專利名稱：甲板或地板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工程或建筑構(gòu)件，其例如但非僅涉及地板板材及用于例如制造地板板材的那些構(gòu)件的復(fù)合物或復(fù)合物品。該工程或建筑構(gòu)件包括竹子或竹制物品，該竹子或竹制物品以可聚合的組合物浸潰或填充，尤其但并非限于以糠醇，糠醇的衍生物或這些化合物的低聚物浸潰或填充，并隨后進(jìn)行聚合。
背景技術(shù)：
多種方法已被用于木材的聚合物處理。EP1341648A 號(hào)、W02007/147804A 號(hào)、W02004/011216A 號(hào)及 EP1368167A 號(hào)專利公開了呋喃浸潰的木材組合物。雖然浸潰木材的方法被公開，但是使用糠醇或相關(guān)的化合物來(lái)浸潰非木質(zhì)物質(zhì)特別是竹子或由竹子制成的物品是沒有被公開過的。竹子是在真正草本科一禾木科(Poaceae)中的常綠植物。毛竹屬(Phyllostachys)中的物種特別適用于商業(yè)用途。竿或氣莖被廣泛地應(yīng)用于建筑和生產(chǎn)竹制物品中。用于建筑用途的竹子通常在樹液中的糖水平處于最低值時(shí)進(jìn)行收割，以降低害蟲侵?jǐn)_的速度。在收割后，通過貯存砍下的竹子或通過泵水經(jīng)過剛砍下的竿以過濾的方式除去樹液。用硼砂或硼酸處理計(jì)劃用于建筑的竹子，以增強(qiáng)防蟲性和防腐性。由于容易腐爛和受到蟲害，竹子的收割和處理變得更為困難。此外，竹子有多適合在室外使用是受到該當(dāng)?shù)丨h(huán)境和具體應(yīng)用的限制。在歐洲或其他的溫帶或寒帶氣候，竹子會(huì)顯著地褪色及降解。此外，竹子所形成的表面會(huì)變滑，特別是在長(zhǎng)形的桿的節(jié)(culmsection)暴露在外的情況下。因此，用于建造行走通道，甲板或地板可能是不理想的。由于腐爛或蟲害，用于工程應(yīng)用的竹子的強(qiáng)度在鄰近緊固處可能會(huì)變?nèi)?。由于竹子易于被生物降?特別是褪色和由于微生物，真菌而導(dǎo)致的降解或受到昆蟲，白蟻或其他害蟲的攻擊)，在室外使用竹子或竹制物品受到限制。因此，有需要改良竹子對(duì)于此種降解的抵抗性。此外，未經(jīng)處理的竹子的機(jī)械性質(zhì)和外觀可能會(huì)不一致或不適用于特定的應(yīng)用，特別是不適用于某種需要一致的高性能的工程或建筑的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，提供了包括以聚合物浸潰過或處理過的竹子的工程或建筑構(gòu)件，該聚合物來(lái)自于一種或多種選自以下物質(zhì)所組成的群組的可聚合單體或低聚物糠醇(FA)、二輕甲基呋喃(bishydroxymethyl fur an) (BHMF)、三輕甲基呋喃(trihydroxymethylfuran) (THMF)、FA, BHMF及THMF的低聚物、這些化合物及其混合物的縮合產(chǎn)物。該工程或建筑構(gòu)件可包括竹竿或條或竿塊。優(yōu)選地，該組件包括使用粘合劑結(jié)合在一起的竿、條或塊，以形成工程或建筑構(gòu)件，例如板材、甲板、船用組件、面板、覆蓋層、運(yùn)動(dòng)裝備或其他模制的或成型的物品。[0012]根據(jù)本發(fā)明的包括竹子復(fù)合物的建筑構(gòu)件具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。浸潰或處理竿減少了易于受到生物降解或易于受到昆蟲、白蟻或其他害蟲攻擊的可能性?？杀苊饣驕p少使用生物殺滅劑，例如硼酸進(jìn)行處理的需要?？珊?jiǎn)化收割及對(duì)砍下的竿的處理，因?yàn)榭蓽p少或避免降低樹液含量或樹液中糖濃度的需要。與未經(jīng)處理的竹子相比，該建筑構(gòu)件可具有一個(gè)或多個(gè)改進(jìn)了的性質(zhì)。經(jīng)處理后的竹子的硬度和尺寸的穩(wěn)定性得以增強(qiáng)?？箯潖?qiáng)度和抗分層化也可得以增強(qiáng)。此外，可改進(jìn)經(jīng)處理后的竹子的顏色。例如，可獲得一致的深棕色，以允許生產(chǎn)具有統(tǒng)一的外觀和一致的機(jī)械性質(zhì)的板材或其他組件。維持竿的糖含量是有益的，因?yàn)樵撎强膳c浸潰的單體或低聚物產(chǎn)生反應(yīng)，以形成整體上結(jié)合入細(xì)胞結(jié)構(gòu)的聚合產(chǎn)物?？杉訌?qiáng)復(fù)合物的機(jī)械性質(zhì)，并可減少可聚合的浸潰材料的消耗。本發(fā)明的包括竹子復(fù)合物的建筑構(gòu)件可被用作為工程材料，例如被用作為諸如閣柵、梁或腳手架(scaffolding)的長(zhǎng)形建筑構(gòu)件。或者，該建筑構(gòu)件可被合并入另外的復(fù)合物材料中，例如可使用粘合劑將浸潰過的竹條結(jié)合在一起，并被制成板材、地磚、窗框、面板或諸如家具的室內(nèi)或室外使用的物品?？商峁┲T如甲板的船用組件或諸如沖浪板及自行車車架的運(yùn)動(dòng)裝備。優(yōu)選的粘合劑可選自以下物質(zhì)所組成的群組環(huán)氧樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、二苯基甲燒異氰酸酯(methylene diphenyl isocyanate)或聚氨酯樹脂或其他防潮的粘合劑?？墒褂脽釅?、冷壓或其他用于生產(chǎn)木材復(fù)合物的技術(shù)來(lái)制造板材或其他層狀的建筑組件?？砂磯夯蚰Ｖ朴山⑦^的竹竿所形成的纖維或板條，以形成層狀的或成某種形狀的物品以直接使用或用機(jī)器制成更為復(fù)雜的構(gòu)型。本發(fā)明的浸潰過的竹子組件提供了與未經(jīng)處理的竹子相關(guān)有利的機(jī)械性質(zhì)。在保留了未經(jīng)處理的竹子的抗彎強(qiáng)度的同時(shí)，可增強(qiáng)彈性、硬度和耐沖擊性。竹子復(fù)合物品和包含浸潰過的竹子的復(fù)合物可展示出加強(qiáng)了的防滑性，這就促進(jìn)了用于行走通道或甲板的建造。此外，因?yàn)闇p少了生物降解，就減少或避免了形成易滑的表面?？沙ブT如螺栓、螺釘或其他機(jī)械聯(lián)接裝置的緊固設(shè)備。一種用于形成包括竹子和聚合材料的工程或建筑構(gòu)件的優(yōu)選方法，其包括以下步驟用可聚合的組合物浸潰或處理竹子，以產(chǎn)生浸潰過或處理過的竹子或浸潰過或處理過的竹制物品，該可聚合的組合物包括(i) 一種或多種選自以下物質(zhì)所組成的群組的可聚合的單體或低聚物糠醇(FA)、二羥甲基呋喃(BHMF)、三羥甲基呋喃(THMF)、FA，BHMF和THMF的低聚物、這些化合物及其混合物的縮合產(chǎn)物；(ii)催化劑；(iii)選自以下物質(zhì)所組成的群組的溶劑水、C1-C4的醇及其混合物；和(iv)可選的一種或多種穩(wěn)定劑或其他成分；將浸潰過或處理過的竹子或竹制物品進(jìn)行除水處理；和、[0028]將浸潰過或處理過的竹子或竹制物品維持在較高的溫度，以使該組合物進(jìn)行聚合而形成聚合物料，以產(chǎn)生聚 合物浸潰過或處理過的竹子構(gòu)件。該竹子可完全地以該聚合物浸潰，或可被處理以致表層或多層以聚合物浸潰。優(yōu)選的單體來(lái)自生物質(zhì)或可再生的并可持續(xù)的資源，并且該單體能夠浸潰竹子或竹制物品。單一的單體因?yàn)楹?jiǎn)單和易于進(jìn)行均勻的浸潰，故可能是最為便利的。使用糠醇或二羥甲基呋喃是優(yōu)選的。另外的單體或低聚物可包括2，5-呋喃二甲酸和琥珀酸。優(yōu)選的，聚合物、單體和低聚物的沸點(diǎn)不低于50°C，并高于溶劑在大氣壓下的沸點(diǎn)。這允許在不揮發(fā)浸潰過的化合物的情況下，除去溶劑，例如水?？赏ㄟ^多種方法實(shí)現(xiàn)組合物的聚合。可使用W002/30638號(hào)或W004/011216號(hào)專利公開的方法，其公開的內(nèi)容以引用的方式為了所有的目的在此并入。可先蒸汽加熱，再使用窯進(jìn)行干燥?；蛘?，可在密封的容器中進(jìn)行聯(lián)合的干燥和固化過程，該密封的容器設(shè)有裝置，其用于收集從浸潰過的竹子中除去的水。該浸潰過的竹子可被加熱至例如為50°C至180°C的高溫(優(yōu)選為100°C至130°C的高溫)幾個(gè)小時(shí)，以除去水，并之后形成固化了的聚合物。加熱可以預(yù)定的速度增加，以控制在最佳效率的條件下除水和固化。或者，可先使用真空干燥的方法干燥(dry)浸潰過的竹子，再將其加熱至較高的溫度，以產(chǎn)生聚合反應(yīng)。優(yōu)選的溶劑是水，雖然可使用甲醇、乙醇、丙酮或其他揮發(fā)性的溶劑。在干燥或除去溶劑及固化之前，優(yōu)選地對(duì)浸潰過的竹子施加真空以除去空氣。這可減少爆炸的危險(xiǎn)或減少氧化對(duì)于基材的損害。該方法優(yōu)選地包括將竹子或竹制物品維持在大氣帶有大約O. I巴至大約O. 5巴的氣壓以及大約50°C至大約90°C的溫度一段時(shí)間的步驟，該段時(shí)間足以使水從竹子或竹制物品中除去。該催化劑可選自以下物質(zhì)所組成的群組酸，例如馬來(lái)酸酐、鄰苯二甲酸酐、馬來(lái)酸、蘋果酸、鄰苯二甲酸、苯甲酸、檸檬酸、氯化鋅、氯化鋁、其他環(huán)狀的有機(jī)酸酐或潛伏催化齊U，諸如銨鹽、有機(jī)酸酐及其混合物。優(yōu)選地用作為緩沖劑的穩(wěn)定劑可選自以下物質(zhì)所組成的群組碳酸鈉、碳酸氫鈉、檸檬酸鈉、磷酸鈉以及木質(zhì)素磺酸的鈣鹽或銨鹽。在優(yōu)選的方法中，在除去水的過程中，將該相對(duì)濕度維持在大約80%至大約100%(更為優(yōu)選地維持在大約90%) I至200小時(shí)(通常為120小時(shí))，接著，優(yōu)選以大約50°C至大約180°C的溫度進(jìn)行固化，更為優(yōu)選的溫度為大約90°C至大約140°C，最為優(yōu)選的溫度為大約100°C至大約130°C，特別是大約120°C?？稍O(shè)有熱交換器或熱電池(heat battery),以允許在容器內(nèi)直接加熱大氣。優(yōu)選地，可通過將過熱蒸汽注入容器提供更進(jìn)一步的加熱。為了干燥竹子，過熱蒸汽是優(yōu)選的。相對(duì)濕度可以通過在給定溫度下的實(shí)際壓力以在此溫度下的飽和蒸汽壓中所占的百分比的差別而確定。室內(nèi)的相對(duì)濕度通常在干燥過程中降低，因?yàn)樗畯那皇抑斜怀?。?yōu)選地，在加熱階段中和干燥過程結(jié)束時(shí)，相對(duì)濕度被維持在最低水平以上，從而將竹子的變形和裂開減至最少。相對(duì)濕度的范圍為大約30%至大約100%。優(yōu)選最低相對(duì)濕度為大約35%，更為優(yōu)選的為大約40%，這取決于竹子的種類和正被處理的竹塊或竹制物品的尺寸?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)壓力和溫度來(lái)控制容器內(nèi)的相對(duì)濕度。在干燥步驟之后，將該竹子或竹制物品加熱至更高的溫度以固化聚合物。在固化之前，從竹子或竹制物品中除去水是有利的。這使得固化更為快速，因?yàn)闊崮懿粫?huì)由于蒸發(fā)而損失。與慣常的方法相比，可使用更低的溫度。并且，由于減少了蒸發(fā)而帶來(lái)的損失，故可使用更少的時(shí)間和能量將竹子加熱到固化溫度。干燥和固化步驟可在同一容器內(nèi)進(jìn)行，這就無(wú)需從干燥爐中卸載，并重新裝載入單獨(dú)的固化爐。 在固化過程中，在該容器內(nèi)的該壓力可維持在大約I巴，相對(duì)濕度維持在大約40至大約100%，優(yōu)選為大約50至大約90%?；蛘?可使用大于I巴的壓力，例如大約I巴至大約4巴。由于該容器內(nèi)熱傳遞差以及需要強(qiáng)力的真空泵以除去竹子所釋放出的水，故對(duì)于干燥或固化步驟，用低于O. I巴的壓力是不建議的。根據(jù)優(yōu)選的本發(fā)明的第二方面，一種用于以聚合物浸潰竹子或竹制物品的設(shè)備，其包括適用于容納要處理的一些竹子或一個(gè)或多個(gè)竹制物品的容器，該容器具有用于向該容器施加減壓的泵，其還包括適用于向腔室提供過熱蒸汽的蒸汽發(fā)生器，以及適用于監(jiān)測(cè)選自以下的參數(shù)的傳感器容器內(nèi)的壓力、溫度、濕度和揮發(fā)性有機(jī)物的濃度。可設(shè)有過熱蒸汽的入口?？稍O(shè)有位于容器內(nèi)的熱交換器以進(jìn)行直接加熱。根據(jù)本發(fā)明的方法可被應(yīng)用于整個(gè)竹竿及其塊或具有一定形狀的竹制物品，例如屋頂、柱子、腳手架或其他部分或全部加工過的或處理過的組件。本發(fā)明特別應(yīng)用于處理竹塊，例如板條或纖維，該板條或纖維隨后使用粘合劑結(jié)合，以形成地板板材、地磚、甲板、覆蓋層或諸如沖浪板的船用組件或物品。在本說(shuō)明書中，除另有說(shuō)明，百分比和其他的量是以重量計(jì)算的。百分比和其他的比例是選自任何范圍以總計(jì)至100%。

本發(fā)明進(jìn)一步通過不具有任何限制性的例子并參考附圖進(jìn)行描述，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的竹子浸潰設(shè)施的示意圖；圖2所示為該設(shè)施的干燥容器；圖3a所示為長(zhǎng)形建筑構(gòu)件的實(shí)施例；和圖3b所示為相對(duì)為薄的建筑構(gòu)件中的實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
圖I是竹子浸潰設(shè)施的示意圖。大量的竹子或竹制物品，例如裂開的竿(1)，被整理成使用分隔物分開的，并置于手推車或其他運(yùn)載工具(未圖示)上的堆砌物(2)，以致每一條竿都與鄰近的竿分開。該堆砌物之后在手推車上被移送至浸潰高壓釜(3 )。[0062]高壓釜(3)充滿了來(lái)自于緩沖槽(4，5)的浸潰溶液，緩沖罐的浸潰溶液由儲(chǔ)存槽(6，7，8)經(jīng)由混合及計(jì)量槽(9)供給。在浸潰后，將浸潰過的竹子或竹制物品傳送至四個(gè)干燥腔室(10)的其中一個(gè)。每個(gè)干燥腔室設(shè)有熱交換器，或過熱蒸汽的入口以及連接至出口的冷凝器(14)，該冷凝器用于將從冷凝器(14)收集到的冷凝液回收至儲(chǔ)存槽(7)。來(lái)自冷凝器的氣體被安排為流經(jīng)空氣凈化器(26)。竹子或竹制物品可通過慣常技術(shù)浸潰，該慣常技術(shù)包括施加高達(dá)15個(gè)大氣壓的壓力，施加真空后再加壓或施加常壓或低壓后再施加較高的壓力以及最后施加真空的步驟。該浸潰溶液可包括一種或多種選自以下物質(zhì)的單體糠醇、二羥甲基呋喃、三羥甲基呋喃或這些化合物的低聚物。可使用單體的混合物或單體和低聚物的混合物，只要其具有足夠的流動(dòng)性，以滲透并浸潰竹子。一種可使用的通常方法包括以下步驟固定竹子，以致其不會(huì)浮動(dòng)；關(guān)上高壓釜并施加部分真空；以處理混合物填滿高壓釜，同時(shí)維持真空，以淹沒竹子；將高壓釜加壓至5-14個(gè)大氣壓的壓力，這取決于竹子或竹制物品的尺寸和所期望的浸潰速度；將壓力降低至2-3個(gè)大氣壓，并利用高壓釜內(nèi)剩余的壓力排出液體。最后，釋放壓力并移除處理過的竹子。一種典型的處理溶液可包括
糠醇22.5%
馬來(lái)酸酐 0.5%
檸檬酸 1.0%
乙醇71.0%
水5.0%干竹子對(duì)液體的攝取量為對(duì)其質(zhì)量可以到達(dá)150%。W02004/011216號(hào)及W02004/011214號(hào)專利公開了替代的浸潰溶液，其公開的內(nèi)容以引用的方式為了所有的目的被并入本說(shuō)明書。圖2是如圖I所示的干燥腔室(10)的示意圖。該腔室(10)包括九個(gè)風(fēng)扇(11)和空氣進(jìn)口閥(12)。蒸發(fā)了的水的出口(13)與冷凝器(14)相通。蒸汽入口(15)將過熱蒸汽從鍋爐(未圖示)輸送至入口(16)，以向腔室(10)提供熱量和濕度。熱交換器(17)使來(lái)自于熱交換器(18)、由蒸汽入口(15)提供的熱水循環(huán)。通過這種方式，可在需要時(shí)向腔室提供干熱(dry heat)ο冷凝槽(19)用于從槽(10)的底部收集冷凝液。該冷凝液在分離器(27)中被分離。來(lái)自于冷凝器(14)的冷凝液被輸送至計(jì)量槽(20)，以量度已冷凝的水蒸氣的量。泵槽(pump tankX 21)將計(jì)量了的冷凝液輸送至標(biāo)明為水的出口的泵(22)和冷凝液儲(chǔ)存槽
(23)。氣水分離器(24)將氣體從已冷凝的水中分離。熱交換器(25)為已冷凝的水降溫。[0075]在使用干燥器時(shí)，可通過入口(16)直接地向槽(10)提供蒸汽，并且可通過熱交換器(17)提供干熱，以致能夠獨(dú)立地控制槽內(nèi)的溫度和濕度。當(dāng)浸潰過的竹子或竹制物品已被放置在干燥腔室內(nèi)時(shí)，短時(shí)間施加預(yù)真空(pre-vacuum),以從腔室內(nèi)除去任何空氣，以防止起火或爆炸的危險(xiǎn)。由于水從浸潰過的竹子中蒸發(fā)，在預(yù)真空階段的壓力可達(dá)O. 3巴。接著，將容器在3-6小時(shí)期間加熱至大約70°C。在這加熱升溫階段，壓力可從預(yù)真空時(shí)的小于O. 2巴升高至大約O. 2巴到大約O. 4巴，優(yōu)選地升高至大約O. 3巴。相對(duì)濕度可大約為90%。通過控制壓力，注入過熱蒸汽以及外部加熱而維持容器內(nèi)的狀態(tài)。通過量度從容器所收集到的水量而確定竹子的含水量。當(dāng)竹子的含水量達(dá)到大約 15%或更低時(shí)，可以完成干燥階段。在干燥階段完成之后，允許壓力升高至大約I巴，并通過將過熱蒸汽加入到容器中，使溫度升高到大約100°c至140°C(優(yōu)選地，升高到大約100°C)，同時(shí)使相對(duì)濕度增加到大約60到80%，以防止竹子變形或裂開。固化條件可維持大約10個(gè)小時(shí)，這取決于聚合物組合物的特性和竹子或竹制物
品的厚度。當(dāng)固化完成時(shí)，以聚合物浸潰過的竹子或竹制物品可從容器中移出，以進(jìn)行加工，包裝和分送?？墒褂谜澈蟿⒔⑦^的或處理過的竹子板條或纖維結(jié)合在一起，以形成復(fù)合物結(jié)構(gòu)，例如如上所述的甲板或地板。圖3a顯示了建筑構(gòu)件30的實(shí)施例。該建筑構(gòu)件30是由兩條次級(jí)構(gòu)件32，34制造，各包括如上所述已浸潰的竹子物料。所述兩條32，34的次級(jí)構(gòu)件是以粘合的方式結(jié)合在一起，雖然也可使用其他適合的粘合或連接的方式。所述建筑構(gòu)件30為大體上長(zhǎng)形?？梢韵胂蠼ㄖ?gòu)件30可用于覆蓋地板。圖3b也是建筑構(gòu)件36，其與建筑構(gòu)件30相似。所述建筑構(gòu)件36帶有較長(zhǎng)的相對(duì)表面和是由兩層次級(jí)構(gòu)件38，40制造，各包括如上所述已浸潰的竹子物料。所述兩層38，40次級(jí)構(gòu)件以粘合的方式結(jié)合在一起，雖然也可以使用其他適合的粘合或連接方式。可以想象建筑構(gòu)件36為墻板或?yàn)檎系K物或間隔物。
權(quán)利要求1.甲板或地板，其中所述的甲板或地板包括聚合物浸潰過的竹子板條或纖維，所述的聚合物浸潰過的竹子板條或纖維是使用粘合劑結(jié)合在一起的，以形成復(fù)合物結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的甲板或地板，其中所述的甲板或地板是由兩條次級(jí)構(gòu)件制造的，各個(gè)次級(jí)構(gòu)件包括聚合物浸潰過的竹子物料，其中所述次級(jí)構(gòu)件是以粘合的方式結(jié)合在一起，以形成長(zhǎng)形。
專利摘要甲板或地板，其中所述的甲板或地板包括聚合物浸漬過的竹子板條或纖維，使用粘合劑將所述的聚合物浸漬過的竹子板條或纖維結(jié)合在一起，以形成復(fù)合物結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)F16S1/00GK202381966SQ20112031650
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
發(fā)明者帕爾·克里斯汀·本茨羅德, 斯蒂格·蘭德, 珀?duì)枴げ紖文釥柹?申請(qǐng)人:科博尼Asa