竹成品工艺学

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竹制品工艺学_材料科学_工程科技_专业资料。我国重竹地板加工工艺技术现状 及改进研究 摘要:重竹地板俗称竹丝板,是竹地板中的一种,它是在一般竹地板的基础上进 一步完善,使
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  竹制品工艺学_材料科学_工程科技_专业资料。我国重竹地板加工工艺技术现状 及改进研究 摘要:重竹地板俗称竹丝板,是竹地板中的一种,它是在一般竹地板的基础上进 一步完善,使得其更美观,更实用。一般选用本地四年以上竹龄的优质毛竹(或 其它具有类似材

  我国重竹地板加工工艺技术现状 及改进研究 摘要:重竹地板俗称竹丝板,是竹地板中的一种,它是在一般竹地板的基础上进 一步完善,使得其更美观,更实用。一般选用本地四年以上竹龄的优质毛竹(或 其它具有类似材性的竹种)做材料,经选材,蒸煮,烘干,热压等一系列严格工 艺流程生产而成。重组竹则基本上没有切削过程,生产工艺有其特殊性,材料及 应用也有其特点。 关键词:重竹地板 生产工艺 研究 1 前言 重组竹是近几年发展起来的的新型绿色环保材料,是一项填补国内外空白的 新型建筑装饰材料。 重组竹是根据重组木的制造工艺原理,以竹材为原料加工而 成的一种新型竹材人造板。 重组竹的构成单元是网状竹束,它是先将竹材疏解成 通长的、 相互交联并保持纤维原有排列方式的疏松网状纤维束, 再经干燥、 施胶、 组坯成型、 冷压或热压而成的板状或其他形式的材料。重组竹的最大特点是充分 合理利用竹材纤维材料的固有特性,既保证了竹材的高利用率,又保留了竹材原 有的物理力学性能。 这对利用丰富的竹材资源,特别是尚未得到合理利用的大量 小径杂竹资源,开展重组竹的开发与研究是有价值的。 2 我国重竹地板加工工艺技术现状 近年来,随着世界木材资源的匮乏,合理有效地利用木材和竹材资源显得越 来越重要。 我国地处世界竹子分布中心,是世界上竹类资源最丰富的国家,现有纯 竹林总面积 420 万 hm2,其中毛竹林 300 万 hm2,小径杂竹 120 万 hm2。目前 90% 的竹产品以大径级的毛竹为原材料 ,小径级竹材尚未得到广泛的应用,以竹束为 单元制备的重组竹材的出现正好可以缓解这一问题,因为重组竹对竹材的径级没 有特殊要求,而且在加工过程中没有打乱竹材的纤维排列方向 ,保留了竹材的优 良性能。 我国从上世纪 80 年代末开始对重组竹进行研究,目前已经形成了大规模 的生产。重组竹地板已畅销国内外市场,年产值达数亿人民币。但就目前市场情 况来看,重组竹的市场份额依然较小 ,重竹地板在多个领域存在着巨大的市场潜 力和机遇。 重竹地板在国内已有生产,但重木地板的报道还很少,重木地板的加工有些 类似于 PSL,但 PSL 常替代实木用作梁、柱和过梁,规格较大。重木及重竹地板 是利用胶合板厂、竹加工厂产品加工剩余物(如碎单板、竹篾、竹丝等),不经 过碾搓,直接浸胶,干燥热压加工成的。 我国重竹地板与其他竹、木地板相比主要有以下特点: 该产品采用可再生资源毛竹为原料,替代以木材为原料的传统生产方式。该 生产方式毛竹的利用率高,达到 90%以上,是传统生产方式的原料利用率的 2 倍以上,这样,既可持续生产,又可有效地保护环境。 该产品密度高达 1200kg/m3,是普通竹木地板的 1.6 倍以上,硬度高、 强度大, 冲击韧性高。因此具有密度大,强度高,耐冲击,耐磨损等特点。 该产品具有耐吸水, 、 不变形等优点, 据测定 24 小时吸水厚度膨胀率仅为 0.4%, 这远远优于≤2.0%的欧洲标准。 该产品游离甲醛释放量在 0.4mg/L 以下,已达到欧美绿色标准要求,是一种 名符其实的绿色环保产品。 3 重竹地板加工工艺技术改进研究 重竹地板又分为热压重竹地板和冷压重竹地板。 重组竹地板的生产有热压和 冷压两种成型办法,其压制前后的工序一致,只是压制和固化工序不一样。 重竹地板的两种方案各有优缺点,冷压的优点是设备投资少,生产效率高, 产品的抗变形性好,色泽变化多样;缺点是工人劳动强度大,产品的柔韧性比热 压的差些。 而热压的则设备投资大, 生产效率低于冷压法, 产品色泽单一碳化色; 工人劳动强度小,产品韧性好。 不管冷压法还是热压法其生产工序都要经过选毛竹、断料、开条、粗刨、开 片、压丝、蒸煮漂白或炭化、干燥、分选、浸胶、预先干燥、压制成型、固化、 开模、后道加工和表面涂饰等工序。下面依次说明。 3.1 选料 生产重组竹地板对原竹的要求不象生产普通竹地板那样严格, 一般胸径大于 6 厘米,壁厚 3 毫米以上的新鲜毛竹均可应用。但虫蛀发霉、破损弯曲严重的也 不能应用。 3.2 断料(俗称下料) 断料就是截去原竹根部采伐时形成的歪斜的端头,以端口为定位面,从根部 向梢部依次截取成留有加工余量的定长竹筒。 3.3 开条 开条就是将竹筒用撞机撞开,得到宽度基本相等的竹片。竹片宽度应视竹筒 的粗细决定,竹片宽度越宽,则刨削竹青、竹黄时的切削量就越多。竹材的利用 率就越低。但竹片过窄,后面工序的加工工作量也随之增大。 3.4 粗刨 粗刨就是去掉表层的竹青和里层的竹黄,两侧面不需要加工。竹片粗刨应用 专用粗刨机进行加工。竹壁较厚的竹片,刨削成较厚的竹坯片,反之则制成薄一 些的坯片。 竹片刨削量以大致平整为宜,竹片两端尺寸不一致的情况是可以使用 的,但竹青要全部去掉,竹黄的残留量不能超过 30%。 3.5 开片 粗刨后的竹片厚度一般都大于 3 毫米,这对后面的工序是不适合的。因此, 要把厚度大于 3 毫米的厚竹片再开成薄竹片。厚度大的竹片要经过多次开片。开 片要在专用的开片机上进行。 3.6 压丝 压丝就是开片后的竹片压成碎裂、但竹丝纤维不断裂的碎竹片,这种竹片就 叫竹丝。压制竹丝的目的是让浸胶、烘干、压制等工序容易进行。 3.7 蒸煮、漂白和碳化 由于竹材中含有的蛋白质、糖类、淀粉类、脂肪和蜡质比木材多,这些有机 物质是一些昆虫和微生物(真菌)的最好营养。在适宜的温度和湿度条件下,容 易引起霉变和虫蛀。再者竹材地板使用期较长,外观要求高,如果不经过处理或 处理不好, 势必影响其使用寿命。因此竹条在粗刨后需进行蒸煮处理或高温高湿 的炭化处理,除去部分糖分、淀粉类等抽提物,处理时加入防虫剂、防腐剂等, 杜绝虫类、菌类的滋生。 竹材蒸煮是制作本色竹地板的必要环节。其原理是通过高温煮沸,并加入一 定的氧化漂白剂及专用防虫防霉剂,将竹材中的可溶性有机物析出,并杀死竹材 中的虫卵和霉菌,以达到防虫防霉的目的。此外在竹材蒸煮过程中,由于氧化漂 白剂的作用, 使不同年龄和不同部位的竹材颜色趋于一致, 增加了地板的美观性, 减少了色差。 碳化的原理是将竹片置于高温、高湿、高压的环境中,使竹材中的有机化合 物,如糖、淀粉、蛋白质分解变性,使蛀虫及霉菌失去营养来源,同时使附着在 竹材中的虫卵及真菌杀死。竹材经高温、高压后,竹纤维焦化变成古铜色或类似 于咖啡的颜色。碳化加工出来的地板,颜色古色古香,别具一格。由于碳化过程 中没有象蒸煮时将可溶性有机物析出, 因此碳化后的竹片其比重要比蒸煮的竹片 大一些。同时由于竹纤维的焦化,增加了竹材的表面硬度,但竹材的柔韧性方面 则要降低一些。 3.8 干燥 蒸煮和碳化处理后的竹片的含水率超过 80%,达到饱和状态,必须进行干 燥。此工序的水分控制应在 10%以下。 3.9 分选 干燥后的竹丝应进行分选,将加工尺寸不合要求、有残缺、虫蛀霉变及颜色 差别大的竹条分拣出去。 分选也是竹地板生产中一道关键的工序,它关系到地板 成品的外观颜色质量。 3.10 浸胶 生产重组竹使用胶粘剂的方法与生产其他板材的方法不一样, 采用浸胶的办 法。将干燥过的竹丝放在一个铁笼内,强制放入盛有调制好胶液的胶池内,竹丝 必须要全部浸入胶液,让竹丝充分浸透,浸泡时间约 20 分钟左右,然后,提起 铁笼放在胶池边上漓干多余胶液,以备进行下一道工序干燥。 3.11 预先干燥 这一工序主要是控制压制前竹丝的水分含量,将多余水分烘干。通常情况下 水分应控制在 10—15%之间。 3.12 冷压成型工艺 3.12.1 冷压成型 把一定重量且符合质量要求的竹丝放在压机的进料机内送到压机的料槽中, 在强大的压力下, 把竹丝强制挤压到一定尺寸的 U 型模具内,然后用盖板和铁销 将变形竹丝锁在模具内,拉出压机后再用螺栓锁紧。 冷压成型是整个重组竹生产中的重要环节,它直接关系到产品的密度和强 度。 一方面要将控制竹丝水分和加料重量结合起来,另一方面要通过观察压制终 了时的压力大小进行调节加料的重量。 3.12.2 固化 压制好的竹丝方料在模具内进行固化,固化用的固化房因不同的厂家而不 同, 有的用连续式烘房, 有的用固定式烘房, 有的用蒸汽加热, 有的用燃油加热, 也有用电加热的。固化的工艺参数因产品品种和胶的不同而不相同。 3.12.3 开模 将固化好的重组竹方料从模具内取出。 3.12.4 优缺点与改进 冷压的优点是设备投资少, 生产效率高, 产品的抗变形性好, 色泽变化多样; 缺点是工人劳动强度大, 产品的柔韧性比热压的差些。冷压是采用装模加热固化 的, 加热过程中磨具也随之受热膨胀板的边沿的密度往往达不到预想的要求。容 易瘫边,容易造成板的密度不均。从而产生板面上漆后出现开裂,跳丝,变形等 不良现象的概率偏高,增加压制时间,改进胶粘剂是有效的办法。 3.13 热压成型工艺 3.13.1 组坯 把一定重量且符合质量要求的竹丝均匀地摆放在一块有挡边的垫板上, 然后 送到压机的装料机中,等待热压机开启后装入压机内。 3.13.2 热压 在热压机内强大压力的作用下,把竹丝强制挤压到一定厚度,在压力下进行 加热使浸泡在竹纤维内的胶粘剂发生固化反应, 使竹纤维牢固地粘连在一起形成 板坯。 与冷压成型一样, 这个环节也是是整个重组竹生产中的重要环节,它直接关 系到产品的密度和强度。 一方面要将控制竹丝水分和加料重量结合起来,另一方 面要通过观察压制终了时的压力大小进行调节加料的重量。 3.13.3 脱掉垫板 将固化好的重组竹板坯从压机内拉出,脱掉垫板。 3.13.4 优缺点与改进 热压的则设备投资大,生产效率低于冷压法,产品色泽单一碳化色;工人劳 动强度小,产品韧性好。热压参考了冷压的某些不足,结合竹胶板成熟的生产工 艺改进后的工艺, 施压加热固化一次完成,坯料成型过程是在几千吨的压力下完 成加热固化的,密度均匀,不易瘫边和跳丝,解决板坯的内在质量问题有了进一 步的提高。但是热压重竹地板的密度相对冷压要高,破切难度较大,耗材成本也 相对要高, 热压重竹加热固化的时间较短色差相对冷压要大很多。要减小固化时 间长板面色差,简化破切工艺。 4 结束语 重竹地板产品虽有一定的市场,但其市场占有率还较小,而且产品类型比较 单一。今后的研究重点可以放在拓宽重组竹应用范围,提高其产品的附加值上。 根据不同类型产品使用要求 ,研制符合其产品性能的重竹地板产品,将重组竹的 应用范围由目前地板材逐渐扩大到木材行业的各个领域中,充分发挥我国特有高 产量竹材的优势。重竹地板本身物理力学性能较好,特别是经过热处理和使用酚 胶制备的重竹地板,具有一定的室外耐霉和耐腐性,可充分发挥重组竹高强度、 高 耐磨性的优点,提高其产品的附加值,缓解建筑结构用材的压力。 重组竹新产品的 开发速度飞快,其产品质量和数量正经历着巨大的提升 ,然而目前却没有制定相 应的标准对其产品进行评价。 因此,应在重组竹产品标准的制定上加大研究力度, 根据重组竹在各个领域、各个行业不同的应用要求,加强重组竹应用技术研究与 开发,建立相关的标准和质量认证体系,确保其安全使用。 参考文献 [1]赵仁杰,喻云水.竹材人造板工艺学[M].北京:中国林业出版社,2002. 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