專利名稱：一種環(huán)保型竹重組材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種竹重組材料，尤其涉及一種利用現(xiàn)代低溫等離子處理技術和使用新型生物質(zhì)液化樹脂膠粘劑制備竹重組材料的方法，屬于竹材人造板加工技術領域。
背景技術：
重組竹是一種將竹材重新組織并加以強化成型的竹質(zhì)新材料，它是由竹材加工成竹篾、竹絲或疏松網(wǎng)狀竹束，經(jīng)干燥、施膠、組坯和高溫高壓熱固化而成型。其具有密度大、 強度高、耐沖擊、耐磨損等特點，可用于室內(nèi)外建筑材料、裝飾裝修材料、高檔家具、門、窗、 地板等。重組竹的開發(fā)研究對于緩解木材資源的緊張局勢和高效利用竹材資源都具有重要意義，因此近年來成為研究重點。
1987年南京林業(yè)大學人造板教研室率先確定了利用竹材壓制重組竹的研究方向， 成功壓制出以苦竹為原料的重組竹；浙江林學院葉良明等分別以雷竹、高節(jié)竹、孝順竹和青皮竹為原料，在去青與不去青兩種條件下，對重組竹的熱壓工藝進行了研究，得出結(jié)論在目前還沒有就多年生小徑竹的去青黃的工藝與方法取得突破性進展的情況下，采用重組木的工藝生產(chǎn)重組竹制品，在生產(chǎn)上是不可行的。之后浙江省林業(yè)科學研究院、中國林科院木材工業(yè)研究所、黑龍江農(nóng)業(yè)大學、東北林業(yè)大學等專家開展了多項研究，探討了竹材軟化工藝、疏解方式、施膠量及施膠方式、水洗與否、膠種及膠的濃度、熱壓溫度、熱壓壓力和熱壓時間對重組竹性能的影響，為實現(xiàn)重組竹的產(chǎn)業(yè)化提供了理論依據(jù)。
我國在重組竹材方面的發(fā)明專利也是逐年增多，加快了重組竹從實驗室試制到大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的步伐。專利號ZL 99117809.2 “竹材重組強化成型材的方法”涉及將竹材重新組織并加以強化成型的方法，是取用毛竹破竹成絲，經(jīng)干燥后浸膠裝模，再經(jīng)高壓 (10 IOOMPa)壓制固化成型材的方法。專利號ZL 02120518.3 “重組竹材膠合板制備方法”涉及一種竹材輾壓處理制備重組竹膠合板的方法，是采用將竹材先去青，再剖分，然后輾壓成橫向不斷裂、縱向松散而交錯相連、不打亂竹材纖維排列方向竹束的處理方法。專利號ZL 200810093764. 6涉及一種重組型材及其制造方法，所述重組型材由浸膠的竹篾組成，所述竹篾經(jīng)熱處理而發(fā)生改性，其在厚度方向上貫穿多條縫隙且與纖維方向長度一致。 以上專利的主要不同點在于竹材加工單元的不同、分別為竹絲、竹束和竹篾，其成型制備工藝方法基本相同，還未有在竹材的處理工藝上有所創(chuàng)新。
目前，竹重組材料主要的技術不足體現(xiàn)在以下幾個方面第一，由于竹材的青黃面主要以木素和抽提物為主，并含有一定的氧化硅，形成了以糖類為骨架并攙雜硅類有機物的封閉層，難于涂膠或涂飾，給竹材的后續(xù)工業(yè)化加工利用帶來不便。目前大部分重組竹的生產(chǎn)企業(yè)都以去青黃的竹材為原料制備重組竹，雖然去青黃工藝可以提高重組竹的膠合強度，但這不僅浪費資源，還增加了加工工序，提高了生產(chǎn)成本。
第二，由于重組竹主要是高溫高壓固化成型，隨著環(huán)境濕熱條件的變化或使用過程中內(nèi)應力的釋放，會出現(xiàn)尺寸變形，表面開裂、翹曲、凹凸不平等現(xiàn)象，限制了其在室外的使用。其根本原因在于竹材內(nèi)部結(jié)構致密，膠粘劑滲透不到竹材細胞腔、壁，無法起到良好的定型作用，因此解決重組竹尺寸穩(wěn)定性的關鍵技術在于提高竹材的浸潤性，現(xiàn)有的技術方案主要有軟化、添加表面活性劑、加壓浸膠等方法。因此有待開發(fā)高效、快速、無污染的新型技術用于改善竹材的浸潤性。
第三，重組竹的生產(chǎn)使用的膠粘劑主要是酚醛樹脂膠粘劑，其中含有游離酚、游離醛等有害物質(zhì)，且價格較高。隨著建設環(huán)境友好型、發(fā)展節(jié)約型社會口號的提出，對生產(chǎn)環(huán)境和人體健康越來越重視，急需開發(fā)價格低廉的環(huán)保型膠粘劑用于重組竹的制備，但目前還未有報道。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足提出一種對各種竹材不去青黃直接疏解，利用現(xiàn)代低溫等離子處理竹束表面，并使用新型生物質(zhì)液化樹脂膠粘劑制備竹重組材料的方法。該方法可以大幅度提高竹材的綜合利用率，而且高效、無污染，制成的竹重組材料變形小，強度高、綠色環(huán)保，可用于室內(nèi)外建筑材料、結(jié)構材料等。
本發(fā)明方法包括以下步驟a、以各種竹材為原料，將原料截段、或再經(jīng)開片、除去內(nèi)竹節(jié)；b、輾壓疏解成疏松網(wǎng)狀纖維束；c、疏解后的竹束置于干燥窯中，在6(T80°C溫度下干燥至含水率纊14%；d、用低溫等離子體處理機對竹束表面進行處理，處理工藝參數(shù)時間3 10s，處理距離8 15mm，功率500 1000W ；e、將經(jīng)過等離子處理后的竹束浸泡于膠液中5 lOmin，取出浙干；f、浸膠干燥后的竹材按同纖維方向鋪層或裝模成板坯；g、板坯送入熱壓機熱壓成型。
本發(fā)明方法中熱壓工藝參數(shù)為溫度130 150°C，時間1 1. 5 min/mm板厚， 單位壓力:5 8 MPa。
本發(fā)明方法步驟e中所述膠液采用中國專利ZL 2007 1 013^38. O所述方法制備而成的膠粘劑，并在所述膠粘劑中兌水至固體含量25 30%，再添加0. 5-2 %的滲透劑而成。
本發(fā)明所述滲透劑為拉開粉或滲透劑JFC或快速滲透劑T之一。
本發(fā)明方法中加入滲透劑時還可加入0. 5-2%的阻燃劑。
本發(fā)明所述原料為小徑竹或枝丫竹或毛竹或竹材加工長條剩余物之一種以上。
本發(fā)明方法疏解時，竹材疏解成通長的、相互交聯(lián)并保持纖維原有排列方式的寬度為1.5飛cm疏松網(wǎng)狀纖維束。
本發(fā)明方法的優(yōu)點是第一，使用的原料包含各種竹材，無需去除青黃，無需任何化學手段，使得竹材綜合利用率達到95%以上。
第二，使用低溫等離子技術改善竹材的浸潤性，有效的提高了重組竹制品的尺寸穩(wěn)定性。低溫等離子體處理技術作為一種新的表面修飾手段，能快速(幾秒到幾時秒)、高效、無污染、無損傷(改性在表層10-1° 10_6m)地改變各類高分子材料表面性能。不但改善了特定環(huán)境下高分子材料的使用性能，也拓寬了常規(guī)高分子材料的適用范圍。用低溫等離子技術對竹材進行表面處理，一方面能增加竹材表面的粗糙度，破壞其非結(jié)晶區(qū)甚至結(jié)晶區(qū)，使竹材表面結(jié)構松散，微隙增大，從而可以改善竹材的潤濕性，增加膠粘劑樹脂分子的可及區(qū)；另一方面，竹材經(jīng)過等離子體處理后很容易在表面引入極性基團或活性點，使非極性表面轉(zhuǎn)變?yōu)闃O性表面，從而增加了膠粘劑和竹材表面的相互作用，使膠粘劑對竹束起到了良好的定型作用，從而有效改善了重組竹制品易開裂、變形的缺陷。
第三，使用花生殼液化樹脂膠粘劑制備重組竹，該樹脂是由花生殼通過酸催化液化技術轉(zhuǎn)化成可替代苯酚的活性液態(tài)物與甲醛縮聚而成的，與普通酚醛樹脂膠粘劑相比其膠合耐水性能和使用工藝相同，成本降低20%，游離醛含量降低50%，游離酚含量檢測不出。 使用該樹脂制備竹重組材料不用改變工廠原有的熱壓、施膠等工藝，還可以有效改善生產(chǎn)環(huán)境，減少或杜絕工人過敏現(xiàn)象，有利于工人的身體健康。
具體實施方式
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
實施例1使用3 5年生毛竹(直徑6-lOcm)將其截距成2 m長竹段，剖開為4_8片，除去內(nèi)外竹節(jié)；將竹段輾壓疏解成通長的、相互交聯(lián)并保持纖維原有排列方式的疏松網(wǎng)狀纖維束，寬度km ；疏解后的竹束置于干燥窯中，在60°C溫度下干燥至含水率10% ；用連續(xù)化低溫等離子體處理機對竹束表面進行處理，處理工藝參數(shù)時間k，處理距離10mm，功率650W ；處理后的竹束浸泡于膠液中IOmin ；膠粘劑采用中國專利ZL 2007 1 0132638. 0(花生殼液化制備室外膠合板用膠粘劑的方法)所述方法制備而成，膠粘劑兌水至固體含量為25%，并在膠粘劑中添加重量比為0. 5 %的快速滲透劑T ；在60°C溫度下將浸膠后竹束二次干燥至含水率為12%以下；干燥后的浸膠竹束段進行順紋同向組坯，再送入熱壓機壓制成板材，熱壓工藝參數(shù)溫度140°C，時間1. 2 min/mm板厚，單位壓力8MPa。
成品參照中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標準LY/ T 1574-2000進行取樣，參照GB/T 17657-1999進行檢測，各項指標如下密度1. 06g/cm3 ；吸水厚度膨脹率< 3. 0% ；靜曲強度 縱向160 MPa，橫向70MPa ；彈性模量縱向13000MPa，橫向4200MPa,甲酸釋放量彡0. 2 mg/ L，可耐連續(xù)沸水水煮72小時以上不開膠。
實施例2使用小徑竹、枝丫竹為原材料，將其截距成an長竹段，竹段輾壓疏解成通長的、相互交聯(lián)并保持纖維原有排列方式的疏松網(wǎng)狀纖維束；疏解后的竹束置于干燥窯中，在60°c溫度下干燥至含水率10%左右；用連續(xù)化低溫等離子體處理機對竹束表面進行處理，處理工藝參數(shù)時間k，處理距離10mm，功率650W ；處理后的竹束浸泡于膠液中IOmin ；膠粘劑采用中國專利ZL 2007 1 0132638.0 (花生殼液化制備室外膠合板用膠粘劑的方法)所述方法制備而成木材膠粘劑，膠粘劑兌水至固體含量為25%，并在膠粘劑中添加重量比為1%的滲透劑拉開粉；在60°C溫度下將浸膠后竹束二次干燥至含水率為12%以下；干燥后的浸膠竹束段進行順紋同向組坯，再送入熱壓機壓制成板材，熱壓工藝參數(shù)溫度140°C，時間 1. anin/mm板厚，單位壓力8MPa。
成品參照中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標準LY/ T 1574-2000進行取樣，參照GB/T17657-1999進行檢測，各項指標如下密度1. 12g/cm3 ；吸水厚度膨脹率彡3. 0% ；靜曲強度 縱向145MPa，橫向59MPa ；彈性模量縱向llOOOMPa，橫向3800MPa,甲酸釋放量彡0. 2 mg/ L，可耐連續(xù)沸水水煮72小時以上不開膠。
實施例3使用竹材加工長條剩余物為原料，輾壓疏解后置于干燥窯中，在60°C溫度下干燥至含水率10 %左右；用連續(xù)化低溫等離子體處理機對竹束表面進行處理，處理工藝參數(shù)時間 5s,處理距離10mm，功率650W ；處理后的竹束浸泡于膠液中IOmin ；膠粘劑采用中國專利 ZL 2007 1 0132638.0 (花生殼液化制備室外膠合板用膠粘劑的方法)所述方法制備而成， 膠粘劑兌水至固體含量為25%，并在膠粘劑中添加重量比為2 %的快速滲透劑T ；在60°C 溫度下將浸膠后竹束二次干燥至含水率為12%以下；干燥后的浸膠竹束段進行順紋同向組坯，再送入熱壓機壓制成板材，熱壓工藝參數(shù)溫度140°C，時間l.aiiin/mm板厚，單位壓力蕭&。
成品參照中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標準LY/ T 1574-2000進行取樣，參照GB/ T 17657-1999進行檢測，各項指標如下密度1.02g/cm3;吸水厚度膨脹率< 3.0 % ；靜曲強度縱向120MPa，橫向55MPa ；彈性模量縱向llOOOMPa，橫向3600MPa，甲酸釋放量 (0. ang/L，可耐連續(xù)沸水水煮72小時以上不開膠。
實施例4使用3 5年生毛竹(直徑6-lOcm)將其截距成2 m長竹段，剖開為4_8片，除去內(nèi)外竹節(jié)；將竹段輾壓疏解成通長的、相互交聯(lián)并保持纖維原有排列方式的疏松網(wǎng)狀纖維束，寬度 1. 5飛cm cm ；疏解后的竹束置于干燥窯中，在6(T80°C溫度下干燥至含水率纊14% ；用連續(xù)化低溫等離子體處理機對竹束表面進行處理，處理工藝參數(shù)時間k，處理距離10mm，功率功率500 1000W ；處理后的竹束浸泡于膠液中IOmin ；膠粘劑采用中國專利ZL 2007 1 0132638. 0 (花生殼液化制備室外膠合板用膠粘劑的方法)所述方法制備而成，膠粘劑兌水至固體含量為25%，并在膠粘劑中添加重量比為0. 5 %的滲透劑JFC ；在60°C溫度下將浸膠后竹束二次干燥至含水率為12%以下；干燥后的浸膠竹束段進行順紋同向組坯，再送入熱壓機壓制成板材，熱壓工藝參數(shù)溫度140°C，時間1. 2 min/mm板厚，單位壓力8MPa。
實施例5使用3 5年生毛竹(直徑6-lOcm)將其截距成2 m長竹段，剖開為4_8片，除去內(nèi)外竹節(jié)；將竹段輾壓疏解成通長的、相互交聯(lián)并保持纖維原有排列方式的疏松網(wǎng)狀纖維束，寬度1. 5飛cm cm ；疏解后的竹束置于干燥窯中，在6(T80°C溫度下干燥至含水率纊14% ；用連續(xù)化低溫等離子體處理機對竹束表面進行處理，處理工藝參數(shù)時間k，處理距離10mm， 功率功率500 1000W ；處理后的竹束浸泡于膠液中IOmin ；膠粘劑采用中國專利ZL 2007 1 0132638.0 (花生殼液化制備室外膠合板用膠粘劑的方法)所述方法制備而成，膠粘劑兌水至固體含量為25% (重量百分比)，并在膠粘劑中添加重量比為21的滲透劑JFC ；在600C 溫度下將浸膠后竹束二次干燥至含水率為12%以下；干燥后的浸膠竹束段進行順紋同向組坯，再送入熱壓機壓制成板材，熱壓工藝參數(shù)溫度130 150°C，時間1 1.5 min/mm板厚，單位壓力:5 8 MPa。
實施例6使用小徑竹、枝丫竹為原材料，將其截距成竹段，竹段輾壓疏解成通長的、相互交聯(lián)并保持纖維原有排列方式的疏松網(wǎng)狀纖維束；疏解后的竹束置于干燥窯中，在6(T80°C溫度下干燥至含水率纊14% ；用連續(xù)化低溫等離子體處理機對竹束表面進行處理，處理工藝參數(shù)間3 10s，處理距離8 15mm，功率500 1000W ；處理后的竹束浸泡于膠液中5 IOmin ；膠粘劑采用中國專利ZL 2007 1 0132638.0 (花生殼液化制備室外膠合板用膠粘劑的方法)所述方法制備而成木材膠粘劑，膠粘劑兌水至固體含量為28%，并在膠粘劑中添加重量比為1%的滲透劑JFC-1，重量比為0. 5%的Doher-6502阻燃劑，在60°C溫度下將浸膠后竹束二次干燥至含水率為12%以下；干燥后的浸膠竹束段進行順紋同向組坯，再送入熱壓機壓制成板材，熱壓工藝參數(shù)溫度150°C，時間1. anin/mm板厚，單位壓力5、MPa。
成品參照中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標準LY/ T 1574-2000進行取樣，參照GB/T 17657-1999進行檢測，各項指標如下密度1. 12g/cm3 ；吸水厚度膨脹率彡3. 0% ；靜曲強度 縱向145MPa，橫向59MPa ；彈性模量縱向llOOOMPa，橫向3800MPa,甲酸釋放量彡0. 2 mg/ L，可耐連續(xù)沸水水煮72小時以上不開膠。
實施例7低溫等離子體處理時工藝參數(shù)為時間3 10s，處理距離8 15mm，功率800W ；熱壓工藝參數(shù)溫度130 150°C，時間1 1. 5 min/mm板厚，單位壓力5 8 MPa0在所述膠粘劑中兌水至固體含量30%，再添加1. 5%的拉開粉。其它與實施例1相同。
實施例8低溫等離子體處理時工藝參數(shù)為時間3 10s，處理距離8 15mm，功率1000W ；熱壓工藝參數(shù)溫度130 150°C，時間1 1. 5 min/mm板厚，單位壓力5 8 MPa0在所述膠粘劑中兌水至固體含量25%，再添加1. 5%的拉開粉。其它與實施例1相同。
實施例9低溫等離子體處理時工藝參數(shù)為時間3 10s，處理距離8 15mm，功率1000W ；熱壓工藝參數(shù)溫度130 150°C，時間1 1. 5 min/mm板厚，單位壓力5 8 MPa0在所述膠粘劑中兌水至固體含量30%，再添加1. 5%的拉開粉，并在膠粘劑中添加重量比為1%的滲透劑JFC-I，重量比為0. 5%的Doher-6502阻燃劑，在60 80°C溫度下將浸膠后竹束二次干燥至含水率為12%以下；其它與實施例1相同。
實施例10竹材疏解成通長的、相互交聯(lián)并保持纖維原有排列方式的寬度為1. 5飛cm疏松網(wǎng)狀纖維束。在所述膠粘劑中兌水至固體含量觀％，再添加1.5 %的拉開粉，并在膠粘劑中添加重量比為1%的滲透劑JFC-1，重量比為1%的Doher-6502阻燃劑，在60 80°C溫度下將浸膠后竹束二次干燥至含水率為12%以下；其它與實施例1相同。
實施例11竹材疏解成通長的、相互交聯(lián)并保持纖維原有排列方式的寬度為1. 5飛cm疏松網(wǎng)狀纖維束。在所述膠粘劑中兌水至固體含量觀％，再添加1.5 %的拉開粉，并在膠粘劑中添加重量比為1%的滲透劑JFC-1，重量比為1%的Doher-6502阻燃劑，在60 80°C溫度下將浸膠后竹束二次干燥至含水率為12%以下；其它與實施例1相同。
實施例12竹材疏解成通長的、相互交聯(lián)并保持纖維原有排列方式的寬度為1. 5飛cm疏松網(wǎng)狀纖維束。在所述膠粘劑中兌水至固體含量觀％，再添加1.5 %的拉開粉，并在膠粘劑中添加重量比為1%的滲透劑JFC-3，重量比為洲的Doher-6502阻燃劑，在60 80°C溫度下將浸膠后竹束二次干燥至含水率為纊14%以下；其它與實施例1相同。
實施例13竹材疏解成通長的、相互交聯(lián)并保持纖維原有排列方式的寬度為1. 5飛cm疏松網(wǎng)狀纖維束。在所述膠粘劑中兌水至固體含量觀％，再添加1.5 %的拉開粉，并在膠粘劑中添加重量比為1. 5%的滲透劑JFC-2，在60 80°C溫度下將浸膠后竹束二次干燥至含水率為14% 以下；其它與實施例1相同。
權利要求
1.一種環(huán)保型竹重組材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟a、以各種竹材為原料，將原料截段、或再經(jīng)開片、除去內(nèi)竹節(jié)；b、輾壓疏解成疏松網(wǎng)狀纖維束；c、疏解后的竹束置于干燥窯中，在6(T80°C溫度下干燥至含水率纊14%；d、用低溫等離子體處理機對竹束表面進行處理，處理工藝參數(shù)時間3 10s，處理距離8 15mm，功率500 1000W ；e、將經(jīng)過等離子處理后的竹束浸泡于膠液中5 lOmin，取出浙干；f、浸膠干燥后的竹材按同纖維方向鋪層或裝模成板坯；g、板坯送入熱壓機熱壓成型。
2.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保型竹重組材料的制備方法，其特征在于熱壓工藝參數(shù) 溫度130 150°C，時間1 1. 5 min/mm板厚，單位壓力5 8 MPa0
3.根據(jù)權利要求1或2所述的環(huán)保型竹重組材料的制備方法，其特征在于步驟e中所述膠液采用中國專利ZL 2007 1 013^38. O所述方法制備而成的膠粘劑，并在所述膠粘劑中兌水至固體含量25 30%，再添加0. 5-2 %的滲透劑而成。
4.根據(jù)權利要求3所述的環(huán)保型竹重組材料的制備方法，其特征在于滲透劑為拉開粉或滲透劑JFC或快速滲透劑T之一。
5.根據(jù)權利要求3所述的環(huán)保型竹重組材料的制備方法，其特征在于加入0.5-2%的阻燃劑。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的環(huán)保型竹重組材料的制備方法，其特征在于原料為小徑竹或枝丫竹或毛竹或竹材加工長條剩余物之一種以上。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的環(huán)保型竹重組材料的制備方法，其特征在于竹材疏解成通長的、相互交聯(lián)并保持纖維原有排列方式的寬度為1.5飛cm疏松網(wǎng)狀纖維束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)保型竹重組材料的制備方法，包括以下步驟以各種竹材為原料，將原料截段、或再經(jīng)開片、除去內(nèi)竹節(jié)；輾壓疏解；在60~80℃溫度下干燥至含水率8~14%；用低溫等離子體處理機對竹束表面進行處理；取出瀝干；浸膠干燥后的竹材按同纖維方向鋪層或裝模成板坯；熱壓成型。本發(fā)明方法無需去除青黃，無需任何化學手段，使得竹材綜合利用率達到95%以上。使用低溫等離子技術改善竹材的浸潤性，有效提高了重組竹制品的尺寸穩(wěn)定性，能快速、高效、無污染、無損傷地改變各類高分子材料表面性能。使用花生殼液化樹脂膠粘劑制備重組竹，成本降低，游離醛含量降低，還可以有效改善生產(chǎn)環(huán)境，減少或杜絕工人過敏現(xiàn)象，有利于工人的身體健康。
文檔編號B27N3/08GK102528893SQ20121006119
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權日2012年3月9日
發(fā)明者孫豐文, 張茜, 賀磊, 鐘三明 申請人:江西康替龍竹業(yè)有限公司