(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110303563 A(43)申请公布日 2019.10.08
(21)申请号 201910613627.7(22)申请日 2019.07.09
(71)申请人 中国林业科学研究院木材工业研究
所
地址 100091 北京市海淀区东小府1号(72)发明人 张亚梅 余养伦 于文吉 (74)专利代理机构 北京市铸成律师事务所
11313
代理人 刘文娜 郗名悦(51)Int.Cl.
B27J 1/00(2006.01)B27K 3/08(2006.01)B27K 9/00(2006.01)B27L 11/08(2006.01)B27N 1/02(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图4页
B27N 3/04(2006.01)
(54)发明名称
一种具有抗菌防霉性能的重组竹及其制造方法
(57)摘要
本发明涉及一种具有抗菌防霉性能的重组竹及其制造方法。所述制造方法主要包括：竹束的制造、竹束的防霉处理、竹束的施胶以及重组成型。本发明的重组竹产品具有制造过程和后期使用过程中防霉剂流失少、防霉剂使用量少、抗菌防霉好、效果持久、生产成本较低以及更加环保等优点。
CN 110303563 ACN 110303563 A
权 利 要 求 书
1/1页
1.一种抗菌防霉的重组竹的制造方法，包括以下步骤：A.竹束的制造：将竹材裁截成竹筒、沿着纵向剖分成弧形竹片并且疏解形成网状竹束；B.竹束的干燥：
将步骤A制得的所述竹束干燥至含水率为约5-15％；C.竹束的防霉处理：
将步骤B制得的干燥竹束浸入防霉剂中，所述防霉剂的载药量为竹束绝干质量的约0.15-5.0％；将浸渍所述防霉剂后的竹束再次干燥至含水率为约1-5％；
D.竹束的施胶处理：
所述重组竹的上表层部和下表层部中的竹束的涂胶：将步骤C制得的干燥竹束双面涂施胶黏剂，陈放0.5-1小时，将涂胶后的竹束干燥至含水率为约10-14％，其中在后期重组成型时，将2-3层涂胶后的竹束作为所述重组竹的上表层部并且将2-3层涂胶后的竹束作为所述重组竹的下表层部；和
所述重组竹的芯层部中的竹束的浸胶：将步骤B制得的干燥竹束浸渍在胶黏剂溶液中直至所需的施胶量，将浸胶后的竹束干燥至含水率为约10-14％，其中在后期重组成型时，浸胶后的竹束置于所述重组竹的上表层部和下表层部之间作为所述重组竹的芯层部；
E.重组成型：
将步骤D中获得的所述重组竹的上表层部中的竹束、所述重组竹的芯层部中的竹束和所述重组竹的下表层部中的竹束压制成密度为约0.70-1.40g/cm3的重组竹。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述防霉剂的浸渍方式包括直接浸渍、负压浸渍、加压浸渍或真空加压浸渍。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述防霉剂为水溶性防霉剂。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述防霉剂为无机防霉剂或有机防霉剂。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述防霉剂含有中草药成分。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述胶黏剂为酚醛树脂胶黏剂。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，将所述胶黏剂配制成固含量约20-35％进行涂胶且涂胶量为竹束绝干质量的约8-20％。8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，将所述胶黏剂配制成固含量约6-18％的溶液进行浸胶且浸胶量为竹束绝干质量的约8-20％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述步骤A获得的网状竹束的直径为约1mm-3mm。
10.一种抗菌防霉的重组竹，其通过根据权利要求1-9中任一项所述的方法制造。
2
CN 110303563 A
说 明 书
一种具有抗菌防霉性能的重组竹及其制造方法
1/5页
技术领域
[0001]本发明总体属于竹材复合材料加工技术领域，具体涉及具有抗菌防霉性能的重组竹及其制造方法。
背景技术
[0002]新型重组竹是在改进现有竹材人造板及其制造方法不足的基础上开发的一项新的重组竹制造技术。此技术是以竹材为原料，通过纤维可控分离技术、单板化展平技术、制造单元优化技术、竹青竹黄胶合技术、竹材增强单元导入技术等多项技术集成，在不去除竹青和竹黄的条件下，将竹材疏解成单板加以利用，制造成高性能的重组竹。新型重组竹的制备过程主要包括：竹材原料经过疏解形成竹束、施胶、干燥、组坯、热压或冷压热固化成型等。由于新型重组竹具有高的竹材原料利用率、高的产品性能和高附加值等，其可广泛地应用于室内外地板、建筑梁柱、家具、水泥模板、火车车厢底板和建筑撑木等。[0003]然而，即使经过热压或冷压热固化工艺，重组竹产品在使用过程中在湿热环境下极易发生不同程度的霉变。尤其当重组竹产品作为户外材料使用时，在潮湿的环境下霉变严重，在一定程度上影响其使用价值和外观，进而影响了重组竹材料的大范围的推广和应用。因此，减少重组竹产品的霉变发生、延长其使用寿命对于重组竹的大面积推广显得尤为重要。
[0004]在当前的重组竹防霉处理中，主要涉及两种防霉处理方式：一种是将竹材疏解后得到的竹束浸渍防霉剂后，通过浸渍低分子量的水溶性胶黏剂进行处理，但是这种处理方式容易导致重组竹制造过程中防霉剂的流失，极大地降低、甚至无法达到有效的防霉效果；另一种方式是将制造好的重组竹产品浸渍防霉剂进行防霉处理，但是表面浸渍防霉剂的重组竹在户外环境下，极易降解和流失，且随着时间的流逝，防霉性能不断下降。[0005]因此，减小防霉剂在重组竹制造过程中的流失以及损耗、减少防霉剂的使用量和处理时间、进而提高防霉剂的利用率是当前迫切需要解决的问题。发明内容
[0006]本发明的目的在于提供一种重组竹的高效防霉处理方法，该方法能够显著地减少或避免防霉剂在重组竹制造过程中的流失，实现了防霉剂在重组竹生产中的高效利用、以及重组竹产品高效、持久的防霉。[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种抗菌防霉重组竹的制造方法，包括以下步骤：[0008]A.竹束的制造：[0009]将竹材裁截成竹筒、沿着纵向剖分成弧形竹片并且疏解形成网状竹束；[0010]B.竹束的干燥：
[0011]将步骤A制得的所述竹束干燥至含水率为约5-15％、优选地约5-8％；[0012]C.竹束的防霉处理：
[0013]将步骤B制得的干燥竹束浸入防霉剂中，所述防霉剂的载药量为竹束绝干质量的
3
CN 110303563 A
说 明 书
2/5页
约0.15-5.0％、优选地约0.35-3.5％、优选地约1.0-2.5％；将浸渍所述防霉剂后的竹束再次干燥至含水率为约1-8％、优选约1-5％；[0014]D.竹束的施胶处理：
[0015]所述重组竹的上表层部和下表层部中的竹束的涂胶：将步骤C制得的干燥竹束双面涂施胶黏剂，陈放0.5-1小时，将涂胶后的竹束干燥至含水率为约10-14％、优选地约12-14％或约13％，其中在后期重组成型时，将2-3层涂胶后的竹束作为所述重组竹的上表层部并且将2-3层涂胶后的竹束作为所述重组竹的下表层部；和[0016]所述重组竹的芯层部中的竹束的浸胶：将步骤B制得的干燥竹束浸渍在胶黏剂溶液中直至所需的施胶量，将浸胶后的竹束干燥至含水率为约10-14％、优选地约12-14％或约13％，其中在后期重组成型时，浸胶后的竹束置于所述重组竹的上表层部和下表层部之间作为所述重组竹的芯层部；[0017]E.重组成型：
[0018]将步骤D中获得的所述重组竹的上表层部中的竹束、所述重组竹的芯层部中的竹束和所述重组竹的下表层部中的竹束压制成密度为约0.70-1.40g/cm3的重组竹。[0019]优选地，所述竹材选自毛竹、慈竹、绿竹、红壳竹等中的一种或多种。[0020]优选地，所述防霉剂的浸渍方式可包括直接浸渍、负压浸渍、加压浸渍或真空加压浸渍。
[0021]具体地，竹束绝干质量是指将竹束在105℃烘干直至其质量恒定时的质量。[0022]具体地，直接浸渍的操作步骤如下：将防霉剂倒入浸渍池或槽中，将疏解后的竹束放置到槽中，一段时间后取出浸入防霉剂的竹束；负压浸渍的操作步骤如下：将疏解后的竹束置于浸渍处理真空罐中，密闭抽真空，然后通入防霉剂，浸泡该竹束一段时间，再打开真空罐，取出浸入防霉剂的竹束；加压浸渍的操作步骤如下：将防霉剂和疏解后的竹束置于浸渍处理罐中，密闭加压，持续一段时间，然后泄压、打开处理罐，取出浸渍防霉剂后的竹束；真空加压浸渍的操作步骤如下：将疏解后的竹束置于浸渍处理真空罐中，密闭抽真空，然后通入防霉剂，加压浸渍，持续一段时间后泄压，打开处理罐，取出浸渍防霉剂的竹束。[0023]优选地，所述防霉剂可为水溶性防霉剂。[0024]优选地，所述防霉剂可为无机防霉剂或有机防霉剂。[0025]优选地，所述防霉剂可还含有中草药成分，尤其是具有防腐抗菌、提神、抗疲劳、保健等作用的中草药成分。[0026]优选地，所述胶黏剂可为酚醛树脂胶黏剂。[0027]优选地，所述胶黏剂配制成固含量20-35％进行涂胶且涂胶量为竹束绝干质量的8-20％。
[0028]优选地，所述胶黏剂配制成固含量6-18％的溶液进行浸胶且浸胶量为竹束绝干质量的8-20％。[0029]优选地，所述步骤A获得的网状竹束的直径为约1mm-3mm。[0030]优选地，所述干燥通过气干法进行，或者通过干燥装置进行，所述干燥装置例如为网带式干燥机或者窑式干燥机。[0031]优选地，所述胶黏剂的涂施通过双面辊涂机、淋涂机或其他常规的涂施装置进行。[0032]优选地，所述胶黏剂的涂施包括喷施、淋洒、涂抹胶黏剂等。
4
CN 110303563 A[0033]
说 明 书
3/5页
优选地，所述压制通过热压法或冷压热固化法(固化温度为135-145℃)进行。
[0034]根据本发明的另一方面，提供了一种抗菌防霉的重组竹，其由上表层部、芯层部和下表层部构成，所述重组竹的密度为约0.70-1.40g/cm3，其中：所述上表层部由2-3层竹束构成，并且所述下表层部由2-3层竹束构成，并且所述上表层部和所述下表层部中的竹束负载有防霉剂并且在所述竹束的防霉剂上附着胶黏剂；所述芯层部由竹束构成，所述芯层部中的竹束负载有胶黏剂；所述上表层部、下表层部和芯层部中的所述竹束为竹片经过疏解形成的网状竹束，所述竹束的直径为约1mm-3mm；并且所述上表层部和下表层部中的竹束的防霉剂的量为竹束绝干质量的约0.15-5.0％；和所述上表层部、下表层部和芯层部中的竹束的胶黏剂的量为竹束绝干质量的约8-20％。[0035]优选地，涂胶量或浸胶量通过以下公式计算：
[0036]
式中：G—涂胶量/浸胶量(％)；G1—涂胶前/浸胶前的材料的质量(g)；G2—涂胶后/浸胶后的材料质量(g)；P—胶粘剂配置的胶液的固体含量(％)；W—涂胶前/浸胶前材料的含水率(％)。[0038]优选地，重组竹中的防霉剂为水溶性防霉剂。[0039]优选地，重组竹中的防霉剂为无机防霉剂或有机防霉剂。[0040]优选地，重组竹中的防霉剂含有中草药成分。[0041]优选地，重组竹中的胶黏剂为酚醛树脂胶黏剂。[0042]根据本发明的又一方面，提供了本发明的重组竹在制造室内外装饰材料、建筑物、地板、家具、玩具等中的用途。
[0043]本发明的有益效果包括：(1)防霉剂在重组竹表层部的竹束层中分布均匀；(2)防霉剂仅处理表面部的2-3层竹束，显著地降低防霉剂使用量以及防霉剂处理的时间；(3)由于竹束采用涂胶方法将防霉剂完全包裹在酚醛树脂胶黏剂和竹束之间，因此有效地降低重组竹制造过程中以及后期产品使用过程中防霉剂的流失；(4)实现了室外高湿环境下长时间(如，长达6个月)的高效防霉；和(5)有效降低了防霉重组竹的生产成本。附图说明
[0044]图1示出本发明的重组竹构造示意图；
[0045]图2示出本发明的竹材疏解前(a-d)和疏解后(e-h)的SEM图；[0046]图3A-3B示出本发明的竹材(A：竹束；B：重组竹)浸渍防霉剂后的Micro-CT图；[0047]图4示出根据本发明的方法浸渍防霉剂后的重组竹的EDS图；[0048]图5示出本发明的重组竹中的酚醛树脂胶黏剂的分布图；[0049]图6示出本发明的重组竹的室内试验的防霉效果图；和[0050]图7示出本发明的重组竹的室外试验的防霉效果图。
具体实施方式
[0051]下面结合实施例，进一步阐述本发明。应理解，本发明的技术方案不限于以下所列举的具体实施方式，还包括各种具体实施方式的组合。
5
[0037]
CN 110303563 A[0052]
说 明 书
4/5页
下述实施例中所使用的实验方法和装置如无特殊说明，均为常规方法和装置。
[0053]下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。[0054]本发明中的表述“约”指该具体的值以及在该值±5％范围内的合理延伸仍包含在本发明要求保护的范围内。如数值5％，指在(5-5*0.05)％-(5+5*0.05)％范围内的全部数值，包括两个端值。[0055]实施例1：抗菌防霉重组竹的制造[0056]一种抗菌防霉重组竹的制造方法，包括如下步骤：[0057]1)竹束的制造
[0058]将慈竹竹材锯成一定长度的竹筒，沿纵向剖成弧形竹片；将所述竹片在多功能疏解机中进行疏解分离成纵向不断、横向交织的网状竹束结构，其中竹束的直径小于3mm；[0059]2)竹束的干燥
[0060]将步骤1)中获得的网状竹束采用气干法干燥至含水率为约8％；[0061]3)竹束的防霉处理
[0062]将步骤2)中获得的一部分竹束浸入主要成分为IPBC、季铵盐和OIT的水溶性防霉剂AEM5700-O-30(购自广州佳尼斯防霉抗菌科技有限公司)中约30分钟至1小时，以促进防霉剂更好地向材料内部渗透，其中，防霉剂的载药量是竹束绝干质量的约0.40％。浸渍防霉剂后的竹束，采用网带式干燥机干燥至含水率为约3％，其中干燥温度为约105℃。[0063]4)竹束施胶
[0064]将步骤3)中获得的浸渍过防霉剂的竹束，采用酚醛树脂胶黏剂利用双面辊涂机对竹束进行双面涂胶。所采用的酚醛树脂胶黏剂商购自北京太尔胶黏剂有限公司的PF16L510，具体参数如下：固含量为44.92％；粘度cps/30℃为50；pH值为9.8；游离甲醛为0.084％；游离苯酚为2.51％。将酚醛树脂胶黏剂配成固含量为约32％，涂胶量为竹束绝干质量的约18％，具体地，对竹束双面涂胶，陈放0.5-1小时以使得胶液更易于向材料内部渗透，然后将涂胶后的竹束干燥至含水率为约12％。这部分经过防霉剂处理和涂胶的竹束在随后的重组成型中放置在重组竹的上、下表面，各铺3层，分别构成重组竹的上表层部和下表层部。[0065]另外，重组竹中除构成上、下表层部的经防霉处理和涂胶后的竹束外，其余的构成芯层部的竹束采用浸胶法施胶。所采用的酚醛树脂胶黏剂同涂胶过程采用的胶黏剂。具体地，将酚醛树脂胶黏剂配成固含量为约15％的溶液，将步骤2)中获得的一部分竹束浸渍在该酚醛树脂溶液中约10min，浸胶量为竹束绝干质量的约18％。浸胶后的竹束，采用气干法将竹束的含水率干燥至为约12％。这部分未经过防霉处理、浸胶后的竹束在后期重组成型中放置在重组竹的中间部分，构成重组竹的芯层部。[0066]5)重组成型
[0067]将4)中获得的涂胶竹束和浸胶竹束按顺纹组坯后，采用热压法制造成密度为约1.15g/cm3的重组竹。
[0068]如图1所示本发明重组竹的结构示意图，其中，防霉剂仅仅分布在重组竹的上下两个表层部且被胶黏剂完全覆盖。[0069]实施例2：防霉剂在竹束和重组竹中的分布测试[0070]取经疏解后的竹束以及防霉剂处理后的竹束，分别采用扫描电子显微镜(SEM)、微
6
CN 110303563 A
说 明 书
5/5页
型计算机断层扫描仪(Micro-CT)、能谱分析技术(EDS)以及激光共聚焦显微镜观察防霉剂在竹束以及重组竹中的分布特征(如图2-5所示)。[0071]结果发现：竹束经过疏解处理后，如图2(e-h)所示，维管束和薄壁组织被破坏，纤维细胞沿胞间层出现裂隙，从而增加了竹束的比表面积。将竹束浸渍在防霉剂溶液中时，防霉剂可以通过竹材疏解的裂纹和缝隙进入到竹材的细胞腔和细胞壁中，从而提高了防霉剂的浸渍均匀性。
[0072]在计算机断层扫描观察中，由于防霉剂中包括含有碘元素的IPBC，且X射线对不同的物质吸收率不同，防霉剂中的碘元素(I)在CT图像中颜色较亮。如图3A所示，竹束中未被破坏的薄壁组织中以及被破坏的维管束和纤维细胞的缝隙处都有亮点出现，说明竹束中浸渍的防霉剂通过裂纹和缝隙进入到竹束的维管束、薄壁组织和纤维细胞中。如图3B所示，根据防霉剂中的碘元素(I)的横截面分布图可知，防霉剂主要分布在重组竹被压缩的薄壁细胞和竹束疏解产生的裂隙中。[0073]另外，采用能谱仪EDS观察可知，防霉剂均匀地分布在重组竹中(图4)。[0074]如图5所示，采用激光共聚焦显微镜观察酚醛树脂胶黏剂的分布情况，可知酚醛树脂胶黏剂在竹材和防霉剂上形成了一层胶膜，从而能防止防霉剂的流失。[0075]上述实验结果表明，防霉剂在经疏解后的竹束层中均匀地分布。因此，由2-3层防霉剂处理的竹束层构成重组竹的表层部分，这有利于重组竹实现均匀一致的防霉效果。[0076]实施例3：重组竹的防霉性能测试[0077]参照国家标准GB/T 18261-2013《防霉剂对木材霉菌及变色菌防治效力的试验方法》，将实施例1中获得的重组竹作为研究对象在室内和室外条件(四川成都室外环境，放置时间为2018年9月至2019年3月)进行测试，其中室内分析其对一种变色菌(可可球二孢，Botryodiplodia theobromae Pat.)的抗菌防霉效果，其中，采用未施用防霉剂的重组竹作为对照。
[0078]如图6所示，在室内测试4周后，本发明的重组竹对可可球二孢的感染值为0；而未施用防霉剂的重组木4周后的感染值达到4。另外，如图7所示，观察到在长达6个月的时间内，本发明的重组竹的重组竹表面未发生霉变现象，而未施用防霉剂的重组竹则在第10天左右开始出现霉变，这充分显示本发明的重组竹出现霉变的时间显著晚于未施用防霉剂的重组竹。
[0079]试验结果表明：经过本发明方法制造的重组竹在相同的条件下比未使用防霉剂处理的重组竹的防霉效果显著。原因是通过采用涂胶工艺将防霉剂包覆在竹束和酚醛树脂胶黏剂之间，减少了防霉剂在重组竹制造过程和后期使用过程中的损失。因此，本发明的重组竹制造工艺显著地降低了重组竹防霉处理中的防霉剂使用量，进而有效地降低了防霉重组竹的生产成本，且根据该方法制得的重组竹还具有极佳的抗菌防霉效果。[0080]以上所述仅仅是本发明的优选实施方式。应当指出的是，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，本领域技术人员可对本发明的细节进行各种修改、变更或替换。这些修改、变更或替换也应理解为包括在本发明要求保护的范围之内。
7
CN 110303563 A
说 明 书 附 图
1/4页
图1
图2
8
CN 110303563 A
说 明 书 附 图
2/4页
图3A
图3B
图4
9
CN 110303563 A
说 明 书 附 图
3/4页
图5
图6
10
CN 110303563 A
说 明 书 附 图
4/4页
图7
11
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容