专利名称：甲板或地板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工程或建筑构件，其例如但非仅涉及地板板材及用于例如制造地板板材的那些构件的复合物或复合物品。该工程或建筑构件包括竹子或竹制物品，该竹子或竹制物品以可聚合的组合物浸溃或填充，尤其但并非限于以糠醇，糠醇的衍生物或这些化合物的低聚物浸溃或填充，并随后进行聚合。
背景技术：
多种方法已被用于木材的聚合物处理。EP1341648A 号、W02007/147804A 号、W02004/011216A 号及 EP1368167A 号专利公开了呋喃浸溃的木材组合物。虽然浸溃木材的方法被公开，但是使用糠醇或相关的化合物来浸溃非木质物质特别是竹子或由竹子制成的物品是没有被公开过的。竹子是在真正草本科一禾木科(Poaceae)中的常绿植物。毛竹属(Phyllostachys)中的物种特别适用于商业用途。竿或气茎被广泛地应用于建筑和生产竹制物品中。用于建筑用途的竹子通常在树液中的糖水平处于最低值时进行收割，以降低害虫侵扰的速度。在收割后，通过贮存砍下的竹子或通过泵水经过刚砍下的竿以过滤的方式除去树液。用硼砂或硼酸处理计划用于建筑的竹子，以增强防虫性和防腐性。由于容易腐烂和受到虫害，竹子的收割和处理变得更为困难。此外，竹子有多适合在室外使用是受到该当地环境和具体应用的限制。在欧洲或其他的温带或寒带气候，竹子会显著地褪色及降解。此外，竹子所形成的表面会变滑，特别是在长形的杆的节(culmsection)暴露在外的情况下。因此，用于建造行走通道，甲板或地板可能是不理想的。由于腐烂或虫害，用于工程应用的竹子的强度在邻近紧固处可能会变弱。由于竹子易于被生物降解(特别是褪色和由于微生物，真菌而导致的降解或受到昆虫，白蚁或其他害虫的攻击)，在室外使用竹子或竹制物品受到限制。因此，有需要改良竹子对于此种降解的抵抗性。此外，未经处理的竹子的机械性质和外观可能会不一致或不适用于特定的应用，特别是不适用于某种需要一致的高性能的工程或建筑的应用。
发明内容根据本发明，提供了包括以聚合物浸溃过或处理过的竹子的工程或建筑构件，该聚合物来自于一种或多种选自以下物质所组成的群组的可聚合单体或低聚物糠醇(FA)、二轻甲基呋喃(bishydroxymethyl fur an) (BHMF)、三轻甲基呋喃(trihydroxymethylfuran) (THMF)、FA, BHMF及THMF的低聚物、这些化合物及其混合物的缩合产物。该工程或建筑构件可包括竹竿或条或竿块。优选地，该组件包括使用粘合剂结合在一起的竿、条或块，以形成工程或建筑构件，例如板材、甲板、船用组件、面板、覆盖层、运动装备或其他模制的或成型的物品。[0012]根据本发明的包括竹子复合物的建筑构件具有多个优点。浸溃或处理竿减少了易于受到生物降解或易于受到昆虫、白蚁或其他害虫攻击的可能性。可避免或减少使用生物杀灭剂，例如硼酸进行处理的需要。可简化收割及对砍下的竿的处理，因为可减少或避免降低树液含量或树液中糖浓度的需要。与未经处理的竹子相比，该建筑构件可具有一个或多个改进了的性质。经处理后的竹子的硬度和尺寸的稳定性得以增强。抗弯强度和抗分层化也可得以增强。此外，可改进经处理后的竹子的颜色。例如，可获得一致的深棕色，以允许生产具有统一的外观和一致的机械性质的板材或其他组件。维持竿的糖含量是有益的，因为该糖可与浸溃的单体或低聚物产生反应，以形成整体上结合入细胞结构的聚合产物。可加强复合物的机械性质，并可减少可聚合的浸溃材料的消耗。本发明的包括竹子复合物的建筑构件可被用作为工程材料，例如被用作为诸如阁栅、梁或脚手架(scaffolding)的长形建筑构件。或者，该建筑构件可被合并入另外的复合物材料中，例如可使用粘合剂将浸溃过的竹条结合在一起，并被制成板材、地砖、窗框、面板或诸如家具的室内或室外使用的物品。可提供诸如甲板的船用组件或诸如冲浪板及自行车车架的运动装备。优选的粘合剂可选自以下物质所组成的群组环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、二苯基甲烧异氰酸酯(methylene diphenyl isocyanate)或聚氨酯树脂或其他防潮的粘合剂。可使用热压、冷压或其他用于生产木材复合物的技术来制造板材或其他层状的建筑组件。可按压或模制由浸溃过的竹竿所形成的纤维或板条，以形成层状的或成某种形状的物品以直接使用或用机器制成更为复杂的构型。本发明的浸溃过的竹子组件提供了与未经处理的竹子相关有利的机械性质。在保留了未经处理的竹子的抗弯强度的同时，可增强弹性、硬度和耐冲击性。竹子复合物品和包含浸溃过的竹子的复合物可展示出加强了的防滑性，这就促进了用于行走通道或甲板的建造。此外，因为减少了生物降解，就减少或避免了形成易滑的表面。可除去诸如螺栓、螺钉或其他机械联接装置的紧固设备。一种用于形成包括竹子和聚合材料的工程或建筑构件的优选方法，其包括以下步骤用可聚合的组合物浸溃或处理竹子，以产生浸溃过或处理过的竹子或浸溃过或处理过的竹制物品，该可聚合的组合物包括(i) 一种或多种选自以下物质所组成的群组的可聚合的单体或低聚物糠醇(FA)、二羟甲基呋喃(BHMF)、三羟甲基呋喃(THMF)、FA，BHMF和THMF的低聚物、这些化合物及其混合物的缩合产物；(ii)催化剂；(iii)选自以下物质所组成的群组的溶剂水、C1-C4的醇及其混合物；和(iv)可选的一种或多种稳定剂或其他成分；将浸溃过或处理过的竹子或竹制物品进行除水处理；和、[0028]将浸溃过或处理过的竹子或竹制物品维持在较高的温度，以使该组合物进行聚合而形成聚合物料，以产生聚 合物浸溃过或处理过的竹子构件。该竹子可完全地以该聚合物浸溃，或可被处理以致表层或多层以聚合物浸溃。优选的单体来自生物质或可再生的并可持续的资源，并且该单体能够浸溃竹子或竹制物品。单一的单体因为简单和易于进行均匀的浸溃，故可能是最为便利的。使用糠醇或二羟甲基呋喃是优选的。另外的单体或低聚物可包括2，5-呋喃二甲酸和琥珀酸。优选的，聚合物、单体和低聚物的沸点不低于50°C，并高于溶剂在大气压下的沸点。这允许在不挥发浸溃过的化合物的情况下，除去溶剂，例如水。可通过多种方法实现组合物的聚合。可使用W002/30638号或W004/011216号专利公开的方法，其公开的内容以引用的方式为了所有的目的在此并入。可先蒸汽加热，再使用窑进行干燥。或者，可在密封的容器中进行联合的干燥和固化过程，该密封的容器设有装置，其用于收集从浸溃过的竹子中除去的水。该浸溃过的竹子可被加热至例如为50°C至180°C的高温(优选为100°C至130°C的高温)几个小时，以除去水，并之后形成固化了的聚合物。加热可以预定的速度增加，以控制在最佳效率的条件下除水和固化。或者，可先使用真空干燥的方法干燥(dry)浸溃过的竹子，再将其加热至较高的温度，以产生聚合反应。优选的溶剂是水，虽然可使用甲醇、乙醇、丙酮或其他挥发性的溶剂。在干燥或除去溶剂及固化之前，优选地对浸溃过的竹子施加真空以除去空气。这可减少爆炸的危险或减少氧化对于基材的损害。该方法优选地包括将竹子或竹制物品维持在大气带有大约O. I巴至大约O. 5巴的气压以及大约50°C至大约90°C的温度一段时间的步骤，该段时间足以使水从竹子或竹制物品中除去。该催化剂可选自以下物质所组成的群组酸，例如马来酸酐、邻苯二甲酸酐、马来酸、苹果酸、邻苯二甲酸、苯甲酸、柠檬酸、氯化锌、氯化铝、其他环状的有机酸酐或潜伏催化齐U，诸如铵盐、有机酸酐及其混合物。优选地用作为缓冲剂的稳定剂可选自以下物质所组成的群组碳酸钠、碳酸氢钠、柠檬酸钠、磷酸钠以及木质素磺酸的钙盐或铵盐。在优选的方法中，在除去水的过程中，将该相对湿度维持在大约80%至大约100%(更为优选地维持在大约90%) I至200小时(通常为120小时)，接着，优选以大约50°C至大约180°C的温度进行固化，更为优选的温度为大约90°C至大约140°C，最为优选的温度为大约100°C至大约130°C，特别是大约120°C。可设有热交换器或热电池(heat battery),以允许在容器内直接加热大气。优选地，可通过将过热蒸汽注入容器提供更进一步的加热。为了干燥竹子，过热蒸汽是优选的。相对湿度可以通过在给定温度下的实际压力以在此温度下的饱和蒸汽压中所占的百分比的差别而确定。室内的相对湿度通常在干燥过程中降低，因为水从腔室中被除去。优选地，在加热阶段中和干燥过程结束时，相对湿度被维持在最低水平以上，从而将竹子的变形和裂开减至最少。相对湿度的范围为大约30%至大约100%。优选最低相对湿度为大约35%，更为优选的为大约40%，这取决于竹子的种类和正被处理的竹块或竹制物品的尺寸。可通过调节压力和温度来控制容器内的相对湿度。在干燥步骤之后，将该竹子或竹制物品加热至更高的温度以固化聚合物。在固化之前，从竹子或竹制物品中除去水是有利的。这使得固化更为快速，因为热能不会由于蒸发而损失。与惯常的方法相比，可使用更低的温度。并且，由于减少了蒸发而带来的损失，故可使用更少的时间和能量将竹子加热到固化温度。干燥和固化步骤可在同一容器内进行，这就无需从干燥炉中卸载，并重新装载入单独的固化炉。 在固化过程中，在该容器内的该压力可维持在大约I巴，相对湿度维持在大约40至大约100%，优选为大约50至大约90%。或者,可使用大于I巴的压力，例如大约I巴至大约4巴。由于该容器内热传递差以及需要强力的真空泵以除去竹子所释放出的水，故对于干燥或固化步骤，用低于O. I巴的压力是不建议的。根据优选的本发明的第二方面，一种用于以聚合物浸溃竹子或竹制物品的设备，其包括适用于容纳要处理的一些竹子或一个或多个竹制物品的容器，该容器具有用于向该容器施加减压的泵，其还包括适用于向腔室提供过热蒸汽的蒸汽发生器，以及适用于监测选自以下的参数的传感器容器内的压力、温度、湿度和挥发性有机物的浓度。可设有过热蒸汽的入口。可设有位于容器内的热交换器以进行直接加热。根据本发明的方法可被应用于整个竹竿及其块或具有一定形状的竹制物品，例如屋顶、柱子、脚手架或其他部分或全部加工过的或处理过的组件。本发明特别应用于处理竹块，例如板条或纤维，该板条或纤维随后使用粘合剂结合，以形成地板板材、地砖、甲板、覆盖层或诸如冲浪板的船用组件或物品。在本说明书中，除另有说明，百分比和其他的量是以重量计算的。百分比和其他的比例是选自任何范围以总计至100%。
本发明进一步通过不具有任何限制性的例子并参考附图进行描述，其中图I是根据本发明的竹子浸溃设施的示意图；图2所示为该设施的干燥容器；图3a所示为长形建筑构件的实施例；和图3b所示为相对为薄的建筑构件中的实施例。
具体实施方式
图I是竹子浸溃设施的示意图。大量的竹子或竹制物品，例如裂开的竿(1)，被整理成使用分隔物分开的，并置于手推车或其他运载工具(未图示)上的堆砌物(2)，以致每一条竿都与邻近的竿分开。该堆砌物之后在手推车上被移送至浸溃高压釜(3 )。[0062]高压釜(3)充满了来自于缓冲槽(4，5)的浸溃溶液，缓冲罐的浸溃溶液由储存槽(6，7，8)经由混合及计量槽(9)供给。在浸溃后，将浸溃过的竹子或竹制物品传送至四个干燥腔室(10)的其中一个。每个干燥腔室设有热交换器，或过热蒸汽的入口以及连接至出口的冷凝器(14)，该冷凝器用于将从冷凝器(14)收集到的冷凝液回收至储存槽(7)。来自冷凝器的气体被安排为流经空气净化器(26)。竹子或竹制物品可通过惯常技术浸溃，该惯常技术包括施加高达15个大气压的压力，施加真空后再加压或施加常压或低压后再施加较高的压力以及最后施加真空的步骤。该浸溃溶液可包括一种或多种选自以下物质的单体糠醇、二羟甲基呋喃、三羟甲基呋喃或这些化合物的低聚物。可使用单体的混合物或单体和低聚物的混合物，只要其具有足够的流动性，以渗透并浸溃竹子。一种可使用的通常方法包括以下步骤固定竹子，以致其不会浮动；关上高压釜并施加部分真空；以处理混合物填满高压釜，同时维持真空，以淹没竹子；将高压釜加压至5-14个大气压的压力，这取决于竹子或竹制物品的尺寸和所期望的浸溃速度；将压力降低至2-3个大气压，并利用高压釜内剩余的压力排出液体。最后，释放压力并移除处理过的竹子。一种典型的处理溶液可包括
糠醇22.5%
马来酸酐 0.5%
柠檬酸 1.0%
乙醇71.0%
水5.0%干竹子对液体的摄取量为对其质量可以到达150%。W02004/011216号及W02004/011214号专利公开了替代的浸溃溶液，其公开的内容以引用的方式为了所有的目的被并入本说明书。图2是如图I所示的干燥腔室(10)的示意图。该腔室(10)包括九个风扇(11)和空气进口阀(12)。蒸发了的水的出口(13)与冷凝器(14)相通。蒸汽入口(15)将过热蒸汽从锅炉(未图示)输送至入口(16)，以向腔室(10)提供热量和湿度。热交换器(17)使来自于热交换器(18)、由蒸汽入口(15)提供的热水循环。通过这种方式，可在需要时向腔室提供干热(dry heat)ο冷凝槽(19)用于从槽(10)的底部收集冷凝液。该冷凝液在分离器(27)中被分离。来自于冷凝器(14)的冷凝液被输送至计量槽(20)，以量度已冷凝的水蒸气的量。泵槽(pump tankX 21)将计量了的冷凝液输送至标明为水的出口的泵(22)和冷凝液储存槽
(23)。气水分离器(24)将气体从已冷凝的水中分离。热交换器(25)为已冷凝的水降温。[0075]在使用干燥器时，可通过入口(16)直接地向槽(10)提供蒸汽，并且可通过热交换器(17)提供干热，以致能够独立地控制槽内的温度和湿度。当浸溃过的竹子或竹制物品已被放置在干燥腔室内时，短时间施加预真空(pre-vacuum),以从腔室内除去任何空气，以防止起火或爆炸的危险。由于水从浸溃过的竹子中蒸发，在预真空阶段的压力可达O. 3巴。接着，将容器在3-6小时期间加热至大约70°C。在这加热升温阶段，压力可从预真空时的小于O. 2巴升高至大约O. 2巴到大约O. 4巴，优选地升高至大约O. 3巴。相对湿度可大约为90%。通过控制压力，注入过热蒸汽以及外部加热而维持容器内的状态。通过量度从容器所收集到的水量而确定竹子的含水量。当竹子的含水量达到大约 15%或更低时，可以完成干燥阶段。在干燥阶段完成之后，允许压力升高至大约I巴，并通过将过热蒸汽加入到容器中，使温度升高到大约100°c至140°C(优选地，升高到大约100°C)，同时使相对湿度增加到大约60到80%，以防止竹子变形或裂开。固化条件可维持大约10个小时，这取决于聚合物组合物的特性和竹子或竹制物
品的厚度。当固化完成时，以聚合物浸溃过的竹子或竹制物品可从容器中移出，以进行加工，包装和分送。可使用粘合剂将浸溃过的或处理过的竹子板条或纤维结合在一起，以形成复合物结构，例如如上所述的甲板或地板。图3a显示了建筑构件30的实施例。该建筑构件30是由两条次级构件32，34制造，各包括如上所述已浸溃的竹子物料。所述两条32，34的次级构件是以粘合的方式结合在一起，虽然也可使用其他适合的粘合或连接的方式。所述建筑构件30为大体上长形。可以想象建筑构件30可用于覆盖地板。图3b也是建筑构件36，其与建筑构件30相似。所述建筑构件36带有较长的相对表面和是由两层次级构件38，40制造，各包括如上所述已浸溃的竹子物料。所述两层38，40次级构件以粘合的方式结合在一起，虽然也可以使用其他适合的粘合或连接方式。可以想象建筑构件36为墙板或为障碍物或间隔物。
权利要求1.甲板或地板，其中所述的甲板或地板包括聚合物浸溃过的竹子板条或纤维，所述的聚合物浸溃过的竹子板条或纤维是使用粘合剂结合在一起的，以形成复合物结构。
2.如权利要求I所述的甲板或地板，其中所述的甲板或地板是由两条次级构件制造的，各个次级构件包括聚合物浸溃过的竹子物料，其中所述次级构件是以粘合的方式结合在一起，以形成长形。
专利摘要甲板或地板，其中所述的甲板或地板包括聚合物浸渍过的竹子板条或纤维，使用粘合剂将所述的聚合物浸渍过的竹子板条或纤维结合在一起，以形成复合物结构。
文档编号F16S1/00GK202381966SQ20112031650
公开日2012年8月15日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年5月3日
发明者帕尔·克里斯汀·本茨罗德, 斯蒂格·兰德, 珀尔·布吕尼尔森 申请人:科博尼Asa