一种竹木复合阻燃结构板的生产方法
【专利摘要】本发明是采用竹材和速生材制造一种阻燃的竹木长条复合结构板的方法，工艺步骤分1)以宽度5-18mm，长度5-18cm，厚度为0.35-2.50mm的薄长条竹片和木片为单元；2)将窄长竹、木片经过超声浸提后干燥到含水率8-10％；3)低分子量酚醛树脂，施胶量8-15％；施胶后陈放10-15min，干燥至含水率6-8％后，再施硼酚醛树脂，用胶量5-8％；4)将施胶干燥后竹木片按照产品要求进行一定比例的层内或层间混合铺装热压成板。优点：无需采用专用化学阻燃剂对木竹材进行阻燃处理，解决了阻燃剂降低胶合强度和整体强度的问题。该方法生产出产品是一种新型建筑结构阻燃板。该方法以竹材和速生材的长条片为原料，有利于竹产区实现竹木加工剩余物的综合利用。
【专利说明】一种竹木复合阻燃结构板的生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种采用竹材和速生材制造阻燃复合结构板的方法，属于木材加工行业中的人造板制造【技术领域】。
【背景技术】
[0002]木基复合材料的发展要求产品在原料及功能上进行集成和复合，以满足产品在应用条件下多方面的性能要求和原材料匹配的经济性。这是目前国内外木质复合材料领域研究中关注的主要发展趋势之一。随着我国建筑装修材料和车船内装饰结构用材防火要求安全性的提高，结构板材在满足力学性能的同时也要求必须达到相应阻燃标准的指标要求。用常规的阻燃剂处理竹材或木材都会在一定程度上对竹木胶合界面的性能造成破坏，从而降低板材的胶合强度，引起整体性能的下降。而且，由于缺乏横向输导组织，竹材的阻燃处理很难深入到细胞壁水平。因此，迫切需要开发出一种既可阻燃，又具一定力学性能的新型阻燃结构材。低分子酚醛树脂是易于渗透的小分子树脂，固化后具一定的阻燃性，但因其分子量小，交联度低不适合做胶合用骨架型胶粘剂，但可用于竹木细胞壁强化。而硼酚醛树脂是最近改性较为成功的、阻燃性高的交联树脂，也可用作木竹材胶粘剂，同时二者均为酚醛系列的产品，相溶性好，通过低分子浸溃可以实现细胞壁微观水平的阻燃，同时强化细胞壁，交联的硼酚醛树脂则可以承担宏观胶合及阻燃作用，从而实现了阻燃和结构功能的双管齐下。据此，本发明研究设计了竹材和速生材制造阻燃竹木长条复合结构板的制造方法。
【发明内容】
[0003]本发明提出的是一种采用竹材和速生材制造阻燃竹木长条复合结构板的方法，其目的是将竹材和速生材制成易于处理的长条片状单元，通过超声去除水提取物，提高表面渗透性，进而用低分子量酚醛树脂进行细胞壁强化，再通过硼酚醛树脂的施加，热压制成具有较好阻燃性能和结构力学性能的新型复合结构板。该技术制造的阻燃竹木长条片复合板既可用于建筑材料，也可用于阻燃要求高的装饰用基材，以便于二次装饰贴面，还可用于车船制造用结构防火材和特殊场合要求的耐高温的板材。
[0004]本发明的技术解决方案包括如下工艺步骤:
[0005]1)采用劈、锯或刨加工出宽度为5-18mm,长度为5_18cm,厚度为0.35-2.50mm的薄长条竹片和木片为结构板的构成单元，木片或由旋切废单板切制而成；
[0006]2)将上述竹片、木片以浴比1:10-1:20，在超声清洗机中进行水浸提；浴比过小，超声不均匀，清洗不净，浴比过大，竹木片的空化效果不好；超声功率800-1600W，超声处理时间4-6s，间歇时间4-6s，总处理时间30-60min，超声频率20_35KHz。经过超声水洗浸提处理后，将竹木片干燥到含水率12-15% ;竹片不分竹种必须经超声水洗以浸提出淀粉等营养物质，木片根据速生材种的冷热水抽提物的含量适当调整超声工艺参数:1)对速生低密度散孔材可采用800w、处理时间6s ；2)对松杉等低密度结构材可采用1000?，处理时间5s ；
3)对材质偏硬内含物较多的硬杂木原料可采用1600w，处理时间4s，以防超声处理时间过长或功率过大降低细胞壁的强度；
[0007]3)米用平均分子量为350-450的低分子量酹醒树脂对干燥后的竹木片分开施胶，施胶量为木或竹片绝干重量的8-15% ;喷胶后需陈放10-15min ;以丛生竹如慈竹等为原料时喷胶后可以陈放，但如果采用浸胶则浙干后直接干燥，以防止丛生竹吸胶量过大，导致板材密度过大；低温50-60°C干燥至含水率6-8%，防止温度过高低分子酚醛树脂提前硬化失去活性，极大的提高了产品合格率；含水率也可控制在12-14%，用于后续的粉状胶工艺；
[0008]4)采用固含量45±5%的硼酚醛树脂对低分子量处理过的竹木长条片施胶，施胶量为木竹片绝干重量的5-8%，施胶后木片干燥到含水率12-14% ；
[0009]5)将4)施胶干燥后竹木片按照产品要求进行一定比例的层内(图1)或层间混合(图2、图3)。当需要结构板的抗弯性能较高时可采用竹材为表层、木片为芯层的三或五层定向结构铺装，定向铺装时竹材在表面可以提高板材的弯曲强度；当材料纵横向要求相对均衡时，可直接将竹片和木片按照一定比例单元直接混合随机铺装或垂直定向铺装；
[0010]6)将上述铺装成型的板坯压制成具有阻燃和满足力学性能要求的竹木长条复合结构板。
[0011]本发明的优点:对竹木长条片采用超声处理去除水溶物及提高竹、木片表面渗透性，利于小分子酚醛树脂的细胞壁阻燃和强化，从微观层上极大的提高了结构板的强度和阻燃性，同时采用阻燃的硼酚醛树脂作为粘结剂，提高板的结构力学性能的同理使阻燃性得到很大提高。该方法生产的产品强度和阻燃性均优于常规阻燃剂处理的板材。该方法克服了无机阻燃剂或其它阻燃剂与胶粘剂相容性差的问题，比现有阻燃结构板的阻燃性更好，强度更大，使用寿命更长。该方法为建筑材料和车船装饰制造业提供了新的技术和耐久性更长的产品。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是竹木片均匀混杂的层内混杂结构形式示意图；
[0013]图2是竹片在上下表面增强层间混杂结构形式示意图；
[0014]图3是竹片在上下面表面，而芯层为竹木长条片层内混杂的复合层间结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]实施例1:
[0016]I)采用弦向毛竹篾片加工出宽度为5-18mm,长度为5-18cm,厚度为0.55-1.0Omm的薄长条竹片和同等规格的杨木片为结构板的构成单元，木片也可由旋切废单板切制而成；
[0017]2)将上述竹片、木片以浴比1:10在超声清洗机中进行水浸提，超声处理工艺:超声功率1600W，超声处理时间4s，间歇时间4s，总处理时间30min，超声频率20_25KHz。经过超声水洗浸提处理后，将竹木片干燥到含水率12-15%。
[0018]3)采用平均分子量为350-450的低分子量酚醛树脂对干燥后的竹木片分开施胶，施胶量为木或竹片绝干重量的8-15%;采用喷胶后陈放10-12min，以利于胶液渗透，然后低温50-60°C干燥至含水率6-8% ；[0019]4)采用固含量45±5%的硼酚醛树脂对低分子量处理过的竹木长条片进行施胶，胶量为木竹片绝干重量的5-8%，施胶后木片干燥到含水率12-14% ；
[0020]5)将4)施胶干燥后竹片和木片按照1:1比例配料，进行层内均匀混合，结构为表层纵向定向，芯层为横向定向，见图1 ;
[0021]6)将上述铺装成型的板还热压成板:压力3.5-4.0MPa,时间0.45mm/min,温度180±5°C。
[0022]板的物理力学性能如下:
[0023]尺寸:1220X 2440 X 10_22mm
[0024]平均密度:0.65-0.88g/cm3
[0025]MOR 〃:≥ 50MPa
[0026]M0R±:≥ 18MPa
[0027]MOE μ:≥ 5500MPa
[0028]MOE丄:≥ 1500MPa
[0029]阻燃性能:国标B2级以上。
[0030]实施例2:施加粉状的硼酚醛树脂的复合板
[0031]步骤I)，2)同上；
[0032]步骤3)采用平均分子量为350-450的低分子量酚醛树脂对干燥后的竹木片分开施胶，胶量为木或竹片绝干重量的8-15% ;采用喷胶后陈放10-15min，50-60°C温度下干燥至含水率12-14% ;
[0033]步骤4)采用目数为80-200目的粉状硼酚醛树脂，胶量为木竹片绝干重量的5-8%，施胶后木片干燥到含水率12-14% ；
[0034]步骤5)将步骤4)施胶干燥后竹片铺装为板的上下表面，芯层为木片，结构为表层纵向定向，芯层为随机分布；竹片和木片按2:1比例配料，见图2。
[0035]步骤6)将上述铺装成型的板还热压成板:压力4.0-4.5MPa,时间0.55mm/min,温度 190+5 0C ο
[0036]实施例3:
[0037]步骤I)，2)同上；
[0038]步骤3)采用平均分子量为350-450的低分子量酚醛树脂对干燥后的竹木片分开施胶，胶量为木或竹片绝干重量的8-15% ;采用喷胶后陈放10-15min，然后低温50_60°C干燥至含水率12-14% ;
[0039]步骤4)采用目数为80-200目的粉状硼酚醛树脂，胶量为木竹片绝干重量的5-8%，施胶后木片干燥到含水率12-14% ；
[0040]步骤5)板坯竹片和木片按1:2比例配料；结构采用竹片或木片为上下表层材料，芯层材料为竹木长条片1:1混合进行组坯，表层定向，芯层随机，见图3 ；
[0041]6)将上述铺装成型的板还热压成板；压力4.0-4.5MPa,时间0-55mm/min,温度200 ±5。。。
[0042]实施例4:
[0043]I)采用径向慈竹篾片加工出壁厚为宽度，长度为5-18cm，厚度为1.05-2.0Omm的径向薄长条竹片和同等规格的桉木木片为结构板的构成单元；[0044]2)将上述竹片、木片以浴比1:20在超声清洗机中进行水浸提，慈竹超声处理工艺:超声功率1400W，超声处理时间4s，间歇时间5s，总处理时间30min，超声频率20-25KHZ。桉木木片超声处理工艺:超声功率1600W，超声处理时间6s，间歇时间5s，总处理时间30min，超声频率25-30KHZ。经过超声水洗浸提处理后，将竹木片干燥到含水率12-15% ；
[0045]3)米用平均分子量为350-450的低分子量酹醒树脂对干燥后的竹木片分开施胶，施胶量为木或竹片绝干重量的12±2% ;慈竹浸胶1-3分钟后取出，浙干胶液；桉木木片喷胶后陈放10-15min，以利于胶液渗透，然后将慈竹片和桉木片在50-60°C温度下干燥至含水率6-8 % ；
[0046]4)采用固含量45±5%的硼酚醛树脂对低分子量处理过的竹木长条片进行施胶，胶量为竹片木绝干重量的7-8%，施胶后木片干燥到含水率12-14% ；
[0047]5)将4)施胶干燥后竹片和木片按1:2比例直接混合配料，随机铺装；
[0048]6)将上述铺装成型的板还热压成板:压力3.5-4.0MPa,时间0.45mm/min,温度180±5°C。
【权利要求】
1.采用竹材和速生材长条片制造阻燃复合结构板方法，其特征包括如下工艺步骤: 1)以宽度为5-18mm，长度为5-18cm，厚度为0.35-2.50mm的薄长条竹片和木片为结构板的构成单元； 2)上述竹片、木片分别经过超声水洗浸提处理后干燥到12-15%;超声处理浴比1:10-1:20 ;超声功率800-1600w，超声处理时间4_6s，间歇时间4_6s，总处理时间30_60min，超声频率20-35KHz ； 3)对2)干燥后的竹、木片，采用平均分子量为350-450的低分子量酚醛树脂分开施胶，施胶量为木或竹片绝干重量的8-15%;施胶后陈放10-15min，50-60°C温度下干燥至含水率6-8%或 12-14% ； 4)对3)中的竹木片喷施阻燃的硼酚醛树脂，施胶量为竹木片绝干重量的5-8%，施胶后竹木片干燥到含水率12-14% ； 5)将4)施胶干燥后的竹木片按重量比1:4-4:1进行层内或层间混合铺装，当需要结构板的抗弯性能较高时采用竹材为表层，木片为芯层的三或五层定向结构铺装；当材料纵横向要求相对均衡时，直接将竹片和木片按照比例单元直接混合后随机铺装或垂直定向铺装； 6)将上述铺装成型的板坯热压制成具有阻燃和满足力学性能要求的竹木长条复合结构板。
2.根据权利要求1中I)所述的长条型竹片是经加工制成的弦向长条片或以竹材壁厚为宽度的径向竹长条片，弦向竹长条片去青去黄；径向竹长条不去青去黄。
3.根据权利要求1中2)所述的超声浸提处理，竹片不分竹种必须经超声水洗以浸提出淀粉等营养物质；木片需根据速生材种的冷热水抽提物的含量适当调整超声工艺参数:a)对速生散孔低密度材可采用800?、处理时间6s ；b)对松杉等低密度结构材可采用1000?，处理时间5s ；c)对材质偏硬内含物较多的硬杂木原料可采用1600w，处理时间4s。
4.根据权利要求1中3)所述的采用平均分子量为350-450的低分子量酚醛树脂分开施胶，施胶方式为喷胶或浸胶，以中等密度的散生竹为原料时，施胶后陈放10-15min，50-60°C温度下干燥至含水率6-8%;施胶干燥终含水率如果控制在12-14%，则下一步骤的施胶相应地为硼酚醛树脂固态胶粉。
5.根据权利要求1中4)所述的阻燃的硼酚醛树脂，指固体含量为45±5%的醇溶性阻燃酚醛树脂，也可采用80-200目粉状的硼酚醛树脂进行粉状施胶，粉状施胶时需要浸胶干燥后竹木长条片的含水率保持在3)所述的12-14%。
6.根据权利要求1中5)所述的铺装竹片在表面或纯木片在表面，或是竹片和木片混合后做上下面层；表层和芯层采用分层或均匀结构，随机或定向铺装。
7.根据权利要求1中6)所述的铺装成型的板坯热压制成具有阻燃和满足力学性能要求的竹木长条复合结构板；热压工艺参数为压力3.5-5.5MPa，时间0.35-0.80min/mm，温度180-220°C。
8.根据权利要求1-7之一的竹材和速生材长条片制造阻燃复合结构板方法制造的产品，其特征是以竹材和速生材窄长片为结构单元，经不同分子量酚醛树脂处理后再施以硼酚醛树脂压制而成的阻燃复合结构板，其产品包括如下几种结构形式: I)竹片为面层，木片为芯层的三层平行定向结构；2)竹片为面层，木片为芯层的三层垂直定向结构；3)表层竹片纵向定向，芯层为竹木片混合后定向的三层平行向结构；4)表层竹片纵向定向，芯层为竹木片混合的三层垂直定向结构；5)木片为面层，竹片为芯层的三层平行定向结构；6)木片为面层，竹片为芯层的三层垂直定向结构；7)竹木片混合后随机排列的结构；8)竹片和木片混合后，再 平行或垂直定向的混杂结构。
【文档编号】B27G11/00GK103600381SQ201310594928
【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