竹材定向刨花板及其制备方法和在制作户外地板中的应用与流程

本发明属于户外地板，具体涉及一种竹材定向刨花板及其制备方法和在制作户外地板中的应用。

背景技术：

1、竹材具有资源丰富、强度高、韧性好、硬度大、可塑性佳、固碳能力强等优点，因此在建筑结构材料、地板材料、家具等产品中的应用非常广泛，竹材作为一种环保、耐磨、防潮、防虫的材料，特别适合用于制作户外地板。

2、目前，采用竹材制作的户外地板通常是重组竹地板和共挤竹塑地板两种。其中，重组竹地板是通过将竹材软化、疏解、碾压、竹束干燥、浸胶、再干燥、组坯、热压、冷却、刨铣等一系列工艺制成的。虽然重组竹地板密度大、强度高，但重组竹地板的生产仍存在以下问题：(1)生产装备的连续化和自动化水平偏低，人工成本高，生产效率低；(2)生产质量不稳定，产品开裂、跳丝等质量事故频发；(3)用胶量大，用胶成本高；(4)在竹材加工碾压、运输过程，材料损耗严重；(4)生产过程中需要经历2-3次烘干，能耗大。

3、而共挤竹塑地板则是以高密度聚乙烯(hdpe)和竹粉为主要原料，辅以偶联剂、润滑剂、抗氧化、紫外线稳定剂等辅料，经混匀、造粒、挤出及冷却成型等步骤制成的。将共挤竹塑地板用于户外，存在以下不足：(1)如果使用环境的昼夜温差很大，会导致共挤竹塑地板的表面和芯层温度变化不均匀，容易产生膨胀、变形现象，进而影响共挤竹塑地板的使用寿命；(2)为了节省配方和生产工艺成本，一些小型塑木材料厂会减少甚至不使用抗氧化剂、偶联剂等相关增强助剂，在这种情况下，共挤竹塑地板会出现严重褪色、材料变脆、开裂、膨胀和发霉等问题；(3)地板中所含的塑料成分对紫外线的抵抗能力弱，易出现老化、跳丝等问题。

4、因此，需要开发一种综合性能优异(包括力学强度高、防腐防霉等)且便于连续化、自动化生产的竹材地板以满足户外使用。

技术实现思路

1、本发明的发明目的是提供一种竹材定向刨花板及其制备方法和在制作户外地板中的应用，该制备方法不仅能够连续、自动化实施，而且制得的竹材定向刨花板强度高、防腐防霉性能优异，适用于制作户外地板。

2、为实现上述发明目的，本发明的技术方案为：

3、一种竹材定向刨花板的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

4、(1)将竹材置于碱液中浸泡并蒸煮软化；

5、(2)对软化后的竹材作碳化处理；

6、(3)对碳化后的竹材作极性增强处理；

7、(4)将极性增强后的竹材刨切，获得竹刨花；

8、(5)将竹刨花烘干、施胶、定向铺装后获得板坯，该板坯经喷蒸、热压成型和冷压定型后，获得所述的竹材定向刨花板。

9、本发明的制备方法中，碱液浸泡能够增加竹材表面粗糙度，使竹材表面能够暴露更多活性反应位点，而碱液浸泡后辅以蒸煮强化，则碱液能够更多地进入竹材内部，一方面能够进一步促进竹材内部活性反应位点的暴露，另一方面能够促使竹材软化，两个方面均能够有效增强后续竹刨花与胶粘剂的界面结合强度，同时软化后的竹材易被加工成刨花，减少刀具的磨损；而碳化处理则是将竹材置于高温缺氧的情况下进行处理，使竹材中的水分和挥发性有机物质被移除，并将木质素转化为炭素，这个过程会使竹材的密度增加，硬度增强，抗弯强度、稳定性、抗菌性提高，同时也会降低竹材的吸水性和燃烧性，以赋予竹材定向刨花板防霉防腐的性能，极性增强处理使得后续竹刨花与胶粘剂的界面结合强度进一步提高，从而赋予竹材定向刨花板更优异的力学强度。通过以上手段改性后获得的竹刨花具有尺寸一致性、热稳定性和抗菌性等特点，且竹刨花表面具有大量的羟基活性基团，这使得竹刨花的接触角变小，润湿性提高，不仅能够达到减少用胶量及用胶成本的目的，还能使制得的竹材定向刨花板具有优良的力学强度和防霉抗菌性能，适用于户外地板的使用环境。

10、本发明在制备竹刨花前就对竹材进行了碱液改性、碳化处理和极性增强处理，而不是直接对竹刨花实施上述操作，这是因为竹刨花的厚度通常都在1毫米或以下，过多操作会破坏其结构，一方面导致竹刨花损耗较大，另一方面则会影响刨花板强度。

11、作为优选，上述的竹材定向刨花板的制备方法包括以下步骤：

12、(1)将竹材置于碱液中浸泡并蒸煮软化；

13、作为进一步优选，先将去青去黄的竹材制成宽度为1-5cm的竹条，而后置于浓度为1-5％的碱液中浸泡并在85-95℃下蒸煮1-3h。

14、宽度较窄的竹条便于碱液渗透至纤维缝隙中，提高碱液改性效果。

15、(2)对软化后的竹材作碳化处理；

16、作为进一步优选，将软化后的竹材置于碳化设备中在180-200℃下碳化60-180min以去除水分和有机挥发物。

17、(3)对碳化后的竹材作极性增强处理；

18、作为进一步优选，将碳化后的竹条切割至长度约为20cm，而后进行极性增强处理；而该极性增强处理是将碳化后的竹材浸渍于极性物质溶液中；此时，已软化和碳化的竹材中布满空隙，这使得极性物质能够快速浸润竹材与竹材成为一个整体，而极性较强的竹材使得竹刨花在后续工艺中能够更为有效地与胶粘剂粘合。极性物质溶液的浸渍也使得碳化后的竹材具有一定的含水率，便于后续刨切出完整的竹刨花，减小碎屑率。

19、极性物质的选择是多样的，作为具体实施方式的举例，本发明中采用的极性物质溶液为分子量为200-10000da、质量百分比为0.5-2％的聚乙二醇溶液，浸渍温度为40-60℃，浸渍时间为30-60min；浸渍过程中使聚乙二醇溶液保持流动状态，以促进极性物质进入竹材内部所含的空隙中及吸附于竹材表面。

20、作为优选，所采用的聚乙二醇的分子量为600da。

21、(4)将极性增强后的竹材刨切，获得竹刨花；

22、作为进一步优选，所述的竹刨花的尺寸为：厚度0.7-1mm，长度19.5-21cm，宽度10-50mm。

23、本发明中，竹刨花的长度达到了19.5-21cm，一方面是由于前期的碱液蒸煮操作使得竹材材质较软，便于刨切出较长且完整的竹刨花，另一方面较长的竹刨花也能够进一步提高竹材定向刨花板的强度。

24、(5)将竹刨花烘干、施胶、定向铺装后获得板坯，该板坯经喷蒸、热压成型和冷压定型后，获得所述的竹材定向刨花板；

25、作为进一步优选，所述的施胶步骤包括：依次采用mdi胶和酚醛树脂对竹刨花实施雾化喷胶操作，其中，mdi胶的施胶量为1-10％，酚醛树脂的施胶量为1-15％，并搅拌均匀以确保着胶量达到85％以上；

26、本发明中的竹刨花中由于充分浸渍了极性物质，因此只需采用雾化喷胶的方式向竹刨花施胶即可，施胶量可大大减少。

27、作为进一步优选，所述的定向铺装步骤包括：将竹刨花沿板坯纵向铺装，铺装定向率≥90％，刨花方向与板坯横向的夹角θ为80°≤θ≤100°，设定竹刨花搭接长度a为1/3≤a≤1/2。

28、作为进一步优选，所述的喷蒸步骤采用的蒸汽压力为0.8-1.2mpa，蒸汽温度为160-180℃，喷蒸时间为2-5min；具体参数则依据板坯厚度和湿度具体设置。

29、作为进一步优选，所述的热压成型步骤采用的热压压力为4-8mpa，热压温度为160-200℃，热压时间为60-75s/mm。

30、本发明还提供了采用上述的制备方法制得的竹材定向刨花板。本发明的刨花板的静曲强度可达142mpa以上，弹性模量可达15320mpa以上，抗弯强度可达136mpa以上，吸水厚度膨胀率可达4.5％以下，吸水宽度膨胀率可达0.5％以下，霉菌感染值可达2以下，综合性能优异。

31、本发明还提供了一种竹刨花，该竹刨花即采用以下方法制得：

32、(1)将竹材置于碱液中浸泡并蒸煮软化；

33、(2)对软化后的竹材作碳化干燥处理；

34、(3)对碳化后的竹材作极性增强处理；

35、(4)将极性增强后的竹材刨切，获得所述的竹刨花。

36、各步骤的具体实施方式与上述相同。

37、本发明还提供了上述的竹材定向刨花板在制备户外地板中的应用。本发明的竹材定向刨花板力学强度高、防潮和防霉性能均优异，制作的户外地板不会出现开裂、霉变、腐烂等情况。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

39、(1)本发明的制备方法中，在制备竹刨花前，对竹材依次进行碱液浸泡及蒸煮、碳化处理和极性增强处理等步骤以对竹材性能进行改性，在制备竹刨花前，对竹材依次进行碱液浸泡及蒸煮、碳化处理和极性增强处理等步骤以对竹材性能进行改性，碱液浸泡能够增加竹材表面粗糙度，使竹材表面能够暴露更多活性反应位点，而碱液浸泡后辅以蒸煮强化，则碱液能够更多地进入竹材内部，一方面能够进一步促进竹材内部活性反应位点的暴露，另一方面能够促使竹材软化，两个方面均能够有效增强后续竹刨花与胶粘剂的界面结合强度，同时软化后的竹材易被加工成刨花，减少刀具的磨损；而碳化处理则是将竹材置于高温缺氧的情况下进行处理，使竹材中的水分和挥发性有机物质被移除，并将木质素转化为炭素，这个过程会使竹材的密度增加，硬度增强，抗弯强度、稳定性、抗菌性提高，同时也会降低竹材的吸水性和燃烧性，以赋予竹材定向刨花板防霉防腐的性能，极性增强处理使得后续竹刨花与胶粘剂的界面结合强度进一步提高，从而赋予竹材定向刨花板更优异的力学强度。通过以上手段改性后获得的竹刨花具有尺寸一致性、热稳定性和抗菌性等特点，且竹刨花表面具有大量的羟基活性基团，这使得竹刨花的接触角变小，润湿性提高，不仅能够达到减少用胶量及用胶成本的目的，还能使制得的竹材定向刨花板具有优良的力学强度和防霉抗菌性能，适用于户外地板的使用环境。

40、(2)本发明在制备竹刨花前就对竹材进行了碱液改性、碳化处理和极性增强处理，而不是直接对竹刨花实施上述操作，这是因为竹刨花的厚度通常都在1毫米或以下，过多操作会破坏其结构，一方面导致竹刨花损耗较大，另一方面则会影响刨花板强度。

41、(3)本发明制备的竹材定向刨花板的静曲强度可达142mpa以上，弹性模量可达15320mpa以上，抗弯强度可达136mpa以上，吸水厚度膨胀率可达4.5％以下，吸水宽度膨胀率可达0.5％以下，霉菌感染值可达2以下，综合性能优异，制作的户外地板不会出现开裂、霉变、腐烂等情况。