專利名稱：竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人造板的制造方法，特別是一種竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板的制造方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外現(xiàn)有利用植物纖維生產(chǎn)的復(fù)合板材包括刨花板、MDF/HDF(中密度纖維板/高密度纖維板)、木質(zhì)OSB(定向結(jié)構(gòu)板)及其他碎料板。已有的木質(zhì)OSB(Oriented Strand Board，定向刨花板)是利用帶狀木片縱橫交錯鋪裝的一種人造板，其物理力學(xué)性能超過普通刨花板和MDF(中密度纖維板)，在很多用途上可以替代多層膠合板，但膠合板需要優(yōu)等的原木為原料。目前，木質(zhì)OSB在歐美已經(jīng)很流行，主要用于建筑、裝潢及車船制造業(yè)等。但是，木質(zhì)OSB需要優(yōu)等木材為原料。
但到目前為止，由于竹材具有中空、錐度、竹青、竹節(jié)、竹黃等特殊微觀構(gòu)造，國內(nèi)外還沒有利用竹材生產(chǎn)OSB(即BOSB，Bamboo Oriented StrandBoard，又稱竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板)的先例。
如果能從技術(shù)上解決竹材替代木材生產(chǎn)BOSB，并使竹材高效利用，制造BOSB前景是可觀的。因為(1)木質(zhì)OSB需要優(yōu)等木材為原料，而BOSB僅需要一般毛竹為原料，甚至利用竹地板、竹涼席等生產(chǎn)線剩余的次、小、梢竹材。
(2)基于OSB與BOSB對原料的需求不同，利用竹質(zhì)資源比利用木材資源更有優(yōu)勢。
竹子屬于禾本竹亞科植物，主要分布在熱帶和亞熱帶，溫帶和寒帶地區(qū)分布較少，竹類植物是森林資源的重要組成部分，這些年來全球森林面積急劇減少，而竹類植物以其獨特的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特性，兼具良好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益，我國竹林面積以每年3％的速度遞增，竹類植物被認(rèn)為是21世紀(jì)最有希望和潛力的植物之一。我國是世界上竹子資源最豐富的國家之一，共有37個屬500余種，分布在全國各地，其中湖南、福建、浙江、江西、安徽等為主產(chǎn)區(qū)。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板(BOSB)的制造方法，該方法制造工藝合理，充分利用竹材，且產(chǎn)品性能優(yōu)于木質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板。該竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板可替代木板或其他人造板材料。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案這種竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板的制造方法包括以下工序(1)將毛竹切段，將竹段按直徑的大小不同劈裂成3～10等分，形成圓弧梯形竹坯，竹坯的自然寬度以弧形弦長計算為20～60mm；(2)將圓弧梯形竹坯送入竹材刨片機或削片機，刨切或削切方向為沿著竹材圓弧的徑向或基本徑向，切削成規(guī)格為長50～500mm、寬5～20mm(或竹材的自然壁厚)、厚0.5～2.0mm竹片；(3)將竹片干燥至絕對含水率2％～5％后，進(jìn)行表面施膠；(4)定向鋪裝，采用縱向?qū)雍蜋M向?qū)臃謱愉佈b的形式組合到一起，組成板坯；(5)將板坯放入熱壓機，加壓加熱，使竹纖維達(dá)到玻璃態(tài)溫度軟化和膠粘劑固化，板坯形成毛板板材；(6)加工成規(guī)格板材。
本發(fā)明的優(yōu)點是經(jīng)試驗表明，BOSB的物理力學(xué)性能優(yōu)于OSB。可替代實木板材、刨花板、MDF/HDF、木質(zhì)OSB等人造板材，提高竹材資源的利用率，節(jié)省林木資源。


圖1本發(fā)明的工藝流程框2毛竹結(jié)構(gòu)及切片方位示意3圖2中切片示意4鋪裝示意圖具體實施方式
圖1中，5為毛竹原料，6為切段工序，7為破竹工序，8為刨片或削片工序，9為施膠工序，10為鋪裝工序，11為熱壓工序，12為鋸切成型工序。
圖2、圖3中，R表示竹材的徑向，4表示沿徑向刨切的部位，1為竹節(jié)、2為竹黃，3為竹青。圖4中，13為縱向?qū)樱?4為橫向?qū)樱?5為竹片，16為粘結(jié)劑。
以下為工藝說明(1)、備料備料工段包括切段、破竹2個工序。首先將毛竹切段，段長一般為2000～3000mm。用專用破竹機將竹段按直徑的大小不同劈裂成3～8等分，形成規(guī)格基本一致的圓弧梯形竹坯，竹坯的自然寬度(以弧形弦長計算)為20～60mm；(2)刨片機或削片將圓弧梯形竹坯送入竹材刨片機或削片機，切削成一定規(guī)格的竹片。削切方向為沿著竹材圓弧的徑向或基本徑向。制造BOSB材料的竹片規(guī)格為長度50～500mm寬度5～20mm(或竹材的自然壁厚)厚度0.5～2.0mm(4)干燥為了達(dá)到快速干燥和盡量減小竹片破損率的效果，一般采用人造板用的滾筒式刨花干燥機，將竹片干燥至絕對含水率為2％～5％；(5)施膠為了達(dá)到施膠均勻和盡量減小竹片破損率的效果，拌膠機采用滾筒式霧化拌膠機，將膠粘劑通過高壓或壓縮空氣霧化以后，均勻噴涂于竹片表面。
依據(jù)膠種和成品板材用途的不同，施膠量為膠粘劑固體量∶絕干竹片量(重量比)＝(3～20)∶100。
所用的膠粘劑的品種有異氰酸酯膠(MDI)，酚醛樹酯膠(PF)，尿醛樹酯膠(UF)等。
(6)定向鋪裝采用可縱橫分層鋪裝的鋪裝機進(jìn)行鋪裝，該鋪裝機可自動實現(xiàn)縱橫定向鋪裝。鋪裝規(guī)則如下1)板坯鋪裝層數(shù)必須奇數(shù)，以防由于竹片干縮以后的內(nèi)應(yīng)力不平衡導(dǎo)致板材翹曲；2)鋪裝層數(shù)一般為3～15層；3)同一層內(nèi)的竹片沿著相同的長度方向鋪裝組坯；(實際制造過程中不可能做到100％相同的長度方向，但同向率應(yīng)保持70％以上)4)相鄰2層之間的竹片方向為正交即90°夾角。實際制造過程中不可能做到100％的竹片都呈90°夾角，允許角度偏差±15°。
(7)熱壓成型將板坯送入熱壓機進(jìn)行加熱、加壓，待完全固化以后，形成BOSB毛板材。
熱壓機可采用以下3種1)連續(xù)熱壓機。隨著板坯的連續(xù)進(jìn)入壓機，不斷連續(xù)滾動的上下熱壓板對板坯加壓加熱，連續(xù)完成熱壓成型過程；2)間歇式單層熱壓機。壓機只有1層開檔，上下熱壓板為剛性導(dǎo)熱載體，通過裝板機將板坯送入熱壓機，然后壓板閉合，在一個熱壓周期中完成熱壓成型過程。然后壓板開啟，通過卸板機將成型毛板取出；3)間歇式多層熱壓機。壓機有多層開檔，一般為3～20層，其熱壓原理同間歇式單層熱壓機。只是生產(chǎn)效率提高數(shù)倍，但壓機、裝板機、卸板機成本也相應(yīng)增高。
依據(jù)膠種和成品板材用途的不同，熱壓工藝及參數(shù)可做相應(yīng)調(diào)整。一般如下1)熱壓工藝一般分為升壓、保壓、卸荷3個階段。升壓階段是為了快速將板坯壓實，提高密度；保壓階段是為了將壓板的熱量傳遞給板坯，加速膠粘劑的固化而形成膠釘，同時使竹纖維在玻璃態(tài)溫度下進(jìn)一步軟化膠合；卸荷階段是為了緩慢釋放板坯中的內(nèi)應(yīng)力，避免毛板分層。
2)保壓階段壓機單位壓力為1.5～8Mpa。
3)升壓、保壓、卸荷3個階段的時間依據(jù)生產(chǎn)條件而變，其中保壓時間隨板坯厚度的增加而增加。對于制造8～40mm的BOSB板材，一般保壓時間為20～90s/(mm板厚)。
4)熱壓板溫度一般為140～220℃。
(8)鋸切將壓好后的毛板鋸掉毛邊，形成四周整齊的板材。依據(jù)用途不同，必要時可以分割成多塊。
實施例1本實施例為試驗室試驗結(jié)果真實情況。
(1)竹材采用湖南產(chǎn)2度(即4年生長)楠竹。
(2)技術(shù)手段采用人工切段、破竹制成竹坯；通過人工木工刨片、鍘刀定長切段形成竹片；手動施膠；試驗壓機熱壓成型。
(3)竹片規(guī)格長度110～120mm寬度徑向自然寬(9～15mm)厚度0.8mm(4)膠粘劑膠種酚醛樹酯(PF)膠固體含量40％黏度14s(涂4杯，20℃)(5)熱壓參數(shù)熱壓溫度140～180℃熱壓壓力2.0～2.8Mpa熱壓時間50～90s/mm厚(6)樣板幅面450×450×12mm(7)性能對比

權(quán)利要求
1.一種竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板即BOSB的制造方法，其特征在于(1)將毛竹切段，將竹段按直徑的大小不同劈裂成3～8等分，形成圓弧梯形竹坯，竹坯的自然寬度以弧形弦長計算為20～60mm；(2)將圓弧梯形竹坯送入竹材刨片機或削片機，刨切或削切方向為沿著竹材圓弧的徑向或基本徑向，切削成一定規(guī)格的竹片；(3)將竹片干燥至絕對含水率2％～5％后，進(jìn)行表面施膠；(4)定向鋪裝，采用縱向?qū)雍蜋M向?qū)臃謱愉佈b的形式組合到一起，組成板坯；(5)將板坯放入熱壓機，加壓加熱，使竹纖維達(dá)到玻璃態(tài)溫度軟化和膠粘劑固化，板坯形成毛板板材；(6)加工成規(guī)格板材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板制造方法，其特征在于所述的竹片規(guī)格是(1)長度50～500mm(2)寬度5～20mm或竹材的自然壁厚(3)厚度0.5～2.0mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板制造方法，其特征在于所述的定向鋪裝是(1)板坯鋪裝層數(shù)為奇數(shù)；(2)鋪裝層數(shù)一般為3～15層；(3)同一層內(nèi)的竹片沿著相同的長度方向鋪裝組坯；(4)相鄰2層之間的竹片方向為正交，即呈90°夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板制造方法，其特征在于其熱壓工藝條件為(1)熱壓機采用連續(xù)熱壓機或間歇式單層熱壓機或間歇式多層熱壓機；(2)熱壓工藝分為升壓、保壓、卸荷3個階段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板制造方法，其特征在于其熱壓參數(shù)為(1)保壓階段壓機單位壓力為1.5～8Mpa；(2)保壓時間隨板坯厚度的增加而增加；(3)熱壓板溫度一般為140～220℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板制造方法，其特征在于其熱壓參數(shù)為(1)保壓階段壓機單位壓力為1.5～8Mpa；(2)保壓時間隨板坯厚度的增加而增加。(3)熱壓板溫度一般為140～220℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板制造方法，其特征在于對于制造8～40mm的竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板板材，一般保壓時間為20～90s/(mm板厚)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板制造方法，其特征在于對于制造8～40mm的板材竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板，一般保壓時間為20～90s/(mm板厚)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板制造方法，其特征在于其膠粘劑為(1)膠粘劑的品種為異氰酸酯膠或酚醛樹酯膠或脲醛樹脂膠或人造板行業(yè)的其他膠粘劑等。(2)施膠量為膠粘劑固體重量∶絕干竹片重量＝(3～20)∶100。
全文摘要
一種竹質(zhì)定向結(jié)構(gòu)板的制造方法，含以下工序(1)將毛竹切段，并按直徑大小分別劈裂成3～10等分，形成圓弧梯形竹坯，竹坯弧形弦長為20～60mm；(2)將圓弧梯形竹坯送入竹材刨片機或削片機，刨切或削切方向為竹坯圓弧的徑向或基本徑向，切削成規(guī)格為長50～500mm、寬5～20mm、厚0.5～2.0mm竹片；(3)將竹片干燥至絕對含水率2％～5％后，進(jìn)行表面施膠；(4)定向鋪裝，采用縱向?qū)雍蜋M向?qū)臃謱愉佈b的形式組成板坯；(5)將板坯放入熱壓機固化成毛板材；(6)加工成規(guī)格板材。本發(fā)明優(yōu)點BOSB的物理力學(xué)性能優(yōu)于OSB。可替代實木板材、OSB等人造板材，節(jié)省林木資源。
文檔編號B27N3/14GK101066603SQ20061011438
公開日2007年11月7日 申請日期2006年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月8日
發(fā)明者傅萬四, 張偉, 李昌珠, 曲聞遠(yuǎn), 金征, 湯晶宇, 楊瑾瑾, 白崇彪 申請人:國家林業(yè)局北京林業(yè)機械研究所