一種木質型竹材及其製造方法
2023-10-16 23:04:29
專利名稱：一種木質型竹材及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種木質型竹材及其製造方法，具體涉及人造板膠合工業中，利用竹材加工成一種低膠、強化的竹纖維組合成的木質型竹材的方法。
背景技術：
中國地處世界竹子分布中心產區，竹材資源非常豐富。充分利用天然竹材資源，提高竹材使用價值，用竹材來代替傳統用木留下的空缺，解決木材供應緊張，做到以竹代木，是人們目前一直正在努力研究的問題。
將竹材加工成型材的一般方法是將毛竹劈片，乾燥後，去弧加工成截面為矩形的竹片，然後施膠，迭合，壓制膠接成型材。這種成型方法，沒有改變竹纖維的排列方向，製成的竹板材容易彎曲、拱變，嚴重的導致脫膠開裂。眾所周知，由於毛竹內外層的纖維粗細及疏密差異所致，毛竹在乾燥過程中會舒展變平一點，而在吸溼過程中會彎弓變曲。將毛竹加工成矩形竹片，並未能破壞它本身的內外層差異，當它吸溼時，則會向內不斷彎曲。因此採用這種成型方法，在較大的溫度環境下存儲或使用時，就會不斷地吸溼變形，重者會脫膠開裂。而且，這種成型方法，製成的型材密度只能接近於原竹的密度。
中國專利99117809.2公開了一種竹材重組強化成型材的方法，其特徵在於將毛竹劈成竹絲，經乾燥後浸膠裝模，再經10-100Mpa壓力壓制並固化成型材，竹絲浸膠後的膠含量為6％-15％。這種方法重組了竹纖維，但其將竹材劈成竹絲，工作量大，成本高，實際生產難以形成規模；且在浸膠前，沒有使竹材含水率達到統一，尤其在壓制前不考慮竹原料的統一含水率，往往使熱固化之後的竹型材存在物理性能不穩定，容易造成脫膠、開裂、變形等致命缺陷。
發明內容
本發明的目的是提供一種竹材纖維非規則排列成型方法，及由該方法製得的一種低膠、強化竹纖維組合成的木質型竹材。根據需要可用該方法製成各種大、小規格的竹型材，所製成的竹型材具有硬度高、密度大、穩定性好等特點。
本發明提供的木質型竹材，它的密度為1.0-1.3g/m3，硬度為64-110MPa，靜曲強度為97-180MPa，24小時吸水厚度膨脹率為0.3-0.45％，衝擊韌性為114-140KJ/m2。
因為用膠量低，且選用甲醛含量低的膠，因此本發明提供的木質型竹材的游離甲醛釋放量僅為4.5-5.7mg/100g。
為製得上述性能優異的木質型竹材，本發明提供的製造方法包括(1)將毛竹破成竹薄片粘連條，竹簿片長度可控制在3m以下，寬度為1.5-4.5cm，厚度為0.25cm以下；(2)浸膠，且浸膠前控制水分為8-13％，浸膠後控制膠含量為4-10％；(3)乾燥，使竹原料含水率統一控制為15-20％；(4)裝模，經80-280MPa高壓壓制，再連模一起熱固化，然後脫模製得型材，其中熱固化溫度為120℃-150℃，熱固化時間為3-15小時。
當然，上述竹簿片長度可根據實際情況選用不同的長度，通常控制在2-3m較為理想；竹簿片的寬度也以2-3cm為佳。
竹薄片粘連條在浸膠裝模前按常規方法進行雙氧水或碳化處理。經過雙氧水處理後可製得原竹本色的竹材；經碳化處理可製得咖啡色的竹材。
膠採用甲醛含量低的熱固性酚醛樹脂，並放入磷酸重鉻作活化劑起催化作用。用膠量在4-5.95％，可很好地膠接成優異性能的型材，並且游離甲醛釋放量低。
當竹薄片放入模具中時，採用非規則疏密均勻分布，竹薄片的內外層任意排列，並根據所需製得的型材規格大小不同，調整壓制壓力為80-280MPa；較佳壓力為110-200MPa。
脫模前溫度須控制30℃以下或室溫。
醒料，須放置10天以上方可加工。
本發明提供了一種將竹材加工成一種高強木質型竹材的製造方法，該方法重組了竹材纖維。竹纖維管密的一側為外層，竹纖維管疏的一側為內層，由於這種內外層差異，導致竹絲在吸溼過程會彎曲，本發明提供的成型方法，將毛竹切成竹薄片並軋壓成竹薄片粘連條，竹薄片粘連條放入模具中時，採用非規則疏密均勻分布，竹薄片的內外層任意排列，製成型材後，各竹薄片在吸溼過程中的彎曲拱變，彼此相互抵消；同時由於採用較為合理的低膠活化配方和高壓力壓制，並且壓制前竹原料含水率統一控制為15-20％，使產品固化成型後穩定性好，克服了材料在使用過程中隨季節變化而引起的翹曲、變形、開裂、溼漲等現象，製成的型材各種物理性能均特別優異，通過測試，它的密度可達1.3g/m3，游離甲醛釋放量低至4.5mg/100g，24小時吸水厚度膨脹率僅為0.3-0.45％(遠遠低於標準值)。由於重組了竹材的纖維結構，從而使它的許多指標均優於木材。
本發明提供的製造方法，只是將毛竹破成竹薄片粘連條，並沒有破壞竹材的縱向纖維，加入的膠含量又低，所製得的竹材有類似於木材的天然紋理。
本發明提供的製造方法，是在高壓下將竹片重新組織成型，因而可以方便的將竹材重組成所希望的輪廓的各種型材，加之其所具有的優異性能，所製得型材可以廣泛的用於建築、室內外門窗、梯臺、壁牆、地板等，還可用在家具、廚房設備、辦公用具、工藝品製作。在航運業、航空業、鐵路、汽車、工業上都可以替代木材、替代鋼材。
圖1為將毛竹製備成竹簿片粘連條的示意圖；圖2為壓機壓製成型示意圖。
圖中1.竹塊，2.竹簿片，3.竹簿片粘連條，4.壓機，5.上模，6.T形壓塊，7.成型內模，8.成型外模。
具體實施例方式
實施例1(1)竹原料的製備將毛竹破成竹薄片，選用竹簿片的長為2m，寬為3cm左右，厚為0.15cm，用壓輪軋壓成橫向不斷裂、縱向鬆散而交錯相連的竹薄片粘連條；(2)用常規方法將上述竹薄片粘連條進行碳化處理；(3)乾燥將經過碳化處理的竹薄片粘連條置於烘道進行烘乾直至含水率為9％；(4)浸膠將乾燥好的竹薄片粘連條在膠液中浸漬，並放入磷酸重鉻作催化，控制竹薄片的含膠量為5.95％，其中，膠是採用熱固性酚醛樹脂膠液；(5)乾燥浸膠後的竹薄片粘連條，在烘道進行烘乾至含水率為16％；(6)壓機壓製成型將浸膠後的竹薄片粘連條非規則疏密均勻分布於模具中，壓製成型材，其中，壓制壓力為120MPa；(7)熱固化處理將壓製成的型材連同內模一起放入火烘房進行熱固化處理，熱固溫度為130℃，時間為5小時；(8)脫模、醒料冷卻至室溫後將熱固化處理後的型材從內模脫出，再將型材交錯堆積放置十天後進行加工。
試驗數據在對本發明所述方法製成的木質型竹材進行性能測試後得到如下性能數據密度為1.08g/m3，硬度為84.4MPa，靜曲強度為122MPa，24小時吸水厚度膨脹率為0.43％，衝擊韌性為114.7KJ/m2，游離甲醛釋放量為5.5mg/100g。
實施例2選用長度為2.8m，寬為3.8cm左右，厚為0.23cm竹薄片，軋壓成粘連條，經雙氧水處理，乾燥至含水率為12％，浸膠，控制含膠量為8％，再乾燥至統一含水率為18％，裝模壓制，再連模熱固化，脫模、醒料製得型材；其中壓機壓力選用250Mpa；熱固化溫度為145℃，固化時間8個小時，其加工步驟與實施例1相同。
試驗數據在對本發明製成的木質型竹材進行性能測試後得到如下性能數據密度為1.27g/m3，硬度為101.5MPa，靜曲強度為159MPa，24小時吸水厚度膨脹率為0.38％，衝擊韌性為136.5KJ/m2，游離甲醛釋放量為4.8mg/100g。
當然，在上述竹原料的製備步驟中，將毛竹破成竹薄片後不需要製成竹薄片粘連條，而直接進行其餘步驟同樣能實現本發明的目的。
權利要求
1.一種木質型竹材，其特徵在於所述竹材的密度為1.0-1.3g/m3，硬度為64-110MPa，靜曲強度為97-180MPa，24小時吸水厚度膨脹率為0.3-0.45％，衝擊韌性為114-140KJ/m2。
2.根據權利要求1所述的竹材，其特徵在於游離甲醛釋放量為4.5-5.7mg/100g。
3.一種權利要求1或2所述木質型竹材的製造方法，其特徵在於(1)將毛竹破成竹薄片，竹簿片長為3m以下，寬度為1.5-4.5cm，厚度為0.25cm以下；(2)然後浸膠，浸膠前控制水分為8-13％，浸膠後控制膠含量為4-10％；(3)乾燥，裝模前竹原料含水率統一控制為15-20％；(4)裝模，經80-280MPa高壓壓制，再連模熱固化，脫模製得型材。
4.根據權利要求3所述方法，其特徵在於將毛竹破成竹薄片後，再將竹簿片軋壓成橫向不斷裂、縱向鬆散而交錯相連的竹薄片粘連條。
5.根據權利要求3所述方法，其特徵在於竹簿片長度控制在2-3m。
6.根據權利要求3所述方法，其特徵在於竹簿片寬度控制在2-3cm。
7.根據權利要求3所述方法，其特徵在於膠採用甲醛含量低的熱固性酚醛樹脂。
8.根據權利要求3所述方法，其特徵在於浸膠後控制膠含量為4-5.95％
9.根據權利要求3所述方法，其特徵在於浸膠過程加入磷酸重鉻作活化劑起催化作用。
10.根據權利要求3所述方法，其特徵在於成型壓力為110-200MPa。
11.根據權利要求3所述方法，其特徵在於熱固化溫度為120℃-150℃，熱固化時間3-15小時。
12.根據權利要求3所述方法，其特徵在於脫模溫度在30度以下或室溫。
13.根據權利要求3所述方法，其特徵在於脫模後進行醒料，醒料10天以上再加工成所需的各種規格。
全文摘要
本發明公開一種木質型竹材及其製造方法。它的密度為1.0－1.3g/m
文檔編號B27D1/08GK1676292SQ20041001739
公開日2005年10月5日 申請日期2004年4月1日 優先權日2004年4月1日
發明者王雄偉, 王雄輝 申請人:王雄偉, 王雄輝