一种自生霉菌处理竹木塑化重组材的制作方法
【专利摘要】本发明是采用自生霉菌处理竹材和速生材制造塑化重组材的方法和，工艺步骤分1)将竹束和木束在易于霉菌生长的环境下自然生霉2-3天，或至失重率10-15％；2)对已经霉变的竹束和木束进行去霉清洗、干燥；3)干燥好的竹束和木束分别浸渍不同分子量酚醛树脂胶，然后干燥至含水率6-14％；4)铺装压制成板。优点：材料密度大、强度高、韧性好、尺寸稳定性好；耐腐，耐虫，电阻大，强度比普通塑化木材高。可用于建筑结构用的室外用甲板，汽车模具、火车垫板、轴承材料等。
【专利说明】一种自生霉菌处理竹木塑化重组材
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种采用自生霉菌处理竹材和速生材制造塑化重组材的方法，属于木材加工行业中的人造板制造【技术领域】。
【背景技术】
[0002]竹材因其富含淀粉等营养物质易于霉变，速生材也易引来变色菌的侵害。霉菌的生物危害初期几乎对材质没有影响，只是对外观质量有影响。由于霉变令人难以接受，人们通过各种技术阻止霉变的发生，却忽略了霉变可以提高竹材和木材的渗透性，尤其是霉变初期对基本强度没有影响这一优点。基于这一原理，本发明利用自生霉菌的霉变作用，提高竹木材渗透性，增大树脂浸溃量，设计了竹木束经自然霉变后再浸胶压制的塑化重组材。这种方法制造的塑化重组材强度更大，防水性更好，密度可达到1.2-1.35g / cm3，不但可以作为建筑用材，还可以用做汽车模具，壳体压模的制造，以及轴承、轴瓦材料等。
【发明内容】
[0003]本发明提出的是一种采用自生霉菌培养处理竹材和速生材制造塑化重组材的方法，其目的是将竹材和速生材制成易于处理的束状单元，通过自生霉菌处理，提高单元渗透性，进而用低分子量酚醛树脂对木束进行浸溃塑化，再通过较高分子量酚醛树脂对竹束浸胶，干燥热压后制成高密度的塑化重组材。该技术制造的塑化重组材既可用于建筑材料，也可用于轴承、轴瓦材料，还可用于车船制造用耐磨和抗冲击的模压型材。
[0004]本发明的技术解决方案:采用自生霉菌处理竹材和速生材制造塑化重组材的方法，包括如下工艺步骤:
[0005]I)新鲜的毛竹材和速生材碾压成厚度小于2_的竹束，竹束和木束可以是经过加工制成薄长形、横向分开不断的竹、木束片也可以是较窄的单根竹、木束，宽度应为厚度的4倍以上,且厚度小于2mm，竹束和木束为薄长形有利于霉菌在最短时间内，渗透到竹束和木束厚度的30%，并消耗掉营养物质而不破坏表面和强度；厚度大于2_的竹木束霉菌生长到30%时间过长，易致表面强度破坏，从而降低竹木束本身强度，加工得到的竹束和木束的含水率应15%以上；
[0006]2)上述竹、木束在培养室中进行霉菌自然培养，湿度90±5%，温度25_35°C，时间为表面霉菌出现2-3天后停止或竹木束最大绝干失重率8-15% ;避免失重率过大时内部产生降解，造成竹木束强度下降，降低制成品强度；根据不同速生材树种的霉变特性调节温湿度和时间，对于短期内不易霉变的速生材，可省略此步骤，直接进行下一步骤；耐腐性好的的速生杉木不需霉菌培养，可直接与霉变处理后的竹束混合使用；
[0007]3)对霉变后的竹束和木束进0.5-1 %碳酸氢钠水洗，除去表面附着的菌丝及其代谢产物而不损伤细胞壁的强度；对未经自生霉菌处理的速生材，如果木材自身含有树脂或内含物较多的材种，采用0.5-1%氢氧化钠抽提处理；上述处理后，将竹木束干燥到含水率12-14% ;干燥后的木束，采用固含量33-70%，pH值7-8.7，主分子量为500-850的低分子量酚醛树脂浸胶，竹束采用分子量1500-2800，固含量为45-60%的酚醛树脂稀释一倍后浸胶，稀释一倍增加了浸溃处理时液固比，有利于胶液在竹束表面的均匀分布；木束采用低分子量的可以增加细胞壁渗透，提高胞壁硬度，使过软件木束变硬，是增强处理；竹束采用分子量较高的酚醛树脂则是利用较大分子对宏观细胞壁包裹性增强的，是增韧和增强的处理，保留了竹材的韧性，这样处理加工后的塑化重组材在具有高强高韧的优点，避免了单一分子量处理的的单一增强韧性不足的缺点；浸胶后浙干，胶增重量18-35%;50-80°C干燥至含水率6-14%，用作表层材料的含水率10-14%，用作芯层材料的含水率6-10%，以利于热压时表层的蒸汽能快速渗透到芯层，形成喷蒸热压的工艺，极大缩短固化时间，同时防止热压时间过长表面炭化；
[0008]4)浸胶干燥后竹木束进行一定比例的层内或层间混合组坯可按板长方向定向或随机铺装压制成板；铺装结构包括以下五种类型:1)竹束为上下面层，木束为芯层的三层平行定向结构；2)竹束上下面层，芯层为竹木束混合定向的三层平行向结构；3)木束为上下面层，竹束为芯层的三层平行定向结构；4)木束为上下面层，芯层为竹木束混合定向的三层平行向结构；5)竹束和木束混合后，平行定向或随机铺装结构；
[0009]5)将上述铺装成型的板坯在140-150°C，压力8.0_20MPa，时间:1.1-1.8min / mm热压成板或采用冷压热固化成型，该热压工艺制成的塑化重组材耐老化性能更好，耐高低温性能更好，在_130°C _130°C温度内性能更稳定；
[0010]冷压固化，是将浸胶的竹束和木束干燥到150°C，在树脂固化前立即转入冷压机，在8.0-10.0MPa压力下，压入成型模具保压，压模固定加热到树脂固化，压模冷却后取出成品，成品需养生7天以上以平衡内部水分，释放内应力。压力低于8.0MPa则压出来的产品密度达不到塑化密度，压力过高则会过早密实化，阻此水分的排出，使后期加热固化成型时，板材内局部水分无法顺利排出而胶合不良，冷压热固化主要用于生产曲线形模压部件，冷压工艺出曲线部件的效率高和形状保持率更好。
[0011]本发明的优点:竹材和速生木材在新鲜状态时碾压制成束状单元，保持了纹孔通道的畅通，采用自生霉菌培养提高了竹束和木束的渗透性，提高了树脂渗透能力，制成的塑化重组材密度大、强度高、韧性好、尺寸稳定性好、强度比普通木材高；具有更好的高低温强度和耐高温性能，在-130°C -130°C温度范围内具更高的可靠性；可用于建筑结构用的室外用甲板，汽车模具、火车垫板、轴承材料等。
【具体实施方式】
[0012]实施例1:
[0013]采用自生霉菌处理竹材和速生材制造塑化重组材的方法，包括如下工艺步骤:
[0014]I)采用新鲜毛竹径向竹篾碾压成竹束，宽度为壁厚，长度为50-220cm，厚度为
0.35-2.0Omm的薄长条竹束；用新鲜杨木锯材边角料或枝丫材碾压出等规格的杨木木束，作为塑化重组材的构成单元；
[0015]2)上述竹、木束在培养室中进行霉菌自然培养，湿度90±5%，温度25_35°C，表面霉菌出现后2天停止培养，取出；
[0016]3)对霉变后的竹束和木束进0.75%碳酸氢钠水洗，处理后干燥到含水率12-14%;干燥后的木束，米用固含量33%, pH值7-8.7,主分子量500-850的低分子量酹醒树脂浸胶，竹束采用分子量1500-2000，固含量为45-60%的酚醛树脂浸胶，浸胶后浙干，胶增重率20% ；
[0017]4)浸胶后的竹束和木束在50_80°C条件下干燥至含水率6-14%，表层材料的含水率10-14%，芯层材料6-10%;干燥后竹木束按照重量比2: I三层平行定向或均匀混杂组坯，按板长方向定向铺装；
[0018]5)将上述铺装成型的板坯在140-150°C，压力8.0-lOMPa，时间:1.2-1.8min / mm热压成板，降压冷却后出板，热压生产出的塑化重组材耐温性好，热蠕变更小。
[0019]板的物理力学性能如下:
[0020]尺寸:1220X 2440 X 10-22mm
[0021]板的平均密度:1.2-1.35g / cm3
[0022]MOR//:≥ 1OOMPa
[0023]M0R丄:≥ 30MPa
[0024]MOE// :≥11OOOMPa
[0025]MOE 丄:≥ 3500MPa
[0026]实施例2:
[0027]I)新鲜慈竹为原料制作竹束，木束用材为速生马尾松；
[0028]2)竹束自生霉菌培养同上；马尾松木束，采用I % NaOH脱脂，竹束和木束含水率约15-18%:
[0029]3)对霉变后的竹束和马尾松木束进0.75%碳酸氢钠水洗，处理后干燥到含水率12-14% ;干燥后的木束，米用固含量33%, pH值7-8,主分子量为500-650的低分子量酚醛树脂浸胶，竹束采用分子量2000-2500，固含量为45-60%的酚醛树脂浸胶，浸胶后浙干，胶增重率20-25% ;竹束和木束在50-80°C条件下，气流干燥至含水率6-14%，表层竹束的含水率10-14%，芯层马尾松木束含水率6-10% ；
[0030]4)浸胶干燥后竹木束按照重量1:1配比，竹束在上下表层，马尾松木束在芯层按板长方向定向铺装；竹束和木束干燥到140-150°C，树脂未固化时，送入模具冷压，压力
8.0-10.0MPa,固定上模后，加热模具或送入加热室固化成型，加热温度110_120°C，时间
5-10min /mm，固化冷却后，去除模具取出制品；该工艺压出曲线部件的效率高和形状保持
率更好。
[0031]实施例3:
[0032]I)采用新鲜弦向慈竹篾碾压成竹束，宽度5_18mm，长度为50-220cm，厚度为
0.35-2.0Omm的薄长条竹束,去青去黄；用新鲜杨木锯材边角料或枝丫材碾压出等规格的杨木木束，作为塑化重组材的构成单元；
[0033]2)上述竹、木束在培养室中进行霉菌自然培养，湿度90±5%，温度25_35°C，表面霉菌出现后2天停止培养，取出；
[0034]3)对霉变后的竹束和木束进0.75%碳酸氢钠水洗，处理后干燥到含水率12-14%;干燥后的木束，米用固含量33%, pH值7-8.7,主分子量500-850的低分子量酹醒树脂浸胶，竹束采用分子量1500-2000，固含量为45-60%的酚醛树脂浸胶，浸胶后浙干，胶增重率20% ；
[0035]4)浸胶后的竹束和木束在50_80°C温度下干燥至含水率6_14%，表层材料的含水率10-14%，芯层材料6-10% ;干燥后竹木束按照重量比2:1三层平行定向或均匀混杂组坯，按板长方向定向铺装；
[0036]5)将上述铺装成型的板坯在140-150°C，压力8.0-1OMPa,时间:1.2-1.8min / mm热压成板，降压冷却后出板，热压生产出的塑化重组材耐温性好，热蠕变更小。
[0037]实施例4:
[0038]I)采用新鲜弦向慈竹篾碾压成竹束，宽度5_18mm，长度为50-220cm，厚度为
0.35-2.0Omm的薄长条竹束,去青去黄；用新鲜杨木锯材边角料或枝丫材碾压出等规格的杨木木束，作为塑化重组材的构成单元；
[0039]2)上述竹、木束在培养室中进行霉菌自然培养，湿度90±5%，温度25_35°C，表面霉菌出现后2天停止培养，取出；
[0040]3)对霉变后的竹束和木束进0.85%碳酸氢钠水洗，处理后干燥到含水率6-10% ；采用0.5%还原大黑或碱性大黑溶液对干燥后的木束或竹束进行染色，染色工艺为温度60-90 V，时间6-12小时，染色后取出干燥至含水率6-14 % ；采用固含量33 %，pH值7-8.7,主分子量500-850的低分子量酚醛树脂浸胶，竹束米用分子量2000-2500,固含量为45-60%的酚醛树脂浸胶，浸胶后浙干，胶增重率20% ；
[0041]4)浸胶后的竹束和木束在50_80°C温度下干燥至含水率6-14%，表层材料的含水率10-14%，芯层材料6-10% ;干燥后竹木束按照重量比1:1均匀混杂组坯，按板长方向定向铺装；
[0042]5)将上述铺装成型的板坯在140-150°C，压力8.0-1OMPa,时间:1.2-1.8min / mm热压成板，降压冷却后出板，热压生产出的塑化重组材具黑黄相间的交错纹理，似虎皮纹或豹纹，外观漂亮。
【权利要求】
1.采用自生霉菌处理竹材和速生材制造塑化重组材的方法，其特征是包括如下工艺步骤: 1)将新鲜竹材和速生材碾压成厚度小于2mm的竹束和木束，加工出的竹束和木束的含水率控制在15%以上； 2)上述竹、木束在培养室中进行霉菌自然培养，湿度90±5%，温度25-35°C，表面霉菌出现2-3天后停止或竹木束绝干最大失重率在8-15%时停止培养； 3)将霉变后的竹束和木束进行0.5-1%碳酸氢钠水洗，然后干燥到含水率12-14% ;干燥后的木束，采用固含量33-70 %，pH值7-8.7，主分子量为500-850的低分子量酚醛树脂浸胶，竹束采用分子量1500-2800，固含量45-60%的酚醛树脂稀释一倍后浸胶，浸胶后浙干，胶增重量率18-35% ;50-80°C温度下干燥至含水率6-14%，用作制品面层的表层竹木束材料的含水率12-16%，用于做芯层材料6-10% ； 4)浸胶干燥后竹、木束进行一定比例的层内或层间混合组坯，按板长方向定向或随机铺装压制成板； 5)将上述铺装成型的板坯在140-150°C，压力8.0-20MPa，时间，1.1-1.8min / mm参数下，热压制板或采用冷压热固化成型。
2.根据权利要求1中I)所述的竹束是经过加工制成薄长形、横向分开不断的竹束片或是较窄的单根竹束，宽度应为厚度的4倍以上，且厚度小于2mm ;弦向碾压制成的竹束需去青去黄，径向碾压制成的竹束，不去青去黄。
3.根据权利要求1中2)所述，竹束和木束采用自生霉菌培养，木束用材选用易于霉变的速生材；耐腐性好的的速生杉木不需霉菌培养，可直接与霉变处理后的竹束混合使用。
4.根据权利要求1中3)所述，霉变处理后竹束和木束采用0.5-1%碳酸氢钠水溶液清洗，根据霉菌生长密度或表面霉变率来调整，生长密度大于或者霉变率高于50%则需相应提高碳酸氢钠水溶液浓度，反之则降低碳酸氢钠水溶液浓度或者直接水洗。
5.根据权利要求1中4)所述，清洗干燥后的竹束和木束，染色或不染色后再分别浸胶，以增加材料的美观性；组坯时按重量比竹束:木束=1: 4-4: 1，采用竹束为上下表层，木束为芯层的三层定向结构或竹束和木束直接混合后组坯成混杂结构。
6.根据权利要求1中5)，热压后段降至40°C后取出成板；冷压固化，将浸胶后的竹束和木束干燥到150°C，在树脂固化前立即转入冷压机，在8.0-10.0MPa压力下，压入成型模具保压，固定加热到树脂固化，压模冷却后取出成品，成品需养生7天以上。
7.根据权利要求1-6之一的采用自生霉菌处理竹材和速生材制造塑化重组材的方法生产的竹木塑化重组材，其特征在于:以厚度小于2mm的竹束和木束为构成单元，经过自生霉菌处理后，木束浸溃500-850低分子量酚醛树脂，竹束浸溃1500-2800较高分子量的酚醛树脂胶，干燥铺装压制而成。其铺装结构包括以下五种类型，I)竹束为上下面层，木束为芯层的三层平行定向结构；2)竹束上下面层，芯层为竹木束混合定向的三层平行向结构；3)木束为上下面层，竹束为芯层的三层平行定向结构；4)木束为上下面层，芯层为竹木束混合定向的三层平行向结构；5)竹束和木束混合后，平行定向或随机铺装结构。
【文档编号】B27M1/08GK103600380SQ201310594927
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】关明杰, 雍宬, 张齐生 申请人:南京林业大学