一種用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法，包括如下步驟：1)將甲醛、苯酚、氫氧化鈉、二乙二醇和二氧化鐵進(jìn)行攪拌混合形成混合物，通過(guò)增加氫氧化鈉調(diào)節(jié)所述混合物的PH值為7～8，然后升溫至65～85℃進(jìn)行反應(yīng)；2)往步驟1)中的反應(yīng)產(chǎn)物里加入甲醛、苯酚、二氧化鐵和三氧化二鋁，進(jìn)行攪拌后升溫至85～97℃進(jìn)行反應(yīng)。采用酚醛樹(shù)脂膠制得的型材作為戶外材料，不浸水、不膨脹、不開(kāi)裂、不變形、不霉?fàn)€和不蟲(chóng)蛀，并且型材的密度超高，經(jīng)久耐用，竹木集成型材能夠達(dá)到半瓷化的效果。
【專利說(shuō)明】一種用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及竹木集成型材膠水領(lǐng)域，具體涉及一種用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)戶內(nèi)居住裝修越來(lái)越講宄，一般人家多會(huì)采用天然綠色環(huán)保材料進(jìn)行裝飾，富裕人家不但室內(nèi)裝修用材講宄，對(duì)居住戶外園林景觀建設(shè)也越來(lái)越講宄。但是目前全球名貴上等木材禁伐、奇缺，而我國(guó)乃至全球?qū)敉饨ㄖ烊荒静牡男枨罅吭絹?lái)越大，戶外裝飾木材只能使用經(jīng)不起四季氣候腐蝕的人造防腐木、以及經(jīng)不起幾年使用的低檔木材代替，導(dǎo)致了戶外裝飾建筑物一年新，二年舊，三年五年就倒塌的狀況。
[0003]現(xiàn)在所使用的戶外建筑材料，除石材外，如需生態(tài)竹木材建造景觀，因能耐候的上等名貴木材奇缺，只能使用無(wú)法耐氣候的低檔次木材，象松木，杉木等，如建竹藝術(shù)景觀，大多是用原木原竹來(lái)搭建，如果處于室外，原木原竹一般一兩年就開(kāi)裂發(fā)霉腐爛。目前也有利用防腐處理后的木材的室外裝飾，雖然不會(huì)馬上開(kāi)裂，但最多也就是三五年就霉變腐爛?，F(xiàn)在戶外地板名目繁多，例:塑木地板、重竹地板和防腐木地板等等，但多經(jīng)不起氣候變化和日曬雨淋，少則一兩年多則三五年就基本上報(bào)廢。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]經(jīng)過(guò)深入研宄發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的竹木原材在集成前加工過(guò)程中沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的二次脫脂脫糖處理，如作為戶外露天材料使用很難保證不霉變蟲(chóng)蛀；浸膠所使用的膠合液效果并不好，經(jīng)不起熱曬雨淋和寒冷天氣變化的考驗(yàn)，竹木集成型材的強(qiáng)度無(wú)法持久，容易開(kāi)裂變形、膨脹變形、腐爛散架；因現(xiàn)在竹木集成所使用的液壓機(jī)壓力，多在800?lOOOkg/lOmm2左右，壓制形成的型材密度為800kg/m3— 1050kg/m 3之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法抵擋雨水的浸透，雨水長(zhǎng)年累月的浸透，勢(shì)必造成型材的濕膨脹和干收縮的變化，型材經(jīng)受不了幾年就也同樣完全報(bào)廢；現(xiàn)竹木集成型材一般釆用熱壓熱固化和冷壓熱固化兩種，固化最高溫度多設(shè)置在130°C，最高也不會(huì)超過(guò)150°C以上。
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法，以提供一種可以使竹木制得的集成型材不容易開(kāi)裂、發(fā)霉和腐爛。
[0006]一種用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法，包括如下步驟:
[0007]I)將質(zhì)量份數(shù)為40?60份的甲醛、30?50份的苯酚、5?8份的氫氧化鈉、I?5份的二乙二醇和0.5?5份的二氧化鐵進(jìn)行攪拌混合形成混合物，通過(guò)增加氫氧化鈉調(diào)節(jié)所述混合物的PH值為7?8，然后升溫至65?85 °C進(jìn)行反應(yīng)；其中，所述氫氧化鈉需要兌質(zhì)量比為1:1.5?3的水，所述二氧化鐵需要兌質(zhì)量比為1:20?50的水；
[0008]2)往步驟I)中的反應(yīng)產(chǎn)物里加入質(zhì)量份數(shù)為20?40份的甲醛、20?30份的苯酚、0.5?5份的二氧化鐵和0.3?3份的三氧化二鋁，進(jìn)行攪拌后升溫至85?97°C進(jìn)行反應(yīng)；其中步驟2)中的二氧化鐵需要兌質(zhì)量比為1:20?50的水，步驟2)中的三氧化二鋁需要兌質(zhì)量比為1:20?50的水。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟2)后還包括如下步驟:
[0010]3)向所述步驟2)中的反應(yīng)產(chǎn)物中加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)產(chǎn)物的粘度。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟3)后還包括如下步驟:
[0012]4)將所述步驟3)中的反應(yīng)產(chǎn)物控制在80?95°C，加入質(zhì)量份數(shù)為I?7份的木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行攪拌。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，在所述步驟I)中，當(dāng)溫度升溫至65?85°C后保溫50?90min進(jìn)行反應(yīng)。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟I)和步驟2)之間，將步驟I)的反應(yīng)溫度下降到45?
60。。。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟2)中，升溫至85?97°C后保溫45?10min進(jìn)行反應(yīng)。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟2)后且在步驟3)之前，將反應(yīng)溫度降至45?60°C。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，還包括如下步驟:
[0018]向所述步驟2)中的反應(yīng)產(chǎn)物中加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)產(chǎn)物的PH值為7?9。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，在反應(yīng)溫度降至45?60 °C后，進(jìn)一步將反應(yīng)產(chǎn)物溫度降至20?35°C進(jìn)行采樣并測(cè)試反應(yīng)產(chǎn)物的粘度。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，在所述步驟3)中，將反應(yīng)溫度控制在55?95°C。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:采用了上述酚醛樹(shù)脂膠后，制得的本竹木集成型材作為戶外材料，在任何氣候條件下幾乎可以達(dá)到以下性能:不浸水、不膨脹、不開(kāi)裂、不變形、不霉?fàn)€和不蟲(chóng)蛀，并且型材的密度超高，經(jīng)久耐用，竹木集成型材能夠達(dá)到半瓷化的效果。本發(fā)明所謂的半瓷化，是指竹木集成型材具有類似陶瓷的一些性能，如不浸水、不腐爛等。
【【具體實(shí)施方式】】
[0022]以下對(duì)發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]一種實(shí)施例的用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法，包括如下步驟:
[0024](I)取甲醛40?60份(質(zhì)量份數(shù)，下同)、苯酸30?50份、氫氧化鈉(液堿或片堿)5?8份(兌水1: 1.5?3)、二乙二醇I?5份和二氧化鐵0.5?5份(兌水1:20?50，即二氧化鐵:水為1:20?50 (質(zhì)量份數(shù)比))，然后將上述混合物加入反應(yīng)釜內(nèi)攪拌均勻后再通過(guò)添加液堿或片堿調(diào)節(jié)混合物的PH值為7?8，然后升溫至65?85°C，然后保溫反應(yīng)50?90min，保溫時(shí)溫度也控制在65?85°C范圍內(nèi)。
[0025](2)保溫50?90min后，溫度降到45?60°C后，測(cè)試液膠粘度是否達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)要求。再往步驟(I)中的反應(yīng)產(chǎn)物里加入甲醛20?40份、苯酚20?30份、二氧化鐵0.5?5份、三氧化二鋁0.3?3份(二氧化鐵和三氧化二鋁各兌水1:20?50)，攪拌均勻后升溫至85?97°C，保溫反應(yīng)45?lOOmin，保溫期間溫度控制在85?97°C。
[0026]如果在步驟⑴中額外加入步驟(2)中的甲醛和二氧化鐵，由于步驟⑴中的反應(yīng)溫度小于步驟(2)，會(huì)導(dǎo)致步驟(I)形成的反應(yīng)產(chǎn)物老化、結(jié)塊。因此，需要在步驟(I)中的甲醛和二氧化鐵充分反應(yīng)后，再在步驟(2)中加入相應(yīng)的成份和配比。
[0027](3)保溫45?10min反應(yīng)完成后，降溫至45?60°C。取反應(yīng)得到的液樣降溫至20?35°C后，進(jìn)行測(cè)試液膠粘度是否達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)要求，通過(guò)向反應(yīng)產(chǎn)物中加入液堿或片堿調(diào)節(jié)反應(yīng)產(chǎn)物的PH值為7?9。取液樣測(cè)試液膠粘度如果達(dá)不到所需標(biāo)準(zhǔn)要求，需往反應(yīng)產(chǎn)物中添加液堿或兌水后的片堿液體，攪拌均勻后將溫度升至55?95°C，再取樣降溫到25?35°C再測(cè)試液膠粘度，直到粘度達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)要求為止。
[0028](4)測(cè)試液膠粘度達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)要求后，反應(yīng)釜內(nèi)保持溫度還控制在80?95°C時(shí)，再放入I?7份的木質(zhì)素磺酸鹽攪拌均勻。
[0029](5)測(cè)試液膠粘度達(dá)到所需標(biāo)準(zhǔn)要求，降溫到45°C以下即得到用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠，可以稱之為“瓷化一號(hào)酚醛樹(shù)脂膠”，“瓷化一號(hào)酚醛樹(shù)脂膠”呈透明粉紅色，無(wú)味，不無(wú)刺鼻不刺眼。
[0030]一種實(shí)施例的竹木集成型材的制造方法，包括如下步驟:
[0031](I)按照竹子竹筒直徑大小，以最省材的原則把竹子分段鋸成lm、2m和3m這三種不同的長(zhǎng)度規(guī)格，根據(jù)竹筒直徑大小，把竹筒進(jìn)行對(duì)開(kāi)或四開(kāi)六開(kāi)的竹條片。
[0032](2)把開(kāi)成條的竹片外層的竹青、內(nèi)壁的竹節(jié)和竹黃去除。
[0033](3)把經(jīng)過(guò)步驟2)后的竹片壓破碎成網(wǎng)紗狀，碎而不斷保持竹纖維網(wǎng)仍然相連。
[0034](4)把網(wǎng)紗狀竹片放入加蓋容器內(nèi)的沸水中煮，沸水內(nèi)加入(質(zhì)量或摩爾)濃度為
0.5%的“雙氧水”。由于本步驟中，竹片在加蓋容器內(nèi)煮，煮竹片的過(guò)程與普通的電飯煲的煮飯過(guò)程相同，因而，與現(xiàn)有的利用不加蓋的露天容器內(nèi)進(jìn)行煮竹片(時(shí)間往往很長(zhǎng)如10小時(shí))的方法相比，本方法既節(jié)省能源又節(jié)省時(shí)間，在一些實(shí)施例中，本方法可以節(jié)約50%以上的燃燒能源，又縮短了 50%的蒸煮時(shí)間。且現(xiàn)有不加蓋的露天容器煮竹片，其脫糖殺菌的效果也非常有限。并且本方法更徹底地清除竹片體內(nèi)的糖分、蛋白質(zhì)、淀粉等容易腐敗或引起長(zhǎng)蟲(chóng)的有機(jī)物，并徹底殺死了竹片內(nèi)的所有的蟲(chóng)卵和有害病菌，可有效保證竹木集成材半瓷化使用的效果。
[0035](5)把用沸水蒸煮后的竹片直接進(jìn)入高溫高壓的炭化爐內(nèi)進(jìn)行碳化。目前的室內(nèi)竹木集成型材的碳化氣壓設(shè)置壓力在3?3.5/kp，最高溫度設(shè)置在110°C?130°C。而本步驟中，炭化爐內(nèi)的氣壓在4.5?5.4/kp，最高溫度設(shè)置在140°C?160°C。這對(duì)竹木丕料的二次徹底脫糖脫蛋白和淀粉等起到重大作用，并對(duì)丕料內(nèi)的殺菌殺蟲(chóng)卵更徹底。這對(duì)制成的竹木集成型材的戶外使用又起到了一個(gè)關(guān)鍵性作用。
[0036](6)把炭化后的竹片用太陽(yáng)曬干燥，或用大型烘干設(shè)備機(jī)械化流水線烘干，烘干后的竹片含水率都不得超出8?10%。
[0037](7)對(duì)烘干后的竹片進(jìn)行施膠，即沾上上述實(shí)施例的酚醛樹(shù)脂膠?，F(xiàn)在全部采用用浸膠，浸泡膠最大優(yōu)點(diǎn)是方便快捷，而最大缺點(diǎn)是布膠不均勻，特別前面浸泡的竹片膠水相對(duì)濃度較高，由于一部分膠水被前面浸泡的竹片吸附，如果不及時(shí)補(bǔ)充膠水，后面放入的竹片吸附的膠水濃度就很低，這樣對(duì)制造得到的竹木集成型材的質(zhì)量絕對(duì)是個(gè)致命的缺陷，例如，不同部位的集成型材的強(qiáng)度不同，因此無(wú)法使用在戶外。
[0038](8)目前壓制的竹木集成型材長(zhǎng)度都只能在1.8?2米，其因長(zhǎng)度限制無(wú)法成為標(biāo)準(zhǔn)化建筑材料，對(duì)竹木集成型材的深入使用形成了瓶頸。
[0039]將施膠后的竹片進(jìn)行烘干。在壓制前先把施膠烘干后的竹片接長(zhǎng)到建筑標(biāo)準(zhǔn)用材的4?6米，使被接長(zhǎng)的竹片之間無(wú)差異對(duì)接，并且不會(huì)脫節(jié)，所接被高壓集成的竹木型材密度均勻，接頭處無(wú)脫離和達(dá)到無(wú)縫完全對(duì)接的效果，憑眼睛無(wú)法找到那個(gè)部位是接頭處，而且直向拉力和抗彎強(qiáng)度與自然整條纖維集成的接近甚至相同。
[0040](10)把對(duì)接后的竹片，裝入液壓機(jī)模件內(nèi)進(jìn)行壓制成型得到竹木集成型材。壓制可以采用熱壓直接熱固化成型或冷壓熱固化成型兩種方法。
[0041](11)為使上述竹木集成型材更加適合作為建筑材料，并達(dá)到更好的半瓷化效果，需要增加集成材的密度。目前的木膠板、中密度板和高密度板的成品板密度一般多在600kg?800kg/m3，竹木集成材密度在900kg?1050kg/m3。而本竹木集成型材壓制后的密度達(dá)到IlOOkg?1300kg/m3，大大增加了強(qiáng)度和硬度，因而更適用于室外建筑。
[0042](12)對(duì)高壓后的竹木集成型材進(jìn)行固化?，F(xiàn)在最高固化溫度多保持在130°C左右。而本步驟中，酚醛樹(shù)脂膠固化溫度需達(dá)到150°C?200°C。
[0043]由于酚醛樹(shù)脂膠的配方內(nèi)加入了二乙二醇，在高溫反應(yīng)固化時(shí)能快速使所述酚醛樹(shù)脂膠的各種成份更加分散均勻，并更加有效地滲入到每個(gè)細(xì)微的竹木纖維層面上，從而使竹木纖維之間粘連更加有效均勻。
[0044]由于酚醛樹(shù)脂膠的配方內(nèi)加入二氧化鐵，在高溫固化成型的過(guò)程中，二氧化鐵能大大增加竹木纖維集成的強(qiáng)度和硬度，使形成的竹木集成型材內(nèi)的纖維之間很難剝離，增強(qiáng)了竹木集成型材的粘接度，而且成倍增加了防水性能。同時(shí)，因二氧化鐵和竹木纖維有效結(jié)合，竹木集成型材更增強(qiáng)了耐候性能。
[0045]由于酚醛樹(shù)脂膠的配方內(nèi)添加了三氧化二鋁，竹木纖維內(nèi)結(jié)合了三氧化二鋁，同樣能夠增強(qiáng)竹木集成型材的耐磨、抗沖擊和抗腐特性，并對(duì)竹木集成型材達(dá)到耐候起到了重要作用。
[0046]酚醛樹(shù)脂膠的配方內(nèi)添加了木質(zhì)素磺酸鹽，能增強(qiáng)竹木集成型材的產(chǎn)品硬度、減水、粘膠性能，防止竹木集成型材開(kāi)裂變形。
[0047](13)對(duì)固化后的竹木集成型材冷卻后脫模后，取出竹木集成型材。
[0048]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書(shū)確定的專利保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法，其特征是，包括如下步驟: 1)將質(zhì)量份數(shù)為40?60份的甲醛、30?50份的苯酚、5?8份的氫氧化鈉、I?5份的二乙二醇和0.5?5份的二氧化鐵進(jìn)行攪拌混合形成混合物，通過(guò)增加氫氧化鈉調(diào)節(jié)所述混合物的PH值為7?8，然后升溫至65?85°C進(jìn)行反應(yīng)；其中，所述氫氧化鈉需要兌質(zhì)量比為1:1.5?3的水，所述二氧化鐵需要兌質(zhì)量比為1:20?50的水； 2)往步驟I)中的反應(yīng)產(chǎn)物里加入質(zhì)量份數(shù)為20?40份的甲醛、20?30份的苯酚、0.5?5份的二氧化鐵和0.3?3份的三氧化二鋁，進(jìn)行攪拌后升溫至85?97°C進(jìn)行反應(yīng)；其中步驟2)中的二氧化鐵需要兌質(zhì)量比為1:20?50的水，步驟2)中的三氧化二鋁需要兌質(zhì)量比為1:20?50的水。
2.如權(quán)利要求1所述的用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法，其特征是，在步驟2)后還包括如下步驟: 3)向所述步驟2)中的反應(yīng)產(chǎn)物中加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)產(chǎn)物的粘度。
3.如權(quán)利要求2所述的用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法，其特征是，在步驟3)后還包括如下步驟: 4)將所述步驟3)中的反應(yīng)產(chǎn)物控制在80?95°C，加入質(zhì)量份數(shù)為I?7份的木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行攪拌。
4.如權(quán)利要求1所述的用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法，其特征是，在所述步驟I)中，當(dāng)溫度升溫至65?85°C后保溫50?90min進(jìn)行反應(yīng)。
5.如權(quán)利要求1所述的用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法，其特征是，在步驟1)和步驟2)之間，將步驟I)的反應(yīng)溫度下降到45?60°C。
6.如權(quán)利要求1所述的用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法，其特征是，在步驟2)中，升溫至85?97°C后保溫45?10min進(jìn)行反應(yīng)。
7.如權(quán)利要求2所述的用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法，其特征是，在步驟2)后且在步驟3)之前，將反應(yīng)溫度降至45?60°C。
8.如權(quán)利要求2所述的用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法，其特征是，還包括如下步驟: 向所述步驟2)中的反應(yīng)產(chǎn)物中加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)產(chǎn)物的PH值為7?9。
9.如權(quán)利要求7所述的用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法，其特征是，在反應(yīng)溫度降至45?60°C后，進(jìn)一步將反應(yīng)產(chǎn)物溫度降至20?35°C進(jìn)行采樣并測(cè)試反應(yīng)產(chǎn)物的粘度。
10.如權(quán)利要求2所述的用于竹木集成型材的酚醛樹(shù)脂膠制造方法，其特征是，在所述步驟3)中，將反應(yīng)溫度控制在55?95°C。
【文檔編號(hào)】C08G8/10GK104497243SQ201410767946
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】姚玉林 申請(qǐng)人:姚玉林