一種凍融循環(huán)處理竹材的方法及產(chǎn)品和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬林業(yè)工程領(lǐng)域中木材科學(xué)與技術(shù)專業(yè)方向的技術(shù)，具體涉及一種凍融循環(huán)處理竹材的方法及產(chǎn)品和應(yīng)用。本發(fā)明用冰凍與融化技術(shù)手段處理竹材以及使用凍融竹材所進(jìn)行的后續(xù)加工。該方法可有效提高竹材纖維的軟化程度與塑性形變，改善竹材的干燥特性、潤(rùn)濕性能、滲透性能與膠合性能，以及相關(guān)產(chǎn)品的物理力學(xué)性能，生產(chǎn)過(guò)程未添加任何化學(xué)物質(zhì)，且無(wú)其他附加污染物生成，符合綠色環(huán)保的理念。融循環(huán)處理生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單方便，無(wú)其他附加污染物生成，對(duì)竹材加工相關(guān)行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能降耗、高值化利用與高效發(fā)展具有重大意義。
【專利說(shuō)明】一種凍融循環(huán)處理竹材的方法及產(chǎn)品和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬林業(yè)工程領(lǐng)域中木材科學(xué)與技術(shù)專業(yè)方向的技術(shù)，具體涉及一種凍融循環(huán)處理竹材的方法及產(chǎn)品和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)展竹產(chǎn)業(yè)已成為林業(yè)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)村增收致富的一個(gè)重要途徑。竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活中發(fā)揮著重要作用，對(duì)于改善生態(tài)環(huán)境、增加農(nóng)民收入、繁榮地方經(jīng)濟(jì)、新農(nóng)村建設(shè)等具有重大意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種凍融循環(huán)處理竹材的方法及產(chǎn)品和應(yīng)用。該方法可有效提高竹材纖維的軟化程度與塑性形變，改善竹材的干燥特性、潤(rùn)濕性能、滲透性能與膠合性能，以及相關(guān)產(chǎn)品的物理力學(xué)性能，生產(chǎn)過(guò)程未添加任何化學(xué)物質(zhì)，且無(wú)其他附加污染物生成，符合綠色環(huán)保的理念。
[0004]本發(fā)明首先提供了一種凍融循環(huán)處理竹材的方法，所述方法包括以下步驟:
(1)竹材形式:包括圓竹、竹片、竹單板、竹束、竹絲、竹纖維、竹碎料；
(2)竹材含水率:新鮮生竹或經(jīng)增濕處理竹材,使其絕對(duì)含水率調(diào)整為30%以上；
(3)冰凍:將竹材速凍處理，溫度-10.(TC?-50.(TC、時(shí)間2?24h ;
(4)融化:將冰凍竹材自然或加速化冰處理，溫度10.(TC?80.(TC、時(shí)間I?6h ;
(5)循環(huán):將融化竹材重復(fù)步驟(2)、(3)、(4)的方法循環(huán)進(jìn)行，循環(huán)次數(shù)I?20次；
(6)保存:凍融循環(huán)處理后的竹材置于陰涼處備用，要求環(huán)境溫度15.(TC?25.(TC、環(huán)境濕度55%?75%，保持竹材含水率40%?60%。
[0005]本發(fā)明還保護(hù)了如所述方法處理得到的竹材。
[0006]本發(fā)明另外提供了所述竹材的應(yīng)用，將所述竹材進(jìn)行后續(xù)加工，用于人造板生產(chǎn)。
[0007]更進(jìn)一步地，所述竹材所進(jìn)行的后續(xù)加工過(guò)程獨(dú)立或包括以下步驟:竹材軟化、竹材干燥、竹材炭化、竹材漂白染色處理、竹材施膠浸膠處理、竹材重組。
[0008]所述竹材軟化:將所述竹材進(jìn)行水熱、蒸煮或工業(yè)堿液再處理；其中水熱時(shí)控制水溫在50?80°C，蒸煮時(shí)控制蒸汽壓力0.20?0.40MPa,工業(yè)堿液再處理時(shí)工業(yè)堿液濃度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%?15%、時(shí)間2?6h。
[0009]所述竹材重組:所述竹材重組膠合為平面、彎曲或異型人造板產(chǎn)品，產(chǎn)品的平均密度控制范圍0.80?1.30g/cm3，剖面密度變化范圍0.65?1.5g/cm3。
[0010]本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn):
應(yīng)用冰凍與融化技術(shù)手段處理竹材以及使用凍融竹材所進(jìn)行的后續(xù)加工，明顯改善竹材的潤(rùn)濕、滲透、熱傳導(dǎo)等物理特性，可有效提高竹材纖維塑性與微孔結(jié)構(gòu)，改善竹材的干燥、竹材浸膠、竹材漂白染色、竹材重組膠合等各種加工特性。凍融循環(huán)處理生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單方便，無(wú)其他附加污染物生成，符合綠色環(huán)保的理念。對(duì)竹材加工相關(guān)行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能降耗、高值化利用與高效發(fā)展具有重大意義。

【具體實(shí)施方式】
[0011]凍融循環(huán)處理竹材方法，包括應(yīng)用冰凍與融化技術(shù)手段處理竹材以及使用凍融循環(huán)處理的竹材所進(jìn)行的竹材軟化處理、竹材纖維分離、竹材孔隙結(jié)構(gòu)控制、高效竹材干燥技術(shù)、竹材炭化技術(shù)、竹材漂白染色處理、竹材施膠浸膠處理、竹材重組膠合等人造板生產(chǎn)；
凍融循環(huán)處理竹材方法的過(guò)程包括以下步驟:
(1)竹材:包括圓竹、竹片、竹單板、竹束、竹絲、竹纖維、竹碎料等單元形式；
(2)竹材含水率:新鮮生竹或經(jīng)增濕處理竹材,使其絕對(duì)含水率調(diào)整為30%以上；
(3)冰凍:將竹材速凍處理，溫度-10.(TC?-50.(TC、時(shí)間2?24hours ；
(4)融化:將冰凍竹材自然或加速化冰處理，溫度10.(TC?80.(TC、時(shí)間I?6hours ；
(5)循環(huán):將化凍竹材重復(fù)步驟(2)、(3)、(4)的方法循環(huán)進(jìn)行，循環(huán)次數(shù)I?20次；
(6)保濕:凍融循環(huán)處理后的竹材置于陰涼處備用，要求環(huán)境溫度15.(TC?25.(TC、環(huán)境濕度55%?75%，保持竹材含水率40%?60% ；
應(yīng)用凍融循環(huán)處理的竹材所進(jìn)行的后續(xù)加工過(guò)程可獨(dú)立或包括以下步驟:
(O竹材軟化:凍融循環(huán)處理的竹材進(jìn)行水熱、蒸煮或工業(yè)堿液再處理?？刂扑疁卦?0?80°C、蒸汽壓力0.20?0.40MPa、工業(yè)堿液濃度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%?15%、時(shí)間2?6hours ;軟化后的竹材可進(jìn)行竹材展平、纖維分離、竹材重組等；
(2 )竹材孔隙結(jié)構(gòu)控制:竹材細(xì)胞結(jié)構(gòu)中維管束的面積占有相當(dāng)?shù)谋壤?，?gòu)成竹材力學(xué)性能的重要因素是竹材細(xì)胞壁的物質(zhì)量，竹材的強(qiáng)度和剛度主要由維管束提供。竹材微觀結(jié)構(gòu)中包含基本組織薄壁細(xì)胞、維管束、纖維帽、導(dǎo)管等?；窘M織薄壁細(xì)胞孔徑約為10?40 μ m,導(dǎo)管孔徑約為50?90 μ m,導(dǎo)管周圍纖維帽上許多微孔孔徑約5 μ m以下。凍融循環(huán)處理的竹材其薄壁細(xì)胞、維管束、纖維帽、導(dǎo)管等孔徑均有不同程度的軟化或擴(kuò)大，竹材細(xì)胞壁的物質(zhì)量約減少3%?5%、孔隙結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致竹材比表面積增加約5%?10% ；
(3)凍融竹材后處理技術(shù):凍融循環(huán)處理的竹材，由于竹材的細(xì)胞壁物質(zhì)及孔隙結(jié)構(gòu)的調(diào)整與控制，明顯改善竹材的潤(rùn)濕、滲透、熱傳導(dǎo)等物理特性，竹材的潤(rùn)濕、滲透性約可提高5%?15%，竹材施膠浸膠效率提高10%?20%、竹材干燥節(jié)能約7%?12%。竹材漂白染色處理均勻性、竹材干燥處理的效率、竹材浸膠效果等工藝過(guò)程的質(zhì)量與效率顯著提高。
[0012](4)竹材重組壓制技術(shù):凍融竹材纖維的軟化程度與塑性形變性能的改善，竹材可以重組膠合為平面、彎曲或異型人造板產(chǎn)品，相關(guān)產(chǎn)品的平均密度控制范圍0.80?1.30g/cm3，剖面密度變化范圍0.65?1.5g/cm3，可改善產(chǎn)品表面特性，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能，有效減小重組竹產(chǎn)品密度，擴(kuò)大板材應(yīng)用性，降低相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)成本。
[0013]本發(fā)明的凍融循環(huán)處理竹材技術(shù)，豐富了竹材加工的手段，高效利用竹材資源，該方法可調(diào)整控制竹材孔隙結(jié)構(gòu)、擴(kuò)充竹材比表面積、改善竹材的潤(rùn)濕、滲透、熱傳導(dǎo)等物理特性、提高竹纖維塑性有效軟化竹材，明顯改善竹材的機(jī)械加工性能等，竹材凍融循環(huán)預(yù)處理可應(yīng)用于竹材纖維制備、竹材漂白染色處理、竹材干燥處理、竹材炭化加工、竹材人造板加工中的軟化、干燥、浸膠與熱壓等工藝過(guò)程，相關(guān)產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于竹纖維加工利用、建筑建材與室內(nèi)裝飾領(lǐng)域、家具制造業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等領(lǐng)域，該技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域與推廣市場(chǎng)前景廣闊，對(duì)竹材加工相關(guān)行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能降耗、高值化利用與高效發(fā)展等具有重大意義。
[0014]實(shí)施例1
(1)竹材:包括圓竹、竹片、竹單板、竹束、竹絲、竹纖維、竹碎料等單元形式；
(2)竹材含水率:新鮮生竹或經(jīng)增濕處理竹材,使其絕對(duì)含水率調(diào)整為30%；
(3)冰凍:將竹材速凍處理，冰凍溫度-50.(TC、時(shí)間2hours ；
(4)融化:將冰凍竹材自然化冰處理，融化溫度10.(TC、時(shí)間6hours ；
(5)循環(huán):將化凍竹材重復(fù)步驟(2)、(3)、(4)的方法循環(huán)進(jìn)行，循環(huán)次數(shù)20次；
(6)保濕:凍融循環(huán)處理后的竹材置于陰涼處備用，要求環(huán)境溫度15.(TC、環(huán)境濕度55%,保持竹材含水率60% ；
應(yīng)用凍融循環(huán)處理的竹材所進(jìn)行的后續(xù)加工過(guò)程可獨(dú)立或包括以下步驟:
(1)竹材軟化:凍融循環(huán)處理的竹材進(jìn)行水熱再處理?？刂扑疁卦?0°C、時(shí)間6hours；軟化后的竹材可進(jìn)行竹材展平、纖維分離、竹材重組等；
(2)竹材孔隙結(jié)構(gòu)控制:凍融循環(huán)處理的竹材其薄壁細(xì)胞、維管束、纖維帽、導(dǎo)管等孔徑均有不同程度的軟化或擴(kuò)大，竹材細(xì)胞壁的物質(zhì)量約減少3%、孔隙結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致竹材比表面積增加約5% ；
(3)凍融竹材后處理技術(shù):凍融循環(huán)處理的竹材，竹材的潤(rùn)濕、滲透性約可提高5%，竹材施膠浸膠效率提高10%、竹材干燥節(jié)能約7%。竹材漂白染色處理均勻性、竹材干燥處理的效率、竹材浸膠效果等工藝過(guò)程的質(zhì)量與效率顯著提高。
[0015](4)竹材重組壓制技術(shù):凍融竹材纖維的軟化程度與塑性形變性能的改善，竹材可以重組膠合為平面、彎曲或異型人造板產(chǎn)品，相關(guān)產(chǎn)品的平均密度控制范圍0.80?1.1Og/cm3，剖面密度變化范圍0.65?1.30g/cm3，可改善產(chǎn)品表面特性，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能，有效減小重組竹產(chǎn)品密度，擴(kuò)大板材應(yīng)用性，降低相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)成本。
[0016]實(shí)施例2
(1)竹材:包括圓竹、竹片、竹單板、竹束、竹絲、竹纖維、竹碎料等單元形式；
(2)竹材含水率:新鮮生竹或經(jīng)增濕處理竹材,使其絕對(duì)含水率調(diào)整為65%；
(3)冰凍:將竹材速凍處理，冰凍溫度-30.(TC、時(shí)間12hours ；
(4)融化:將冰凍竹材加速化冰處理，融化溫度40.(TC、時(shí)間3hours ；
(5)循環(huán):將化凍竹材重復(fù)步驟(2)、(3)、(4)的方法循環(huán)進(jìn)行，循環(huán)次數(shù)10次；
(6)保濕:凍融循環(huán)處理后的竹材置于陰涼處備用，要求環(huán)境溫度20.(TC、環(huán)境濕度65%，保持竹材含水率50% ；
應(yīng)用凍融循環(huán)處理的竹材所進(jìn)行的后續(xù)加工過(guò)程可獨(dú)立或包括以下步驟:
(1)竹材軟化:凍融循環(huán)處理的竹材進(jìn)行蒸煮再處理?？刂扑疁卦?0°C、蒸汽壓力
0.40MPa、時(shí)間4hours ;軟化后的竹材可進(jìn)行竹材展平、纖維分離、竹材重組等；
(2)竹材孔隙結(jié)構(gòu)控制:凍融循環(huán)處理的竹材其薄壁細(xì)胞、維管束、纖維帽、導(dǎo)管等孔徑均有不同程度的軟化或擴(kuò)大，竹材細(xì)胞壁的物質(zhì)量約減少4%、孔隙結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致竹材比表面積增加約7.5% ；
(3)凍融竹材后處理技術(shù):凍融循環(huán)處理的竹材的潤(rùn)濕、滲透性約可提高10%，竹材施膠浸膠效率提高15%、竹材干燥節(jié)能約9.5%。竹材漂白染色處理均勻性、竹材干燥處理的效率、竹材浸膠效果等工藝過(guò)程的質(zhì)量與效率顯著提高。
[0017](4)竹材重組壓制技術(shù):凍融竹材纖維的軟化程度與塑性形變性能的改善，竹材可以重組膠合為平面、彎曲或異型人造板產(chǎn)品，相關(guān)產(chǎn)品的平均密度控制范圍0.80?1.20g/cm3，剖面密度變化范圍0.65?1.40g/cm3，可改善產(chǎn)品表面特性，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能，有效減小重組竹產(chǎn)品密度，擴(kuò)大板材應(yīng)用性，降低相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)成本。
[0018]實(shí)施例3
(1)竹材:包括圓竹、竹片、竹單板、竹束、竹絲、竹纖維、竹碎料等單元形式；
(2)竹材含水率:新鮮生竹或經(jīng)增濕處理竹材,使其絕對(duì)含水率調(diào)整為100%；
(3)冰凍:將竹材速凍處理，冰凍溫度-10.(TC、時(shí)間24hours ；
(4)融化:將冰凍竹材加速化冰處理，融化溫度80.(TC、時(shí)間Ihours ；
(5)循環(huán):將化凍竹材重復(fù)步驟(2)、(3)、(4)的方法循環(huán)進(jìn)行，循環(huán)次數(shù)I次；
(6)保濕:凍融循環(huán)處理后的竹材置于陰涼處備用，要求環(huán)境溫度25.(TC、環(huán)境濕度75%,保持竹材含水率40% ；
應(yīng)用凍融循環(huán)處理的竹材所進(jìn)行的后續(xù)加工過(guò)程可獨(dú)立或包括以下步驟:
(1)竹材軟化:凍融循環(huán)處理的竹材進(jìn)行工業(yè)堿液蒸煮再處理?？刂扑疁卦?0°C、蒸汽壓力0.30MPa、工業(yè)堿液濃度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%、時(shí)間2hours ;軟化后的竹材可進(jìn)行竹材展平、纖維分離、竹材重組等；
(2)竹材孔隙結(jié)構(gòu)控制:凍融循環(huán)處理的竹材其薄壁細(xì)胞、維管束、纖維帽、導(dǎo)管等孔徑均有不同程度的軟化或擴(kuò)大，竹材細(xì)胞壁的物質(zhì)量約減少5%、孔隙結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致竹材比表面積增加約10% ；
(3)凍融竹材后處理技術(shù):凍融循環(huán)處理的竹材的潤(rùn)濕、滲透性約可提高15%，竹材施膠浸膠效率提高20%、竹材干燥節(jié)能約12%。竹材漂白染色處理均勻性、竹材干燥處理的效率、竹材浸膠效果等工藝過(guò)程的質(zhì)量與效率顯著提高。
[0019](4)竹材重組壓制技術(shù):凍融竹材纖維的軟化程度與塑性形變性能的改善，竹材可以重組膠合為平面、彎曲或異型人造板產(chǎn)品，相關(guān)產(chǎn)品的平均密度控制范圍0.80?1.30g/cm3，剖面密度變化范圍0.65?1.50g/cm3，可改善產(chǎn)品表面特性，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能，有效減小重組竹產(chǎn)品密度，擴(kuò)大板材應(yīng)用性，降低相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)成本。
【權(quán)利要求】
1.一種凍融循環(huán)處理竹材的方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: (1)竹材形式:包括圓竹、竹片、竹單板、竹束、竹絲、竹纖維、竹碎料； (2)竹材含水率:新鮮生竹或經(jīng)增濕處理竹材，使其絕對(duì)含水率調(diào)整為30%以上； (3)冰凍:將竹材速凍處理，溫度-10.0°C?-50.0°C、時(shí)間2?24h ; (4)融化:將冰凍竹材自然或加速化冰處理，溫度10.0°C?80.0°C、時(shí)間1?6h ; (5)循環(huán):將融化竹材重復(fù)步驟(2)、(3)、(4)的方法循環(huán)進(jìn)行，循環(huán)次數(shù)1?20次； (6)保存:凍融循環(huán)處理后的竹材置于陰涼處備用，要求環(huán)境溫度15.0°C?25.0°C、環(huán)境濕度55%?75%，保持竹材含水率40%?60%。
2.如權(quán)利要求1所述方法處理得到的竹材。
3.如權(quán)利要求2所述竹材的應(yīng)用，其特征在于:將所述竹材進(jìn)行后續(xù)加工，用于人造板生產(chǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于:所述竹材所進(jìn)行的后續(xù)加工過(guò)程獨(dú)立或包括以下步驟:竹材軟化、竹材干燥、竹材炭化、竹材漂白染色處理、竹材施膠浸膠處理、竹材重組。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于:所述竹材軟化:將所述竹材進(jìn)行水熱、蒸煮或工業(yè)堿液再處理；其中水熱時(shí)控制水溫在50?80°C，蒸煮時(shí)控制蒸汽壓力0.20?0.40MPa，工業(yè)堿液再處理時(shí)工業(yè)堿液濃度的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%?15%、時(shí)間2?6h。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于:所述竹材重組:所述竹材重組膠合為平面、彎曲或異型人造板產(chǎn)品，產(chǎn)品的平均密度控制范圍0.80?1.30g/cm3，剖面密度變化范圍 0.65 ?1.5g/cm3。
【文檔編號(hào)】B27K5/06GK104400856SQ201410656393
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】侯倫燈, 郭福思, 王舒婷, 陳婷婷 申請(qǐng)人:福建農(nóng)林大學(xué)