一種自生霉菌處理竹木塑化重組材的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是采用自生霉菌處理竹材和速生材制造塑化重組材的方法和，工藝步驟分1)將竹束和木束在易于霉菌生長的環(huán)境下自然生霉2-3天，或至失重率10-15％；2)對已經(jīng)霉變的竹束和木束進行去霉清洗、干燥；3)干燥好的竹束和木束分別浸漬不同分子量酚醛樹脂膠，然后干燥至含水率6-14％；4)鋪裝壓制成板。優(yōu)點：材料密度大、強度高、韌性好、尺寸穩(wěn)定性好；耐腐，耐蟲，電阻大，強度比普通塑化木材高。可用于建筑結(jié)構(gòu)用的室外用甲板，汽車模具、火車墊板、軸承材料等。
【專利說明】一種自生霉菌處理竹木塑化重組材
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種采用自生霉菌處理竹材和速生材制造塑化重組材的方法，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]竹材因其富含淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)易于霉變，速生材也易引來變色菌的侵害。霉菌的生物危害初期幾乎對材質(zhì)沒有影響，只是對外觀質(zhì)量有影響。由于霉變令人難以接受，人們通過各種技術(shù)阻止霉變的發(fā)生，卻忽略了霉變可以提高竹材和木材的滲透性，尤其是霉變初期對基本強度沒有影響這一優(yōu)點?；谶@一原理，本發(fā)明利用自生霉菌的霉變作用，提高竹木材滲透性，增大樹脂浸潰量，設(shè)計了竹木束經(jīng)自然霉變后再浸膠壓制的塑化重組材。這種方法制造的塑化重組材強度更大，防水性更好，密度可達到1.2-1.35g / cm3，不但可以作為建筑用材，還可以用做汽車模具，殼體壓模的制造，以及軸承、軸瓦材料等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出的是一種采用自生霉菌培養(yǎng)處理竹材和速生材制造塑化重組材的方法，其目的是將竹材和速生材制成易于處理的束狀單元，通過自生霉菌處理，提高單元滲透性，進而用低分子量酚醛樹脂對木束進行浸潰塑化，再通過較高分子量酚醛樹脂對竹束浸膠，干燥熱壓后制成高密度的塑化重組材。該技術(shù)制造的塑化重組材既可用于建筑材料，也可用于軸承、軸瓦材料，還可用于車船制造用耐磨和抗沖擊的模壓型材。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:采用自生霉菌處理竹材和速生材制造塑化重組材的方法，包括如下工藝步驟:
[0005]I)新鮮的毛竹材和速生材碾壓成厚度小于2_的竹束，竹束和木束可以是經(jīng)過加工制成薄長形、橫向分開不斷的竹、木束片也可以是較窄的單根竹、木束，寬度應為厚度的4倍以上,且厚度小于2mm，竹束和木束為薄長形有利于霉菌在最短時間內(nèi)，滲透到竹束和木束厚度的30%，并消耗掉營養(yǎng)物質(zhì)而不破壞表面和強度；厚度大于2_的竹木束霉菌生長到30%時間過長，易致表面強度破壞，從而降低竹木束本身強度，加工得到的竹束和木束的含水率應15%以上；
[0006]2)上述竹、木束在培養(yǎng)室中進行霉菌自然培養(yǎng)，濕度90±5%，溫度25_35°C，時間為表面霉菌出現(xiàn)2-3天后停止或竹木束最大絕干失重率8-15% ;避免失重率過大時內(nèi)部產(chǎn)生降解，造成竹木束強度下降，降低制成品強度；根據(jù)不同速生材樹種的霉變特性調(diào)節(jié)溫濕度和時間，對于短期內(nèi)不易霉變的速生材，可省略此步驟，直接進行下一步驟；耐腐性好的的速生杉木不需霉菌培養(yǎng)，可直接與霉變處理后的竹束混合使用；
[0007]3)對霉變后的竹束和木束進0.5-1 %碳酸氫鈉水洗，除去表面附著的菌絲及其代謝產(chǎn)物而不損傷細胞壁的強度；對未經(jīng)自生霉菌處理的速生材，如果木材自身含有樹脂或內(nèi)含物較多的材種，采用0.5-1%氫氧化鈉抽提處理；上述處理后，將竹木束干燥到含水率12-14% ;干燥后的木束，采用固含量33-70%，pH值7-8.7，主分子量為500-850的低分子量酚醛樹脂浸膠，竹束采用分子量1500-2800，固含量為45-60%的酚醛樹脂稀釋一倍后浸膠，稀釋一倍增加了浸潰處理時液固比，有利于膠液在竹束表面的均勻分布；木束采用低分子量的可以增加細胞壁滲透，提高胞壁硬度，使過軟件木束變硬，是增強處理；竹束采用分子量較高的酚醛樹脂則是利用較大分子對宏觀細胞壁包裹性增強的，是增韌和增強的處理，保留了竹材的韌性，這樣處理加工后的塑化重組材在具有高強高韌的優(yōu)點，避免了單一分子量處理的的單一增強韌性不足的缺點；浸膠后浙干，膠增重量18-35%;50-80°C干燥至含水率6-14%，用作表層材料的含水率10-14%，用作芯層材料的含水率6-10%，以利于熱壓時表層的蒸汽能快速滲透到芯層，形成噴蒸熱壓的工藝，極大縮短固化時間，同時防止熱壓時間過長表面炭化；
[0008]4)浸膠干燥后竹木束進行一定比例的層內(nèi)或?qū)娱g混合組坯可按板長方向定向或隨機鋪裝壓制成板；鋪裝結(jié)構(gòu)包括以下五種類型:1)竹束為上下面層，木束為芯層的三層平行定向結(jié)構(gòu)；2)竹束上下面層，芯層為竹木束混合定向的三層平行向結(jié)構(gòu)；3)木束為上下面層，竹束為芯層的三層平行定向結(jié)構(gòu)；4)木束為上下面層，芯層為竹木束混合定向的三層平行向結(jié)構(gòu)；5)竹束和木束混合后，平行定向或隨機鋪裝結(jié)構(gòu)；
[0009]5)將上述鋪裝成型的板坯在140-150°C，壓力8.0_20MPa，時間:1.1-1.8min / mm熱壓成板或采用冷壓熱固化成型，該熱壓工藝制成的塑化重組材耐老化性能更好，耐高低溫性能更好，在_130°C _130°C溫度內(nèi)性能更穩(wěn)定；
[0010]冷壓固化，是將浸膠的竹束和木束干燥到150°C，在樹脂固化前立即轉(zhuǎn)入冷壓機，在8.0-10.0MPa壓力下，壓入成型模具保壓，壓模固定加熱到樹脂固化，壓模冷卻后取出成品，成品需養(yǎng)生7天以上以平衡內(nèi)部水分，釋放內(nèi)應力。壓力低于8.0MPa則壓出來的產(chǎn)品密度達不到塑化密度，壓力過高則會過早密實化，阻此水分的排出，使后期加熱固化成型時，板材內(nèi)局部水分無法順利排出而膠合不良，冷壓熱固化主要用于生產(chǎn)曲線形模壓部件，冷壓工藝出曲線部件的效率高和形狀保持率更好。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點:竹材和速生木材在新鮮狀態(tài)時碾壓制成束狀單元，保持了紋孔通道的暢通，采用自生霉菌培養(yǎng)提高了竹束和木束的滲透性，提高了樹脂滲透能力，制成的塑化重組材密度大、強度高、韌性好、尺寸穩(wěn)定性好、強度比普通木材高；具有更好的高低溫強度和耐高溫性能，在-130°C -130°C溫度范圍內(nèi)具更高的可靠性；可用于建筑結(jié)構(gòu)用的室外用甲板，汽車模具、火車墊板、軸承材料等。
【具體實施方式】
[0012]實施例1:
[0013]采用自生霉菌處理竹材和速生材制造塑化重組材的方法，包括如下工藝步驟:
[0014]I)采用新鮮毛竹徑向竹篾碾壓成竹束，寬度為壁厚，長度為50-220cm，厚度為
0.35-2.0Omm的薄長條竹束；用新鮮楊木鋸材邊角料或枝丫材碾壓出等規(guī)格的楊木木束，作為塑化重組材的構(gòu)成單元；
[0015]2)上述竹、木束在培養(yǎng)室中進行霉菌自然培養(yǎng)，濕度90±5%，溫度25_35°C，表面霉菌出現(xiàn)后2天停止培養(yǎng)，取出；
[0016]3)對霉變后的竹束和木束進0.75%碳酸氫鈉水洗，處理后干燥到含水率12-14%;干燥后的木束，米用固含量33%, pH值7-8.7,主分子量500-850的低分子量酹醒樹脂浸膠，竹束采用分子量1500-2000，固含量為45-60%的酚醛樹脂浸膠，浸膠后浙干，膠增重率20% ；
[0017]4)浸膠后的竹束和木束在50_80°C條件下干燥至含水率6-14%，表層材料的含水率10-14%，芯層材料6-10%;干燥后竹木束按照重量比2: I三層平行定向或均勻混雜組坯，按板長方向定向鋪裝；
[0018]5)將上述鋪裝成型的板坯在140-150°C，壓力8.0-lOMPa，時間:1.2-1.8min / mm熱壓成板，降壓冷卻后出板，熱壓生產(chǎn)出的塑化重組材耐溫性好，熱蠕變更小。
[0019]板的物理力學性能如下:
[0020]尺寸:1220X 2440 X 10-22mm
[0021]板的平均密度:1.2-1.35g / cm3
[0022]MOR//:≥ 1OOMPa
[0023]M0R丄:≥ 30MPa
[0024]MOE// :≥11OOOMPa
[0025]MOE 丄:≥ 3500MPa
[0026]實施例2:
[0027]I)新鮮慈竹為原料制作竹束，木束用材為速生馬尾松；
[0028]2)竹束自生霉菌培養(yǎng)同上；馬尾松木束，采用I % NaOH脫脂，竹束和木束含水率約15-18%:
[0029]3)對霉變后的竹束和馬尾松木束進0.75%碳酸氫鈉水洗，處理后干燥到含水率12-14% ;干燥后的木束，米用固含量33%, pH值7-8,主分子量為500-650的低分子量酚醛樹脂浸膠，竹束采用分子量2000-2500，固含量為45-60%的酚醛樹脂浸膠，浸膠后浙干，膠增重率20-25% ;竹束和木束在50-80°C條件下，氣流干燥至含水率6-14%，表層竹束的含水率10-14%，芯層馬尾松木束含水率6-10% ；
[0030]4)浸膠干燥后竹木束按照重量1:1配比，竹束在上下表層，馬尾松木束在芯層按板長方向定向鋪裝；竹束和木束干燥到140-150°C，樹脂未固化時，送入模具冷壓，壓力
8.0-10.0MPa,固定上模后，加熱模具或送入加熱室固化成型，加熱溫度110_120°C，時間
5-10min /mm，固化冷卻后，去除模具取出制品；該工藝壓出曲線部件的效率高和形狀保持
率更好。
[0031]實施例3:
[0032]I)采用新鮮弦向慈竹篾碾壓成竹束，寬度5_18mm，長度為50-220cm，厚度為
0.35-2.0Omm的薄長條竹束,去青去黃；用新鮮楊木鋸材邊角料或枝丫材碾壓出等規(guī)格的楊木木束，作為塑化重組材的構(gòu)成單元；
[0033]2)上述竹、木束在培養(yǎng)室中進行霉菌自然培養(yǎng)，濕度90±5%，溫度25_35°C，表面霉菌出現(xiàn)后2天停止培養(yǎng)，取出；
[0034]3)對霉變后的竹束和木束進0.75%碳酸氫鈉水洗，處理后干燥到含水率12-14%;干燥后的木束，米用固含量33%, pH值7-8.7,主分子量500-850的低分子量酹醒樹脂浸膠，竹束采用分子量1500-2000，固含量為45-60%的酚醛樹脂浸膠，浸膠后浙干，膠增重率20% ；
[0035]4)浸膠后的竹束和木束在50_80°C溫度下干燥至含水率6_14%，表層材料的含水率10-14%，芯層材料6-10% ;干燥后竹木束按照重量比2:1三層平行定向或均勻混雜組坯，按板長方向定向鋪裝；
[0036]5)將上述鋪裝成型的板坯在140-150°C，壓力8.0-1OMPa,時間:1.2-1.8min / mm熱壓成板，降壓冷卻后出板，熱壓生產(chǎn)出的塑化重組材耐溫性好，熱蠕變更小。
[0037]實施例4:
[0038]I)采用新鮮弦向慈竹篾碾壓成竹束，寬度5_18mm，長度為50-220cm，厚度為
0.35-2.0Omm的薄長條竹束,去青去黃；用新鮮楊木鋸材邊角料或枝丫材碾壓出等規(guī)格的楊木木束，作為塑化重組材的構(gòu)成單元；
[0039]2)上述竹、木束在培養(yǎng)室中進行霉菌自然培養(yǎng)，濕度90±5%，溫度25_35°C，表面霉菌出現(xiàn)后2天停止培養(yǎng)，取出；
[0040]3)對霉變后的竹束和木束進0.85%碳酸氫鈉水洗，處理后干燥到含水率6-10% ；采用0.5%還原大黑或堿性大黑溶液對干燥后的木束或竹束進行染色，染色工藝為溫度60-90 V，時間6-12小時，染色后取出干燥至含水率6-14 % ；采用固含量33 %，pH值7-8.7,主分子量500-850的低分子量酚醛樹脂浸膠，竹束米用分子量2000-2500,固含量為45-60%的酚醛樹脂浸膠，浸膠后浙干，膠增重率20% ；
[0041]4)浸膠后的竹束和木束在50_80°C溫度下干燥至含水率6-14%，表層材料的含水率10-14%，芯層材料6-10% ;干燥后竹木束按照重量比1:1均勻混雜組坯，按板長方向定向鋪裝；
[0042]5)將上述鋪裝成型的板坯在140-150°C，壓力8.0-1OMPa,時間:1.2-1.8min / mm熱壓成板，降壓冷卻后出板，熱壓生產(chǎn)出的塑化重組材具黑黃相間的交錯紋理，似虎皮紋或豹紋，外觀漂亮。
【權(quán)利要求】
1.采用自生霉菌處理竹材和速生材制造塑化重組材的方法，其特征是包括如下工藝步驟: 1)將新鮮竹材和速生材碾壓成厚度小于2mm的竹束和木束，加工出的竹束和木束的含水率控制在15%以上； 2)上述竹、木束在培養(yǎng)室中進行霉菌自然培養(yǎng)，濕度90±5%，溫度25-35°C，表面霉菌出現(xiàn)2-3天后停止或竹木束絕干最大失重率在8-15%時停止培養(yǎng)； 3)將霉變后的竹束和木束進行0.5-1%碳酸氫鈉水洗，然后干燥到含水率12-14% ;干燥后的木束，采用固含量33-70 %，pH值7-8.7，主分子量為500-850的低分子量酚醛樹脂浸膠，竹束采用分子量1500-2800，固含量45-60%的酚醛樹脂稀釋一倍后浸膠，浸膠后浙干，膠增重量率18-35% ;50-80°C溫度下干燥至含水率6-14%，用作制品面層的表層竹木束材料的含水率12-16%，用于做芯層材料6-10% ； 4)浸膠干燥后竹、木束進行一定比例的層內(nèi)或?qū)娱g混合組坯，按板長方向定向或隨機鋪裝壓制成板； 5)將上述鋪裝成型的板坯在140-150°C，壓力8.0-20MPa，時間，1.1-1.8min / mm參數(shù)下，熱壓制板或采用冷壓熱固化成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中I)所述的竹束是經(jīng)過加工制成薄長形、橫向分開不斷的竹束片或是較窄的單根竹束，寬度應為厚度的4倍以上，且厚度小于2mm ;弦向碾壓制成的竹束需去青去黃，徑向碾壓制成的竹束，不去青去黃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中2)所述，竹束和木束采用自生霉菌培養(yǎng)，木束用材選用易于霉變的速生材；耐腐性好的的速生杉木不需霉菌培養(yǎng)，可直接與霉變處理后的竹束混合使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中3)所述，霉變處理后竹束和木束采用0.5-1%碳酸氫鈉水溶液清洗，根據(jù)霉菌生長密度或表面霉變率來調(diào)整，生長密度大于或者霉變率高于50%則需相應提高碳酸氫鈉水溶液濃度，反之則降低碳酸氫鈉水溶液濃度或者直接水洗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中4)所述，清洗干燥后的竹束和木束，染色或不染色后再分別浸膠，以增加材料的美觀性；組坯時按重量比竹束:木束=1: 4-4: 1，采用竹束為上下表層，木束為芯層的三層定向結(jié)構(gòu)或竹束和木束直接混合后組坯成混雜結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中5)，熱壓后段降至40°C后取出成板；冷壓固化，將浸膠后的竹束和木束干燥到150°C，在樹脂固化前立即轉(zhuǎn)入冷壓機，在8.0-10.0MPa壓力下，壓入成型模具保壓，固定加熱到樹脂固化，壓模冷卻后取出成品，成品需養(yǎng)生7天以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一的采用自生霉菌處理竹材和速生材制造塑化重組材的方法生產(chǎn)的竹木塑化重組材，其特征在于:以厚度小于2mm的竹束和木束為構(gòu)成單元，經(jīng)過自生霉菌處理后，木束浸潰500-850低分子量酚醛樹脂，竹束浸潰1500-2800較高分子量的酚醛樹脂膠，干燥鋪裝壓制而成。其鋪裝結(jié)構(gòu)包括以下五種類型，I)竹束為上下面層，木束為芯層的三層平行定向結(jié)構(gòu)；2)竹束上下面層，芯層為竹木束混合定向的三層平行向結(jié)構(gòu)；3)木束為上下面層，竹束為芯層的三層平行定向結(jié)構(gòu)；4)木束為上下面層，芯層為竹木束混合定向的三層平行向結(jié)構(gòu)；5)竹束和木束混合后，平行定向或隨機鋪裝結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】B27M1/08GK103600380SQ201310594927
【公開日】2014年2月26日 申請日期: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 申請人:南京林業(yè)大學