專利名稱：一種竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法
技術領域：
本發明屬于 人造板領域的制備技術，尤其涉及一種竹篾膠合板和層積板的制造方法。
背景技術：
當前，我國竹質人造板生產壓制工藝主要采用“冷上-熱壓-冷下”工藝，存在板材壓制時間長、生產效率低的缺點，如15mm厚度竹膠板,熱壓周期約40min 60min,而同等厚度木質膠合板，熱壓周期一般在15min 18min。并且熱壓機壓板長期經受冷熱交變，易于變形損壞，同時冷水降溫耗費了大量能源，造成生產成本居高不下，因此急需進行工藝改進。省去壓機的冷卻步驟，采用“熱上-熱下”的壓制工藝可大幅度減少熱壓時間，提高生產效率，同時壓機變形損毀和能源消耗都將大幅度降低。但是，目前竹人造板工藝制備的板材質量控制比較困難，而且板材翹曲變形的程度和板面平整光潔度高于“冷上-熱壓-冷下”工藝，尤其在壓制厚板時容易造成鼓泡等缺陷，嚴重影響板材質量。國內很多專家對“熱上-熱下”工藝進行了研究，專利(200410045045. 7)提出一種“兩步法”熱壓膠合工藝，同時配以中溫固化酚醛樹脂或其他合適的樹脂，先在熱壓機中采用“熱上-熱下”工藝膠合，再把板材立即送到另外的冷壓機加壓冷卻定型。“兩步法”工藝需要對設備進行調整和重新配置，節能效果比傳統“冷上-熱壓-冷下”工藝明顯，工作效率提高，但需要購置冷壓機增加投資，而且要對工藝流程和設備均有較高的要求，在工廠中推廣仍存在一定的難度。
發明內容
本發明的目的是提供一種快速制備竹篾膠合板及層積材的方法，能夠提高生產效率，節約能源，降低產品成本。為實現上述目的，本發明采取以下設計方案
一種竹篾膠合板及層積材的快速制備方法，其方法是將施膠后的竹篾以正交向鋪裝成竹篾膠合板或順向鋪裝成竹篾層積板，放入熱壓機中，采用高溫、高壓實現板材中膠粘劑的固化，進而高壓成型形成板材產品；繼后，在不降低熱壓機內熱壓溫度的條件下，實施三段以上的卸壓過程，使熱壓機內板面壓力從高壓降到零；控制板內蒸汽有序釋放；最終取出成品。所述竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法中，優選實施三段的卸壓過程第一段，將板面壓力從最高壓在5 60s內降到2MPa，并保持一段時間，從降壓開始到保壓結束，時間范圍控制在O. 05 O. 5min/mm ;第二段將板面壓力從2Mpa在5 60s內降到IMpa并保持一段時間，時間控制在O. 05 O. 5min/mm范圍；第三段板面壓力以O. I I. 5min/mm的速度從IMpa減壓到OMpa,直至壓機張開；總體降壓時間不小于O. 25min/mm。其中代表每單位的厚度所施加高壓的時間。
所述竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法中，在熱壓機中板面壓力高壓為4 6Mpa時；可以選擇實施三段以上的卸壓過程從第一段至倒數第二段每段的卸壓是將板面壓力從前一段的高壓在5 60s內降低O. 5 I. 5Mpa，并保持一段時間，每段的卸壓過程中，從降壓開始到保壓結束，時間范圍控制在O. 05 O. 5min/mm ;在完成倒數第二段的卸壓后板面壓力降至為2Mpa ;最后一段板面壓力以O. I I. 5min/mm的速度從IMpa減壓到OMpa，直至壓機張開；總體降壓時間不小于O. 25min/mm，其中，從第一段至倒數第二段每段的卸壓值相同或不同，每次保持的時間相同或不同。所述竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法中，所述的熱壓機是采用常規“冷上-熱壓-冷下”工藝生產線的熱壓機，在該熱壓機中加入實現可控分段降壓的程序模塊。
所述竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法中，所述竹篾厚度為O. 8 3. 0mm，在鋪裝之前先編織成竹簾或竹席，含水率控制在6 20%。所述竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法中，竹篾采用浸膠方式施加膠粘劑，施膠量控制在5 10%，施膠后竹篾含水率干燥至8 20%。所述竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法中，用厚度規控制成品厚度，板材產品厚度范圍6 40mm ;竹篾坯壓制的板材密度范圍O. 65 I. lg/cm3。所述竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法中，所述熱壓溫度范圍120 160°C，板面熱壓高壓壓力為3 6MPa，高壓成型時間不小于O. 5min/mm。所述竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法中，所述的膠粘劑為熱固型膠粘劑。該熱固型膠粘劑可以是酚醛、間苯二酚改性酚醛、脲醛或三聚氰胺改性脲醛。高壓成型時，按照預定產品形狀選擇模具并使用該模具進行壓制。本發明的優點是
(1)采用現有的“冷上-熱壓-冷下”工藝，熱壓周期一般要30分鐘以上，而采用本發明的方法只需前述工藝的1/3 2/3周期，大幅度減少了熱壓的時間，提高了生產效率；
(2)熱壓機不再受冷熱循環影響，變形損毀降低，使用壽命增長；
(3)不需頻繁降溫升溫，大幅度降低了能源消耗。
圖I為本發明制造竹篾膠合板或層積板的工藝流程圖。圖2為本發明的程序降壓曲線示意圖。圖3為本發明實施例產品的結構示意圖。下面結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
具體實施例方式由于竹篾層積材的產品厚度較厚，其板坯含水率高，篾片表面及表層均浸潰了樹脂膠，且容重大，使熱壓過程排汽困難，故在現有技術中多用冷進冷出工藝(“冷上-熱壓-冷下”工藝)；本發明竹篾膠合板及層積材的快速壓制工藝是相對于現有“冷上-熱壓-冷下”工藝方法上的一個實質性的改進，使用設備即可是能夠實現本方法的專用新熱壓機，亦可是對現有“冷上-熱壓-冷下”工藝生產線的熱壓機進一步的改進(經過較小改造)而成如加裝一個程序降壓部件，亦可是在該熱壓機中加入實現可控分段降壓的程序模塊，以實現壓力的有效控制，這些技術均可由現有的自控技術實現，此處不贅述。本發明的重要創新點在于在完成了如圖I所示的前序步驟后(即已高壓成型形成板材產品)，在不降低熱壓機內熱壓溫度的條件下，實施三段以上的卸壓過程，通過程序降壓，使熱壓機可以通過有序的降壓過程將板材內集聚的高壓蒸汽平緩有序的釋放，進而防止因板內蒸汽的快速釋放導致質量問題的產生。以下是本發明的方法步驟的全過程
I)竹原料的處理對原竹加工最好去除竹青竹黃，竹篾厚度以0. 8 3. Omm范圍制備為宜，寬度f 3cm，為保證板材鋪裝密度均勻，把竹篾編織成竹簾或竹席等比較規則的形狀，在鋪裝時可保證板內密度分布均勻。對竹席或竹簾進行氣干或者加熱干燥，直至含水率
6-20%o2)施膠為了保證施膠均勻，竹篾采用浸膠方式施加膠粘劑，將竹篾浸入膠粘劑液 體中，浸泡3 30分鐘后撈出，浙干，施膠量控制在5 10%。施膠后的竹篾在80°C以下干燥至含水率為8 20%。采用熱固型膠粘劑，如酚醛膠粘劑或間苯二酚改性酚醛膠，若對耐水和強度要求較低，也可采用脲醛或三聚氰胺改性脲醛膠粘劑。3)組坯由于竹材本體密度就高，板材的設計密度在0. 65 I. lg/cm3，厚度受壓機形狀影響最好在6 40mm范圍，可采用稱重法或者計算壓縮比確定鋪裝方案，采用厚度規控制厚度。當竹篾按照相鄰層垂直組坯，產品為竹篾膠合板(如圖3所示，相鄰層的橫向竹簾I與順向竹簾2垂直組坯，最外的表層是竹席3);當所有竹篾簾都按同方向組坯，產品為竹篾層積板。若壓制簡單的波紋異形或者產品需要的矩形等形狀，可采用金屬或者陶瓷模具進行模壓壓制，減少后繼加工程序。4)熱壓機的改造對熱壓機加壓設備進行改造，增加一個程序降壓部件或加入實現可控分段降壓的程序模塊，以能實現壓力的有效控制。5)本發明快速壓制工藝把鋪裝好的板坯放入熱壓機中，根據膠粘劑固化差異，選擇熱壓溫度120 160°C。參見圖2，以4min內能達到厚度規位置調試高壓壓力，根據密度不同在3-6MPa基本可滿足厚度要求,高壓時間不小于0. 5min/mm (O^1)0在不降低熱壓溫度的條件下，通過三段有序降壓方式降壓，控制板內蒸汽有序釋放，參照圖2。第一段將板面壓力從最高壓快速降到2MPa，并保持一段時間，從降壓開始到保壓結束，時間控制在0. 05 0. 5min/mm (trt2);第二段將板面壓力從2MPa快速降到IMPa并保持一段時間，時間控制在0. 05 0. 5min/mm (t2_t3);第三段從現有壓力以0. I I. 5min/mm的速度減壓到OMPa,直至壓機張開(t3-t4)。總體降壓時間不小于0. 25min/mm (Hft4X將板材取出裁邊、陳化后入庫。本發明在不同的組坯方式以及熱壓溫度、時間和壓力控制下，可制備出不同性能的竹篾板材，滿足不同需要。下面結合具體的實施例對本發明做進一步說明。實施例I :
選擇竹篾寬度2 3cm，厚度I. 2 2. Omm的毛竹竹篾簾和竹席，干燥至含水率8%。將材料浸泡至固含量25%的酚醛膠粘劑中5min撈出，浙干，并進一步干燥至含水率15%。設計板材密度0. 9g/cm3,厚度6mm，計算后進行稱重，將竹席鋪裝在最外層，竹簾按照對稱原則正交向進行鋪裝，參見圖3 ;放入熱壓機中，厚度由厚度規控制。按如下工藝參數進行控制熱壓溫度150°C，高壓壓力3MPa保持3min ；30s內卸壓至2MPa，保持2min ;再在30s內勻速卸壓至IMPa保持4min，Imin內卸壓至0打開壓機，取出板材，裁邊后陳放(如圖3)。測得彈性模量>12000MPa，靜曲強度>130MPa，2h水煮內結合強度>0. 8MPa。實施例2
選擇竹篾寬度2 3cm，厚度I. 2 2. Omm的毛竹竹篾簾和竹席，干燥至含水率8%。將材料浸泡至固含量25%的酚醛膠黏劑中5min撈出，浙干，并進一步干燥至含水率15%。設計板材密度0. 9g/cm3，厚度12mm，計算后進行稱重，將竹席鋪裝在最外層，竹簾按照對稱原則正交向進行鋪裝，參見圖3 ;放入熱壓機中，厚度由厚度規控制。按如下工藝參數進行控制熱壓溫度150°C，高壓壓力4MPa保持8min ；40s內卸壓至2MPa，保持2min ;再在40s內勻速卸壓至IMPa保持4min ；3min內卸壓至0打開壓機，取出板材，裁邊后陳放(如圖3)。測得彈性模量>10000MPa，靜曲強度>100MPa，2h水煮內結合強度>0. 5MPa。實施例3
選擇竹篾寬度2 3cm，厚度I. 2 I. 8mm的竹篾簾，干燥至含水率8%。將材料浸泡至固含量27%的酚醛膠黏劑中Smin撈出，浙干，并進一步干燥至含水率12%。設計板材密度I. Og/cm3,厚度25mm，計算后進行稱重，將竹簾全部順向鋪裝在成型框中，放入熱壓機，厚度由厚度規控制。按如下工藝參數進行控制熱壓溫度150°C，高壓壓力5MPa，保持15min，卸壓至2MPa保持3min，再卸壓IMPa保持2min，最后在5min內降壓到0，打開壓機，取出板材陳放。實施例4
選擇竹篾寬度I 3cm，厚度I. 2 2. Omm的毛竹竹篾簾和竹席，干燥至含水率8%。將材料浸泡至固含量25%的酚醛膠黏劑中5min撈出，浙干，并進一步干燥至含水率15%。設計板材密度0. 9g/cm3,厚度18mm，計算后進行稱重，將竹席鋪裝在最外層，竹簾按照對稱原則正交向進行鋪裝，放入熱壓機中，厚度由厚度規控制。按如下工藝參數進行控制熱壓溫度150°C，高壓壓力6MPa保持IOmin ；60s內卸壓至2MPa，保持5min ;再在40s內勻速卸壓至IMPa保持5min ；3min內卸壓至0打開壓機，取出板材，裁邊后陳放(如圖3)。實施例5
選擇竹篾寬度2 3cm，厚度0. 8 I. 5mm的竹篾簾，干燥至含水率8%。將材料浸泡至固含量30%的酚醛膠黏劑中5min撈出，浙干，并進一步干燥至含水率10%。設計板材密度I. lg/cm3，厚度30mm，計算后進行稱重，將竹簾全部順向鋪裝，放入熱壓機，厚度由厚度規控制。按如下工藝參數進行控制熱壓溫度150°C，高壓壓力6MPa保持20min，40s內卸壓至2MPa保持3min，再卸壓至IMPa保持5min，最后在5min內降壓到0，打開壓機，取出板材陳放。實施例6
選擇竹篾寬度2 3cm，厚度I. 2 I. 8mm的毛竹竹篾簾和竹席，干燥至含水率8%。將材料浸泡至固含量25%的酚醛膠黏劑中5min撈出，浙干，并進一步干燥至含水率10%。設計板材密度0. 9g/cm3，厚度12mm，計算后進行稱重，將竹席鋪裝在最外層，竹簾按照對稱原則正交向進行鋪裝，放入熱壓機中，厚度由厚度規控制。按如下工藝參數進行控制熱壓溫度150°C，高壓壓力4MPa保持6min ；30s內卸壓至2. 5MPa，保持Imin ;再在30s內勻速卸壓至IMPa保持Imin ；2min內卸壓至0 ;打開壓機，取出板材，裁邊后陳放。
實施例7
選擇竹篾寬度I 3cm，厚度I. 2 2. Omm的毛竹竹篾簾和竹席，干燥至含水率8%。將材料浸泡至固含量25%的酚醛膠黏劑中5min撈出，浙干，并進一步干燥至含水率12%。設計板材密度0. 8g/cm3，厚度15mm，計算后進行稱重，將竹席鋪裝在最外層，竹簾按照對稱原則正交向進行鋪裝，參見圖3 ;放入熱壓機中，厚度由厚度規控制。按如下工藝參數進行控制熱壓溫度150°C，高壓壓力4MPa保持6min ;繼而四次卸壓先IOs內勻速卸壓至3MPa，保持Imin ;再在IOs內勻速卸壓至2MPa，保持2min ;再在40s內勻速卸壓至IMPa，保持4min ;最后2min內卸壓至0,打開壓機,取出板材,裁邊后陳放(如圖3)。實施例8
選擇竹篾寬度I 2. 5cm，厚度I. 2 2. Omm的毛竹竹篾簾和竹席，干燥至含水率8%。將材料浸泡至固含量25%的酚醛膠黏劑中5min撈出，浙干，并進一步干燥至含水率18%。設 計板材密度0. 65g/cm3,厚度28mm，計算后進行稱重，將竹席鋪裝在最外層，竹簾按照對稱原則正交向進行鋪裝，參見圖3 ;放入熱壓機中，厚度由厚度規控制。按如下工藝參數進行控制熱壓溫度150°C，高壓壓力5MPa保持15min ;繼而四次卸壓先40s內卸壓至3. 5MPa，保持2min ;再在40s內卸壓至2MPa，保持3min ;再在30s內卸壓至IMPa，保持3min ;最后5min內卸壓至0,打開壓機,取出板材,裁邊后陳放(如圖3)。實施例9
選擇竹篾寬度2 3cm，厚度I. 2 I. 8mm的竹篾簾，干燥至含水率8%。將材料浸泡至固含量27%的酚醛膠黏劑中Smin撈出，浙干，并進一步干燥至含水率12%。設計板材密度I. Og/cm3,厚度20mm，計算后進行稱重，將竹簾全部順向鋪裝在成型框中，放入熱壓機，厚度由厚度規控制。按如下工藝參數進行控制熱壓溫度150°C，高壓壓力5MPa保持12min ;繼而五次卸壓頭四次的卸壓均為從上一段的高壓在IOs內降低IMPa (即第一次從5MPa降至4MPa ;第二次從4MPa降至3MPa ;第三次從3MPa降至2MPa ;第四次從2MPa降至IMPa)，每次均保持2min ;最后一次在IOmin內降壓到0,打開壓機,取出板材陳放。實施例10
選擇竹篾寬度I 3cm，厚度0. 8 I. 5mm的竹篾簾，干燥至含水率8%。將材料浸泡至固含量30%的酚醛膠黏劑中5min撈出，浙干，并進一步干燥至含水率12%。設計板材密度
I.lg/cm3，厚度30mm，計算后進行稱重，將竹簾全部順向鋪裝，放入熱壓機，厚度由厚度規控制。按如下工藝參數進行控制熱壓溫度150°C，高壓壓力6MPa保持15min，繼而六次卸壓頭五次的卸壓均為從上一段的高壓在IOs內降低IMPa(即第一次從6MPa降至5MPa ;第二次從5MPa降至4MPa ;第三次從5MPa降至3MPa ;第四次從3MPa降至2MPa ;第五次從2MPa降至IMPa),每次均保持2min ;最后一次在5min內降壓到0,打開壓機,取出板材陳放。實施例11
選擇竹篾寬度2 3cm，厚度I. 2 2. Omm的毛竹竹篾簾和竹席，干燥至含水率8%。將材料浸泡至固含量25%的酚醛膠黏劑中5min撈出，浙干，并進一步干燥至含水率15%。設計板材密度0. 9g/cm3,厚度40m，計算后進行稱重，將竹席鋪裝在最外層，竹簾按照對稱原則正交向進行鋪裝，放入熱壓機中，厚度由厚度規控制。按如下工藝參數進行控制熱壓溫度150 0C，高壓壓力6MPa保持20min ;繼而五次卸壓第一次從6MPa降至4. 5MPa，保持2min ；第二次從4. 5MPa降至3MPa，保持2min ;第三次和第四次均降低IMPa，保持3min ;最后一次在5min內由IMPa降壓到O，打開壓機，取出板材陳放。實施例12
選擇竹篾寬度2 3cm，厚度0. 8 I. 8mm的毛竹竹篾簾和竹席，干燥至含水率8%。將材料浸泡至固含量25%的酚醛膠黏劑中5min撈出，浙干，并進一步干燥至含水率10%。設計板材密度0. 95g/cm3,厚度40m，計算后進行稱重，將竹席鋪裝在最外層，竹簾按照對稱原則正交向進行鋪裝，放入熱壓機中，厚度由厚度規控制。按如下工藝參數進行控制熱壓溫度150°C，高壓壓力6MPa保持20min ;繼而七次卸壓第一次至第三次每次降壓0. 5MPa，保持3min ;第四次至第五次每次降壓I. OMPa，保持3min ;第六次降壓I. 5MPa，保持3min ;最后一次在5min內由IMPa降壓到0 ;打開壓機，取出板材陳放。上述各實施例可在不脫離本發明的范圍下加以若干變化，故以上的說明所包含應 視為例示性，而非用以限制本發明申請專利的保護范圍。
權利要求
1.一種竹篾膠合板及層積材的快速制備方法，其方法是將施膠后的竹篾以正交向鋪裝成竹篾膠合板或順向鋪裝成竹篾層積板，放入熱壓機中，采用高溫、高壓實現板材中膠粘劑的固化，進而高壓成型形成板材產品，所述熱壓溫度范圍120 160°C，板面熱壓高壓壓力為3 6MPa,高壓成型時間不小于O. 5min/mm ;繼后，在不降低熱壓機內熱壓溫度的條件下，實施三段以上的卸壓過程，使熱壓機內板面壓力從高壓降到零，控制板內蒸汽有序釋放；最終取出成品。
2.根據權利要求I所述的竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法，其特征在于實施三段的卸壓過程第一段，將板面壓力從最高壓在5 60s內降到2MPa，并保持一段時間，從降壓開始到保壓結束，時間范圍控制在O. 05 O. 5min/mm ;第二段將板面壓力從2MPa在5 60s內降到IMPa，并保持一段時間，時間控制在O. 05 O. 5min/mm范圍；第三段板面壓力以O. I I. 5min/mm的速度從IMPa減壓到OMPa,直至壓機張開；總體降壓時間不小于O. 25mi n/mnin
3.根據權利要求I所述的竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法，其特征在于熱壓機中板面壓力高壓為4 6MPa時，實施三段以上的卸壓過程從第一段至倒數第二段每段的卸壓是將板面壓力從前一段的高壓在5 60s內降低O. 5 I. 5MPa,并保持一段時間，每段的卸壓過程中，從降壓開始到保壓結束，時間范圍控制在O. 05 O. 5min/mm ;在完成倒數第二段的卸壓后板面壓力降至為2MPa ;最后一段板面壓力以O. I I. 5min/mm的速度從IMPa減壓到OMPa,直至壓機張開；總體降壓時間不小于O. 25min/mm,其中，從第一段至倒數第二段每段的卸壓值相同或不同，每次保持的時間相同或不同。
4.根據權利要求I所述的竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法，其特征在于所述的熱壓機是采用常規“冷上-熱壓-冷下”工藝生產線的熱壓機，在該熱壓機中加裝一個程序降壓部件或加入實現可控分段降壓的程序模塊。
5.根據權利要求I所述的竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法，其特征在于所述竹篾厚度為O. 8 3. 0mm，在鋪裝之前先編織成竹簾或竹席，含水率控制在6 20%。
6.根據權利要求I所述的竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法，其特征在于竹篾采用浸膠方式施加膠粘劑，施膠量控制在5 10%，施膠后竹篾干燥至含水率為8 20%。
7.根據權利要求I所述的竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法，其特征在于用厚度規控制高壓成型后的板材產品厚度，板材產品厚度范圍為6 40mm ;該板材產品密度范圍O. 65 I. lg/cm3。
8.根據權利要求I所述的竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法，其特征在于所述的膠粘劑為熱固型膠粘劑。
9.根據權利要求8所述的竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法，其特征在于所述的熱固型膠粘劑為酚醛、間苯二酚改性酚醛、脲醛或三聚氰胺改性脲醛。
10.根據權利要求I所述的竹篾膠合板及層積材的快速壓制方法，其特征在于高壓成型時，按照預定產品形狀選擇模具并使用該模具進行壓制。
全文摘要
本發明公開了一種竹篾膠合板及層積材的快速制備方法，其以現有竹篾膠合板和層積材生產的“冷上-熱壓-冷下”工藝生產線為基礎，在僅對現有生產線的熱壓機進行較小改造(在現有壓機中安裝一個程序降壓部件)的條件下實現竹篾膠合板和竹篾層積材的快速壓制將施膠后的竹篾以正交向鋪裝成竹篾膠合板或順向鋪裝成竹篾層積板，放入熱壓機中，采用高溫、高壓實現板材中膠粘劑的固化，進而高壓成型形成板材產品；繼后，在不降低熱壓機內熱壓溫度的條件下，實施三段以上的卸壓過程，控制板內蒸汽有序釋放；取出成品。其與現有“冷上-熱壓-冷下”的板材壓制方式相比，按本發明方法制備竹篾膠合板和竹篾層積材可節約能源60%以上，提高生產效率1倍以上。
文檔編號B27G11/00GK102773888SQ20121027077
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月1日 優先權日2012年8月1日
發明者任一萍, 王正, 高黎 申請人:中國林業科學研究院木材工業研究所