一種竹木復(fù)合阻燃結(jié)構(gòu)板的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明是采用竹材和速生材制造一種阻燃的竹木長(zhǎng)條復(fù)合結(jié)構(gòu)板的方法，工藝步驟分1)以寬度5-18mm，長(zhǎng)度5-18cm，厚度為0.35-2.50mm的薄長(zhǎng)條竹片和木片為單元；2)將窄長(zhǎng)竹、木片經(jīng)過超聲浸提后干燥到含水率8-10％；3)低分子量酚醛樹脂，施膠量8-15％；施膠后陳放10-15min，干燥至含水率6-8％后，再施硼酚醛樹脂，用膠量5-8％；4)將施膠干燥后竹木片按照產(chǎn)品要求進(jìn)行一定比例的層內(nèi)或?qū)娱g混合鋪裝熱壓成板。優(yōu)點(diǎn)：無需采用專用化學(xué)阻燃劑對(duì)木竹材進(jìn)行阻燃處理，解決了阻燃劑降低膠合強(qiáng)度和整體強(qiáng)度的問題。該方法生產(chǎn)出產(chǎn)品是一種新型建筑結(jié)構(gòu)阻燃板。該方法以竹材和速生材的長(zhǎng)條片為原料，有利于竹產(chǎn)區(qū)實(shí)現(xiàn)竹木加工剩余物的綜合利用。
【專利說明】一種竹木復(fù)合阻燃結(jié)構(gòu)板的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種采用竹材和速生材制造阻燃復(fù)合結(jié)構(gòu)板的方法，屬于木材加工行業(yè)中的人造板制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]木基復(fù)合材料的發(fā)展要求產(chǎn)品在原料及功能上進(jìn)行集成和復(fù)合，以滿足產(chǎn)品在應(yīng)用條件下多方面的性能要求和原材料匹配的經(jīng)濟(jì)性。這是目前國內(nèi)外木質(zhì)復(fù)合材料領(lǐng)域研究中關(guān)注的主要發(fā)展趨勢(shì)之一。隨著我國建筑裝修材料和車船內(nèi)裝飾結(jié)構(gòu)用材防火要求安全性的提高，結(jié)構(gòu)板材在滿足力學(xué)性能的同時(shí)也要求必須達(dá)到相應(yīng)阻燃標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)要求。用常規(guī)的阻燃劑處理竹材或木材都會(huì)在一定程度上對(duì)竹木膠合界面的性能造成破壞，從而降低板材的膠合強(qiáng)度，引起整體性能的下降。而且，由于缺乏橫向輸導(dǎo)組織，竹材的阻燃處理很難深入到細(xì)胞壁水平。因此，迫切需要開發(fā)出一種既可阻燃，又具一定力學(xué)性能的新型阻燃結(jié)構(gòu)材。低分子酚醛樹脂是易于滲透的小分子樹脂，固化后具一定的阻燃性，但因其分子量小，交聯(lián)度低不適合做膠合用骨架型膠粘劑，但可用于竹木細(xì)胞壁強(qiáng)化。而硼酚醛樹脂是最近改性較為成功的、阻燃性高的交聯(lián)樹脂，也可用作木竹材膠粘劑，同時(shí)二者均為酚醛系列的產(chǎn)品，相溶性好，通過低分子浸潰可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞壁微觀水平的阻燃，同時(shí)強(qiáng)化細(xì)胞壁，交聯(lián)的硼酚醛樹脂則可以承擔(dān)宏觀膠合及阻燃作用，從而實(shí)現(xiàn)了阻燃和結(jié)構(gòu)功能的雙管齊下。據(jù)此，本發(fā)明研究設(shè)計(jì)了竹材和速生材制造阻燃竹木長(zhǎng)條復(fù)合結(jié)構(gòu)板的制造方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出的是一種采用竹材和速生材制造阻燃竹木長(zhǎng)條復(fù)合結(jié)構(gòu)板的方法，其目的是將竹材和速生材制成易于處理的長(zhǎng)條片狀單元，通過超聲去除水提取物，提高表面滲透性，進(jìn)而用低分子量酚醛樹脂進(jìn)行細(xì)胞壁強(qiáng)化，再通過硼酚醛樹脂的施加，熱壓制成具有較好阻燃性能和結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的新型復(fù)合結(jié)構(gòu)板。該技術(shù)制造的阻燃竹木長(zhǎng)條片復(fù)合板既可用于建筑材料，也可用于阻燃要求高的裝飾用基材，以便于二次裝飾貼面，還可用于車船制造用結(jié)構(gòu)防火材和特殊場(chǎng)合要求的耐高溫的板材。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案包括如下工藝步驟:
[0005]1)采用劈、鋸或刨加工出寬度為5-18mm,長(zhǎng)度為5_18cm,厚度為0.35-2.50mm的薄長(zhǎng)條竹片和木片為結(jié)構(gòu)板的構(gòu)成單元，木片或由旋切廢單板切制而成；
[0006]2)將上述竹片、木片以浴比1:10-1:20，在超聲清洗機(jī)中進(jìn)行水浸提；浴比過小，超聲不均勻，清洗不凈，浴比過大，竹木片的空化效果不好；超聲功率800-1600W，超聲處理時(shí)間4-6s，間歇時(shí)間4-6s，總處理時(shí)間30-60min，超聲頻率20_35KHz。經(jīng)過超聲水洗浸提處理后，將竹木片干燥到含水率12-15% ;竹片不分竹種必須經(jīng)超聲水洗以浸提出淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)，木片根據(jù)速生材種的冷熱水抽提物的含量適當(dāng)調(diào)整超聲工藝參數(shù):1)對(duì)速生低密度散孔材可采用800w、處理時(shí)間6s ；2)對(duì)松杉等低密度結(jié)構(gòu)材可采用1000?，處理時(shí)間5s ；
3)對(duì)材質(zhì)偏硬內(nèi)含物較多的硬雜木原料可采用1600w，處理時(shí)間4s，以防超聲處理時(shí)間過長(zhǎng)或功率過大降低細(xì)胞壁的強(qiáng)度；
[0007]3)米用平均分子量為350-450的低分子量酹醒樹脂對(duì)干燥后的竹木片分開施膠，施膠量為木或竹片絕干重量的8-15% ;噴膠后需陳放10-15min ;以叢生竹如慈竹等為原料時(shí)噴膠后可以陳放，但如果采用浸膠則浙干后直接干燥，以防止叢生竹吸膠量過大，導(dǎo)致板材密度過大；低溫50-60°C干燥至含水率6-8%，防止溫度過高低分子酚醛樹脂提前硬化失去活性，極大的提高了產(chǎn)品合格率；含水率也可控制在12-14%，用于后續(xù)的粉狀膠工藝；
[0008]4)采用固含量45±5%的硼酚醛樹脂對(duì)低分子量處理過的竹木長(zhǎng)條片施膠，施膠量為木竹片絕干重量的5-8%，施膠后木片干燥到含水率12-14% ；
[0009]5)將4)施膠干燥后竹木片按照產(chǎn)品要求進(jìn)行一定比例的層內(nèi)(圖1)或?qū)娱g混合(圖2、圖3)。當(dāng)需要結(jié)構(gòu)板的抗彎性能較高時(shí)可采用竹材為表層、木片為芯層的三或五層定向結(jié)構(gòu)鋪裝，定向鋪裝時(shí)竹材在表面可以提高板材的彎曲強(qiáng)度；當(dāng)材料縱橫向要求相對(duì)均衡時(shí)，可直接將竹片和木片按照一定比例單元直接混合隨機(jī)鋪裝或垂直定向鋪裝；
[0010]6)將上述鋪裝成型的板坯壓制成具有阻燃和滿足力學(xué)性能要求的竹木長(zhǎng)條復(fù)合結(jié)構(gòu)板。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):對(duì)竹木長(zhǎng)條片采用超聲處理去除水溶物及提高竹、木片表面滲透性，利于小分子酚醛樹脂的細(xì)胞壁阻燃和強(qiáng)化，從微觀層上極大的提高了結(jié)構(gòu)板的強(qiáng)度和阻燃性，同時(shí)采用阻燃的硼酚醛樹脂作為粘結(jié)劑，提高板的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的同理使阻燃性得到很大提高。該方法生產(chǎn)的產(chǎn)品強(qiáng)度和阻燃性均優(yōu)于常規(guī)阻燃劑處理的板材。該方法克服了無機(jī)阻燃劑或其它阻燃劑與膠粘劑相容性差的問題，比現(xiàn)有阻燃結(jié)構(gòu)板的阻燃性更好，強(qiáng)度更大，使用壽命更長(zhǎng)。該方法為建筑材料和車船裝飾制造業(yè)提供了新的技術(shù)和耐久性更長(zhǎng)的產(chǎn)品。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是竹木片均勻混雜的層內(nèi)混雜結(jié)構(gòu)形式示意圖；
[0013]圖2是竹片在上下表面增強(qiáng)層間混雜結(jié)構(gòu)形式示意圖；
[0014]圖3是竹片在上下面表面，而芯層為竹木長(zhǎng)條片層內(nèi)混雜的復(fù)合層間結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1:
[0016]I)采用弦向毛竹篾片加工出寬度為5-18mm,長(zhǎng)度為5-18cm,厚度為0.55-1.0Omm的薄長(zhǎng)條竹片和同等規(guī)格的楊木片為結(jié)構(gòu)板的構(gòu)成單元，木片也可由旋切廢單板切制而成；
[0017]2)將上述竹片、木片以浴比1:10在超聲清洗機(jī)中進(jìn)行水浸提，超聲處理工藝:超聲功率1600W，超聲處理時(shí)間4s，間歇時(shí)間4s，總處理時(shí)間30min，超聲頻率20_25KHz。經(jīng)過超聲水洗浸提處理后，將竹木片干燥到含水率12-15%。
[0018]3)采用平均分子量為350-450的低分子量酚醛樹脂對(duì)干燥后的竹木片分開施膠，施膠量為木或竹片絕干重量的8-15%;采用噴膠后陳放10-12min，以利于膠液滲透，然后低溫50-60°C干燥至含水率6-8% ；[0019]4)采用固含量45±5%的硼酚醛樹脂對(duì)低分子量處理過的竹木長(zhǎng)條片進(jìn)行施膠，膠量為木竹片絕干重量的5-8%，施膠后木片干燥到含水率12-14% ；
[0020]5)將4)施膠干燥后竹片和木片按照1:1比例配料，進(jìn)行層內(nèi)均勻混合，結(jié)構(gòu)為表層縱向定向，芯層為橫向定向，見圖1 ;
[0021]6)將上述鋪裝成型的板還熱壓成板:壓力3.5-4.0MPa,時(shí)間0.45mm/min,溫度180±5°C。
[0022]板的物理力學(xué)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:國標(biāo)B2級(jí)以上。
[0030]實(shí)施例2:施加粉狀的硼酚醛樹脂的復(fù)合板
[0031]步驟I)，2)同上；
[0032]步驟3)采用平均分子量為350-450的低分子量酚醛樹脂對(duì)干燥后的竹木片分開施膠，膠量為木或竹片絕干重量的8-15% ;采用噴膠后陳放10-15min，50-60°C溫度下干燥至含水率12-14% ;
[0033]步驟4)采用目數(shù)為80-200目的粉狀硼酚醛樹脂，膠量為木竹片絕干重量的5-8%，施膠后木片干燥到含水率12-14% ；
[0034]步驟5)將步驟4)施膠干燥后竹片鋪裝為板的上下表面，芯層為木片，結(jié)構(gòu)為表層縱向定向，芯層為隨機(jī)分布；竹片和木片按2:1比例配料，見圖2。
[0035]步驟6)將上述鋪裝成型的板還熱壓成板:壓力4.0-4.5MPa,時(shí)間0.55mm/min,溫度 190+5 0C ο
[0036]實(shí)施例3:
[0037]步驟I)，2)同上；
[0038]步驟3)采用平均分子量為350-450的低分子量酚醛樹脂對(duì)干燥后的竹木片分開施膠，膠量為木或竹片絕干重量的8-15% ;采用噴膠后陳放10-15min，然后低溫50_60°C干燥至含水率12-14% ;
[0039]步驟4)采用目數(shù)為80-200目的粉狀硼酚醛樹脂，膠量為木竹片絕干重量的5-8%，施膠后木片干燥到含水率12-14% ；
[0040]步驟5)板坯竹片和木片按1:2比例配料；結(jié)構(gòu)采用竹片或木片為上下表層材料，芯層材料為竹木長(zhǎng)條片1:1混合進(jìn)行組坯，表層定向，芯層隨機(jī)，見圖3 ；
[0041]6)將上述鋪裝成型的板還熱壓成板；壓力4.0-4.5MPa,時(shí)間0-55mm/min,溫度200 ±5。。。
[0042]實(shí)施例4:
[0043]I)采用徑向慈竹篾片加工出壁厚為寬度，長(zhǎng)度為5-18cm，厚度為1.05-2.0Omm的徑向薄長(zhǎng)條竹片和同等規(guī)格的桉木木片為結(jié)構(gòu)板的構(gòu)成單元；[0044]2)將上述竹片、木片以浴比1:20在超聲清洗機(jī)中進(jìn)行水浸提，慈竹超聲處理工藝:超聲功率1400W，超聲處理時(shí)間4s，間歇時(shí)間5s，總處理時(shí)間30min，超聲頻率20-25KHZ。桉木木片超聲處理工藝:超聲功率1600W，超聲處理時(shí)間6s，間歇時(shí)間5s，總處理時(shí)間30min，超聲頻率25-30KHZ。經(jīng)過超聲水洗浸提處理后，將竹木片干燥到含水率12-15% ；
[0045]3)米用平均分子量為350-450的低分子量酹醒樹脂對(duì)干燥后的竹木片分開施膠，施膠量為木或竹片絕干重量的12±2% ;慈竹浸膠1-3分鐘后取出，浙干膠液；桉木木片噴膠后陳放10-15min，以利于膠液滲透，然后將慈竹片和桉木片在50-60°C溫度下干燥至含水率6-8 % ；
[0046]4)采用固含量45±5%的硼酚醛樹脂對(duì)低分子量處理過的竹木長(zhǎng)條片進(jìn)行施膠，膠量為竹片木絕干重量的7-8%，施膠后木片干燥到含水率12-14% ；
[0047]5)將4)施膠干燥后竹片和木片按1:2比例直接混合配料，隨機(jī)鋪裝；
[0048]6)將上述鋪裝成型的板還熱壓成板:壓力3.5-4.0MPa,時(shí)間0.45mm/min,溫度180±5°C。
【權(quán)利要求】
1.采用竹材和速生材長(zhǎng)條片制造阻燃復(fù)合結(jié)構(gòu)板方法，其特征包括如下工藝步驟: 1)以寬度為5-18mm，長(zhǎng)度為5-18cm，厚度為0.35-2.50mm的薄長(zhǎng)條竹片和木片為結(jié)構(gòu)板的構(gòu)成單元； 2)上述竹片、木片分別經(jīng)過超聲水洗浸提處理后干燥到12-15%;超聲處理浴比1:10-1:20 ;超聲功率800-1600w，超聲處理時(shí)間4_6s，間歇時(shí)間4_6s，總處理時(shí)間30_60min，超聲頻率20-35KHz ； 3)對(duì)2)干燥后的竹、木片，采用平均分子量為350-450的低分子量酚醛樹脂分開施膠，施膠量為木或竹片絕干重量的8-15%;施膠后陳放10-15min，50-60°C溫度下干燥至含水率6-8%或 12-14% ； 4)對(duì)3)中的竹木片噴施阻燃的硼酚醛樹脂，施膠量為竹木片絕干重量的5-8%，施膠后竹木片干燥到含水率12-14% ； 5)將4)施膠干燥后的竹木片按重量比1:4-4:1進(jìn)行層內(nèi)或?qū)娱g混合鋪裝，當(dāng)需要結(jié)構(gòu)板的抗彎性能較高時(shí)采用竹材為表層，木片為芯層的三或五層定向結(jié)構(gòu)鋪裝；當(dāng)材料縱橫向要求相對(duì)均衡時(shí)，直接將竹片和木片按照比例單元直接混合后隨機(jī)鋪裝或垂直定向鋪裝； 6)將上述鋪裝成型的板坯熱壓制成具有阻燃和滿足力學(xué)性能要求的竹木長(zhǎng)條復(fù)合結(jié)構(gòu)板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中I)所述的長(zhǎng)條型竹片是經(jīng)加工制成的弦向長(zhǎng)條片或以竹材壁厚為寬度的徑向竹長(zhǎng)條片，弦向竹長(zhǎng)條片去青去黃；徑向竹長(zhǎng)條不去青去黃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中2)所述的超聲浸提處理，竹片不分竹種必須經(jīng)超聲水洗以浸提出淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)；木片需根據(jù)速生材種的冷熱水抽提物的含量適當(dāng)調(diào)整超聲工藝參數(shù):a)對(duì)速生散孔低密度材可采用800?、處理時(shí)間6s ；b)對(duì)松杉等低密度結(jié)構(gòu)材可采用1000?，處理時(shí)間5s ；c)對(duì)材質(zhì)偏硬內(nèi)含物較多的硬雜木原料可采用1600w，處理時(shí)間4s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中3)所述的采用平均分子量為350-450的低分子量酚醛樹脂分開施膠，施膠方式為噴膠或浸膠，以中等密度的散生竹為原料時(shí)，施膠后陳放10-15min，50-60°C溫度下干燥至含水率6-8%;施膠干燥終含水率如果控制在12-14%，則下一步驟的施膠相應(yīng)地為硼酚醛樹脂固態(tài)膠粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中4)所述的阻燃的硼酚醛樹脂，指固體含量為45±5%的醇溶性阻燃酚醛樹脂，也可采用80-200目粉狀的硼酚醛樹脂進(jìn)行粉狀施膠，粉狀施膠時(shí)需要浸膠干燥后竹木長(zhǎng)條片的含水率保持在3)所述的12-14%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中5)所述的鋪裝竹片在表面或純木片在表面，或是竹片和木片混合后做上下面層；表層和芯層采用分層或均勻結(jié)構(gòu)，隨機(jī)或定向鋪裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中6)所述的鋪裝成型的板坯熱壓制成具有阻燃和滿足力學(xué)性能要求的竹木長(zhǎng)條復(fù)合結(jié)構(gòu)板；熱壓工藝參數(shù)為壓力3.5-5.5MPa，時(shí)間0.35-0.80min/mm，溫度180-220°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一的竹材和速生材長(zhǎng)條片制造阻燃復(fù)合結(jié)構(gòu)板方法制造的產(chǎn)品，其特征是以竹材和速生材窄長(zhǎng)片為結(jié)構(gòu)單元，經(jīng)不同分子量酚醛樹脂處理后再施以硼酚醛樹脂壓制而成的阻燃復(fù)合結(jié)構(gòu)板，其產(chǎn)品包括如下幾種結(jié)構(gòu)形式: I)竹片為面層，木片為芯層的三層平行定向結(jié)構(gòu)；2)竹片為面層，木片為芯層的三層垂直定向結(jié)構(gòu)；3)表層竹片縱向定向，芯層為竹木片混合后定向的三層平行向結(jié)構(gòu)；4)表層竹片縱向定向，芯層為竹木片混合的三層垂直定向結(jié)構(gòu)；5)木片為面層，竹片為芯層的三層平行定向結(jié)構(gòu)；6)木片為面層，竹片為芯層的三層垂直定向結(jié)構(gòu)；7)竹木片混合后隨機(jī)排列的結(jié)構(gòu)；8)竹片和木片混合后，再 平行或垂直定向的混雜結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】B27G11/00GK103600381SQ201310594928
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】關(guān)明杰, 雍宬, 張齊生 申請(qǐng)人:南京林業(yè)大學(xué)