刨切微薄竹生產(chǎn)工藝研究

刨切薄竹生產(chǎn)工藝研究劉志坤1李延軍1杜春貴1文桂峰1林勇2（1.浙江林學(xué)院工程學(xué)院，浙江臨安，311300;2.杭州木材廠.浙江杭州.310009;）綱要：為提升竹材產(chǎn)品的科技含量和附帶值，提升資源的利用效率，將毛竹橫截、縱鋸、粗刨、蒸煮、干燥等工序加工成矩形斷面的竹條；再經(jīng)精刨、砂光、涂膠、側(cè)拼制成側(cè)拼單層竹片膠合板塊；以后注入融化劑、竹塊疊層濕膠合制得竹方；將竹方升溫融化辦理，在刨切機(jī)上刨切獲取0.20～1.50mm，柔韌性優(yōu)秀，厚度平均的刨切薄竹片，為竹材精、深加工和高效利用開(kāi)拓了工業(yè)化利用新門路。刨切薄竹片可取代寬泛使用的寶貴薄木用于裝飾資料的貼面和家具表面裝飾。要點(diǎn)詞：竹材加工、刨切、薄竹片、融化、竹方、膠粘劑中圖分類號(hào)：AStudyonProductionTechnologyofSlicedBambooVeneerLiuZhi-kun1LiYan-jun1DuChun-gui1WenGui-feng1LinYong2(1.ZhejiangForestryCollege,LianZhenjiang311300；2HangzhouWoodfactory.HangzhouZhenjiang.310009)Abstract:Atechnologyofslicedbambooveneerisintroduced.Bambooisprocessedviacrosscutting,ripsaw,primaryslicing,steaming,dryingandsoonplanningintorectanglesidebamboostrips,Thestripsareturnedtobambooplateplywoodviasmoothingslice,sanding,glueapplication,increasethebambooblock’stemperaturetointenerateit.Aftertheblockisprocessedtotheeven-thickness(about0.20~1.50mm)slicedbambooveneerwithhightenacitywhichmaybeusedasthefinelyveneerforoverlaying.Thistechnologybreaksanewpathfortheadvancedindustrializedprocessandusageofbamboo.KeyWord:BambooProcess,Slice,BambooVeneer,Softening,BambooBlock,Adhesive我國(guó)是一個(gè)木材資源相對(duì)困窮，特別是優(yōu)良大徑闊葉材欠缺，而竹材資源較豐富的國(guó)家。較長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)木材資源向來(lái)存在著供需緊張的矛盾，特別是國(guó)家實(shí)行“天然林保護(hù)工程”后，這類矛盾就變得更為突出，叢林資源開(kāi)發(fā)利用的要點(diǎn)已由天然林逐漸轉(zhuǎn)變成速生人工林為主，所以竹材資源的開(kāi)發(fā)利用獲取了快速發(fā)展。因?yàn)橹癫膿碛猩L(zhǎng)快、材質(zhì)好、色彩淡黃、文雅的特色，完整能夠代替寶貴木材，因此其加工利用愈來(lái)愈遇到人們的重視，對(duì)竹材深加工工藝的研究也更為深入[1～4]。本研究經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室小試，生產(chǎn)廠家中試及較大規(guī)模生產(chǎn)試驗(yàn)三個(gè)階段，剖析了利用組合竹方刨切薄竹、特別是菲薄竹生產(chǎn)工藝的可行性，確立了規(guī)模生產(chǎn)中竹方制備工藝及刨切技術(shù)參數(shù)。刨切菲薄竹產(chǎn)品可取代山毛櫸、櫻桃木、胡桃木等寶貴木材，寬泛用作裝飾資料及家具、人造板等的貼面資料，為竹材的精、深加工和高效利用開(kāi)拓了工業(yè)化利用新門路，為提升竹質(zhì)產(chǎn)品的科技含量和附帶值供給了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。還將為竹木復(fù)合資料開(kāi)拓了廣闊的發(fā)展遠(yuǎn)景。該項(xiàng)技術(shù)已于2002年9月、11月先后申請(qǐng)適用新式（申請(qǐng)?zhí)枮?2260062.0）和發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枮?2148338.8）。徑向集成竹塊制備工藝(Thepreparationtechnologyofradiallaminatedbamboolump)．1竹條制備(Preparationofbamboostrips)選竹齡5年生以上，直徑8cm以上的新鮮、無(wú)腐敗蟲(chóng)柱的毛竹（也可用其余竹種）經(jīng)橫截、縱鋸、粗刨、蒸煮、干燥（或炭化）制成矩形斷面的竹坯條，竹坯條厚度4～8mm，寬度一般為18mm左右，長(zhǎng)度依據(jù)刨切需要確立，一般為1000～2600mm，干燥后竹坯條含水率控制在10%左右。竹坯條制成后，經(jīng)精選剔除青黃面、刨削不完整面、歪曲、裂紋、色差大、蟲(chóng)眼等缺點(diǎn)的竹條，再進(jìn)行精刨、砂光，使其厚度、寬度尺寸偏差控制在±0.10mm內(nèi)[4]。在竹條制備過(guò)程中其蒸煮漂白工序至1關(guān)重要，經(jīng)過(guò)蒸煮漂白一是去除材內(nèi)的糖類、蛋白質(zhì)等抽提物，以提升刨切薄竹片的防霉、防蛀及持久性，二是為后續(xù)壓注工序做好技術(shù)上的準(zhǔn)備工作。在蒸煮漂白中要依據(jù)采伐季節(jié)和竹材生理狀態(tài)確立藥液濃度和辦理時(shí)間，防備辦理過(guò)分而使其色彩黯淡，失掉竹材應(yīng)有的光彩；辦理不夠則抽提物未充分浸提，色彩不勻勻，易發(fā)霉變質(zhì)，影響刨切薄竹的顏色均一性及使用中的持久性。1．2徑向集成竹塊膠粘劑研究(Researchingofadhesiveofradicallaminatedbamboolump)為了提升生產(chǎn)效率，達(dá)到擁有必定規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)要求，徑向集成竹塊所用膠粘劑，宜采納收稿日期：2003-03-01修回日期：2003-03-29基金項(xiàng)目：浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)598013）作者簡(jiǎn)介：劉志坤（1955～），副教授，湖南邵陽(yáng)人，從事木材改性與利用研究。E_mail:liuzhikun@熱固性樹(shù)脂。實(shí)驗(yàn)中曾采納三聚氰胺改性UF、竹地板用液態(tài)及粉狀UF等進(jìn)行膠合試驗(yàn)，結(jié)果表示，UF膠粘劑能在不改變現(xiàn)行竹地板生產(chǎn)工藝及設(shè)施的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出徑向集成竹塊，且生產(chǎn)效率高，但固化后的膠粘劑不可以知足后續(xù)工序中耐水、耐熱及刨切柔韌性的要求，特別當(dāng)溫度稍高（超出60℃），時(shí)間稍長(zhǎng)（超出24h）時(shí)膠縫開(kāi)裂嚴(yán)重，沒(méi)法實(shí)現(xiàn)刨切。徑向集成竹塊膠粘劑的研制是刨切菲薄竹生產(chǎn)工藝技術(shù)的要點(diǎn)環(huán)節(jié)之一，膠粘劑不單要有較好的耐水性、耐熱性，并且要有較好的柔韌性，為此本研究從樹(shù)脂預(yù)聚體的制備、乳化劑、擴(kuò)鏈劑的選擇及工藝控制等方面進(jìn)行了深入系統(tǒng)研究，研制出知足耐水、耐熱且擁有相當(dāng)柔韌性的徑向集成竹塊用的膠粘劑，其性能指標(biāo)以下：PH值6～8固含量（%）50左右粘度（涂—4杯，200C）40～50游離甲醛含量%≤0.01合用期（<20℃）3～5d1．3竹條涂膠、組坯、熱壓工藝(Thetechnologyofgluespreading,assemblingandhot-pressingofbamboostrips)經(jīng)精刨、砂光后的規(guī)格竹條，其尺寸為1950mm317.5mm35mm，采納涂膠機(jī)滾涂方式，竹青面單面涂膠，涂膠時(shí)保持施膠平均，規(guī)?；a(chǎn)時(shí)，單面涂膠量125g/m2。涂膠后的竹條直接進(jìn)行組坯，組坯時(shí)每塊徑向集成竹塊采納青黃面對(duì)稱構(gòu)造組坯，以便除去竹條縱向曲折變形對(duì)板坯的影響，依據(jù)現(xiàn)有設(shè)施，組坯寬度有110、160、220和320mm幾種，經(jīng)頻頻試驗(yàn)和生產(chǎn)論證，組坯后竹塊寬度不宜太大，超出320mm時(shí)，在組坯、裝板、側(cè)拼等工序的操作中均存在困難，在側(cè)拼過(guò)程中易產(chǎn)生竹條棱邊擠損，或因局部受力不勻而起拱等現(xiàn)象，影響徑向集成竹塊的合格率。側(cè)拼時(shí)最大側(cè)壓力一般不超出3.5MPa，側(cè)壓及正壓的施壓次序要互相配合，交替進(jìn)行，正壓壓力為1.0～1.5MPa，熱壓溫度80℃～90℃，熱壓時(shí)間為15min左右。1．4徑向集成竹塊的整形(Therepairingshapeofradicallaminatedbamboolump)熱壓膠合后的徑向集成竹塊在熱應(yīng)力及濕應(yīng)力等要素的作用下，常常會(huì)產(chǎn)生瓦狀變形，嚴(yán)重影響后續(xù)工序加工及產(chǎn)品合格率，所以一定進(jìn)行整形辦理，簡(jiǎn)單易行的辦理方法是經(jīng)過(guò)冷壓定形，使竹塊表面平坦。整形后再經(jīng)兩面砂光制成切合刨切要求的徑向集成竹塊。2竹方制備(Preparationofbambooblock)2．1融化劑注入(Pouringintothesoftmedicament)為使竹方能順利融化刨切，一定對(duì)竹方進(jìn)行融化辦理，竹材融化有物理法、化學(xué)法等多種門路，按融化辦理方式有單元融化和整體融化，在融化方案的對(duì)照剖析及試驗(yàn)中，竹方整體融化即先將竹塊疊層膠合再實(shí)行融化，該方案存在融化劑進(jìn)入材內(nèi)不平均，且竹方尺寸較大融化程度不一、時(shí)間太長(zhǎng)、竹塊及疊層膠粘劑易在融化過(guò)程中遇到損壞，達(dá)不到融化應(yīng)有的成效。所以本試驗(yàn)中采納早先辦理徑向集成竹塊的方案，即在徑向集成竹塊制造完成后先將融化劑平均注入竹塊中。注入采納2脈動(dòng)式壓力注入法，在融化劑中摻以適當(dāng)?shù)慕竸?，使融化劑、浸透劑形成必定濃度的混淆辦理液，注入時(shí)達(dá)到快速、高效、平均之目的。脈動(dòng)壓力幅度為0～0.5MPa，脈動(dòng)周期約為15min，注入量依據(jù)融化工藝確立。本次試驗(yàn)中融化竹方的溫度范圍為40～70℃，依據(jù)試驗(yàn)確立注入量為竹材重量的40%左右為宜，總注入時(shí)間為2h左右。2．2竹塊疊層膠合制成竹方(Thebambooblockismadebybamboolumpoverlappingandgluing)融化劑注入竹塊后，竹塊含水率有了很大提升，為了把高含水率的竹塊順利膠合成竹方，在膠合前需將竹塊表面含水率調(diào)整到與濕材膠相適應(yīng)的范圍，在生產(chǎn)試驗(yàn)中，使用通風(fēng)機(jī)將竹塊表面吹（晾）干至含水率25～35%即可。冷壓濕膠合膠粘劑采納濕材膠，該膠粘劑主要用于高含水率材的膠合。其性能指標(biāo)為：外觀：紅棕色黏稠液體固含量：>75%粘度：500Mpa2S合用期：3～6月疊層冷壓膠合竹方時(shí)，單面涂膠量200～250g/m2，單位壓力1.5～2.0MPa；加壓固化時(shí)間1.5～3.0h，詳細(xì)固化時(shí)間視環(huán)境溫度而定；卸壓后自然擱置12h后再進(jìn)行后續(xù)加工。2．3竹方融化(Thebambooblocksoftening)竹方的融化辦理是刨切菲薄竹又一個(gè)重要環(huán)節(jié)，經(jīng)冷壓濕膠合的竹方，早先材內(nèi)已注入必定數(shù)目的融化劑，且融化劑散布平均。為促使融化劑與竹材化學(xué)成分間加快反響，采納加熱升溫方式加強(qiáng)融化劑反響活性，試驗(yàn)中采納竹方水浴法，材內(nèi)升溫平均，升溫速度便于控制，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單易行。水浴溫度控制在40～70℃，升溫時(shí)間一般為12～36h，辦理溫度實(shí)時(shí)間依據(jù)融化劑注入量而定。跟著辦理時(shí)間增添，竹材色彩變化漸漸增大，特別是跟著升溫時(shí)間的增添，竹材原有光彩漸漸消逝而變深、變暗，試驗(yàn)表示水浴升溫辦理不宜超出48小時(shí)。在升溫融化辦理過(guò)程中還要特別注意熱應(yīng)力對(duì)膠層及膠縫的影響，在徑向集成竹塊制造中為提升生產(chǎn)效率采納熱固性樹(shù)脂，而在竹塊疊層膠合成竹方時(shí)采納冷固性樹(shù)脂，所用膠粘劑在加熱過(guò)程中表現(xiàn)不一樣的變化特色，若升溫過(guò)快會(huì)影響其強(qiáng)度和韌性，依據(jù)試驗(yàn)，升溫速度宜控制在2℃/h，達(dá)到目標(biāo)溫度值時(shí)恒溫，使竹方平均融化，使原有膠層、膠縫保持應(yīng)有的強(qiáng)度和韌性，當(dāng)竹方心部獲取融化時(shí)，方可拿出刨切。試驗(yàn)中竹方尺寸為195032203200mm，混淆劑注入量為40%，融化目標(biāo)溫度50℃，融化辦理時(shí)間24h時(shí)，竹方心部獲取較好融化，可進(jìn)行刨切加工。竹方刨切(Thebambooblockslicing)．1刨切設(shè)施(Slicingequipment)試驗(yàn)頂意圖大利入口臥式刨切機(jī)（AngclCremona&FlglioTM800型）和山東威海產(chǎn)刨切機(jī)分別進(jìn)行刨切試驗(yàn)，刨切前將竹方各邊擠出的剩余膠團(tuán)鏟平，并刨出基準(zhǔn)面，以此為基準(zhǔn)進(jìn)行刨切。兩種刨切機(jī)當(dāng)前主要用來(lái)刨切菲薄木，其技術(shù)參數(shù)和精度完整能夠知足竹方刨切要求，主要技術(shù)參數(shù)如表1：表1刨切機(jī)主要技術(shù)參數(shù)Table.1mostlytechnologyparameterofslicer序號(hào)項(xiàng)目參數(shù)單位1刨切竹方最大長(zhǎng)度2700mm2刨切竹方最大寬度900mm3刨切竹方最大厚度500mm4刨切薄竹厚度0.15～3.00mm5刨切循環(huán)次數(shù)12～70次/min36刨切后角1～2°7楔角17～19°8刀門空隙水平重量0.95δδ為刨切厚度9刀門空隙垂直重量(0.9～0.98)δ10刀刃與竹方縱向夾角5～8°注：刨切薄竹片厚度可依據(jù)需要調(diào)整；刨切時(shí)可依據(jù)刨切厚度和設(shè)施功率調(diào)整刨切速度。3．2刨切刀具的調(diào)整與刃磨(Adjustingandbladegridofslicedtool)刨切菲薄竹的質(zhì)量利害與刨刀的安裝調(diào)整及刃磨關(guān)系親密，安裝時(shí)需調(diào)整刀具的刀門空隙、刨切角及刀刃與竹方的夾角，與刨切菲薄木對(duì)比，同樣條件下刀門空隙宜稍大；為平衡刨切載荷，宜使刀刃與竹方組成必定夾角。經(jīng)過(guò)頻頻試驗(yàn)，刀具安裝與調(diào)整參數(shù)見(jiàn)上表。別的為提升菲薄竹刨切質(zhì)量，融化工序和刨刀刃磨特別要點(diǎn)，當(dāng)刨切菲薄竹片刻，刨刀刃口要求平直無(wú)缺口，竹方融化充分，不然刀刃細(xì)小缺點(diǎn)都會(huì)在菲薄竹面上留下刨削印跡，影響雅觀及平坦。當(dāng)刨削0.3mm以上薄片時(shí)，刃磨及竹方融化的要求大為降低。經(jīng)試驗(yàn)，竹方刨切時(shí)刨刀楔角18°為宜，過(guò)小影響刀刃強(qiáng)度，過(guò)大則刨切阻力大，菲薄竹片表面易產(chǎn)生啃絲現(xiàn)象[6]。3．3刨切試驗(yàn)(Slicedexperiment)將融化辦理后的竹方堅(jiān)固地卡裝在刨切機(jī)上，按刨切厚度調(diào)整好刀門空隙及刨切速度，在竹方心部處于常平和融化溫度條件下進(jìn)行橫向（有適當(dāng)傾角）刨切試驗(yàn)。當(dāng)融化充分時(shí)，竹方含水率較高，其心部即便處于常溫狀態(tài)時(shí)也能刨切出厚度平均，表面平坦圓滑的菲薄竹，刨切質(zhì)量穩(wěn)固；若融化不充分，則產(chǎn)生嚴(yán)重的啃絲起毛現(xiàn)象，并且薄竹表面凹凸缺點(diǎn)多，不平坦，特別是刨切面凹陷多，難以達(dá)到質(zhì)量要求。趁竹方心部處于融化溫度時(shí)刨切，其刨切質(zhì)量比常溫時(shí)略好，但不顯然，試驗(yàn)表示，決定刨切質(zhì)量的要點(diǎn)是融化能否完整、充分。別的，刨切阻力同融化程度及竹方的含水率密切有關(guān)，即便刨切同一厚度菲薄竹片，不一樣融化程度和含水率的竹方，刨切時(shí)其刨切聲音完整不一樣，由此可判斷出菲薄竹的表面質(zhì)量相差懸殊。3．4刨切試驗(yàn)結(jié)果(Theresultsofslicingexperiment)將融化辦理后的竹方用塑料包裹擱置在室內(nèi)，使其心部溫度降至室溫，再進(jìn)行刨切，另一類從融化池中拿出竹方直接進(jìn)行刨切，刨切所得菲薄竹片的厚度尺寸及偏差見(jiàn)表2（各樣厚度規(guī)格丈量薄竹片10張，每張測(cè)規(guī)定地點(diǎn)6個(gè)點(diǎn)）。表2刨切菲薄竹片的厚度及尺寸偏差mmTable.2Thicknessandsizewarpofbamboofinelineveneermanufacturingmm序號(hào)刨切厚度實(shí)測(cè)厚度最大偏差技術(shù)操作說(shuō)明10.160.15～0.17±0.01①當(dāng)?shù)度谐鋈笨跁r(shí)，薄竹片表面存在刨痕，此時(shí)偏差最大。②竹20.180.17～0.20±0.02方處于常溫時(shí)刨切和趁熱刨切，成效基真同樣。③丈量濕菲薄竹30.200.19～0.22±0.02片厚度。④菲薄竹片自動(dòng)卷曲嚴(yán)重，不便于后續(xù)操作，菲薄竹不能正常拋出，不可以意圖大利入口機(jī)刨切。40.300.28～0.32±0.02①當(dāng)?shù)度谐鋈笨跁r(shí)，薄竹片表面存在刨痕，此時(shí)偏差最大。②竹方處于常溫時(shí)刨切和趁熱刨切，成效基真同樣。③丈量濕菲薄竹片厚度。④菲薄竹片自動(dòng)卷曲狀況仍舊存在，仍不可以完整正常拋出，不宜采納上拋式出板機(jī)刨切，但對(duì)后續(xù)工序操作影響不大。450.400.38～0.43±0.03①丈量干燥后的菲薄竹片厚度。②當(dāng)有崩刃存在時(shí)，薄竹片表面60.500.48～0.53±0.03存在刨痕，偏差值隨之增大。③跟著刨切厚度增大，刨切阻力明70.600.58～0.63±0.03顯增添，薄竹片無(wú)卷曲、拋出順利。④跟著刨切厚度增大，刨切80.800.77～0.84±0.04面凹坑缺點(diǎn)愈來(lái)愈顯然，主假如竹黃部分從非刨切面脆斷造成的。91.000.97～1.04±0.04⑤竹方心部降至常溫及趁熱刨切差別不大。101.201.16～1.25±0.05111.501.46～1.56±0.064結(jié)論及剖析(Conclusionandanalysis)4．1刨切菲薄竹生產(chǎn)工藝技術(shù)是竹材精、深加工的有效門路，經(jīng)過(guò)刨切加工可大幅度提升資源利用效率和產(chǎn)品附帶值。依據(jù)生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果每3可刨切1.0mm厚度的薄竹2m800～850m，