用竹材制造人造硬木的方法

摘要

一种采用竹材作为原料制造人造硬木的方法，其特征在于将高含水率的竹材进行多次注水线性纵向辊压后制成纤维状竹束，将纤维状竹束干燥后再进行染色、截断、施胶、组坯、加压，即可制得材性、外观与硬木相仿的板材或方材。采用本发明制成的竹制人造硬木，除了具有与天然硬木相似的密度和质感以外，其防腐、防霉性都较其它竹质板材有明显提高，可以用于室外，也可用作家具和室内建筑装饰用材等，是一种性能良好的新型天然环保材料。

说明书

一、技术领域

本发明属于木材加工行业中的人造板制造技术，具体涉及一种利用竹材制造仿珍贵硬木的方法。

二、背景技术

随着世界范围内热带雨林的急剧减少，珍贵硬阔叶材，如红木中的紫檀、黑檀、柚木等商用材日益减少，且价格越来越昂贵。珍贵硬阔叶材生长周期均为50年以上，有的甚至上百年，砍伐后很难再进行恢复，世界各国相继采取了严厉的禁伐措施。由于珍贵硬阔叶材是制造珍贵实木家具的主要原料，随着生活水平的提高，对珍贵硬木的需求不但没有减少反而加大，人们迫切需要一种既在外观上与珍贵实木家具用材相仿、又具有与珍贵硬木相似或相同质感的替代材料，从而解决珍贵家具用材需求与供应上的尺寸出矛盾。

竹子具有生长快、无需年年造林即可连续利用的优点，竹材比木材的强度高、尺寸稳定好。但现有的各种竹材人造板产品，尚无法在外观上替代珍贵硬木使用，且竹材普遍具有易霉、易蛀的弊病。

因此，如何将速生的竹材制成仿硬木材料，对于缓解珍贵硬阔叶材的需求，保护热带雨林，促进生态环境的可持续发展有着重要意义。

三、发明内容

本发明的目的是寻找一种以竹材作为原料，制造出具有与天然硬木相似密度和质感的人造硬木产品。

本发明的技术解决方案为：一种采用竹材作为原料制造人造硬木的方法，其特征在于：

a.将高含水率的竹材进行多次注水线性纵向辊压后制成纤维状竹束；

b.将注水线性辊压后制成的纤维状竹束干燥后进行施胶、组坯、加压。

在上述解决方案中，采用的技术原理为利用竹材的组织结构特点，即自身除竹节外，其它主要部位无横向组织，通过对高含水率的、去除内部竹隔的竹材进行多次注水线性纵向辊压，竹材组织内的水分在压辊的线性高压作用下，竹材组织的纹孔间形成很大的横向喷射力，这种横向喷射力不仅可使竹材的纵向纤维组织分解成均匀的小股竹束，同时可使竹材内的淀粉等糖分及蛋白质等营养物质被高压水流溶解、冲刷、带走。如果进行多次注水线性辊压，不仅达到了充分分解竹束的效果，还可达到竹材脱糖、防霉的效果，并且使竹纤维的纹孔保持畅通。制好的竹束可直接进行干燥、组坯、施胶、加压制板。

为了得到具有与天然硬木相似质感的人造硬木产品，还可以对竹束进行染色处理，染料以直接染料和碱性染料为主，也可采用其它与胶黏剂匹配的染料，可根据不同的仿制对象进行染色剂的选择和设计。由于染色时竹束的纹孔畅通，因此，竹束的染色处理较易进行，克服了以往竹材染色不易染透的难题。

竹束施胶时，一般采用酚醛树脂为胶黏剂。如果制造浅色系列的珍贵硬材，则以醇溶性酚醛树脂或三聚氰胺树脂为主要胶黏剂，也可用低分子量的水溶性酚醛树脂。深色系列，则以高分子量酚醛树脂为主。

为了使竹制人造硬木得到更为理想的力学性能，竹制人造硬木在热压前可进行合理的组坯。竹束可根据组坯的需要分别截成不同的长度，一般小竹束的长度为长竹束的1/8～1/20，以填充因长竹束在组坏时搭接所形成的随机空隙，并增加制成品的横向强度。将这两种不同规格的竹束或染色竹束按照预先设定的重量比例，在振动组坯台上进行组坯。组坯时，先将长竹束铺在底层，其它各层随机排布，保持竹束在纵向和横向的强度分布比例处于所设计的比例范围内。合理组坯后得到的成品人造硬木，可以有效地防止变形，开裂等天然材料的固有弊病。

四、附图说明

图1为竹材原始纵向纤维管束组织形态放大1310倍后的电镜照片，图中可以看到竹材的细胞内含有丰富的淀粉(图中白色颗粒)且纤维细胞排列紧密；

图2和图3为竹材注水辊压后的纵向纤维管束组织形态放大1310倍后的电镜照片，图中可以看到经注水辊压后的纤维管束形态已发生了很大改变，纤维束纤维呈现明显分离状，管孔也有部分破坏现象。且图中已无白色的淀粉颗粒，说明注水辊压不但可以很好分离竹束，更可以使竹材内的淀粉等糖分及蛋白质等营养物质被水流冲走，从而达到了竹材脱糖、防霉的效果；

五、具体实施方式

实施例1：

以毛竹或丛生竹为原料，将采伐后的毛竹或丛生竹截断、剖开、去节后，浸或蒸煮至竹材初始含水率在50％以上。

在辊压机上，以100～500N/mm的线压、0.03～0.5m/s的辊压速度对竹材进行纵向辊压处理。根据竹材的剖切宽度，一般辊压3～10次，即可达到竹材基本被分解成竹束的目的。

每次辊压后的竹束，其含水率将会降低至30％以下，因此需对每次辊压处理后、需要进行下一次辊压的竹束再进行注水，再注水时可对竹束用常温水或热水直接浸渍，或采用直接喷淋的方法，使其含水率再增高到50％以上。

制得的竹束能较好地保持纤维纵向不断裂，横向松散而不完全分离。重复注水辊压可在一台辊压机上完成，也可在多台连续工作的辊压机上完成。

将多次注水纵向辊压后制得的竹束干燥或清洗后进行染色处理，所用染料以直接染料和碱性染料为主，也可采用其它与胶粘剂匹配的染料，可根据不同的仿制要求进行颜色的选择和设计。由于染色时竹束的纹孔畅通，因此，竹束的染色处理较易进行，克服了以往竹材染色不易染透的难题。

染色后的竹束即可进行施胶，采用普通酚醛树脂胶粘剂，施胶量控制在15％～30％左右；施胶后的竹束经过干燥、截断、组坯、压制成形，即可制得材性、外观与硬木相仿的板材或方材。为了提高组坯效果，组坯可在振动工作台上进行；压制则可采用高频热压、普通热压或冷压等与胶粘剂相配合的压制工艺和设备，当压力控制在40～80MPa之间时，可得到密度为0.9～1.1g/cm³左右的人造硬木成品。

实施例2：

为了得到更好的染色效果，可对多次注水辊压后制得的竹束进行常规漂白和炭化处理。

漂白和炭化处理后的竹束可直接用于压制板材，形成天然的竹质硬木。也可在漂白或炭化之后进行进一步的染色处理后进行压制成板。

同时也可对染色与漂白或炭化竹材处理的竹束进行混杂组坯，制出特有色泽和纹理的硬木。

采用本发明制成的竹制人造硬木，除了具有与天然硬木相似的密度和质感以外，其防腐、防霉性都较其它竹质板材有明显提高，可以用于防腐、防霉性能要求很高的室外，也可用作家具和室内建筑装饰用材等，是一种性能良好的新型天然环保材料。