CN1994702A - 竹质中密度纤维板 - Google Patents
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Abstract
本发明为竹质中密度纤维板，解决已有竹纤维热压板由于表面竹青所含的蜡质成分易高温炭化而形成黑色斑点、粘接强度低、吸水厚度膨胀率高、防霉性差、制造过程复杂、污染环境、不便于二次加工成仿实木强化地板的问题。它是由如下重量份的原料制成：杂竹纤维100，脲醛胶8～15，防霉剂0.5～5，固化剂0.2～3，石蜡乳液1～3。其制备方法为将杂竹经辊碾、梳刮去除部分表面竹蜡质后，用盘式切片机切片，放入温度为80～130℃、NaOH占竹片重量1～5％的水溶液中，加压0.5MPa蒸煮竹片10～15min，再热磨解纤、干燥后，将添加了防霉剂、固化剂及石蜡乳液的脲醛胶喷涂在纤维上热压而成。其上表面可预置V型、圆弧型或其它造型的凹槽，拓展了中密度纤维板的原料来源，开辟了有效利用杂竹的新途径。
Description
技术领域：
本发明涉及中密度纤维板，尤其涉及以杂竹为原料制成的竹质中密度纤维板。
技术背景：
纤维板是对木纤维施胶并经热压而制成的木质板材制品，尤其是密度在0.45～0.88g/cm3之间的中密度纤维板(MDF)以其低廉的价格和良好的性能而被广泛用于家具和地板的基材。随着国民经济的发展，刺激着家具和强化地板制造业的不断壮大，对MDF的需求也越来越大。
然而，我国是森林资源相对缺乏的国家，木材原料供应紧张，尤其是国家实施天然林保护工程，全面实行禁伐。因此，许多MDF生产企业已经或即将面临因原料短缺而造成半停产、停产或转产的威胁，迫切地需要寻找替代原料。CN 1509854A公开了一种以柠条、沙柳、红柳等灌木为主要原料制造MDF的生产方法，CN 1108903C公开了一种以玉米秆制造MDF的工艺方法，CN 1535802A公开了一种用废旧纸制品生产MDF的方法，CN 1149524A公开了一种桉树中密度纤维板，CN 1235728C公开了一种以桑枝纤维制造的MDF及其方法，CN 1144153A公开了一种油棕丝生产MDF的技术，CN 1004433B公开了一种棉秆MDF及其生产工艺，CN 1073497C公开了一种麦秆稻草MDF及其制造方法。
我国竹资源非常丰富，有竹种40多属500多种，其中毛竹占60％，其它杂竹(丛生竹、散生小径竹等)占40％，主要分布在南方17个省(区)，竹林面积、蓄积量和年砍伐量均居世界首位。竹子生长于山地和坡地，对土壤要求低，投入和维护成本少，种植成活率高，生长周期短，3～5年即可成林成材，是速生丰产的纤维素原料。目前我国以竹材为原料生产的人造板主要为竹材胶合板、竹编胶合板、竹材层压板和竹材碎料板等，其中90％以上是以毛竹为原料，且竹材的利用率低，大量杂竹迄今尚未得到有效利用。
竹材纤维呈圆柱管状，纤维长度仅次于针叶材而远高于阔叶材，但其纤维直径小，纤维的长径比比针叶材高出一倍左右，远远高于阔叶材；竹材纤维的拉伸强度只比现在广泛使用的玻璃纤维稍差一点，但其比强度、比模量可与玻纤匹敌。因此，竹材纤维比木材纤维具有更好的增强效果。竹材的化学组成中纤维素含量与木材差不多；戊糖含量高于针叶材，与阔叶材相近；木质素含量远高于阔叶材，与针叶材接近。总体上竹材的化学组成介于针、阔叶材之间，是一种很好的生产MDF的原料。
我国四川地区杂竹资源非常丰富，面积达到72万公顷，尤其是大量野生杂竹被当地农户用作柴火原料，形成巨大的资源浪费。目前杂竹的市场价格仅为毛竹的四分之一，利用杂竹生产MDF具有明显的价格优势，可在很大程度上解决MDF生产原料紧缺的问题，对农林产业化也有促进作用。
竹子的外表面竹青含有一层蜡质，在热压成板的工序过程中，此蜡质成分不仅会因为高温炭化而在纤维板表面形成黑色斑点，影响纤维板外观质量，并且会影响胶粘剂对竹纤维的粘接，降低板材的内结合强度，这是竹材制备中密度纤维板的技术难题之一。
CN 1030524C公开了一种干法生产毛竹中密度纤维板的制造工艺，此工艺不仅没有解决上述技术难题，并且由于竹材中木质素、多糖物质及有机抽提物含量较高，通过此工艺制备的竹纤维柔韧性较差，导致成板相对困难，生产的MDF吸水厚度膨胀率相对增大。另外，由于竹材的pH值在4.6～6.7之间，是适合霉菌生长所需的酸性环境，使得竹材中密度纤维板在正常使用环境下容易发生霉变现象。CN 1076257C公开了一种竹纤维板的生产方法，在上胶前将烘干的竹纤维置于农药的水溶液中浸泡，以达到防霉防虫的作用。这种经过农药水溶液浸泡的竹纤维要经过再次干燥后才能上胶，造成能源浪费和水环境污染。
MDF的主要应用之一是作为强化木地板的基材。近年来市场上一种仿实木强化木地板受到了消费者的喜爱，其特征在于在地板上表面的边缘形成一个倒角，从而使强化木地板具有类似实木地板的拼装效果。CN 1484184A公开了一种具有V型槽结构的强化木地板(图1)，由于浸渍了三聚氰胺-甲醛树脂并经过预固化的耐磨纸和装饰纸是脆性的，根据其公开的制造方法，采用具有V型凸筋的钢板直接对耐磨纸、装饰纸、MDF和平衡纸进行压制容易造成耐磨纸或装饰纸脆裂，产品的成品率低。实际生产中虽然先用具有V型凸筋的钢板对MDF基材进行热压，然后再对耐磨纸、装饰纸、MDF和平衡纸进行二次热压复合成型，可提高成品率，但不仅增加了生产成本，降低生产效率，而且由于对MDF基材进行多次加热会导致其力学性能下降。
发明内容：
本发明的目的是提供一种以杂竹为原料的成本低廉，外观质量好、内结合强度高、防霉防水性能好，制造过程不污染环境，便于二次加工成仿实木地板的竹质中密度纤维板。
本发明是这样实现的：
本发明是对去除竹蜡质的杂竹纤维施胶并经热压而制成的竹质板材制品。
本发明杂竹中密度纤维板，是由如下重量份的原料制成：
去除竹蜡质的杂竹纤维： 100
脲醛胶： 8～15
防霉剂： 0.5～5
固化剂： 0.2～3
石蜡乳液： 1～3
其制备方法为将杂竹经辊碾、梳刮去除部分表面竹蜡质后，用盘式切片机切片，放入温度为80～130℃、NaOH占竹片重量1～5％的水溶液中，加压0.5MPa蒸煮竹片10～15min，再热磨解纤、干燥后获得所需竹纤维；再将添加了防霉剂、固化剂及石蜡乳液的脲醛胶喷涂在纤维上热压而成，热压工序使用具有平行凸筋的上模板，在制成的纤维板上表面有凹槽。
本发明杂竹中密度纤维板上表面凹槽的截面为V型或圆弧型或梯型或矩型(图2、图3)。
本发明所述固化剂是氯化铵、硫酸铵、尿素、氨水、六次甲基四胺、酒石酸、草酸、柠檬酸、有机酸盐等以及微胶囊固化剂中的一种或多种混合物。
本发明所述防霉剂是季胺盐类、双胍类、醇类、酚类、有机金属类、吡啶类、咪唑类、噻吩类等有机防霉剂中的一种或多种混合物。其作用机理主要是与细菌和霉菌的细胞膜表面阴离子结合，或与硫基反应，破坏蛋白质细胞膜的合成系统，抑制细菌和霉菌的繁殖。
本发明具有如下优点：
1)提高竹材利用率，降低原料成本；2)采用先进的生产工艺，提高杂竹中密度纤维板的外观质量、力学性能、防霉性能和防水性能；3)在杂竹MDF成型过程中，同步在其上表面预压制V型、圆弧型或其它造型凹槽，以降低后续用于生产仿实木强化木地板的成本。
为了克服已往技术的不足，本发明首先将杂竹经辊碾、梳刮去除部分表面竹蜡质后，再在杂竹片热磨之前采用加温加压碱性蒸煮，既可进一步去除干净竹青表面的蜡质，又可中和杂竹的酸度，溶出大量的淀粉、脂肪、蛋白质和多糖的有机物质和少量的木质素，破坏适合霉菌生长的酸性及营养环境，改善杂竹MDF的防霉性能；又可降低木质素的软化温度，从而软化杂竹，促进纤维分离，保护纤维形态和性能，减少后续热磨工序对纤维的磨损及能耗。另外，杂竹纤维中保留有适量的木质素，在热压成板过程中由于木质素的热塑性作用，能使杂竹纤维迅速成板而不会引起过分降解，所制板材的内应力也明显减少，从而有利于提高胶合强度和尺寸稳定性。将高效无毒或低毒的防霉剂添加到脲醛胶和石蜡乳液防水剂中混合使用，可方便地显著提高杂竹MDF的防霉性能，拓宽其使用范围。采用上模板具有V型、圆弧型或其它造型的凸筋进行热压成板，可同步在所成型的杂竹MDF的上表面预置V型、圆弧型或其它造型凹槽，减少后续用于生产仿实木强化地板的过程中对杂竹MDF的二次热压过程，降低工艺成本并提高产品质量。
本发明的杂竹中密度纤维板，不仅拓展了中密度纤维板的原料来源，缓解了原料供应紧张的矛盾，而且起到了节约木材、保护森林资源的作用，同时为杂竹的有效利用开辟了一条新途径，并可增加竹农收入，具有较好的生态和社会效益。
附图说明：
图1为本发明制成的仿实木强化木地板拼装效果示意图
图2表面具有V型凹槽的竹质中密度纤维板的剖面图
图3表面具有圆弧形凹槽的竹质中密度纤维板的剖面图
图4竹质中密度纤维板的制备工艺图
图5竹质中密度纤维板制板的热压工艺图
具体实施方式：
下面通过实施例和附图对本发明作进一步说明。需要说明的是，这些实施例并非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以所附的权利要求书为准。
将杂竹经辊碾、梳刮去除部分表面竹蜡质后，采用盘式竹木材切片机对杂竹削片，放入温度为120℃的NaOH占竹片重量5％的水溶液中加压0.5MPa蒸煮15min，将蒸煮过的竹片投入QM6热磨机进行热磨解纤，得到竹纤维并进行干燥；对100重量份的竹纤维喷涂21.5重量份的由5重量份防霉剂、1.5重量份固化剂、3重量份石蜡乳液防水剂和12重量份脲醛胶所组成的混合胶液；然后铺装成型，预压，使用上模板具有V型凸筋的钢模板进行热压，控制厚度8mm±0.20左右，热压温度160-165℃，热压周期270s(图4、图5)；再经过养生、砂光后，制得成品杂竹中密度纤维板。经质量检验，均符合国家标准GB/T11718-1999《中密度纤维板》中优等品的要求，检测结果如下：
| 项目 | 单位 | 指标要求 | 实施例 |
| 密度 | Kg/m3 | 450～880 | 0.85 |
| 内结合强度 | MPa | ≥0.65 | 1.17 |
| 静曲强度 | MPa | ≥23 | 28 |
| 吸水厚度膨胀率 | ％ | ≤15 | 11 |
| 含水率 | ％ | 4～13 | 10 |
| 甲醛释放量 | mg/100g | ≤9.0 | 8.2 |
| 防霉性能* | 等级 | - | 1 |
*按ASTM G21-96方法检测。
Claims (3)
1、一种竹质中密度纤维板，是对竹纤维施胶并经热压而制成的竹质板材制品，其特征在于所述竹纤维为去除竹蜡质的杂竹纤维。
2、根据权利要求1所述的竹质中密度纤维板，其特征在于它是由如下重量份的原料制成：
去除竹蜡质的杂竹纤维： 100
脲醛胶： 8～15
防霉剂： 0.5～5
固化剂： 0.2～3
石蜡乳液： 1～3
制备方法为将杂竹经辊碾、梳刮去除部分表面竹蜡质后，用盘式切片机切片，放入温度为80～130℃、NaOH占竹片重量1～5％的水溶液中，加压0.5MPa蒸煮竹片10～15min，再热磨解纤、干燥后获得所需竹纤维；再将添加了防霉剂、固化剂及石蜡乳液的脲醛胶喷涂在纤维上热压而成，热压工序使用具有平行凸筋的上模板，在制成的纤维板上表面有凹槽。
3、根据权利要求2所述的竹质中密度纤维板，其特征在于凹槽的截面为V型或圆弧型或梯型或矩型。
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