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展平竹刨切单板的生产工艺

时间:2021-04-28     【转载】   来自:木材科学与技术

摘 要:竹展平板的问世丰富了竹产品种类,推动竹装饰材料的发展。采用竹展平板为单元制备展平竹层积材、展平竹方材,再刨切制得展平竹刨切单板,可与无纺布(纸)粘贴,制成大幅面展平竹刨切单板产品。工业化生产实践表明:展平竹刨切单板的工业化生产切实可行,开辟竹材资源精、深加工的新途径。


关键词:竹展平板;展平竹刨切单板;生产工艺

经过30多年的发展,我国在竹材加工技术和产品研发方面一直走在世界前列[1-2]。为了提高竹材资源附加值和丰富竹制品种类,笔者团队[2-5]率先利用竹条制备大幅面竹集成材,通过加压浸渍快速提高竹集成材含水率,再层积胶合制备高含水率的竹方材,通过刨切制成了竹单板,开辟了大幅面薄形竹饰面材料生产的新途径。


目前,刨切竹单板产品主要由竹条制备的竹板材、竹方材等工艺加工而成[3-5],然而在现有的刨切竹单板生产中,根据竹单板产品的要求,加工竹条所用的竹片长度在2 500~3 200 mm范围内,由于竹片存在着尖削度,在制造矩形竹条时,定厚取材是以竹材坯料小头为基准来进行加工的,刨削量大,竹材资源浪费严重,工序多,生产成本高;其次,刨削后竹条的尺寸误差控制在±0.10 mm内,由于误差较大,在后续胶合过程中易开胶,严重影响产品质量。另外,在竹方材制造过程中,竹条胶合需要的胶黏剂使用量较大,既增加了生产成本,又对环保带来压力。近些年,竹业界通过技术创新又成功地开发了一种新的竹材单元材料——竹展平板[1, 6-13],可以将竹材资源利用率由竹片的35%提高到55%。随着竹展平板的问世,展平竹集成材、展平竹家具材、展平竹砧板等系列新产品的开发为竹材加工企业发展带来了契机,进而提出开发展平竹刨切单板的思路,以降低薄形竹饰面材料的生产成本,提高竹资源利用率,丰富竹产品种类。

1 生产工艺

展平竹刨切单板的生产工艺由竹展平板、展平竹层积材、展平竹方材制造、竹方刨切、单板后续加工等组成。其工艺流程如下:

竹展平板[6-7]→涂胶→热压→展平竹层积材→浸渍→涂胶→组坯→冷压湿胶合→竹方→软化、刨切→干燥→拼宽(接长)→裁边、修补→成品

1.1 展平竹层积材制备

1.1.1 竹展平板制备

选胸径10 cm左右,竹龄4~6年生的新鲜毛竹(Phyllostachys heterocycla cv. pubescens),采用无裂纹竹展平板生产技术制成竹展平板[6-7]。竹展平板厚度4~10 mm,宽度70~250 mm,长度1 000~2 000 mm,含水率控制在10%左右。

1.1.2 胶黏剂的选择

为了提高生产效率和保证产品质量,在生产中采用“干湿复合胶合工艺”制备竹展平板层积材和方材[3-5]:即先将竹展平板热压制成2~6层展平竹层积材,接着加压浸渍提高展平竹层积材的含水率25%以上,然后冷压湿胶合制成展平竹方材。在展平竹层积材制造中,既可采用耐高温水煮的酚醛树脂胶黏剂,又可用耐温水煮的三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂;在展平竹方材制造中,可采用耐水煮的湿胶合胶黏剂,如聚氨酯胶黏剂或异氰酸脂胶黏剂。

1.1.3 竹展平板胶合

精选的规格竹展平板,采用常用竹片或单板涂胶机涂胶。涂胶时应保持施胶均匀,单面涂胶量120~130 g/m2,涂胶后的竹板经组坯、热压制板。采用三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂的热压温度在95 ℃左右,酚醛树脂胶黏剂的热压温度在140 ℃左右;热压压力为2.0 MPa;热压时间为0.9~1.1 min/mm。

1.2 展平竹方材制备

1.2.1 展平竹层积材软化处理

为快速提高展平竹层积材的含水率,采用常温水加压浸注方法可以达到预期效果,且能使竹层积材的含水率均匀。高含水率的层积材为后续展平竹方材软化过程中传热提供了湿热通道,可以大大缩短软化周期,提高软化质量。在实际生产中,通常采用加压浸渍的方法来快速提高展平竹层积材的增湿速度。工艺参数为:压力0.3~1.5 MPa,时间6~24 h,处理后的层积材需湿存放。

1.2.2 展平竹方材制备

生产中将加压浸渍后含水率较高的层积材从压力罐中取出立于夹具中吹干,待板面无明显水迹后施胶,采用湿材胶(如聚氨酯胶黏剂)将若干层积材在厚度方向上层积冷压湿胶合制成展平竹方材。层积材单面施胶量约180~200 g/m2,单位压力2.0 MPa,冷压时间3 h。卸压后竹方材自然放置养生1 d,展平竹方材见图1。养生后的竹方材可直接软化刨切,也可放在冷水中浸泡贮存,进一步提高竹方的含水率和水分均匀性。

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图1   展平竹方材

Fig.1   Flattened bamboo square timber

1.3 展平竹方材软化

软化处理是竹方材刨切的重要前道工序。为了保证刨切竹单板的质量和出材率,将展平竹方材进行水煮软化处理。根据胶层的耐水、耐热性能,采用三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂制备的方材的水温控制在50 ℃左右为宜,酚醛树脂胶黏剂制备的方材水温控制在80 ℃左右为宜;软化时间为48~72 h;升温速度控制在1.5~2 ℃/h。

1.4 展平竹刨切单板制备

展平竹刨切单板的刨切设备可采用刨切薄木的卧式刨切机。生产中将竹方材从软化池中取出趁热刨切,刨切工艺参数为:刨切后角1~2°,切削角(18±1)°,刃倾角5°。展平竹刨切单板产品见图2。

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图2   展平竹刨切单板

Fig.2   Sliced veneer from flattened bamboo square timber

1.5 竹单板后期加工

刨切后展平竹单板的含水率较高,保存时易发霉、变色。为了保证竹单板的质量,生产中采用不锈钢滚筒式单板干燥机进行干燥处理,竹单板干燥温度为80~90 ℃,干燥时间根据竹单板厚度进行调整,干燥后竹单板含水率控制在10%左右。刨切后的展平竹单板厚度一般在0.3~1.0 mm之间,由于竹单板幅面较小,可在其背面粘贴无纺布(纸)进行接长、拼宽成大幅面[4, 14],便于实现后续竹单板贴面的工业化生产。

展平竹刨切单板拼宽接长可以做成100(250、430、1 220)mm×1 200(2 440)mm等幅面的产品,单板表面不开裂,无胶缝,色泽美观,呈现竹材天然纹理,主要用来装饰人造板、地板、木线条等产品,应用前景广阔。

2 经济效益分析

目前,展平竹刨切单板生产技术已基本成熟,工业化生产表明:每m3竹方可刨切制得0.6 mm厚的竹单板1 000 m2,其市场售价25 元/m2,销售收入约25 000元/ m3。除去展平竹刨切单板生产成本20 000元/ m3,利税约5 000元/m3。若投资年产量1 000 m3的竹单板生产线,利税约500万元/年。

3 结语

展平竹刨切单板的生产工艺主要由竹展平板、展平竹层积材、展平竹方材制造、竹方刨切、单板后续加工等组成,工业化生产切实可行。展平竹刨切单板对竹材利用率高,且主要使用三聚氰胺改性脲醛树脂或酚醛树脂胶合,克服传统竹集成材刨切单板有胶缝、甲醛释放量高等缺点,丰富了饰面用竹单板品种,可部分代替珍贵木材单板,广泛用作家具、人造板等装饰装修材料,具有很好的市场竞争力和推广应用前景。


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