克预处理后的竹束放入胶粘剂I中浸胶，浸胶温度控制在42℃，浸胶时间为18min，浸胶量为12％；取70千克预处理后的竹束放入胶粘剂II中浸胶，浸胶温度控制在55℃，浸胶时间为13min，浸胶量为14％；浸胶完毕都于95℃下干燥至含水率为7.2％；
4.将所得两种浸胶竹束交错叠加组坯，然后在9.2MPa条件下冷压成型，冷压后115-130℃范围内分段升温热固化最后缓慢冷却即得重竹宽幅面板材。
对本实施例制备的重竹板材于常温下进行性能检测：静曲强度MOR为129.7MPa，弹性模量MOE为16310MPa，防霉等级1.3，内结合强度3.63MPa；70℃环境下进行性能检测：静曲强度MOR为124.8MPa，弹性模量MOE为15972MPa，防霉等级1.5，内结合强度3.40MPa。
实施例4
1.取新采的毛竹剖除竹青后蒸煮3小时，然后碾压成竹束，将竹束浸入50％乙醇溶液中，缓慢滴加几滴环氧乙烷，随后取出于90℃条件下干燥至含水率为11％；
2.取两份分子量1200、粘度185cps的酚醛树脂胶粘剂，分别加入其质量0.8％的纳米氧化锆、7％的壳聚糖混合均匀得到胶粘剂I、胶粘剂II；
3.取25千克预处理后的竹束放入胶粘剂I中浸胶，浸胶温度控制在42℃，浸胶时间为18min，浸胶量为8％；取70千克预处理后的竹束放入胶粘剂II中浸胶，浸胶温度控制在55℃，浸胶时间为13min，浸胶量为14％；浸胶完毕都于95℃下干燥至含水率为7.2％；
4.将所得两种浸胶竹束交错叠加组坯，然后在8.8MPa条件下冷压成型，冷压后115-130℃范围内分段升温热固化最后缓慢冷却即得重竹宽幅面板材。
对本实施例制备的重竹板材于常温下进行性能检测：静曲强度MOR为122.8MPa，弹性模量MOE为15722MPa，防霉等级1.4，内结合强度3.45MPa；70℃环境下进行性能检测：静曲强度MOR为118.9MPa，弹性模量MOE为14996MPa，防霉等级1.5，内结合强度3.20MPa。
对比例1
1.取新采的毛竹剖除竹青后蒸煮3小时，然后碾压成竹束，将竹束浸入50％乙醇溶液中，缓慢滴加几滴环氧乙烷，随后取出于90℃条件下干燥至含水率为11％；
2.取两份分子量1200、粘度185cps的酚醛树脂胶粘剂，分别加入其质量0.8％的纳米氧化锆、7％的壳聚糖混合均匀得到胶粘剂I、胶粘剂II；
3.取50千克预处理后的竹束放入胶粘剂I中浸胶，浸胶温度控制在42℃，浸胶时间为18min，浸胶量为12％；取50千克预处理后的竹束放入胶粘剂II中浸胶，浸胶温度控制在55℃，浸胶时间为13min，浸胶量为14％；浸胶完毕都于95℃下干燥至含水率为7.2％；
4.将所得两种浸胶竹束交错叠加组坯，然后在9.2MPa条件下冷压成型，冷压后115-130℃范围内分段升温热固化最后缓慢冷却即得重竹宽幅面板材。
对本对比例制备的重竹板材于常温下进行性能检测：静曲强度MOR为132.4MPa，弹性模量MOE为16442MPa，防霉等级1.2，内结合强度3.69MPa；70℃环境下进行性能检测：静曲强度MOR为115.3MPa，弹性模量MOE为14118MPa，防霉等级1.3，内结合强度1.76MPa。
对比例2
1.取新采的毛竹剖除竹青后蒸煮3小时，然后碾压成竹束，将竹束浸入50％乙醇溶液中，缓慢滴加几滴环氧乙烷，随后取出于90℃条件下干燥至含水率为11％；
2.取两份分子量2000、粘度185cps的酚醛树脂胶粘剂，分别加入其质量0.8％的纳米氧化锆、7％的壳聚糖混合均匀得到胶粘剂I、胶粘剂II；
3.取30千克预处理后的竹束放入胶粘剂I中浸胶，浸胶温度控制在42℃，浸胶时间为18min，浸胶量为12％；取70千克预处理后的竹束放入胶粘剂II中浸胶，浸胶温度控制在55℃，浸胶时间为13min，浸胶量为14％；浸胶完毕都于95℃下干燥至含水率为7.2％；
4.将所得两种浸胶竹束交错叠加组坯，然后在7.5MPa条件下冷压成型，冷压后115-130℃范围内分段升温热固化最后缓慢冷却即得重竹宽幅面板材。
对本对比例制备的重竹板材于常温下进行性能检测：静曲强度MOR为119.4MPa，弹性模量MOE为14469MPa，防霉等级1.3，内结合强度1.55MPa。
对比例3
1.取新采的毛竹剖除竹青后蒸煮3小时，然后碾压成竹束，将竹束浸入50％乙醇溶液中，缓慢滴加几滴环氧乙烷，随后取出于90℃条件下干燥至含水率为11％；
2.取分子量1200、粘度185cps的酚醛树脂胶粘剂，加入其质量0.8％的纳米氧化锆混合均匀得到胶粘剂I；
3.取100千克预处理后的竹束放入胶粘剂I中浸胶，浸胶温度控制在42℃，浸胶时间为18min，浸胶量为12％；浸胶完毕于95℃下干燥至含水率为7.2％；
4.将所得浸胶竹束叠加组坯，然后在9.2MPa条件下冷压成型，冷压后115-130℃范围内分段升温热固化最后缓慢冷却即得重竹宽幅面板材。
对本对比例制备的重竹板材于常温下进行性能检测：静曲强度MOR为121.7MPa，弹性模量MOE为15898MPa，防霉等级1.3，内结合强度1.39MPa。
对比例4
1.取新采的毛竹剖除竹青后蒸煮3小时，然后碾压成竹束，将竹束浸入50％乙醇溶液中，缓慢滴加几滴环氧乙烷，随后取出于90℃条件下干燥至含水率为11％；
2.取分子量1200、粘度185cps的酚醛树脂胶粘剂，加入其质量7％的壳聚糖混合均匀得到胶粘剂II；
3.取100千克预处理后的竹束放入胶粘剂II中浸胶，浸胶温度控制在55℃，浸胶时间为13min，浸胶量为14％；浸胶完毕于95℃下干燥至含水率为7.2％；
4.将所得浸胶竹束叠加组坯，然后在9.2MPa条件下冷压成型，冷压后115-130℃范围内分段升温热固化最后缓慢冷却即得重竹宽幅面板材。
对本对比例制备的重竹板材于常温下进行性能检测：静曲强度MOR为126.4MPa，弹性模量MOE为16239MPa，防霉等级1.3，内结合强度1.42MPa。
综上，由实施例1-4所制重竹板材样品检测数据可知，本发明工艺方法制备得到的重竹宽幅面板材防霉性好、结合强度高不易开裂，尤其在高温环境中依旧能够保持良好的使用性能。而对比实施例1与对比例1数据可知，改变两种浸胶竹束组坯比例后，虽然在常温下其使用性能较佳，然而在高温环境中其使用性能大幅度降低；对比实施例1与对比例2数据可知，酚醛树脂胶粘剂的分子量与冷压成型压力会直接影响重竹板材的性能与结合强度。对比实施例1与对比例3、4数据可知，采用单一浸胶竹束组坯成型的重竹板材内结合强度显著降低，而内结合强度低会直接导致使用过程中易产生大量横向裂纹。
以上所描述的实施例仅为本发明优选实施例，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种重竹宽幅面板材的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）原料预处理：取新采的毛竹剖除竹青后进行蒸煮，然后碾压成竹束，将竹束浸入乙醇溶液中，缓慢滴加环氧乙烷，随后取出干燥；
2）配制胶粘剂：取分子量900-1400、粘度180-200 cps的酚醛树脂胶粘剂，分别加入纳米氧化锆、壳聚糖得到胶粘剂I、胶粘剂II；所述纳米氧化锆的添加量为所述酚醛树脂胶粘剂质量的0.6%-1.0%；所述壳聚糖的添加量为所述酚醛树脂胶粘剂质量的5%-9%；
3）胶粘剂浸胶：取部分步骤1）预处理后的竹束放入胶粘剂I中浸胶，浸胶温度控制在35-50℃，浸胶时间为15-20 min；另取部分步骤1）预处理后的竹束放入胶粘剂II中浸胶，浸胶温度控制在50-65℃，浸胶时间为10-14 min；浸胶完毕都于90-100℃下干燥；采用胶粘剂I浸胶的竹束与采用胶粘剂II浸胶的竹束质量之比为（2.5-3.5）:7；
4）组坯成型：将步骤3）干燥后的浸胶竹束进行组坯，最后冷压成型得到所述重竹宽幅面板材。
2.根据权利要求1所述一种重竹宽幅面板材的生产方法，其特征在于，步骤1）所述乙醇溶液的体积分数为50%。
3.根据权利要求1所述一种重竹宽幅面板材的生产方法，其特征在于，步骤1）所述干燥温度为80-95℃，干燥控制竹束的含水率为8%-12%。
4.根据权利要求1所述一种重竹宽幅面板材的生产方法，其特征在于，所述胶粘剂I、胶粘剂II浸胶的浸胶量均为7%-16%。
5.根据权利要求1所述一种重竹宽幅面板材的生产方法，其特征在于，浸胶后干燥控制竹束的含水率为6%-8%。
6.根据权利要求1所述一种重竹宽幅面板材的生产方法，其特征在于，步骤4）所述冷压成型的压力为8.8-9.5 MPa。
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