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CN107498652A - 高强竹纤维帘‑osb集装箱底板及其制造方法 - Google Patents

高强竹纤维帘‑osb集装箱底板及其制造方法 Download PDF

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CN107498652A CN201710796102.2A CN201710796102A CN107498652A CN 107498652 A CN107498652 A CN 107498652A CN 201710796102 A CN201710796102 A CN 201710796102A CN 107498652 A CN107498652 A CN 107498652A
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bamboo fiber
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Abstract

本发明涉及的是高强竹纤维帘‑OSB集装箱底板及其制造方法,其高强竹纤维帘‑OSB集装箱底板的结构是上下表层各铺设一层竹纤维帘（2），向内为施胶刨片定向表层（3）和施胶刨片随机排布芯层（4），或芯层用定向刨花板（5）。其制造方法包括如下工艺步骤：（1）制作竹纤维帘；（2）刨片或OSB的处理；（3）施胶；（4）组坯和热压。优点：将竹纤维帘与刨片或OSB组坯，这样可将量大的竹材和速生木材用到集装箱底板上，拓宽了底板的原料来源，具有原材料来源广、表面美观、生产效率高等优点，是一种可持续的循环经济，符合国际集装箱工业的发展要求。

Description

高强竹纤维帘-OSB集装箱底板及其制造方法
技术领域
本发明涉及的是高强竹纤维帘-OSB集装箱底板及其制造方法，属木材工业中的人造板制造技术领域。
背景技术
随着全球经济一体化的进程加快，全世界的物流量猛增，集装箱以快速的装卸、周转、运输方便安全而被越来越多使用，集装箱运输业发展飞快，促使集装箱的需求量也与日剧增。集装箱（Container）的底板要求有足够大的强度、刚度、吸振性、耐候性及较长的使用寿命，热带雨林的硬阔叶材阿必东（Apitong）和克隆（Keruing）一直被当作集装箱底板的理想材料，在20世纪90年代前一直是使用这两种木材制成的胶合板底板。全球已超过132,000,000TEU的集装箱安装了同一系列的热带雨林的硬阔叶材阿必东（Apitong）和克隆（Keruing）胶合板底板，严重影响热带雨林的生态环境，以印尼为例，上世纪五十年代该国森林面积为1.62亿公顷，到现在只有0.95亿公顷，其中原始森林毁损面积高达70%。由于该类树种的生长周期很长，一般均需50年以上，随着原始热带雨林的过度开采，大径级克隆和阿必东已出现原材料供应紧缺的局面。为此，马来西亚和印尼自1993年公布了限制砍伐热带雨林的政策，寻找新材料已刻不容缓。
近几年来，竹木复合集装箱地板的使用越来越多，主要为竹帘竹席和单板复合的集装箱底板，由于竹帘制造过程中采用劈蔑机来加工，这种机械只能对竹壁大约对剖，厚度不均，效率低，生产集装箱底板时需要采用冷进冷出的热压工艺，耗时耗能源。
现在有一种技术可以将新鲜竹材，在温度为160～190℃的饱和蒸汽罐中，利用高温蒸汽的快速加热和湿热热处理，此时半纤维素在如此高的温度和湿度下迅速水解和热解，达到短时间将维管束之间结合力减弱的目的，取出后将其将竹纤维束之间分离开来，其长束竹纤维的直径为0.25-0.60mm，再将其通过编织机，编织成一定厚度的竹纤维帘，将其浸渍胶粘剂后，经过脱水和干燥，再将其同刨片或OSB组坯制造板材，就可以得到热进热出的高强竹纤维帘-OSB集装箱底板，这是因为单根竹纤维的拉伸强度高达1770MPa（化学分离）、930MPa（机械分离）；维管束的拉伸强度达到470 MPa（机械分离），竹束纤维（通过化学离析或碾压疏解作用将竹材薄壁细胞分离形成的多个维管束在一起的竹丝纤维）拉伸强度达到610MPa（化学分离），将其应用到表层，可以发挥其在板坯表背层对整块板的力学性能大幅提升的优点。竹纤维经过高温热处理后，此时的竹纤维已具备尺寸稳定性好，且竹束帘的厚度均匀，板材可以采用热进热出的热压工艺，节约了能源，提高了效率，并且表层具有防腐、防蛀和防霉功效，制作成具有表面美观，强度高的集装箱底板。且芯层的OSB材料来源广泛，表层的长束竹纤维来源广泛，原料的利用率高。且本方法可以利用现在应用得较少的丛生竹和壁薄的毛竹竹梢等，如云南的巨龙竹、龙竹、黄竹，四川的慈竹，广东的青皮竹，福建的木竹等，且竹材的径级不限。
发明内容
本发明提出的是高强竹纤维帘-OSB集装箱底板及其制造方法，其目的旨在利用竹材的纤维几乎都是纵向平行排列、无横向纤维的特点，制造高强长束竹纤维，进一步制造高强竹纤维帘-OSB集装箱底板。
本发明的技术解决方案：
高强竹纤维帘-OSB集装箱底板，其结构是上下表层各铺设一层竹纤维帘(2)，向内为施胶刨片定向表层(3)和施胶刨片随机排布芯层(4),或芯层用定向刨花板(5)，在上下表层的外层还可以有一层树脂浸渍纸(1)。
其制造方法，包括如下工艺步骤：
（1）制作竹纤维帘；
（2）刨片或OSB的处理；
（3）施胶；
（4）组坯和热压。
本发明的优点：可有效地利用具有生长快、周期短、年年可择伐、持续利用时间长的散生竹和丛生竹资源，且竹材的径级不限。由于经高温饱和蒸汽处理，维管束间薄壁细胞易于分离，且竹纤维尺寸稳定性好，以及防腐、防蛀和防霉功效，这种高强长束竹纤维编制成帘后，采用可持续的速生林木材制作为刨片或OSB作为芯层材料，将竹纤维帘与刨片或OSB组坯，具有原材料来源广、表面美观、生产效率高等优点，是一种可持续的循环经济，符合户外人造板工业的发展趋势。
附图说明
附图1是第一种高强竹纤维帘-OSB集装箱底板结构示意图。
附图2是第二种高强竹纤维帘-OSB集装箱底板结构示意图。
图中：1是一层酚醛浸渍纸；2是一层浸渍酚醛胶并经低于70℃干燥的竹纤维帘，该竹纤维帘的厚度为2.0～10.0mm；3是一层施胶刨片定向表层；4是一层施胶刨片随机铺装芯层。5是一层芯层用定向刨花板，厚度23-25mm，密度为0.74-0.78 g/cm3。
具体实施方式
高强竹纤维帘-OSB集装箱底板，其特征是上下表层各铺设一层竹纤维帘(2)，向内为施胶刨片定向表层(3)和施胶刨片随机排布芯层(4),或芯层用定向刨花板(5)。
所述的竹纤维帘(2) 浸渍过酚醛胶，淋胶后采用卧式脱水机将胶甩干，并低于70℃干燥到含水率12-18%，厚度为2.0～10.0mm。
所述的施胶刨片定向表层(3)和施胶刨片随机排布芯层(4) 按刨片重量的1%施加石蜡，刨片重量的8%的施胶量施酚醛胶；刨片按表层:芯层:芯层:表层=25:25:25:25组坯，其中表层定向、芯层随机铺装，压制后厚度22-25mm，密度0.74-0.78 g/cm3 。
所述的芯层用定向刨花板(5)，表层涂布酚醛胶，酚醛胶中按1公斤酚醛胶加入5.4克的杀虫剂，涂胶量200g/m2，陈化或低于70℃干燥。
在高强竹纤维帘-OSB集装箱底板上下表层的外层还可以有一层树脂浸渍纸，所述的树脂浸渍纸为酚醛树脂浸渍纸或三聚氰胺树脂浸渍纸。
所述的高强竹纤维帘-OSB集装箱底板的制造方法，其特征是包括如下工艺步骤：
（1）制作竹纤维帘；
（2）刨片或OSB的处理；
（3）施胶；
（4）组坯和热压。
所述的步骤（1）制作竹纤维帘，包括如下工艺：
直径为50～300mm的含水率高于30%的新鲜竹筒或浸泡至含水率高于30%的干燥竹材，按要求截成2000～3000mm长，将其内节去除，保留圆筒或将其劈成3-8片竹片；将竹材用小车堆垛好，竹材之间留有空隙，堆垛时竹材长度方向有斜度，竹青面朝上；
将装有竹材的小车推进压力罐内，关闭罐门，向罐内通入温度为160～190℃高温饱和蒸汽，保持10～60min处理时间，然后将蒸汽缓慢减压排出，将小车拉出；
处理好的竹材再通过多辊碾压纵向碾压，或单辊横向碾压，或用锤击方法，将竹纤维束之间分离开来，得到高强长束竹纤维，长束竹纤维的直径为0.25-0.60mm，竹节处稍大;
用细线将其编织成厚度为2-10mm的竹纤维帘，长度和宽度可以根据需要来调节，并将含水率控制在12%以下。
所述的步骤（2）刨片或OSB的处理：将木材制得刨片（strand），要求刨片长40-150mm，厚0.8-1.1mm，刨片的含水率在施胶前调整至6%以下；或将所述的刨片先压按表层:芯层:芯层:表层=25:25:25:25铺装，再按按刨片重量的1%施加石蜡，刨片重量的8%施胶量施酚醛胶；其中表层定向、芯层随机铺装，压制成厚度22-25mm，密度0.74-0.78 g/cm3的芯层用定向刨花板，并将其两表面砂光。
所述的步骤（3）施胶：将竹纤维帘浸渍酚醛胶，淋胶后采用卧式脱水机将胶甩干，并低于70℃干燥到含水率12-18%；刨片施胶时，酚醛胶按每1公斤固含量100%的酚醛胶或异氰酸酯(MDI)中加入5.4克的杀虫剂，按按刨片重量的1%施加石蜡，刨片重量的8%施胶量施胶，；芯层用定向刨花板表层涂布酚醛胶，涂胶量200g/m2，陈化或低于70℃干燥。
所述的步骤（4）组坯和热压：将竹纤维帘放在表背层，芯层刨片按表层:芯层:芯层:表层=25:25:25:25，其中刨片表层定向，芯层随机铺装的要求，按压制成厚度22-23mm，密度0.74-0.78 g/cm3来控制刨片组坯，或中间为已经涂胶的芯层用定向刨花板；在温度为140～180℃，压力为3.0～5.5MPa的条件下进行热压，保持18～45分钟，然后排汽卸压。
实施例1：
如图1所示，高强竹纤维帘-OSB集装箱底板，其结构是上下表层从外至内各依次铺设一层树脂浸渍纸1、一层浸渍酚醛胶并经低于70℃干燥的竹纤维帘2；再向内分别为一层施胶刨片定向表层3、两层施胶刨片随机排布芯层4、一层施胶刨片定向表层3，接着为一层浸渍酚醛胶并经低于70℃干燥的竹纤维帘2，最下层为一层树脂浸渍纸1。
其制造方法如下：
（1）制作竹纤维帘，包括如下工艺：
直径为90mm左右的新鲜毛竹筒，按要求截成2.45m长，将其内节去除，保留圆筒，将竹材用小车堆垛好，竹材之间留有空隙，堆垛时竹材长度方向有10°斜度，最好将其竹青面朝上；
将装有竹材的小车推进压力罐内，关闭罐门，向罐内通入温度为170℃高温饱和蒸汽，保持35min处理时间。然后将蒸汽缓慢减压排出，将小车拉出；
竹材通过多辊碾压纵向碾压后，竹黄层去除，并将竹纤维束之间分离开来，就得到了高强长束竹纤维；
用细线将其编织成厚度6mm的竹纤维帘，竹纤维帘的幅面为2.45m长*1.25m宽，并将含水率控制在12%以下。
（2）刨片的处理：将木材制得刨片，要求刨片长40-150mm，厚度0.8-1.1mm，刨花的含水率在施胶前调整至6%以下。
（3）施胶：将竹纤维帘浸渍酚醛胶，淋胶后采用卧式脱水机将胶甩干，并低于70℃干燥到含水率12-18%。按刨片重量的1%施加石蜡，胶中按1公斤酚醛胶或异氰酸酯（MDI）（固含量100%）加入5.4克的杀虫剂，然后再按刨片重量的8%施胶量施胶，同时按刨片重量的1%施加石蜡。
（4）、组坯和热压：将竹纤维帘放在表背层，芯层中刨片按表层:芯层:芯层:表层=25:25:25:25组坯，其中表层刨片定向铺装、芯层随机铺装，按压制成厚度23mm，密度0.74-0.78g/cm3的目标来控制组坯。在温度为160℃，最高压力为4.5MPa的条件下进行热压，保持22分钟，然后排汽卸压。
经常规后期加工后，即可得到成品复合集装箱底板，其物理力学性能如下：
MOR∥：≥ 110 MPa
MOR⊥：≥ 30 MPa
MOE∥：≥ 11000 MPa
MOE⊥：≥ 3000 MPa
密度： 0.80～0.90 g/cm3。
实施例2：
如图2所示，高强竹纤维帘-OSB集装箱底板，其结构是上下表层从外至内各依次铺设一层浸渍酚醛胶并经低于70℃干燥的竹纤维帘2；中间为芯层用定向刨花板5，再向下为一层浸渍酚醛胶并经低于70℃干燥竹纤维帘2。
其制造方法如下：
（1）制作竹纤维帘包括如下工艺：
直径为200mm左右的新鲜巨龙竹竹筒，按要求截成2.45m长，劈成两半，并将其内节去除，将竹材用小车堆垛好，竹材之间需有空隙，堆垛时竹材长度方向有8°斜度，最好将其竹青面朝上;
将装有竹材的小车推进压力罐内，关闭罐门，向罐内通入温度为180℃高温饱和蒸汽，保持25min处理时间。然后将蒸汽缓慢减压排出，将小车拉出;
竹材通过多辊碾压纵向碾压后，竹黄层去除，并将竹纤维束之间分离开来，就得到了高强长束竹纤维;
用细线将其编织成厚度6mm的竹纤维帘，竹纤维帘的幅面为2.45m长*1.25m宽，并将含水率控制在12%以下;
（2）OSB的处理：将刨片按表层:芯层:芯层:表层=25:25:25:25，再按8%的施胶量施胶，其中表层定向，芯层随机铺装的要求，压制成厚度22-25mm，密度0.74-0.78 g/cm3的 OSB，并将其两表面砂光。
（3）施胶：将竹纤维帘浸渍酚醛胶，淋胶后采用卧式脱水机将胶甩干，并低于70℃干燥到含水率12-18%。芯层用刨花板表层涂布酚醛胶，该胶中按1公斤酚醛胶加入5.4克的杀虫剂，涂胶量200g/m2，陈化或低于70℃干燥。
（4）组坯和热压：将竹纤维帘放在表背层，中间为芯层用定向刨花板。在温度为145℃，最高压力为4.5MPa的条件下进行热压，保持16分钟，然后排汽卸压。
经常规后期加工后，即可得到成品复合集装箱底板，其物理力学性能如下：
MOR∥：≥ 110 MPa
MOR⊥：≥ 30 MPa
MOE∥：≥ 11000 MPa
MOE⊥：≥ 3000 MPa
密度： 0.80～0.90 g/cm3。

Claims (10)

1.高强竹纤维帘-OSB集装箱底板，其特征是其上下表层各为一层竹纤维帘（2），向内为芯层，所述芯层为施胶刨片定向表层（3）和施胶刨片随机排布芯层（4）,或芯层用定向刨花板（5）。
2. 根据权利要求1所述的高强竹纤维帘-OSB集装箱底板，其特征是所述的竹纤维帘（2） 浸渍过酚醛胶，浸渍后采用卧式脱水机将胶甩干，并低于70℃干燥到含水率12-18%，厚度为2.0～10.0mm。
3.根据权利要求1所述的高强竹纤维帘-OSB集装箱底板，其特征是所述的施胶刨片定向表层（3）和施胶刨片随机排布芯层（4）按刨片重量的1%施加石蜡，刨片重量的8%的施胶量施加酚醛胶,刨片按表层:芯层:芯层:表层=25:25:25:25组坯，其中表层定向、芯层随机铺装，压制后厚度22-25mm，密度0.74-0.78 g/cm3 。
4.根据权利要求1所述的高强竹纤维帘-OSB集装箱底板，其特征是所述的芯层用定向刨花板（5），表层涂布酚醛胶，酚醛胶中按1公斤酚醛胶加入5.4克的杀虫剂，涂胶量200g/m2，陈化或低于70℃干燥。
5.根据权利要求1所述的高强竹纤维帘-OSB集装箱底板，其特征是在高强竹纤维帘-OSB集装箱底板的上下表层的外层还可以有一层树脂浸渍纸，所述的树脂浸渍纸为酚醛树脂浸渍纸或三聚氰胺树脂浸渍纸。
6.如权利要求1所述的高强竹纤维帘-OSB集装箱底板的制造方法，其特征是包括如下工艺步骤：
（1）制作竹纤维帘；
（2）刨片或OSB的处理；
（3）施胶；
（4）组坯和热压。
7.根据权利要求6所述的高强竹纤维帘-OSB集装箱底板的制造方法，其特征是所述的步骤（1）制作竹纤维帘，包括如下工艺：
直径为50～300mm的含水率高于30%的新鲜竹筒或浸泡至含水率高于30%的干燥竹材，按要求截成2000～3000mm长，将其内节去除，保留圆筒或将其劈成3-8片竹片；将竹材用小车堆垛好，竹材之间留有空隙，堆垛时竹材长度方向有5-15°斜度，竹青面朝上；
将装有竹材的小车推进压力罐内，关闭罐门，向罐内通入温度为160～190℃高温饱和蒸汽，保持10～60min处理时间，然后将蒸汽缓慢减压排出，将小车拉出；
处理好的竹材再通过多辊碾压纵向碾压，或单辊横向碾压，或用锤击方法，将竹纤维束之间分离开来，得到高强长束竹纤维，长束竹纤维的直径为0.25-0.60mm，竹节处稍大；
用细线将其编织成厚度为2-10mm的竹纤维帘，长度和宽度可以根据需要来调节，并将含水率控制在12%以下。
8.根据权利要求6所述的高强竹纤维帘-OSB集装箱底板的制造方法，其特征是所述的步骤（2）刨片或OSB的处理：将木材制得刨片，要求刨片长40-150mm，厚0.8-1.1mm，刨片的含水率在施胶前调整至6%以下；或将所述的刨片按表层:芯层:芯层:表层=25:25:25:25铺装，都按刨片重量的1%施加石蜡，刨片重量的8%施胶量施酚醛胶；其中表层定向、芯层随机铺装，压制成厚度22-25mm，密度0.74-0.78g/cm3的芯层用定向刨花板，并将其两表面砂光。
9.根据权利要求6所述的高强竹纤维帘-OSB集装箱底板的制造方法，其特征是所述的步骤（3）施胶：将竹纤维帘浸渍酚醛胶，淋胶后采用卧式脱水机将胶甩干，并低于70℃干燥到含水率12-18%；刨片施胶时，酚醛胶按每1公斤固含量100%的酚醛胶或异氰酸酯（MDI）中加入5.4克的杀虫剂，按刨片重量的1%施加石蜡；按刨片重量的8%施胶量施胶；芯层用定向刨花板表层涂布酚醛胶，涂胶量200g/m2，陈化或低于70℃干燥。
10.根据权利要求4所述的高强竹纤维帘-OSB集装箱底板的制造方法，其特征是所述的步骤（4）组坯和热压：将竹纤维帘放在表背层，刨片按表层:芯层:芯层:表层=25:25:25:25，其中刨片表层定向，芯层随机铺装的要求，按压制成厚度22-23mm，密度0.74-0.78 g/cm3来控制刨片组坯，或中间为已经涂胶的芯层用定向刨花板；在温度为140～180℃，压力为3.0～5.5MPa的条件下进行热压，保持18～45分钟，然后排汽卸压。
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