CN114800745A - 一种强耐腐/防霉竹重组材的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强耐腐/防霉竹重组材的制造方法，该方法为：将干燥后的疏解竹束浸渍于溶解沥青的导热油中，取出沥干，得到预处理疏解竹束；将沥青粉末与抗氧化剂混合，再加入竹纤维碎料混合均匀，得到沥青竹纤维混合体；在冷压模具中交替铺装预处理疏解竹束和沥青竹纤维混合体，根据模具长宽尺寸与板坯目标密度，压至预定厚度后，用铁板和螺钉固定，获得竹重组方材板坯；将承载竹重组方材板坯的冷压模具置于样品架上，进行升温降温流平渗透胶合处理，期间样品架定时旋转，循环5‑10次卸载，最后进行表面处理，获得强耐腐/防霉竹重组材。本发明制备的竹重组材具有疏水性强、强耐腐/防霉，功能成分抗流失等优点，适合户外园林景观工程。
Description
技术领域
本发明属于竹木复合材的技术领域，具体涉及一种强耐腐/防霉竹重组材的制造方法。
背景技术
竹材制品发展经历了普竹地板、竹胶合板、竹集成材、竹刨花板、竹纤维板到目前的竹重组材。竹重组材以疏解竹材为结构单元，经树脂浸渍高压重组而成，具有密度大、物理力学强度高，已突破室内，实现在户外地面铺装、结构梁柱、园林景观工程与户外建筑等领域的高值化利用，成为竹质人造板产业的主导产品。与木材相比，竹材中淀粉、可溶性糖等营养物质含量高，在使用中容易发生霉变腐朽，导致表面呈现黑色、褐色等色素感染，影响美观和使用价值，霉变也会带来韧性下降并增加渗透性从而加速腐朽。
目前的防霉防护多采用化学合成防腐/霉剂，对基材单元浸渍或直接在成品表面涂饰，浸渍防腐/霉剂多为水溶性，在户外自然条件下防霉剂容易发生氧化、降解与流失，而表面防护涂层在户外冷热干湿交替下，容易发生曝漆，导致有效防护周期短。户外竹材的防霉防腐性是目前产业发展的共性关键瓶颈技术难题。因此，开发出一种强耐腐/防霉竹重组材的制造方法尤为重要。
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，提供了一种强耐腐/防霉竹重组材的制造方法。该方法以载沥青的导热油对竹重组材生产单元—疏解竹束进行疏水钝化/防腐处理，以粉体沥青为胶粘剂，冷压成型高低温交替渗透胶合固化。本发明制备的强耐腐/防霉竹重组材具有疏水性强、强耐腐/防霉，功能成分抗流失等优点，适合用于户外园林景观工程及交通护栏等。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种强耐腐/防霉竹重组材的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、疏解竹束预处理：将导热油加热至160℃～200℃后，加入沥青，将干燥后的疏解竹束浸渍在溶解沥青的导热油中2min～8min，取出沥干，得到预处理后疏解竹束；所述沥青的添加量是所述导热油重量的5％～10％；
S2、冷压成型：将10号块状沥青低温磨粉，然后加入抗氧化剂混合均匀，得到沥青混合粉体；在所述沥青混合粉体中加入竹纤维碎料，混合均匀，得到沥青竹纤维混合体；
称取S1中得到的预处理后疏解竹束和沥青竹纤维混合体，在冷压模具内依次交替铺装所述预处理后疏解竹束和所述沥青竹纤维混合体，铺装操作的温度≤30℃，在所述冷压模具上压至预定厚度后，用铁板和螺钉固定，获得竹重组方材板坯；所述沥青竹纤维混合体的总施加量占所述预处理后疏解竹束总重量的10％～18％；
S3、冷热交替流平胶合成型：首先将承载所述竹重组方材板坯的冷压模具安装在样品架上，并置于温度为90℃～120℃的环境中保温15min～30min，所述样品架每10min～30min旋转180°，然后降温，当温度降至30℃以下竹重组方材板坯固定胶合，重复保温和降温操作5～10次，得到强耐腐/防霉竹重组材板坯；
S4、后处理：将S3中得到的强耐腐/防霉竹重组材板坯加工成成品单元后层层叠放，在最上层放置重物，在保持叠放的成品单元外形尺寸稳定的情况下，缓慢释放内应力；待应力释放后，进行砂光处理，在成品单元上下表面进行热压黏贴浸渍胶膜纸，或苯乙烯类覆膜，或改性沥青涂料涂饰表面处理。
优选地，S1中所述干燥后的疏解竹束的含水率为8％～12％，所述干燥的温度为50℃～80℃。
优选地，S1中所述热导油为烷基萘型导热油或熟桐油，所述沥青为10号沥青。
优选地，S2中所述抗氧化剂为多酚抗氧剂，所述多酚抗氧剂为多酚抗氧剂1010或多酚抗氧剂1076。
优选地，S2中所述抗氧化剂的添加量是所述10号块状沥青重量的0.5％～3％。
优选地，S2中所述10号块状沥青低温磨粉后的粒径小于2mm，所述低温磨粉的温度<10℃。
优选地，S2中所述竹纤维碎料的长度为0.5mm～4mm；所述竹纤维碎料的添加量是所述沥青混合粉体重量的8％～25％。
优选地，S4中所述重物的重量至少为1吨。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明以强耐腐性的沥青经过改良和适当添加作为竹重组材粘合剂，极大的提高了竹材的防霉防腐性能。制备的防霉竹重组材板柸性能稳定，使用寿命长(大于15年)，是竹重组材发展的新思路，对竹材耐候性增强及户外产品开发，具有一定的意义。
2、本发明采用10号块状沥青磨成粉末与抗氧剂混合均匀，是因为10号沥青没有经过改性，来源最广泛，价格便宜，且可操作性强。
3、本发明将疏解竹束浸渍到导热油和沥青的混合物中，导热油和沥青的混合物将疏解竹束的缝隙填充，并将疏解竹束表层包裹沥青层，能够加强疏解竹束之间的粘合作用。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明中10号沥青粉体的图片。
图2是本发明中冷压机的图片。
图3是本发明中冷压模具的图片。
图4是本发明中疏解竹束未经预处理前的图片。
图5是本发明中预处理后疏解竹束的图片。
图6是本发明中制备的强耐腐/防霉竹重组材的图片。
图7是毛竹材受霉菌(可可球二孢)侵害的图片。
图8是普通竹重组材受霉菌(可可球二孢)侵害的图片。
图9是实施例1制备的强耐腐/防霉竹重组材受霉菌(可可球二孢)侵害的图片。
图10是毛竹材受变色菌(黑曲霉)侵害的图片。
图11是普通竹重组材受变色菌(黑曲霉)侵害的图片。
图12是实施例1制备的强耐腐/防霉竹重组材受变色菌(黑曲霉)侵害的图片。
图13是本发明中旋转设备的图片。
具体实施方式
实施例1
本实施例的强耐腐/防霉竹重组材的制造方法包括以下步骤：
S1、疏解竹束预处理：将疏解竹束在温度为50℃的条件下干燥至含水率为8％，将烷基萘型导热油加热至180℃后加入10号沥青，将干燥后的疏解竹束浸渍在其中2min，取出立即沥干，得到预处理后疏解竹束；所述10号沥青的添加量是所述导热油重量的5％；
预处理后的疏解竹束在高温作用下，营养成分分解破坏，亲水基团减少，尺寸稳定性增加(冷热膨胀与干湿变形性降低)，表层渗透沥青强耐腐成分；
S2、冷压成型：将10号块状沥青在温度为9℃的条件下磨粉，然后加入多酚抗氧剂1076混合均匀，得到沥青混合粉体；在所述沥青混合粉体中加入长度为0.5mm～4mm的竹纤维碎料，混合均匀，得到沥青竹纤维混合体；所述多酚抗氧剂1076的添加量是所述10号块状沥青重量的1.8％；所述竹纤维碎料的添加量是所述沥青混合粉体重量的25％，所述竹纤维碎料在竹加工废料中筛选即可，所述10号块状沥青低温磨粉后的粒径小于2mm；
称取S1中得到的预处理后疏解竹束和沥青竹纤维混合体，在冷压模具内依次手工交替铺装所述预处理后疏解竹束和所述沥青竹纤维混合体，每铺装一层预处理后疏解竹束，每层为一片预处理后疏解竹束的厚度，均匀分散一层所述沥青竹纤维混合体，铺装操作的温度为30℃，将所述冷压模具放在冷压机上压至预定厚度后，用铁板和螺钉固定，获得竹重组方材板柸；
称取S1中得到的预处理后疏解竹束和沥青竹纤维混合体是根据冷压模具的尺寸、竹重组方材板坯的密度及沥青竹纤维混合体的总施加量，所述竹重组方材板坯的密度为0.95g/cm3，冷压模具的长为500mm，宽为120mm，压至厚度为150mm(螺钉固定处)，得到铺装所需的预处理后疏解竹束的质量为7434.8g，沥青竹纤维混合体的质量为1115.3g；所述沥青竹纤维混合体的总施加量占所述预处理后疏解竹束总重量的15％；
S3、冷热交替流平胶合成型：将承载竹重组方材板柸的冷压模具固定安装在样品架上置于温度为120℃的环境中保温15min使板坯充分热透，使所述样品架每10min旋转180°，待沥青竹纤维混合体充分流平渗透后，然后降温，当温度降至30℃以下固定胶合，冷热循环共10次，沥青竹纤维混合体深度渗透充分胶合，得到强耐腐/防霉竹重组材板柸；
S4、后处理：将S3中得到的强耐腐/防霉竹重组材板柸加工成成品重组户外景观材成品单元后层层交替叠放，在最上层放置1吨的重物，互相压制挟持，在保持外形尺寸稳定的情况下，缓慢释放内应力；
待应力释放后，进行砂光处理，在应力释放后的成品重组户外景观材成品单元上下表面热压黏贴透明浸渍胶膜纸后，能够用于生物侵染比较严重的场所，如重组材铺装用地楞，也可以用于邻水景观材。
本实施例中使用的烷基萘型导热油的结构为苯环上连接烷烃支链的化合物，它所附加的侧链一般有甲基、二甲基、异丙基等，其附加侧链的种类及数量决定化合物的性质，侧链单于甲基相连的烷基萘，应用于240～280℃范围的气相加热系统。本实施例中使用的冷压机如图2所示，冷压模具如图3所示，旋转设备如图13所示，所述样品架水平安装在旋转设备上，然后旋转设备旋转180°使样品架呈竖直方向作为初始位置。
如图7-9所示，本实施例制备的强耐腐/防霉竹重组材与毛竹材和普通竹重组材在相同环境下受霉菌(可可球二孢)侵害的结果比较，毛竹材和普通竹重组材上长出大量的霉菌(可可球二孢)，本实施例制备的强耐腐/防霉竹重组材受霉菌(可可球二孢)侵害的影响明显小于毛竹材和普通竹重组材的影响。
如图10-12所示，本实施例制备的强耐腐/防霉竹重组材与毛竹材和普通竹重组材在相同环境下受变色菌(黑曲霉)侵害的结果比较，毛竹材和普通竹重组材上长出大量的变色菌(黑曲霉)，本实施例制备的强耐腐/防霉竹重组材受变色菌(黑曲霉)侵害的影响明显小于毛竹材和普通竹重组材的影响。
实施例2
本实施例的强耐腐/防霉竹重组材的制造方法包括以下步骤：
S1、疏解竹束预处理：将疏解竹束在温度为60℃的条件下干燥至含水率为12％，将烷基萘型导热油加热至160℃后加入10号沥青，将干燥后的疏解竹束浸渍在其中8min，取出立即沥干，得到预处理后疏解竹束；所述10号沥青的添加量是所述导热油重量的10％；
S2、冷压成型：将10号块状沥青在温度为8℃的条件下磨至粒径小于2mm的粉状，然后加入多酚抗氧剂1010混合均匀，得到沥青混合粉体；在所述沥青混合粉体中加入长度为0.5mm～4mm的竹纤维碎料，混合均匀，得到沥青竹纤维混合体；所述多酚抗氧剂1010的添加量是所述10号块状沥青重量的0.5％；所述竹纤维碎料的添加量是所述沥青混合粉体重量的8％；
称取S1中得到的预处理后疏解竹束和沥青竹纤维混合体，在冷压模具内依次手工交替铺装所述预处理后疏解竹束和所述沥青竹纤维混合体，每铺装一层预处理后疏解竹束，每层为一片预处理后疏解竹束的厚度，均匀分散一层所述沥青竹纤维混合体，铺装操作的温度为28℃，将所述冷压模具放在冷压机上压至预定厚度后，用铁板和螺钉固定，获得竹重组方材板柸；
称取S1中得到的预处理后疏解竹束和沥青竹纤维混合体是根据冷压模具的尺寸、竹重组方材板坯的密度及沥青竹纤维混合体的总施加量，所述竹重组方材板坯的密度为1.05g/cm3，冷压模具的长为500mm，宽为120mm，压至厚度为150mm(螺钉固定处)，计算铺装所需的预处理后疏解竹束的质量为8437.5g，沥青竹纤维混合体的质量为1012.5g；所述沥青竹纤维混合体的总施加量占所述预处理后疏解竹束总重量的12％；
S3、冷热交替流平胶合成型：将承载竹重组方材板柸的冷压模具固定安装在样品架上置于温度为100℃的环境中保温放置20min使板柸充分热透，将所述样品架安装在旋转设备上，使所述样品架每30min旋转180°，待沥青竹纤维混合体充分流平渗透后，然后降温，当温度降至30℃以下固定胶合，冷热循环共5次，沥青竹纤维混合体深度渗透充分胶合，得到强耐腐/防霉竹重组材板柸；
S4、后处理：将S3中得到的强耐腐/防霉竹重组材板柸加工成竹重组户外交通护栏成品单元后层层交替叠放，在最上层放置1吨的重物，互相压制挟持，在保持外形尺寸稳定的情况下，缓慢释放内应力；
待应力释放后，进行砂光处理，在应力释放后的竹重组户外交通护栏成品单元上下表面采用苯乙烯类热塑性弹性体(SBS)改性70号沥青涂料进行表面涂饰，自然晾干，进行成品组装应用。
本实施例中使用的冷压机如图2所示，冷压模具如图3所示，旋转设备如图13所示，所述样品架水平安装在旋转设备上，然后旋转设备旋转180°使样品架呈竖直方向作为初始位置。
实施例3
本实施例的强耐腐/防霉竹重组材的制造方法包括以下步骤：
S1、疏解竹束预处理：将疏解竹束在温度为80℃的条件下干燥至含水率为10％，将熟桐油加热至200℃后加入10号沥青，将干燥后的疏解竹束浸渍在其中6min，取出立即沥干，得到预处理后疏解竹束；所述10号沥青的添加量是所述导热油重量的8％；
S2、冷压成型：将10号块状沥青在温度为6℃的条件下磨至粒径小于2mm的粉状，然后加入多酚抗氧剂1076混合均匀，得到沥青混合粉体；在所述沥青混合粉体中加入长度为0.5mm～4mm的竹纤维碎料，混合均匀，得到沥青竹纤维混合体；所述多酚抗氧剂1076的添加量是所述10号块状沥青重量的3％，所述竹纤维碎料的添加量是所述沥青混合粉体重量的20％；
称取S1中得到的预处理后疏解竹束和沥青竹纤维混合体，在冷压模具内依次手工交替铺装所述预处理后疏解竹束和所述沥青竹纤维混合体，每铺装一层预处理后疏解竹束，每层为一片预处理后疏解竹束的厚度，均匀分散一层所述沥青竹纤维混合体，铺装操作的温度为25℃，将所述冷压模具放在冷压机上压至预定厚度后，用铁板和螺钉固定，获得竹重组方材板柸；
称取S1中得到的预处理后疏解竹束和沥青竹纤维混合体是根据冷压模具的尺寸、竹重组方材板坯的密度及沥青竹纤维混合体的总施加量，所述竹重组方材板坯的密度为1.1g/cm3，冷压模具的长为500mm，宽为120mm，压至厚度为150mm(螺钉固定处)，计算铺装所需的预处理后疏解竹束的质量为9000g，沥青竹纤维混合体的质量为900g；所述沥青竹纤维混合体的总施加量占所述预处理后疏解竹束总重量的10％；
S3、冷热交替流平胶合成型：将承载竹重组方材的冷压模具固定安装在样品架上置于温度为90℃的环境中保温30min使板柸充分热透，使所述样品架每20min旋转180°，待沥青竹纤维混合体充分流平渗透后，然后降温，当温度降至30℃以下固定胶合，冷热循环共7次，沥青竹纤维混合体深度渗透充分胶合，得到强耐腐/防霉竹重组材板柸；
S4、后处理：将S3中得到的强耐腐/防霉竹重组材板柸加工成竹重组户外地板成品单元后层层叠放，在最上层放置1.5吨的重物，互相压制挟持，在保持竹重组户外地板成品单元外形尺寸稳定的情况下，缓慢释放内应力；
待应力释放后，进行砂光处理，在应力释放后的竹重组户外地板成品单元表面开榫及表面纹理制备后，采用苯乙烯类热塑性弹性体(SBS)改性70号沥青涂料进行表面涂饰，自然晾干。
本实施例中使用的冷压机如图2所示，冷压模具如图3所示，旋转设备如图13所示。
实施例1-3制备的强耐腐/防霉竹重组材板柸的性能均能够达到国家标准GB/T30364-2013《重组竹地板》的力学性能要求，检测结果如表1所示。
表1本实施例制备的强耐腐/防霉竹重组材板柸的力学性能
| 性能 | 单位 | 性能指标(合格品) | 板材性能测定 |
| 密度 | g/cm<sup>3</sup> | ≥0.85 | 0.96 |
| 含水率 | ％ | 6～15 | 11.6 |
| 吸水宽度膨胀率 | ％ | ≦4.0 | 1.7 |
| 吸水厚度膨胀率 | ％ | ≦10.0 | 3.2 |
| 水平剪切强度 | MPa | ≥10.0 | 12.6 |
| 防霉性 | 级 | 被害值为1 | 被害值0 |
| 防变色菌 | 级 | 被害值为2 | 被害值0 |
| 防腐性能 | 级 | I | I |
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 (8)
1.一种强耐腐/防霉竹重组材的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、疏解竹束预处理：将导热油加热至160℃～200℃后，加入沥青，将干燥后的疏解竹束浸渍在溶解沥青的导热油中2min～8min，取出沥干，得到预处理后疏解竹束；所述沥青的添加量是所述导热油重量的5％～10％；
S2、冷压成型：将10号块状沥青低温磨粉，然后加入抗氧化剂混合均匀，得到沥青混合粉体；在所述沥青混合粉体中加入竹纤维碎料，混合均匀，得到沥青竹纤维混合体；
称取S1中得到的预处理后疏解竹束和沥青竹纤维混合体，在冷压模具内依次交替铺装所述预处理后疏解竹束和所述沥青竹纤维混合体，铺装操作的温度≤30℃，在所述冷压模具上压至预定厚度后，用铁板和螺钉固定，获得竹重组方材板坯；所述沥青竹纤维混合体的总施加量占所述预处理后疏解竹束总重量的10％～18％；
S3、冷热交替流平胶合成型：首先将承载所述竹重组方材板坯的冷压模具安装在样品架上，并置于温度为90℃～120℃的环境中保温15min～30min，所述样品架每10min～30min旋转180°，然后降温，当温度降至30℃以下竹重组方材板坯固定胶合，重复保温和降温操作5～10次，得到强耐腐/防霉竹重组材板坯；
S4、后处理：将S3中得到的强耐腐/防霉竹重组材板坯加工成成品单元后层层叠放，在最上层放置重物，在保持叠放的成品单元外形尺寸稳定的情况下，缓慢释放内应力；待应力释放后，进行砂光处理，在成品单元上下表面进行热压黏贴浸渍胶膜纸，或苯乙烯类覆膜，或改性沥青涂料涂饰表面处理。
2.根据权利要求1所述的一种强耐腐/防霉竹重组材的制造方法，其特征在于，S1中所述干燥后的疏解竹束的含水率为8％～12％，所述干燥的温度为50℃～80℃。
3.根据权利要求1所述的一种强耐腐/防霉竹重组材的制造方法，其特征在于，S1中所述热导油为烷基萘型导热油或熟桐油，所述沥青为10号沥青。
4.根据权利要求1所述的一种强耐腐/防霉竹重组材的制造方法，其特征在于，S2中所述抗氧化剂为多酚抗氧剂，所述多酚抗氧剂为多酚抗氧剂1010或多酚抗氧剂1076。
5.根据权利要求1所述的一种强耐腐/防霉竹重组材的制造方法，其特征在于，S2中所述抗氧化剂的添加量是所述10号块状沥青重量的0.5％～3％。
6.根据权利要求1所述的一种强耐腐/防霉竹重组材的制造方法，其特征在于，S2中所述10号块状沥青低温磨粉后的粒径小于2mm，所述低温磨粉的温度<10℃。
7.根据权利要求1所述的一种强耐腐/防霉竹重组材的制造方法，其特征在于，S2中所述竹纤维碎料的长度为0.5mm～4mm；所述竹纤维碎料的添加量是所述沥青混合粉体重量的8％～25％。
8.根据权利要求1所述的一种强耐腐/防霉竹重组材的制造方法，其特征在于，S4中所述重物的重量至少为1吨。
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