专利名称：：含有竹和雪松的板的制作方法含有竹和雪松的板
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：木材是用来构建不同尺寸、用于不同功能的各种不同物体的普通材料。即使在开发了几种新型的复合材料之后，作为最广泛使用的结构材料，直到目前仍有广泛的应用，原因是木材具有优良的强度和刚性，令人愉悦的美学，良好的绝缘性质以及易加工性。然而，近年来，因为长期生长的原始森林的不断消耗，实木材料的成本随实木材料供应紧縮而显著提高。对由木材制造的产品而言，这类木材非常贵，因为砍伐的木材中通常只有不到一半成为天然的实木材料，其余的都作为废料丢弃。因此，由于高级木材的成本以及对保存天然资源的重点关注，已经开发了基于木材和基于木质纤维素材料的替代品，代替天然实木材料，这些替代品能更有效地利用砍伐的木材并减少作为废料丢弃的木材量。胶合板，特别是碎料板和定向条板("0SB")是天然实木材料的工程复合材料的替代品的例子，在过去的七十五年中，这些复合材料在许多结构领域取代了天然实木材料。这些基于木材的复合材料不仅更加有效地使用木材的可资供应的资源，而且也可以由通常很少使用的低级木种形成。竹是这类不常用的材料的一个例子。竹由于它的高强度、耐久性和极佳的尺寸稳定性，以及其方便供应和迅速补充，是一种在全亚洲广泛用作建筑材料的木质纤维素材料。竹生长非常迅速，在2-6年内达到完全成熟，而即使是生长最快的树木也需要15-30年才能生长成熟。然而，竹除了这些优点外，也存在其他木质纤维素材料和木制产品的许多缺点。最显著的缺点是竹易受到昆虫如蛀虫和白蚁以及霉菌和真菌的袭击。在美国白蚁是对民用建筑和商业建筑造成严重损害的原因。绝大多数这种损害是由地下白蚁造成的，这类白蚁通常是从周围的土壤进入建筑物或结构中，以建筑物中的木材为食物。地下白蚁极难发觉，提示有白蚁活动的蛛丝马迹包括虫迹(streamer)或词料(forager)的存在。为防止白蚁侵袭进入建筑物或结构，建筑工人可设置(或在某些规范中要求设置)白蚁屏障，或在建筑物深入地下的土壤周围和其中喷洒驱白蚁剂。但是，这些措施常常失效，原因有例如未适当设置白蚁屏障，误用驱白蚁剂，或几年后，驱白蚁剂失去其效用。因此，假设在发觉白蚁和防止白蚁侵袭方面存在困难，理想的方法是具有抗白蚁的木材或木质纤维素材料。虽然作为好莱坞恐怖片的对象很少是可行的，但是由真菌造成的累积损害大大超过了白蚁造成的损害。真菌中众所周知的例子是白腐和褐腐，它们会主动分解木质纤维素材料，利用木材中的天然组分作为碳源和能量源。已经开发了各种技术来解决真菌和木质纤维素材料中的腐烂问题。例如，用含砷化合物、硼酸盐和卤化的化合物进行加压处理只获得某些有限的成功。不幸的是，这些化合物或是极高毒性，或者是不适合用于制造基于木材和基于木质纤维素材料的复合物。在上述
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的情况下，本领域存在对条材复合板的需求，这种复合板应当具有竹的优良强度性能，又能抵抗昆虫和真菌的侵袭，而且不需要使用毒性或潜在有害的加压处理化学试剂。发明概述本发明涉及一种条材复合板，该复合板包括木质纤维素条和异氰酸酯粘合剂树脂，木质纤维素条含约25-75重量％竹条、约25-75重量％雪松木条。发明详述除非另外规定，本文采用的所有份、百分比和比率均以重量表示。本文引用的所有文件均以其全文纳入本文作参考。本文采用的"木质纤维素材料"是指一种细胞结构，其具有通过木质素聚合物结合到一起的纤维素和半纤维素纤维组成的细胞壁。木材是一种木质纤维素材料。"条材复合材料"指包含木质纤维素材料和一种或多种其他添加剂如粘合剂或蜡的复合材料。木材复合材料的非限制性例子包括定向条板("0SB")，如华夫包lj花板(waferboard)、包U花板(particleboard)、硬纸板(chipboard)、中密度纤维板、胶合板(plywood)，以及条(strand)和层片单板的复合物的板。认为本文采用的"片"、"条"和"华夫刨花(wafer)"彼此等同和可以互换使用。复合材料的非排它性描述可以参见《可克-欧诗玛化学技术百科全书(Kirk-0thmerEncyclopediaofChemicalTechnology")的增补巻，第765-810页，第6版，以其全文纳入本文作参考。下面描述本发明的优选实施方式，其提供了一种工程材料，该材料包括雪松木和竹的混合物、木质纤维素复合部件以及一个或多个竹层。包含雪松的作用是驱除昆虫和真菌。本文中采用的"真菌"指真核微生物的大组，其细胞含有核、液泡和线粒体。真菌包括藻类、霉菌、酵母、蘑菇和粘菌。参见BiologyofMicroorganisms(微生物生物学)，T.Brock禾口M.Madigan，6.sup.thEd.，1991，PrenticeHill(EnglewoodCliffs,NJ.)。示例的真菌包括子囊菌(如，脉孢菌、酵母菌、羊肚菌)、担子菌(如，捕蝇蕈、伞菌)、接合菌(如，毛霉、根霉菌属)、卵菌(如，异水霉)和半知菌类(如，青霉菌、曲霉)。霉菌一个例子是担子菌霉菌，通常称作白腐和褐腐。大多数真菌，尤其是担子菌分解木质纤维素材料，包括木材、纸、布和其他源自天然资源的产品，并使用纤维素或木质素作为碳源和能量源。大自然中木质素分解几乎都是通过这些木材腐烂真菌的行为发生的。褐腐侵袭并分解纤维素，而木质素保持不变。白腐侵袭并分解纤维素和木质素。参见BiologyofMicroorganisms(微生物生物学)，T.Brock禾卩M.Madigan，6.sup.thEd.，1991'PrenticeHill(EnglewoodCliffs,N.J.)。因此，竹条和雪松木条的组合能够得到条材复合产品，或更具体地，是具有竹的强度特性，同时又具有雪松的排斥昆虫和真菌特性的板材。竹条像其他木质纤维素材料一样，竹的基本组成部分是通过木质素聚合物结合到一起的纤维素纤维，但竹的组成细胞的构造和形态与其它木材不同。通常，竹的大部分强度特性(拉伸强度、挠曲强度和刚性)在竹和竹纤维的纵向上为最大。这是由于纤维素纤维在纵向的微纤丝角度相对较小。竹茎本身的硬度取决于竹纤维束的密度和它们的分离方式。在竹茎纵向或竹茎横截面中的纤维百分比不一致。在纵向，纤维密度从茎底到茎顶增加，而竹茎横截面中的纤维密度在接近外表面处最高，随着深入该材料的芯而减小。而且，竹茎外部部分的强度和硬度因存在沉积的二氧化硅、涂覆蜡的角化层而提高，涂覆蜡的角化层覆盖竹茎外部的表面。因此，在竹茎外表面或靠近外表面的竹具有优异的强度特性，在竹的应用过程中也具有优异的强度特性。以前使用竹木的方法中要剥去角化层，因此丢弃了竹茎的最高强度部分，与以前的方法不同，本发明中，使用角化层，因此能保持竹的高强度性质。总体上，竹子中的纤维素纤维的刚性和强度都大于大多数木材的纤维，加入了竹的板材的强度与重量比值比由其他类型木纤维构成的板材大得多。在本发明的第一步骤中，竹躯干或沿(l)竹躯干整个长度(通常为4-40英尺距离)劈开，或(2)分裂成短片。为提高与常规木条的相容性和粘合性，优选将竹条切成厚度小于约0.2英寸，如小于O.15英寸，如在约0.01-0.15英寸范围；宽度优选大于约O.l英寸，如大于约O.15英寸，如大于约0.5英寸。可以手工或者用机械修剪设备进行切割。为提高强度，竹条应沿纵轴进行切割，优选切割的长度大于约2英寸，如约3英寸，如约5英寸。虽然不希望受到理论的束缚，但认为在使用盘式线材定向机(diskstrandorienter)将竹条定向时，竹条的长度越长，能使竹条更紧密地对齐，并且不希望受理论束缚，认为越紧密对齐的竹条能使制成的木材复合板产品提高沿纵轴的弹性模量。切割竹条后，竹条在炉内进行干燥，然后与雪松木条混合。以约25-75%雪松和约25-75%竹子(这些重量份数都是以只有木条的干重量为基准，没有另外的添加剂)的比例将竹条和木条混合在一起。然后，在竹条和雪松木条上施涂异氰酸酯树脂(如下所述)。施用于木材的异氰酸酯树脂和其他各种添加剂在本文中称作涂料，即使异氰酸酯树脂和添加剂为细小颗粒形式，如不会在木材上形成连续涂层的粉化颗粒或固体颗粒。通常，通过一种或多种喷雾、掺混或混合技术将所述异氰酸酯树脂、蜡和任何其它添加剂施涂于木材，优选技术是当木条在鼓式掺混器中翻滚时将蜡、树脂和其它添加剂喷射到木条上。异氰酸酯树脂选自下组二苯甲烷-对，对'-二异氰酸酯类的聚合物，所述聚合物具有能与其它有机基团反应形成聚合物基团如聚脲，—NCON-，和聚氨酯，-NCOON-的NCO-官能团；优选含有约50重量％的4，4-二苯甲烷二异氰酸酯("MDI")的粘合剂或有其它异氰酸酯低聚物("pMDI")的混合物。合适的工业pMDI产品是购自犹他州盐湖城的猎人公司(Huntsman)的Rubinate1840和宾夕法尼亚州匹兹堡市的北美拜耳公司(BayerCorporation,NorthAmerica)的Mondur541。其他适合单独用作粘合剂或适合与pMDI组合的树脂是甲醛基液体PF、粉状PF、UFMUF粘合剂，以及它们的组合。工业MUF粘合剂是黛尼公司(Dyneacorporation)的LS2358和LS2250产品。在优选的制剂中，异氰酸酯的施用浓度约为2-12重量％(以木质素纤维条材的总重量为基准)。涂覆异氰酸酯后，使用涂覆的竹条和雪松木条形成多层垫，优选3层垫，然后，将所述垫压制成复合木材组件。用以下方式完成所述成层。将涂覆片在传送带上铺开，形成片的取向基本上与传送带呈一直线或与之平行的第一片或层，然后将第二片置于第一片上，第二片层的片的取向基本上与传送带垂直。最后，将第三片置于第二片上，第三片层的片的取向与第一片类似，基本上与传送带呈一直线，使得以这种方式堆叠的片层的各片的取向通常与邻片层垂直。或者，但较不优选，所有片层的各条取向为任意方向。可以采用公知多通道技术和条取向设备沉积多个片或层。在3片或3层垫的情况下，第一和第三片是表面层，而第二片是芯层。所述各表面层具有外表面。根据上述方法形成多层垫后，在热压机下将它们压制，使木材、粘合剂和其它添加剂熔合和粘合到一起，形成各种厚度和尺寸的压实OSB板。高温还会使粘合剂材料固化。优选将本发明的板在约175-24(TC的温度下压制2-15分钟。制成的复合板的密度约为35-55磅/英尺3(按照ASTM标准D1037-98测定)。OSB板的厚度约为0.6cm(约1/4英寸)-5cm(约2英寸)，如约1.25-6cm，如约2.8-3.8cm。参照下面的具体的非限制性实施例详细描述本发明。实施例如下制备包含竹条和雪松木条的混合物的条材复合板。由竹杆切割出竹条(某些情况下，将竹子浸在水中24小时，然后制成竹条)，竹条平均尺寸为0.025英寸厚X2英寸宽X6英寸长。竹条以三种不同的比例(参见下面表I)与雪松木条混合。雪松木条的平均尺寸为0.032英寸厚X3英寸宽X5英寸长。MDI树脂以约5重量％的浓度进行施涂，并施涂约1.5重量％散蜡(slackwax)。制备条材复合板，该复合板在表面层有60%条材，在芯层有40%条材，其中，在芯层的条材和在表面层的条材的取向基本上相互垂直。用下面表I列出的雪松木条和竹条的三种不同的掺混物制造三组板。板的制造方式如下，在大于或等于200psi压力下，于400。F压制所述条材175秒，压制到3/4英寸的目标厚度，及44pcf的目标密度。对制备的各组板进行MOE和MOR测试并进行测量(按照ASTM标准D1037-98)，并对各独立组的结果取平均值。结果示于下面表I。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>测试结果表明，竹条比例较高的板的强度大于雪松木条比例较高的板。但是，所有的板都显示能用于结构应用的令人满意的性能。按照NWWDATM1测试方法测定抗真菌侵袭性。在16周的测试期间，测定因真菌侵袭造成的3/4英寸立方体的重量损失(weightlossof3/4cube)。对此特定研究，使用褐腐真菌密粘褶菌来侵袭样品，己知这种真菌能强烈侵袭竹子。木材重量的100X的竹0SB样品在16周测试后显示平均重量损失为21%。100%雪松样品的平均重量损失为8.7%，该结果代表了使用雪松时能获得的最大益处。当在含竹子的0SB中加入木材重量的25-75%的雪松时，重量损失为13-18%，这可以得到最大益处的25-65%的益处。本领域那些技术人员将意识到，在不偏离本发明主要发明原理的情况下，可以对上述实施方式作出改变。因此，应该理解，本发明不限于所公开的具体实施方式，而其意图是包括所附权利要求书所限定的本发明精神和范围内的各种修改。权利要求1.一种条材复合板，该复合板包含木质纤维素条和异氰酸酯粘合剂树脂，所述木质纤维素条包含约25-75重量％的竹条和25-75重量％的雪松木条。2.如权利要求l所述的条材复合板，其特征在于，所述异氰酸酯粘合剂树脂是MDI。3.如权利要求l所述的条材复合板，其特征在于，所述条材复合板是OSB。4.如权利要求l所述的条材复合板，其特征在于，所述异氰酸酯粘合剂树脂是MDI，所述MDI以基于木质纤维素条重量的约2-12重量％的浓度存在。5.—种条材复合板，该复合板具有上表面、下表面和芯层，所述上表面和下表面的木质纤维素条基本上按第一方向取向，芯层的木质纤维素条按第二方向取向，其中，第一方向明显不同于第二方向，木质纤维素条包含约25-75重量％的竹条和约25-75重量％的雪松木条，所述条材复合板还包含异氰酸酯粘合剂树脂。6.如权利要求5所述的条材复合板，其特征在于，所述异氰酸酯粘合剂树脂是MDI。7.如权利要求5所述的条材复合板，其特征在于，所述异氰酸酯粘合剂树脂是MDI，所述MDI以基于木质纤维素条重量的约2-12重量％的浓度存在。全文摘要公开一种条材复合板，该复合板包含木质纤维素条和异氰酸酯粘合剂树脂，所述木质纤维素条包含约25-75重量％竹条和25-75重量％的雪松木条。文档编号B27N3/04GK101495278SQ200680044401公开日2009年7月29日申请日期2006年11月22日优先权日2005年11月30日发明者B·C·吉瑞罗,B·M·皮克,E·N·罗森,F·R·塞西略申请人:邱博工程木材有限公司