CN102172932B - 竹质复合材料制造方法 - Google Patents
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Abstract
竹质复合材料制造方法，以整张化碾压竹束、弦切软木单板为主原料，以防水性酚醛树脂为辅料，在热压条件下生产具有高尺寸稳定性的室外用竹质复合材料。本方法在碾压处理前先将竹材剖分、去竹青，再将竹片进行整张化处理，然后再将其碾压成具有松散结构的宽幅面竹束帘；在竹质复合材料组坯过程中，浸胶宽幅面竹束帘与浸胶软木单板相互垂直组坯。用该方法制造的竹质复合材料具有竹材利用率高、板坯内部密度分布均匀、尺寸稳定性好、纵向与横向强度俱佳的优势，可用作高档建筑模板、家具板材、室内外装饰材料。
Description
技术领域
本发明涉及竹质复合材料制造方法，属于木材工业中的人造板制造技术领域。
背景技术
我国竹林面积、蓄积量、竹业产值均居世界首位，素有“竹子王国”之称。据统计，我国现有竹林面积约720万hm2，其中毛竹约占70％。与木材相比，竹材具有强度大、韧性好、硬度大、纹理优雅美观等特点，是制造工程结构和家装材料的理想原料。
从上世纪80年代开始，我国开始了竹质资源的工业化应用与研究，相继开发出了竹地板、竹家具、竹建筑模板、竹工艺品等系列产品。但由于竹材具有直径小、中空、壁薄等缺陷，当采用传统工艺对其进行加工时，竹材全部的竹青、竹黄和部分的竹肉被切削，竹材利用率低，一般仅为20～40％，严重制约了竹材资源的高效利用。从本世纪初开始，我国成功开发出了新型竹材产品～重组竹，该产品具有资源利用率高、产品密度大、花纹美观等优点。
采用重组竹加工的地板和家具产品曾一度畅销海内外。
但现有的重组竹产品还存在着一些问题，如产品密度分布不均、尺寸稳定性差、横向结合强度较低，在使用过程中容易出现弯曲变形及开裂等缺陷，其质量还不能满足高档建筑装饰材料及室外用产品的要求。导致这些产品缺陷的主要原因有两点：一是现有的重组竹生产组坯工序中，虽然竹束已经实现了整条化，保证了产品长度方向密度分布的均匀性，但没有实现组坯单元的整张化作业(胶合板生产中的组坯工序已经实现了单板的整张化)，导致了板材厚度与宽度方面密度分布不均匀，尺寸稳定性差，容易发生弯曲变形缺陷；二是组坯过程中，全部竹束单元平行排列，使得竹产品的纵向强度大，但横向强度较低，无法抵抗使用过程中产生的热应力、湿应力，易导致开裂缺陷的发生。因此，开发出竹材利用率高、产品尺寸稳定性好、横向强度较高的竹质复合重组新材料具有非常重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是，针对现有普通重组竹产品因为存在着密度分布不均、尺寸稳定性差，导致在高档建筑装饰及室外用产品的制造方面受到极大制约的缺陷，提供竹材整张化组坯方法和竹质复合材料制造方法，开发出密度分布均匀、尺寸稳定性好、横向结合强度较高的竹质复合新材料。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
竹材整张化组坯方法，在普通重组竹生产过程中，在对竹片进行碾压分丝前，对竹片进行拼排、锯槽与压线处理，将多个单一竹片通过竹片两端压入的线绳串联成整张化的竹片帘；再将竹片帘碾压分丝为竹束帘。
并且，在组坯过程中，改变传统重组竹生产过程中同向组坯的方式，采用竹束帘与软木单板复合组坯形式，其中板坯的上、下表层皆为浸胶竹束帘，中间各层为竹束帘与单板交替叠放，且单板纵向与竹束纵向相互垂直放置。
竹质复合材料制造方法，具体包括以下步骤：
(1)选料及粗裁，在本发明中，选取的毛竹原料直径应大于50mm，选取好的毛竹原料需采用锯竹机将其截断，竹筒长度比竹质复合板材长度长100～150mm。
(2)采用剖竹机将竹筒剖分为8～18等分。
(3)采用竹材开片机除去竹青。
(4)竹片拼排、锯槽与压线，竹片拼排时，竹片平行排列，一端对齐，竹片间隙≤3mm；竹片锯槽时，将所有竹片压紧在工作台上，采用划线锯在竹片的两端分别锯制1条锯槽，锯槽宽度介于1～2mm之间，锯槽深度为竹条厚度的1/3～2/3，锯槽中心到竹片端部的距离介于100～200mm之间；竹片压线时，将直径大于锯槽宽度的线绳压入竹片锯槽中，使多个单一竹片通过两条线绳串联成竹片帘，竹片帘的宽度不小于竹质复合板材的宽度。
(5)竹片帘碾压分丝，竹片帘碾压分丝时，竹片帘一次通过竹材碾辗机，碾压成具有松散网状结构的竹束帘。
(6)竹束帘与软木单板干燥，木单板选用针叶树材单板，厚度介于0.6～3mm之间，木单板的长度比竹质复合板材的宽度长100～150mm，木单板的宽度等于竹片帘的长度，干燥温度控制在60～120℃之间，干燥过程终了时，含水率应控制在6～15％之间。
(7)在常压条件下，将竹束帘与软木单板在固体含量为10～40％的酚醛树脂胶液中浸渍处理1～5分钟，再将浸胶竹束帘与木单板干燥到含水率为6～10％，干燥温度控制在50～80℃之间。
(8)浸胶竹束帘与木单板纵横交错组坯，竹束帘与木单板组坯时，板坯的上、下表层皆为浸胶竹束帘，中间各层为竹束帘与单板交替叠放，且单板纵向与竹束纵向相互垂直。
(9)板坯热压成型：在单层或者多层热压机中，对板坯进行成型热压，热压采用冷进冷出工艺，板坯厚度通过厚度规控制，热压压力控制在3～4MPa，热压温度控制在110～170℃，热压时间为0.8～1.4min/mm板厚度，当压板温度高于室温20℃以内时装卸板；
(10)平衡处理，将成型板坯密堆存放，存放时间不短于15天，减小板坯内的热、湿应力。
(11)板材纵横裁边。
有益效果：本发明摆脱了现有组坯方法(单一竹片手工组坯)所带来的板材密度分布不均、尺寸稳定性差的缺陷，每层组坯单元均实现了整张化处理，既提高了组坯效率，又最大限度地保障了板坯断面及长度方向密度分布的均匀性。与此同时，采用材质较软的针叶树单板与竹束帘进行纵横交错交替组坯，既能显著增强板材的横向强度，又能有效降低板材内的空隙发生率，改善板材质量。
附图说明
图1为竹片拼排与锯槽示意图；
图2为竹束帘与木单板组坯示意图。
具体实施方式
下面举实例对本发明进行详细描述。
实施例1：
(1)截断：选用直径介于80～90mm的毛竹，用锯竹机将毛竹截断为长度为1m的竹筒。
(2)剖片：用剖竹机将竹筒剖分为12等分的竹片。
(3)去青：采用竹材开片机除去竹片表层竹青。
(4)拼排、锯槽与压线：在工作台上将竹片2拼排，拼排时竹片2的两端对齐，拼排后竹片层的总宽度为500mm；压紧竹片层两端，采用划线锯在竹片2的两端分别锯制1条锯槽1，锯槽1宽度为2mm，锯槽1深度为竹片2厚度的1/2，锯槽1中心到竹片2端部的距离为100mm，将直径为3mm的麻绳压入锯槽1中，形成竹片帘。
(5)碾压分丝：通过碾辗机对竹片帘进行碾压分丝处理，将竹片帘碾压为具有松散网状结构的竹束帘。
(6)干燥：将竹束帘与收购来的杨木单板(规格为：厚度为1.5mm，宽度为1m，长度为600mm)干燥到含水率为12％。
(7)浸胶：将干燥后的竹束帘与杨木单板在固体含量为30％的酚醛树脂胶液中浸渍2分钟。
(8)干燥：将浸胶后的竹束帘与杨木单板进行二次干燥，干燥室温度控制在60℃，干燥终了含水率为8％。
(9)组坯：将干燥好的浸胶竹束帘4与杨木单板3进行复合组坯，板坯为五层结构，直上而下，第一、三、五层为浸胶竹束帘4，第二、四层为浸胶杨木单板3。组坯时，杨木单板3纵向与竹束帘4上的竹束纵向相互垂直。
(10)热压：将组坯好的板坯送入热压机中进行热压成型处理，热压压力为3.5MPa，热压温度为150℃，热压时间为0.9min/mm板厚，40℃温度下装卸板。
(11)平衡处理：将板坯密堆存放15天，释放板坯热应力与湿应力。
(12)裁边包装：将释放了热应力与湿应力的板坯，按长960mm×宽500mm的尺寸进行裁剪。
实施例2：
(1)截断：选用直径介于110～120mm的毛竹，用锯竹机将毛竹截断为长度为2m的竹筒。
(2)剖片：用剖竹机将竹筒剖分为14等分的竹片。
(3)去青：采用竹材开片机除去竹片表层竹青。
(4)拼排、锯槽1与压线：在工作台上将竹片2拼排，拼排时竹片2的两端对齐，拼排后竹片层的总宽度为1m；压紧竹片层两端，采用划线锯在竹片2的两端分别锯制1条锯槽1，锯槽1宽度为2mm，锯槽1深度为竹片2厚度的2/3，锯槽1中心到竹片2端部的距离为150mm，将直径为3mm的麻绳压入锯槽1中，形成竹片帘。
(5)碾压分丝：通过碾辗机对竹片帘进行碾压分丝处理，将竹片帘碾压为具有松散网状结构的竹束帘。
(6)干燥：将竹束帘与收购来的松木单板(规格为：厚度为1mm，宽度为2m，长度为1.1m)干燥到含水率为14％。
(7)浸胶：将干燥后的竹束帘与松木单板在固体含量为25％的酚醛树脂胶液中浸渍3分钟。
(8)干燥：将浸胶后的竹束帘与松木单板进行二次干燥，干燥室温度控制在60℃，干燥终了含水率为10％。
(9)组坯：将干燥好的浸胶竹束帘4与松木单板3进行复合组坯，板坯为七层结构，直上而下，第一、三、五、七层为浸胶竹束帘4，第二、四、六层为浸胶松木单板3。组坯时，松木单板3纵向与竹束帘4上的竹束纵向相互垂直。
(10)热压：将组坯好的板坯送入热压机中进行热压成型处理，热压压力为3MPa，热压温度为140℃，热压时间为1.1min/mm板厚，35℃温度下装卸板。
(11)平衡处理：将板坯密堆存放20天，释放板坯热应力与湿应力。
(12)裁边包装：将释放了热应力与湿应力的板坯，按长1900mm×宽1000mm的尺寸进行裁剪。
用该方法制造的竹质复合材料具有板坯密度分布均匀、横向强度大、尺寸稳定性好的优点，在使用过程中，板材几乎不发生弯曲变形和开裂缺陷。同时，由于组坯前对竹材实现了整张化处理，简化了组坯操作程序，降低了劳动强度，提高了组坯效率，有效避免了工人操作水平差异对板材质量的影响。
采用本实施例生产的竹质复合材料可用作高档建筑模板、家具地板、室内外装饰材料的制造。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.竹质复合材料制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选料及粗裁，选取的毛竹原料直径应大于50mm，选取的毛竹原料需采用锯竹机将其截断，竹筒长度比竹质复合板材长度长100～150mm；
(2)采用剖竹机将竹筒剖分为8～18等分；
(3)采用竹材开片机除去竹青；
(4)竹片拼排、锯槽与压线，此过程中，需保证竹片帘的宽度不小于竹质复合板材的宽度；
(5)竹片帘碾压分丝，竹片帘碾压分丝时，竹片帘一次通过竹材碾辗机，碾压成具有松散网状结构的竹束帘；
(6)竹束帘与软木单板干燥，木单板选用针叶树材单板，厚度介于0.6～3mm之间，木单板的长度比竹质复合板材的宽度长100～150mm，木单板的宽度等于竹片帘的长度，干燥温度控制在60～120℃之间，干燥过程终了时，含水率应控制在6～15％之间；
(7)在常压条件下，将竹束帘与软木单板在固体含量为10～40％的酚醛树脂胶液中浸渍处理1～5分钟，再将浸胶竹束帘与木单板干燥到含水率为6～10％，干燥温度控制在50～80℃之间；
(8)浸胶竹束帘与木单板纵横交错组坯，竹束帘与木单板组坯时，板坯的上、下表层皆为浸胶竹束帘，中间各层为竹束帘与单板交替叠放，且单板纵向与竹束纵向相互垂直；
(9)板坯热压成型：在单层或者多层热压机中，对板坯进行成型热压，热压采用冷进冷出工艺，板坯厚度通过厚度规控制，热压压力控制在3～4MPa，热压温度控制在110～170℃，热压时间为0.8～1.4min/mm板厚度，当压板温度高于室温且高出温度在20℃以内时装卸板；
(10)平衡处理，将成型板坯密堆存放，存放时间不短于15天，减小板坯内的热、湿应力；
(11)板材纵横裁边。
2.根据权利要求1所述的竹质复合材料制造方法，其特征在于，竹片锯槽时，将所有竹片压紧在工作台上，采用划线锯在竹片的两端分别锯制1条锯槽，锯槽宽度介于1～2mm之间，锯槽深度为竹条厚度的1/3～2/3，锯槽中心到竹片端部的距离介于100～200mm之间。
3.根据权利要求1所述的竹质复合材料制造方法，其特征在于，竹片压线时，将直径大于锯槽宽度的线绳压入竹片锯槽中，使多个单一竹片通过两条线绳串联成竹片帘，竹片帘的宽度不小于竹质复合板材的宽度。
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