專利名稱：高強度竹膠合板的制造方法
技術領域：
本發明屬于膠合板制造工藝技術領域，具體地說，涉及一種用作集裝箱底板、汽車車廂板及高檔建筑模板的高強度竹膠合板的制造方法背景技術目前，市場上的集裝箱底板、汽車車廂板及高檔建筑模板大多采用全木膠合板；但是，木材資源受到很大局限，其一木材的生長周期長，至少需30年以上才能伐用；其二世界各國出于環境保護及維護生態平衡的需要，紛紛出臺限伐甚至禁伐政策，使木材供應量大大削減，導致價格隨之飆升。近十年來市場上出現了一種用竹材代替部分木材的竹木復合結構膠合板，但由于竹材和木材在同一使用環境下其靜曲強度、內應力及吸水率不同，在使用中容易出現質量問題，并且竹材占有的比例比較小，無法從根本上解決木材資源短缺的問題，為此，全竹材結構的膠合板便應運而生。
在公告號為CN87100368，公告日為1988年8月24日，名稱為“竹材膠合板制造方法”的中國發明專利中公開了一種將毛竹通過軟化展平等工序制得竹材膠合板的工藝方法。該方法采用加壓展平工藝，容易產生裂縫，從而影響膠合強度；并且原竹下料時不進行部位分選，由于不同部位的竹材密度不同，不均質材料任意組合會造成厚度偏差大。本發明存在軟化展平工藝路線長，能源消耗大，成本高等缺點。在公告號為CN2161443，公告日為1994年4月13日，名稱為“集裝箱用竹質膠合板”的中國發明專利中也公開了一種竹質膠合板的制造方法，它是將一定寬度和厚度的篾黃浸膠后烘干，按縱橫方向分層裝模后高溫高壓固化而成，在整個過程中部分加工過程受手工操作所限，因而工藝復雜，規模小，質量難以得到保證，產品的厚度偏差大，斷面結構層次不明，空隙大，密度不均勻，導致力學性能不穩定，材料利用率低。
發明內容
本發明的目的是提供一種高強度竹膠合板的制造方法，用該方法制得的竹膠合板強度高，耐候性好，各項性能指標均優于市場上同類產品。
本發明所述高強度竹膠合板的制造方法，包括下列步驟(1)原材料竹片、竹席及竹簾的制備，其中竹片是用新鮮竹材經下料、破竹、去青、去節及分層機分片而成；竹席是用竹片通過編織而成；竹簾是將竹片并排后用線繩穿連而成；(2)膠前烘干，將所需原材料均勻鋪在料網上，送入干燥窯內烘干至含水率為8～16％，其過程分三個階段預熱階段，用5～30分鐘將原材料從常溫預熱到120～150℃；蒸發階段，將溫度控制在120～150℃之間，進行保溫20～150分鐘，以蒸發水分；冷卻階段，保溫過程結束后，用5～30分鐘將原材料從蒸發溫度冷卻到60℃以下；(3)浸膠，將膠前烘干并冷卻至40℃以下的原材料完全浸入固含量為20～50％的酚醛樹脂膠液中，浸膠時間為4～6分鐘，浸膠量為70～150Kg/m3，取出瀝干60～80分鐘，直至不滴膠液為止；(4)膠后烘干，將所需原材料均勻鋪在料網上，送入干燥窯內烘干至含水率為10～14％，其過程分三個階段預熱階段，用5～30分鐘將原材料從常溫預熱到65～95℃；蒸發階段，將溫度控制在65～95℃之間，進行保溫10～60分鐘，以蒸發水分；冷卻階段，保溫過程結束后，用5～20分鐘將原材料從蒸發溫度冷卻到40℃以下；(5)組坯，根據膠合板面層、芯層及背層所用原材料的不同，選擇竹片、竹席、竹簾中的一種或兩種或三種進行組合投料鋪裝，形成多層結構的膠合板坯；(6)熱壓，在熱壓板低于65℃時送入膠合板板坯，其過程分四個階段升溫階段，壓強為0.5～2Mpa，耗時10～25分鐘，將板坯升至130～160℃；保溫階段，壓強為1.5～3Mpa，保溫10～30分鐘；冷卻階段，壓強為1.5～3Mpa，耗時10～25分鐘，將坯板冷卻至65℃以下；卸壓，坯板冷卻至65℃以下后，將壓力逐步釋放至零，進行卸壓；(7)成型，根據要求加工成一定尺寸規格的膠合板成品。
本發明中膠合板的面層、芯層和背層均采用竹材，并選擇竹片、竹席、竹簾三種形式中的一種或兩種或三種進行組合投料鋪裝組坯，熱壓成多層結構的膠合板。竹材可選用遍布我國西南地區的慈竹、綿竹等；采用破竹機進行破竹，生產效率高，質量穩定。竹段破開后去青、去節(保留內膜)；為了提高膠合強度，在去節的同時，用特制壓輥把竹黃劃破，所得竹片平整、無回復應力，膠合面積大大增加；提高了后續步驟的效率，節約了大量人力物力。在膠前烘干、浸膠、膠后烘干及熱壓工序中嚴格控制各階段的時間、溫度及壓強等工藝條件，使制得的膠合板各項性能指標均能滿足并超出相應行業標準。
本發明所述膠合板的制作工藝簡單，材料利用率高，大部分工序可實現機械化操作，各項性能指標均高于市場同類產品；具有強度高、彈性好、耐候性強、抗腐蝕、阻燃隔熱、價格低廉、資源豐富等特點，可廣泛用于集裝箱底板、汽車車廂板及高檔建筑模板等領域。
圖1是本發明的工藝流程圖；圖2是實施例1所得竹膠合板的橫截面結構示意圖；圖3是實施例2所得竹膠合板的橫截面結構示意圖；圖4是圖2、圖3中竹簾6的結構示意圖；
圖5是圖2、圖3中竹席5的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
實施例1制造一種竹膠合板，該竹膠合板由面層1、芯層2及背層3組成，其中面層1由五張竹簾6疊在一起構成，芯層2由十二張竹席5疊鋪而成，背層3由五張竹簾6疊在一起構成，其制造步驟是(1)原材料竹片4、竹席5及竹簾6的制備竹材選用遍布我國西南地區三年生以上的慈竹，竹片4是用新鮮竹材經下料、破竹、去青、去節及分層機分片而制成，竹席5是用竹片4按撿二押二編織而成；竹簾6是將竹片4并排后用線繩7穿連而成。竹片4分兩種一種寬度為30mm，厚度為0.6mm，用在面層竹簾6上；另一種寬度為45mm，厚度為1.2mm，用于芯層2，也可用于背層3；面層1的竹片4寬度小于芯層或背層3的竹片4寬度，使面層1的表面質量更好。
(2)膠前烘干將所需原材料均勻鋪在料網上，送入干燥窯內烘干至含水率為12％，其過程是①預熱階段，用25分鐘將原材料從常溫預熱到120℃。
②蒸發階段，將溫度控制在120℃，進行保溫150分鐘，蒸發水分。
③冷卻階段，保溫過程結束后，用30分鐘從蒸發溫度冷卻到60℃。
(3)浸膠將膠前烘干并冷卻至40℃以下的原材料裝入浸膠框，完全浸入固含量為35％的酚醛樹脂膠液中，浸膠時間為4分鐘，浸膠量為120Kg/m3，取出瀝干75分鐘。該酚醛樹脂膠是苯酚與甲醛按1∶2.28的摩爾比，在PH值為12的堿性水溶液下，經85℃高溫聚合而成，酚醛樹脂膠中加有Tailileum-300(中文名為泰立樂姆-300)防腐劑。
(4)膠后烘干將所需原材料均勻鋪在料網上，送入干燥窯內烘干至含水率為13％，其過程是①預熱階段，用18分鐘將原材料從常溫預熱到80℃；②蒸發階段，將溫度控制在80℃，進行保溫40分鐘，以蒸發水分；③冷卻階段，保溫過程結束后，用15分鐘從蒸發溫度冷卻到40℃以下。
(5)組坯將五張竹簾6疊在一起放在坯板底層，然后在上面疊鋪十二張竹席5，再將五張竹簾6疊在一起放在最上面，形成三層結構的膠合板壞。
(6)熱壓在熱壓板為65℃時送入膠合板板坯，其過程是①升溫階段，壓強為1.2Mpa，耗時20分鐘，將板坯升至145℃；②保溫階段，壓強為2.5Mpa，保溫30分鐘；③冷卻階段，壓強為2.5Mpa，耗時25分鐘，將坯板冷卻至65℃；④卸壓，坯板冷卻至65℃后，將壓力逐步釋放至零，進行卸壓，分三步進行第一步，從保溫壓強降低到2Mpa；第二步，從2Mpa降低到1.2Mpa；第三步，從1.2Mpa降低到零，每步所用時間均為1～2分鐘。
(7)成型——根據要求，加工成一定尺寸規格的膠合板。
通過以上工藝步驟制出的竹膠合板經檢測其各項性能指標為密度ρ＝1.0g/cm3，含水率9.8％，膠合強度3.58Mpa，順紋靜曲強度160Mpa，橫紋靜曲強度50.1Mpa，順紋彈性模量21810Mpa，橫紋彈性模量4660Mpa，壓縮比1∶0.7。
實施例2制造一種竹膠合板，該竹膠合板由面層1、芯層2及背層3組成，面層1、芯層2及背層3均由無數張竹席5均勻疊鋪而成，按照下列步驟進行制造(1)原材料竹片4、竹席5的制備竹材選用遍布我國西南地區的三年生以上的慈竹。其中竹片4是用新鮮竹材經下料、破竹、去青、去節及分層機分片而成，竹席5的制作方法與實施例1相同，竹片4分兩種一種寬度為30mm，厚度為0.6mm，用于面層竹席5；另一種寬度為45mm，厚度為1.2mm，用于芯層2，也可用于背層3；面層1的竹片4寬度小于芯層2或背層3的竹片4寬度，使面層1的表面質量更好。
(2)膠前烘干將所需原材料竹席5均勻鋪在料網上，送入網帶式干燥窯內烘干至含水率為11％，其具體過程是①預熱階段，用5分鐘將原材料從常溫預熱到140℃；②蒸發階段，將溫度控制在140℃，進行保溫20分鐘，蒸發水分；③冷卻階段，保溫過程結束后，用5分鐘從蒸發溫度冷卻到60℃。
(3)浸膠將膠前烘干并冷卻至40℃以下的原材料裝入浸膠框，完全浸入固含量為35％的酚醛樹脂膠液中，浸膠時間為4分鐘，浸膠量為120Kg/m3，取出瀝干75分鐘。該酚醛樹脂膠是苯酚與甲醛按1∶2.28的摩爾比，在PH值為12的堿性水溶液下，經85℃聚合而成，酚醛樹脂膠中加有Tailileum-300(中文名為泰立樂姆-300)防腐劑。
(4)膠后烘干將所需原材料均勻鋪在料網上，送入網帶式干燥窯內烘干至含水率為13％，其過程是
①預熱階段，用5分鐘將原材料從常溫預熱到80℃；②蒸發階段，將溫度控制在80℃，進行保溫10分鐘，以蒸發水分；③冷卻階段，保溫過程結束后，用5分鐘從蒸發溫度冷卻到40℃以下。
(5)組坯將面層1的竹席5鋪在最下面，然后在上面依次疊放芯層2的竹席5，最上面鋪背層3的竹席5形成三層結構的膠合板坯，竹席5采用縱橫均勻編織，使膠合板在縱橫兩個方向強度保持一致。
(6)熱壓在熱壓板為65℃時送入膠合板板坯，其過程是①升溫階段，壓強為1.2Mpa耗時20分鐘，將板坯升至145℃；②保溫階段，壓強為2.0Mpa保溫30分鐘；③冷卻階段，壓強為2.0Mpa耗時25分鐘；將坯板冷卻至65℃；④卸壓，坯板冷卻至65℃后，將壓力釋放至零，進行卸壓，分三步進行第一步，從保溫壓強降低到1.5Mpa；第二步，從1.5Mpa降低到1.0Mpa；第三步，從1.0Mpa降低到零，每步所用時間均為1～2分鐘。
(7)成型——根據要求，加工成一定尺寸規格的膠合板。
通過以上工藝制造出的竹膠合板經檢測其各項性能指標為密度ρ＝0.94g/cm3，含水率10％，膠合強度3.1Mpa，靜曲強度107Mpa，彈性模量13570Mpa，壓縮比1∶0.78。
以上兩個實施例列出了兩種具體結構，按照本發明方法在步驟(5)中進行投料組坯時，選擇竹片4、竹席5、竹簾6中的一種或兩種或三種進行組合，還可制得面層1、芯層2及背層3分別按以下排列的4種結構的竹膠合板，分別是①竹片-竹簾-竹片，②竹簾-竹片-竹簾，③竹席-竹簾-竹席，④竹席-竹片-竹席。
竹片4也可用竹纖代替。
權利要求
1.一種高強度竹膠合板的制造方法，其特征在于包括下列步驟(1)原材料竹片、竹席及竹簾的制備，其中竹片是用新鮮竹材經下料、破竹、去青、去節及分層機分片而成；竹席是用竹片通過編織而成；竹簾是將竹片并排后用線繩穿連而成；(2)膠前烘干，將所需原材料均勻鋪在料網上，送入干燥窯內烘干至含水率為8～16％，其過程分三個階段預熱階段，用5～30分鐘將原材料從常溫預熱到120～150℃；蒸發階段，將溫度控制在120～150℃之間，進行保溫20～150分鐘，以蒸發水分；冷卻階段，保溫過程結束后，用5～30分鐘將原材料從蒸發溫度冷卻到60℃以下；(3)浸膠，將膠前烘干并冷卻至40℃以下的原材料完全浸入固含量為20～50％的酚醛樹脂膠液中，浸膠時間為4～6分鐘，浸膠量為70～150Kg/m3，取出瀝干60～80分鐘，直至不滴膠液為止；(4)膠后烘干，將所需原材料均勻鋪在料網上，送入干燥窯內烘干至含水率為10～14％，其過程分三個階段預熱階段，用5～30分鐘將原材料從常溫預熱到65～95℃；蒸發階段，將溫度控制在65～95℃之間，進行保溫10～60分鐘，以蒸發水分；冷卻階段，保溫過程結束后，用5～20分鐘將原材料從蒸發溫度冷卻到40℃以下；(5)組坯，根據膠合板面層、芯層及背層所用原材料的不同，選擇竹片、竹席、竹簾中的一種或兩種或三種進行組合投料鋪裝，形成多層結構的膠合板坯；(6)熱壓，在熱壓板低于65℃時送入膠合板板坯，其過程分四個階段升溫階段，壓強為0.5～2Mpa，耗時10～25分鐘，將板坯升至130～160℃；保溫階段，壓強為1.5～3Mpa，保溫10～30分鐘；冷卻階段，壓強為1.5～3Mpa，耗時10～25分鐘，將坯板冷卻至65℃以下；卸壓，坯板冷卻至65℃以下后，將壓力逐步釋放至零，進行卸壓；(7)成型，根據要求加工成一定尺寸規格的膠合板成品。
2.根據權利要求1所述的高強度竹膠合板的制造方法，其特征在于步驟(1)中所選用的竹材為慈竹或綿竹，竹片的寬度為30～50mm，厚度為0.5～1.3mm。
3.根據權利要求1所述的高強度竹膠合板的制造方法，其特征在于步驟(6)中卸壓分三步進行第一步，從保溫壓強降低到2.0～1.5Mpa；第二步，從2.0～1.5Mpa降低到1.5～1.0Mpa；第三步，從1.5～1.0Mpa降低到零，每步所用時間均為1～2分鐘。
4.根據權利要求1所述的高強度竹膠合板的制造方法，其特征在于步驟(3)中所用的酚醛樹脂膠是苯酚與甲醛按1∶2.28的摩爾比，在PH值為12的堿性水溶液下，經85℃的高溫聚合而成。
全文摘要
一種高強度竹膠合板的制造方法，由原材料竹片、竹席及竹簾的制備、膠前烘干、浸膠、膠后烘干、組坯、熱壓及成型等步驟組成。膠前烘干按預熱、蒸發及冷卻三階段進行烘干至含水率為8～16％，膠后烘干按預熱、蒸發及冷卻三階段進行烘干至含水率為10～14％。組坯時根據膠合板面層、芯層及背層所用原材料的不同，選擇竹片、竹席、竹簾中的一種或兩種或三種進行組合投料鋪裝，通過該方法制得的竹膠合板強度高，耐候性好，其各項性能指標均好于市場同類產品，并且步驟簡單，材料利用率高，大部分工藝步驟可實現機械化。
文檔編號B27N3/02GK1792588SQ200510057488
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月31日 優先權日2005年12月31日
發明者章登文, 徐傳明, 劉興祥, 龔舉平, 劉剛, 王建輝, 李德軍, 李平 申請人:重慶市錦竹車廂板有限責任公司