一种全竹重组竹及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及竹基复合材料技术领域，具体涉及一种全竹重组竹及其制备方法和应用。


背景技术：

2.我国是一个森林资源匮乏的国家，木材对外依存度接近60％。而我国竹材资源丰富，竹材化学成分与木材相似，包括纤维素、半纤维素和木质素，利用竹材资源代替木材资源制造可用于墙体材料、家具以及室内外装饰等领域的复合材料，可以缓解我国木材资源短缺的状况。重组竹是一种将竹材重新组织并加以强化成型的一种竹质新材料。普通重组竹是将竹材加工成长条状竹篾或竹丝，也可以将竹材碾碎成竹丝束，经干燥后浸胶，再干燥到要求含水率，然后经铺装、高温高压热固化而成。普通重组竹加工繁琐，效率低，竹材利用率仅在90％左右，且普通重组竹孔隙率小、保温性能差。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种全竹重组竹及其制备方法和应用，本发明提供的方法竹材利用率高，基本能够实现全竹利用，且加工效率高，添加膨胀珍珠岩有利于提高所得全竹重组竹整体孔隙率，最终能够得到力学性能、隔热性能以及隔音性能优异的全竹重组竹。
4.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
5.本发明提供了一种全竹重组竹的制备方法，包括以下步骤：
6.将原竹截成竹段，将所述竹段剖分得到竹片；
7.将所述竹片于热水中进行浸泡处理，得到浸泡竹片；
8.将所述浸泡竹片于火焰上进行炙烤处理，得到炙烤竹片；
9.将所述炙烤竹片依次进行碾压处理和第一干燥，得到干燥竹纤维片；
10.将所述干燥竹纤维片依次进行浸胶处理和第二干燥，得到干燥浸胶竹纤维片；
11.将所述干燥浸胶竹纤维片沿全顺纹方向铺装，且在相邻两层干燥浸胶竹纤维片之间铺设一层膨胀珍珠岩，之后进行热压成型，得到全竹重组竹。
12.优选地，所述热水的温度为70～90℃，所述浸泡处理的时间为4～6h。
13.优选地，所述火焰的温度为300～500℃；所述炙烤处理的时间为2～4min，所述炙烤处理过程中，浸泡竹片与火焰的距离为50～100mm，且浸泡竹片保持翻转。
14.优选地，所述碾压处理的压力为7000～10000pa；所述第一干燥是将碾压处理后所得竹纤维片干燥至绝干。
15.优选地，所述浸胶处理所用胶黏剂为酚醛树脂，所述浸胶处理的时间为5～10min；所述第二干燥是将浸胶处理后所得浸胶竹纤维片干燥至含水率为8～12％。
16.优选地，所述膨胀珍珠岩的粒度为60～70目；所述膨胀珍珠岩的总质量为绝干计干燥浸胶竹纤维片总质量的3～5％。
17.优选地，所述热压成型的温度为140～170℃，时间为1～2min/mm。
18.本技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的全竹重组竹，包括叠层设置的多层竹纤维片和设置于相邻两层竹纤维片之间的膨胀珍珠岩，所述竹纤维片和膨胀珍珠岩胶黏固定。
19.优选地，所述全竹重组竹的静曲强度为96～101mpa，隔音性能为38～43db，导热系数为0.091～0.110w/(m
·
k)。
20.本发明提供了上述技术方案所述全竹重组竹在墙体材料中的应用。
21.本发明提供了一种全竹重组竹的制备方法，包括以下步骤：将原竹截成竹段，将所述竹段剖分得到竹片；将所述竹片于热水中进行浸泡处理，得到浸泡竹片；将所述浸泡竹片于火焰上进行炙烤处理，得到炙烤竹片；将所述炙烤竹片依次进行碾压处理和第一干燥，得到干燥竹纤维片；将所述干燥竹纤维片依次进行浸胶处理和第二干燥，得到干燥浸胶竹纤维片；将所述干燥浸胶竹纤维片沿全顺纹方向铺装，且在相邻两层干燥浸胶竹纤维片之间铺设一层膨胀珍珠岩，之后进行热压成型，得到全竹重组竹。
22.本发明将原竹直接截成竹段后剖分得到竹片，与普通重组竹制备工艺相比，不需要将竹材加工成竹篾、竹丝或竹丝束等，不仅备料工段大大简化，提高了生产效率，而且避免了竹篾、竹丝或竹丝束等加工带来的竹材损失，竹材利用率显著提高，基本实现全竹利用。本发明通过将所述竹片于热水中进行浸泡处理，可以软化竹片，有利于经后续碾压处理形成纤维网状相连的竹纤维片；同时浸泡处理过程中，竹片中的低糖等有机物溶出，可以减小最终所得全竹重组竹发霉的风险。原竹带有蜡质层的竹青和脆性高的竹黄在浸胶处理过程中与胶黏剂难以胶合，本发明通过将浸泡竹片于火焰上进行炙烤处理，可以将蜡质层去除；同时利用高温高湿环境进一步软化了竹青、竹肉和竹黄，便于经后续碾压处理形成纤维网状相连的竹纤维片，大大提高了胶合强度。本发明通过采用膨胀珍珠岩，有利于提高所得全竹重组竹整体孔隙率，并使最终所得全竹重组竹的隔热性能以及隔音性能大大提高，更适合应用于墙体材料领域。
具体实施方式
23.本发明提供了一种全竹重组竹的制备方法，包括以下步骤：
24.将原竹截成竹段，将所述竹段剖分得到竹片；
25.将所述竹片于热水中进行浸泡处理，得到浸泡竹片；
26.将所述浸泡竹片于火焰上进行炙烤处理，得到炙烤竹片；
27.将所述炙烤竹片依次进行碾压处理和第一干燥，得到干燥竹纤维片；
28.将所述干燥竹纤维片依次进行浸胶处理和第二干燥，得到干燥浸胶竹纤维片；
29.将所述干燥浸胶竹纤维片沿全顺纹方向铺装，且在相邻两层干燥浸胶竹纤维片之间铺设一层膨胀珍珠岩，之后进行热压成型，得到全竹重组竹。
30.本发明将原竹截成竹段，将所述竹段剖分得到竹片。在本发明中，所述原竹优选为新鲜原竹。在本发明中，所述竹段的长度优选为1200～1400mm，更优选为1300mm。本发明对将原竹截成竹段的具体方法没有特殊限定，能够得到所需长度的竹段即可。本发明优选将每一段竹段剖分成四等分的竹片，本发明对所述剖分的具体方法没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方法即可；在本发明的实施例中，具体是通过剖竹机将每一段竹段剖分成四等分的竹片。
31.得到竹片后，本发明将所述竹片于热水中进行浸泡处理，得到浸泡竹片。在本发明中，所述热水的温度优选为70～90℃，具体可以为70℃、80℃或90℃，所述浸泡处理的时间优选为4～6h，具体可以为4h、5h或6h。本发明通过将所述竹片于热水中进行浸泡处理，可以软化竹片，有利于经后续碾压处理形成纤维网状相连的竹纤维片；同时浸泡处理过程中，竹片中的低糖等有机物溶出，可以减小最终所得全竹重组竹发霉的风险。
32.得到浸泡竹片后，本发明将所述浸泡竹片于火焰上进行炙烤处理，得到炙烤竹片。在本发明中，所述火焰的温度优选为300～500℃，具体可以为300℃、400℃或500℃；所述炙烤处理的时间优选为2～4min，具体可以为2min、3min或4min。在本发明中，所述炙烤处理过程中，浸泡竹片与火焰的距离优选为50～100mm，具体可以为50mm、70mm或100mm；所述浸泡竹片具体是横放于火焰上方进行炙烤处理，所述浸泡竹片与火焰的距离具体是以浸泡竹片的中心与火焰的距离为基准。在本发明中，所述炙烤处理过程中，浸泡竹片保持翻转，本发明对浸泡竹片的翻转速率没有特殊限定，保证每片浸泡竹片的竹青和竹黄充分均匀炙烤即可。原竹带有蜡质层的竹青和脆性高的竹黄在浸胶处理过程中与胶黏剂难以胶合，本发明通过将浸泡竹片于火焰上进行炙烤处理，可以将蜡质层去除；同时利用高温高湿环境进一步软化了竹青、竹肉和竹黄，便于经后续碾压处理形成纤维网状相连的竹纤维片，大大提高了胶合强度。
33.得到炙烤竹片后，本发明将所述炙烤竹片依次进行碾压处理和第一干燥，得到干燥竹纤维片。在本发明中，所述碾压处理的压力优选为7000～10000pa，具体可以为7000pa、8000pa、9000pa或10000pa；在本发明的实施例中，具体是在辊筒碾压机中进行所述碾压处理。本发明优选在炙烤处理完成后，立即将所得炙烤竹片置于辊筒碾压机中进行碾压处理，使炙烤处理后的竹片经碾压处理变成松散面交错相连且保持原有纤维排列方向的片状竹纤维束。在本发明中，所述第一干燥具体是将碾压处理后所得竹纤维片干燥至绝干；在本发明的实施例中，具体是在干燥窑中进行所述第一干燥。本发明通过碾压处理将炙烤竹片碾压成纤维网状相连的竹纤维片，之后干燥至绝干，以便在后续浸胶处理过程中可以充分浸透胶黏剂。
34.得到干燥竹纤维片后，本发明将所述干燥竹纤维片依次进行浸胶处理和第二干燥，得到干燥浸胶竹纤维片。在本发明中，所述浸胶处理所用胶黏剂优选为酚醛树脂，所述酚醛树脂的固含量优选为45～55wt％，具体可以为45wt％、50wt％或55wt％；所述浸胶处理的时间优选为5～10min，具体可以为6min、7min或8min。本发明优选将浸胶处理后所得浸胶竹纤维片晾干后再进行第二干燥，所述第二干燥具体是将晾干后所得浸胶竹纤维片干燥至含水率为8～12％，优选为10％；在本发明的实施例中，具体是在干燥窑中进行所述第二干燥。
35.得到干燥浸胶竹纤维片后，本发明将所述干燥浸胶竹纤维片沿全顺纹方向铺装，且在相邻两层干燥浸胶竹纤维片之间铺设一层膨胀珍珠岩，之后进行热压成型，得到全竹重组竹。在本发明中，具体是将干燥浸胶竹纤维片沿全顺纹方向铺装在模具上，铺装过程中，在相邻两层干燥浸胶竹纤维片之间铺设一层膨胀珍珠岩，之后将模具连通干燥浸胶竹纤维片一起进行热压成型，脱模，得到全竹重组竹。在本发明中，所述膨胀珍珠岩的粒度优选为60～70目；所述膨胀珍珠岩的总质量优选为绝干计干燥浸胶竹纤维片总质量的3～5％，具体可以为3％、4％或5％。在本发明中，所述热压成型的温度优选为140～170℃，具体
可以为140℃、150℃、160℃或170℃；所述热压成型的时间优选为1～2min/mm，具体可以为1min/mm、1.2min/mm、1.5min/mm或2min/mm，所述热压成型的时间具体是以成品全竹重组竹的厚度为基准，每1mm厚度热压1～2min。在本发明的实施例中，具体是在热压机中进行所述热压成型。本发明通过采用膨胀珍珠岩，有利于提高所得全竹重组竹整体孔隙率，并使最终所得全竹重组竹的隔热性能以及隔音性能大大提高，更适合应用于墙体材料领域。
36.本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的全竹重组竹，包括叠层设置的多层竹纤维片和设置于相邻两层竹纤维片之间的膨胀珍珠岩，所述竹纤维片和膨胀珍珠岩胶黏固定。本发明提供的全竹重组竹力学性能、隔热性能以及隔音性能优异，所述所述全竹重组竹的静曲强度为96～101mpa，隔音性能为38～43db，导热系数为0.091～0.110w/(m
·
k)。
37.本发明提供了上述技术方案所述全竹重组竹在墙体材料中的应用。本发明对所述应用没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方法即可。
38.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.实施例1
40.将新鲜原竹截成长度为1300mm的竹段，通过剖竹机将竹段剖分成四等分的竹片，放入90℃的热水中浸泡6h，得到浸泡竹片；
41.将所述浸泡竹片横放于300℃的火焰上炙烤4min，浸泡竹片与火焰的距离为50mm，且边炙烤边翻转，使每片浸泡竹片的竹青和竹黄充分均匀炙烤，得到炙烤竹片；
42.将所述炙烤竹片立即送至辊筒碾压机，在压力为90000pa的条件下进行碾压，将炙烤竹片碾压成纤维网状相连的竹纤维片，然后将所述竹纤维片送入干燥窑中干燥至绝干，得到干燥竹纤维片；
43.将所述干燥竹纤维片放入固含量为45wt％的酚醛树脂胶池中浸胶6min，取出晾干后再次送入干燥窑中干燥至含水率为10％，得到干燥浸胶竹纤维片；
44.将所述干燥浸胶竹纤维片沿全顺纹方向铺装在模具上，在相邻两层干燥浸胶竹纤维片之间铺洒一层粒度为60目的膨胀珍珠岩，膨胀珍珠岩的总质量为绝干计干燥浸胶竹纤维片总质量的5％；之后将模具连同干燥浸胶竹纤维片一起送入热压机中，在160℃条件下进行热压成型，热压时间为1.5min/mm，脱模，得到全竹重组竹。
45.实施例2
46.将新鲜原竹截成长度为1300mm的竹段，通过剖竹机将竹段剖分成四等分的竹片，放入80℃的热水中浸泡5h，得到浸泡竹片；
47.将所述浸泡竹片横放于400℃的火焰上炙烤3min，浸泡竹片与火焰的距离为70mm，且边炙烤边翻转，使每片浸泡竹片的竹青和竹黄充分均匀炙烤，得到炙烤竹片；
48.将所述炙烤竹片立即送至辊筒碾压机，在压力为80000pa的条件下进行碾压，将炙烤竹片碾压成纤维网状相连的竹纤维片，然后将所述竹纤维片送入干燥窑中干燥至绝干，得到干燥竹纤维片；
49.将所述干燥竹纤维片放入固含量为50wt％的酚醛树脂胶池中浸胶7min，取出晾干
后再次送入干燥窑中干燥至含水率为10％，得到干燥浸胶竹纤维片；
50.将所述干燥浸胶竹纤维片沿全顺纹方向铺装在模具上，在相邻两层干燥浸胶竹纤维片之间铺洒一层粒度为70目的膨胀珍珠岩，膨胀珍珠岩的总质量为绝干计干燥浸胶竹纤维片总质量的3％；之后将模具连同干燥浸胶竹纤维片一起送入热压机中，在170℃条件下进行热压成型，热压时间为1.2min/mm，脱模，得到全竹重组竹。
51.实施例3
52.将新鲜原竹截成长度为1300mm的竹段，通过剖竹机将竹段剖分成四等分的竹片，放入70℃的热水中浸泡4h，得到浸泡竹片；
53.将所述浸泡竹片横放于500℃的火焰上炙烤2min，浸泡竹片与火焰的距离为100mm，且边炙烤边翻转，使每片浸泡竹片的竹青和竹黄充分均匀炙烤，得到炙烤竹片；
54.将所述炙烤竹片立即送至辊筒碾压机，在压力为7000pa的条件下进行碾压，将炙烤竹片碾压成纤维网状相连的竹纤维片，然后将所述竹纤维片送入干燥窑中干燥至绝干，得到干燥竹纤维片；
55.将所述干燥竹纤维片放入固含量为55wt％的酚醛树脂胶池中浸胶8min，取出晾干后再次送入干燥窑中干燥至含水率为10％，得到干燥浸胶竹纤维片；
56.将所述干燥浸胶竹纤维片沿全顺纹方向铺装在模具上，在相邻两层干燥浸胶竹纤维片之间铺洒一层粒度为70目的膨胀珍珠岩，膨胀珍珠岩的总质量为绝干计干燥浸胶竹纤维片总质量的3％；之后将模具连同干燥浸胶竹纤维片一起送入热压机中，在150℃条件下进行热压成型，热压时间为2min/mm，脱模，得到全竹重组竹。
57.对比例1
58.采用传统方法制备普通重组竹，步骤如下：
59.将新鲜原竹加工成长条状竹篾，竹篾的尺寸(长
×
宽
×
厚)为1300mm
×
40mm
×
10mm；将所述竹篾送入干燥窑中干燥至绝干，得到干燥竹篾；将所述干燥竹篾放入固含量为50wt％的酚醛树脂胶池中浸胶8min，取出晾干后再次送入干燥窑中干燥至含水率为10％，得到干燥浸胶竹篾；将所述干燥浸胶竹篾沿全顺纹方向铺装在模具上，之后将模具连同干燥浸胶竹篾一起送入热压机中，在155℃条件下进行热压成型，热压时间为1.5min/mm，脱模，得到普通重组竹。
60.将实施例1～3制备的全竹重组竹和对比例1制备的普通重组竹进行性能测试，测试所依据的标准以及性能数据具体如表1所示。
61.表1实施例1～3中全竹重组竹和对比例1中普通重组竹的性能测试结果
[0062] 静曲强度(mpa)隔音性能(db)导热系数(w/(m
·
k))标准lyt3194
‑
2020gb/t19889.3
‑
2005gbt32981
‑
2016对比例195250.210实施例1101380.098实施例298430.091实施例396400.110
[0063]
由表1可知，实施例1～3制备的全竹重组竹不仅静曲强度超过了对比例1，而且隔音性能远远优于对比例1，导热系数显著低于对比例1，说明实施例1～3制备的全竹重组竹较对比例1更适合用作墙体材料。
[0064]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。