专利名称：一种环保型竹重组材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种竹重组材料，尤其涉及一种利用现代低温等离子处理技术和使用新型生物质液化树脂胶粘剂制备竹重组材料的方法，属于竹材人造板加工技术领域。
背景技术：
重组竹是一种将竹材重新组织并加以强化成型的竹质新材料，它是由竹材加工成竹篾、竹丝或疏松网状竹束，经干燥、施胶、组坯和高温高压热固化而成型。其具有密度大、 强度高、耐冲击、耐磨损等特点，可用于室内外建筑材料、装饰装修材料、高档家具、门、窗、 地板等。重组竹的开发研究对于缓解木材资源的紧张局势和高效利用竹材资源都具有重要意义，因此近年来成为研究重点。
1987年南京林业大学人造板教研室率先确定了利用竹材压制重组竹的研究方向， 成功压制出以苦竹为原料的重组竹；浙江林学院叶良明等分别以雷竹、高节竹、孝顺竹和青皮竹为原料，在去青与不去青两种条件下，对重组竹的热压工艺进行了研究，得出结论在目前还没有就多年生小径竹的去青黄的工艺与方法取得突破性进展的情况下，采用重组木的工艺生产重组竹制品，在生产上是不可行的。之后浙江省林业科学研究院、中国林科院木材工业研究所、黑龙江农业大学、东北林业大学等专家开展了多项研究，探讨了竹材软化工艺、疏解方式、施胶量及施胶方式、水洗与否、胶种及胶的浓度、热压温度、热压压力和热压时间对重组竹性能的影响，为实现重组竹的产业化提供了理论依据。
我国在重组竹材方面的发明专利也是逐年增多，加快了重组竹从实验室试制到大规模工业化生产的步伐。专利号ZL 99117809.2 “竹材重组强化成型材的方法”涉及将竹材重新组织并加以强化成型的方法，是取用毛竹破竹成丝，经干燥后浸胶装模，再经高压 (10 IOOMPa)压制固化成型材的方法。专利号ZL 02120518.3 “重组竹材胶合板制备方法”涉及一种竹材辗压处理制备重组竹胶合板的方法，是采用将竹材先去青，再剖分，然后辗压成横向不断裂、纵向松散而交错相连、不打乱竹材纤维排列方向竹束的处理方法。专利号ZL 200810093764. 6涉及一种重组型材及其制造方法，所述重组型材由浸胶的竹篾组成，所述竹篾经热处理而发生改性，其在厚度方向上贯穿多条缝隙且与纤维方向长度一致。 以上专利的主要不同点在于竹材加工单元的不同、分别为竹丝、竹束和竹篾，其成型制备工艺方法基本相同，还未有在竹材的处理工艺上有所创新。
目前，竹重组材料主要的技术不足体现在以下几个方面第一，由于竹材的青黄面主要以木素和抽提物为主，并含有一定的氧化硅，形成了以糖类为骨架并搀杂硅类有机物的封闭层，难于涂胶或涂饰，给竹材的后续工业化加工利用带来不便。目前大部分重组竹的生产企业都以去青黄的竹材为原料制备重组竹，虽然去青黄工艺可以提高重组竹的胶合强度，但这不仅浪费资源，还增加了加工工序，提高了生产成本。
第二，由于重组竹主要是高温高压固化成型，随着环境湿热条件的变化或使用过程中内应力的释放，会出现尺寸变形，表面开裂、翘曲、凹凸不平等现象，限制了其在室外的使用。其根本原因在于竹材内部结构致密，胶粘剂渗透不到竹材细胞腔、壁，无法起到良好的定型作用，因此解决重组竹尺寸稳定性的关键技术在于提高竹材的浸润性，现有的技术方案主要有软化、添加表面活性剂、加压浸胶等方法。因此有待开发高效、快速、无污染的新型技术用于改善竹材的浸润性。
第三，重组竹的生产使用的胶粘剂主要是酚醛树脂胶粘剂，其中含有游离酚、游离醛等有害物质，且价格较高。随着建设环境友好型、发展节约型社会口号的提出，对生产环境和人体健康越来越重视，急需开发价格低廉的环保型胶粘剂用于重组竹的制备，但目前还未有报道。发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提出一种对各种竹材不去青黄直接疏解，利用现代低温等离子处理竹束表面，并使用新型生物质液化树脂胶粘剂制备竹重组材料的方法。该方法可以大幅度提高竹材的综合利用率，而且高效、无污染，制成的竹重组材料变形小，强度高、绿色环保，可用于室内外建筑材料、结构材料等。
本发明方法包括以下步骤a、以各种竹材为原料，将原料截段、或再经开片、除去内竹节；b、辗压疏解成疏松网状纤维束；c、疏解后的竹束置于干燥窑中，在6(T80°C温度下干燥至含水率纩14%；d、用低温等离子体处理机对竹束表面进行处理，处理工艺参数时间3 10s，处理距离8 15mm，功率500 1000W ；e、将经过等离子处理后的竹束浸泡于胶液中5 lOmin，取出浙干；f、浸胶干燥后的竹材按同纤维方向铺层或装模成板坯；g、板坯送入热压机热压成型。
本发明方法中热压工艺参数为温度130 150°C，时间1 1. 5 min/mm板厚， 单位压力:5 8 MPa。
本发明方法步骤e中所述胶液采用中国专利ZL 2007 1 013^38. O所述方法制备而成的胶粘剂，并在所述胶粘剂中兑水至固体含量25 30%，再添加0. 5-2 %的渗透剂而成。
本发明所述渗透剂为拉开粉或渗透剂JFC或快速渗透剂T之一。
本发明方法中加入渗透剂时还可加入0. 5-2%的阻燃剂。
本发明所述原料为小径竹或枝丫竹或毛竹或竹材加工长条剩余物之一种以上。
本发明方法疏解时，竹材疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的宽度为1.5飞cm疏松网状纤维束。
本发明方法的优点是第一，使用的原料包含各种竹材，无需去除青黄，无需任何化学手段，使得竹材综合利用率达到95%以上。
第二，使用低温等离子技术改善竹材的浸润性，有效的提高了重组竹制品的尺寸稳定性。低温等离子体处理技术作为一种新的表面修饰手段，能快速(几秒到几时秒)、高效、无污染、无损伤(改性在表层10-1° 10_6m)地改变各类高分子材料表面性能。不但改善了特定环境下高分子材料的使用性能，也拓宽了常规高分子材料的适用范围。用低温等离子技术对竹材进行表面处理，一方面能增加竹材表面的粗糙度，破坏其非结晶区甚至结晶区，使竹材表面结构松散，微隙增大，从而可以改善竹材的润湿性，增加胶粘剂树脂分子的可及区；另一方面，竹材经过等离子体处理后很容易在表面引入极性基团或活性点，使非极性表面转变为极性表面，从而增加了胶粘剂和竹材表面的相互作用，使胶粘剂对竹束起到了良好的定型作用，从而有效改善了重组竹制品易开裂、变形的缺陷。
第三，使用花生壳液化树脂胶粘剂制备重组竹，该树脂是由花生壳通过酸催化液化技术转化成可替代苯酚的活性液态物与甲醛缩聚而成的，与普通酚醛树脂胶粘剂相比其胶合耐水性能和使用工艺相同，成本降低20%，游离醛含量降低50%，游离酚含量检测不出。 使用该树脂制备竹重组材料不用改变工厂原有的热压、施胶等工艺，还可以有效改善生产环境，减少或杜绝工人过敏现象，有利于工人的身体健康。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1使用3 5年生毛竹(直径6-lOcm)将其截距成2 m长竹段，剖开为4_8片，除去内外竹节；将竹段辗压疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的疏松网状纤维束，宽度km ；疏解后的竹束置于干燥窑中，在60°C温度下干燥至含水率10% ；用连续化低温等离子体处理机对竹束表面进行处理，处理工艺参数时间k，处理距离10mm，功率650W ；处理后的竹束浸泡于胶液中IOmin ；胶粘剂采用中国专利ZL 2007 1 0132638. 0(花生壳液化制备室外胶合板用胶粘剂的方法)所述方法制备而成，胶粘剂兑水至固体含量为25%，并在胶粘剂中添加重量比为0. 5 %的快速渗透剂T ；在60°C温度下将浸胶后竹束二次干燥至含水率为12%以下；干燥后的浸胶竹束段进行顺纹同向组坯，再送入热压机压制成板材，热压工艺参数温度140°C，时间1. 2 min/mm板厚，单位压力8MPa。
成品参照中华人民共和国林业行业标准LY/ T 1574-2000进行取样，参照GB/T 17657-1999进行检测，各项指标如下密度1. 06g/cm3 ；吸水厚度膨胀率< 3. 0% ；静曲强度 纵向160 MPa，横向70MPa ；弹性模量纵向13000MPa，横向4200MPa,甲酸释放量彡0. 2 mg/ L，可耐连续沸水水煮72小时以上不开胶。
实施例2使用小径竹、枝丫竹为原材料，将其截距成an长竹段，竹段辗压疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的疏松网状纤维束；疏解后的竹束置于干燥窑中，在60°c温度下干燥至含水率10%左右；用连续化低温等离子体处理机对竹束表面进行处理，处理工艺参数时间k，处理距离10mm，功率650W ；处理后的竹束浸泡于胶液中IOmin ；胶粘剂采用中国专利ZL 2007 1 0132638.0 (花生壳液化制备室外胶合板用胶粘剂的方法)所述方法制备而成木材胶粘剂，胶粘剂兑水至固体含量为25%，并在胶粘剂中添加重量比为1%的渗透剂拉开粉；在60°C温度下将浸胶后竹束二次干燥至含水率为12%以下；干燥后的浸胶竹束段进行顺纹同向组坯，再送入热压机压制成板材，热压工艺参数温度140°C，时间 1. anin/mm板厚，单位压力8MPa。
成品参照中华人民共和国林业行业标准LY/ T 1574-2000进行取样，参照GB/T17657-1999进行检测，各项指标如下密度1. 12g/cm3 ；吸水厚度膨胀率彡3. 0% ；静曲强度 纵向145MPa，横向59MPa ；弹性模量纵向llOOOMPa，横向3800MPa,甲酸释放量彡0. 2 mg/ L，可耐连续沸水水煮72小时以上不开胶。
实施例3使用竹材加工长条剩余物为原料，辗压疏解后置于干燥窑中，在60°C温度下干燥至含水率10 %左右；用连续化低温等离子体处理机对竹束表面进行处理，处理工艺参数时间 5s,处理距离10mm，功率650W ；处理后的竹束浸泡于胶液中IOmin ；胶粘剂采用中国专利 ZL 2007 1 0132638.0 (花生壳液化制备室外胶合板用胶粘剂的方法)所述方法制备而成， 胶粘剂兑水至固体含量为25%，并在胶粘剂中添加重量比为2 %的快速渗透剂T ；在60°C 温度下将浸胶后竹束二次干燥至含水率为12%以下；干燥后的浸胶竹束段进行顺纹同向组坯，再送入热压机压制成板材，热压工艺参数温度140°C，时间l.aiiin/mm板厚，单位压力蕭&。
成品参照中华人民共和国林业行业标准LY/ T 1574-2000进行取样，参照GB/ T 17657-1999进行检测，各项指标如下密度1.02g/cm3;吸水厚度膨胀率< 3.0 % ；静曲强度纵向120MPa，横向55MPa ；弹性模量纵向llOOOMPa，横向3600MPa，甲酸释放量 (0. ang/L，可耐连续沸水水煮72小时以上不开胶。
实施例4使用3 5年生毛竹(直径6-lOcm)将其截距成2 m长竹段，剖开为4_8片，除去内外竹节；将竹段辗压疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的疏松网状纤维束，宽度 1. 5飞cm cm ；疏解后的竹束置于干燥窑中，在6(T80°C温度下干燥至含水率纩14% ；用连续化低温等离子体处理机对竹束表面进行处理，处理工艺参数时间k，处理距离10mm，功率功率500 1000W ；处理后的竹束浸泡于胶液中IOmin ；胶粘剂采用中国专利ZL 2007 1 0132638. 0 (花生壳液化制备室外胶合板用胶粘剂的方法)所述方法制备而成，胶粘剂兑水至固体含量为25%，并在胶粘剂中添加重量比为0. 5 %的渗透剂JFC ；在60°C温度下将浸胶后竹束二次干燥至含水率为12%以下；干燥后的浸胶竹束段进行顺纹同向组坯，再送入热压机压制成板材，热压工艺参数温度140°C，时间1. 2 min/mm板厚，单位压力8MPa。
实施例5使用3 5年生毛竹(直径6-lOcm)将其截距成2 m长竹段，剖开为4_8片，除去内外竹节；将竹段辗压疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的疏松网状纤维束，宽度1. 5飞cm cm ；疏解后的竹束置于干燥窑中，在6(T80°C温度下干燥至含水率纩14% ；用连续化低温等离子体处理机对竹束表面进行处理，处理工艺参数时间k，处理距离10mm， 功率功率500 1000W ；处理后的竹束浸泡于胶液中IOmin ；胶粘剂采用中国专利ZL 2007 1 0132638.0 (花生壳液化制备室外胶合板用胶粘剂的方法)所述方法制备而成，胶粘剂兑水至固体含量为25% (重量百分比)，并在胶粘剂中添加重量比为21的渗透剂JFC ；在600C 温度下将浸胶后竹束二次干燥至含水率为12%以下；干燥后的浸胶竹束段进行顺纹同向组坯，再送入热压机压制成板材，热压工艺参数温度130 150°C，时间1 1.5 min/mm板厚，单位压力:5 8 MPa。
实施例6使用小径竹、枝丫竹为原材料，将其截距成竹段，竹段辗压疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的疏松网状纤维束；疏解后的竹束置于干燥窑中，在6(T80°C温度下干燥至含水率纩14% ；用连续化低温等离子体处理机对竹束表面进行处理，处理工艺参数间3 10s，处理距离8 15mm，功率500 1000W ；处理后的竹束浸泡于胶液中5 IOmin ；胶粘剂采用中国专利ZL 2007 1 0132638.0 (花生壳液化制备室外胶合板用胶粘剂的方法)所述方法制备而成木材胶粘剂，胶粘剂兑水至固体含量为28%，并在胶粘剂中添加重量比为1%的渗透剂JFC-1，重量比为0. 5%的Doher-6502阻燃剂，在60°C温度下将浸胶后竹束二次干燥至含水率为12%以下；干燥后的浸胶竹束段进行顺纹同向组坯，再送入热压机压制成板材，热压工艺参数温度150°C，时间1. anin/mm板厚，单位压力5、MPa。
成品参照中华人民共和国林业行业标准LY/ T 1574-2000进行取样，参照GB/T 17657-1999进行检测，各项指标如下密度1. 12g/cm3 ；吸水厚度膨胀率彡3. 0% ；静曲强度 纵向145MPa，横向59MPa ；弹性模量纵向llOOOMPa，横向3800MPa,甲酸释放量彡0. 2 mg/ L，可耐连续沸水水煮72小时以上不开胶。
实施例7低温等离子体处理时工艺参数为时间3 10s，处理距离8 15mm，功率800W ；热压工艺参数温度130 150°C，时间1 1. 5 min/mm板厚，单位压力5 8 MPa0在所述胶粘剂中兑水至固体含量30%，再添加1. 5%的拉开粉。其它与实施例1相同。
实施例8低温等离子体处理时工艺参数为时间3 10s，处理距离8 15mm，功率1000W ；热压工艺参数温度130 150°C，时间1 1. 5 min/mm板厚，单位压力5 8 MPa0在所述胶粘剂中兑水至固体含量25%，再添加1. 5%的拉开粉。其它与实施例1相同。
实施例9低温等离子体处理时工艺参数为时间3 10s，处理距离8 15mm，功率1000W ；热压工艺参数温度130 150°C，时间1 1. 5 min/mm板厚，单位压力5 8 MPa0在所述胶粘剂中兑水至固体含量30%，再添加1. 5%的拉开粉，并在胶粘剂中添加重量比为1%的渗透剂JFC-I，重量比为0. 5%的Doher-6502阻燃剂，在60 80°C温度下将浸胶后竹束二次干燥至含水率为12%以下；其它与实施例1相同。
实施例10竹材疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的宽度为1. 5飞cm疏松网状纤维束。在所述胶粘剂中兑水至固体含量观％，再添加1.5 %的拉开粉，并在胶粘剂中添加重量比为1%的渗透剂JFC-1，重量比为1%的Doher-6502阻燃剂，在60 80°C温度下将浸胶后竹束二次干燥至含水率为12%以下；其它与实施例1相同。
实施例11竹材疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的宽度为1. 5飞cm疏松网状纤维束。在所述胶粘剂中兑水至固体含量观％，再添加1.5 %的拉开粉，并在胶粘剂中添加重量比为1%的渗透剂JFC-1，重量比为1%的Doher-6502阻燃剂，在60 80°C温度下将浸胶后竹束二次干燥至含水率为12%以下；其它与实施例1相同。
实施例12竹材疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的宽度为1. 5飞cm疏松网状纤维束。在所述胶粘剂中兑水至固体含量观％，再添加1.5 %的拉开粉，并在胶粘剂中添加重量比为1%的渗透剂JFC-3，重量比为洲的Doher-6502阻燃剂，在60 80°C温度下将浸胶后竹束二次干燥至含水率为纩14%以下；其它与实施例1相同。
实施例13竹材疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的宽度为1. 5飞cm疏松网状纤维束。在所述胶粘剂中兑水至固体含量观％，再添加1.5 %的拉开粉，并在胶粘剂中添加重量比为1. 5%的渗透剂JFC-2，在60 80°C温度下将浸胶后竹束二次干燥至含水率为14% 以下；其它与实施例1相同。
权利要求
1.一种环保型竹重组材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤a、以各种竹材为原料，将原料截段、或再经开片、除去内竹节；b、辗压疏解成疏松网状纤维束；c、疏解后的竹束置于干燥窑中，在6(T80°C温度下干燥至含水率纩14%；d、用低温等离子体处理机对竹束表面进行处理，处理工艺参数时间3 10s，处理距离8 15mm，功率500 1000W ；e、将经过等离子处理后的竹束浸泡于胶液中5 lOmin，取出浙干；f、浸胶干燥后的竹材按同纤维方向铺层或装模成板坯；g、板坯送入热压机热压成型。
2.根据权利要求1所述的环保型竹重组材料的制备方法，其特征在于热压工艺参数 温度130 150°C，时间1 1. 5 min/mm板厚，单位压力5 8 MPa0
3.根据权利要求1或2所述的环保型竹重组材料的制备方法，其特征在于步骤e中所述胶液采用中国专利ZL 2007 1 013^38. O所述方法制备而成的胶粘剂，并在所述胶粘剂中兑水至固体含量25 30%，再添加0. 5-2 %的渗透剂而成。
4.根据权利要求3所述的环保型竹重组材料的制备方法，其特征在于渗透剂为拉开粉或渗透剂JFC或快速渗透剂T之一。
5.根据权利要求3所述的环保型竹重组材料的制备方法，其特征在于加入0.5-2%的阻燃剂。
6.根据权利要求1或2所述的环保型竹重组材料的制备方法，其特征在于原料为小径竹或枝丫竹或毛竹或竹材加工长条剩余物之一种以上。
7.根据权利要求1或2所述的环保型竹重组材料的制备方法，其特征在于竹材疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的宽度为1.5飞cm疏松网状纤维束。
全文摘要
本发明公开了一种环保型竹重组材料的制备方法，包括以下步骤以各种竹材为原料，将原料截段、或再经开片、除去内竹节；辗压疏解；在60~80℃温度下干燥至含水率8~14%；用低温等离子体处理机对竹束表面进行处理；取出沥干；浸胶干燥后的竹材按同纤维方向铺层或装模成板坯；热压成型。本发明方法无需去除青黄，无需任何化学手段，使得竹材综合利用率达到95%以上。使用低温等离子技术改善竹材的浸润性，有效提高了重组竹制品的尺寸稳定性，能快速、高效、无污染、无损伤地改变各类高分子材料表面性能。使用花生壳液化树脂胶粘剂制备重组竹，成本降低，游离醛含量降低，还可以有效改善生产环境，减少或杜绝工人过敏现象，有利于工人的身体健康。
文档编号B27N3/08GK102528893SQ20121006119
公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者孙丰文, 张茜, 贺磊, 钟三明 申请人:江西康替龙竹业有限公司