1. 研究目的与意义
目的:本实验意在通过快速炭化重组竹工艺,研究其处理后性能与前人使用的高温热处理方法的相同与不同之处。若比常规干炭处理更优,则可优化重组竹处理工艺。
意义:重组竹是以竹束为基本构成单元按顺纹理方向经热压胶合而成的竹基纤维复合材料,因其具有良好的纹理、色泽及物理力学性能,在室内地板、家具及装饰装修材料上已得到了广泛的应用。近年来,随着国际上对于竹质材料环保性能的认可,以及我国在重组竹材制造技术上的突破,室外用重组竹材的需求与日俱增,室外用重组竹材已经成为国际上研究的热点领域之一。开展重组竹材吸湿膨胀、物理力学性能以及防腐防霉性能的系统研究,对于扩展重组竹材的应用领域具有极大的推进作用,同时可以为室外用重组竹材标准的制定及产品开发提供基础理论依据,对提升我国重组竹材行业整体竞争力、推广户外用重组竹产品、提高其附加值具有重要意义。
2. 国内外研究现状分析
由于受到竹材资源分布的影响,竹材的研究主要集中在亚洲一些国家,像泰国和印度是生产商品竹较多的国家,但竹材主要用来造纸,或与混凝土复合制成竹筋混凝土用于建筑。日本的Naresworo Nugroho以毛竹为研究对象进行了重组竹板材研究,结果表明:不同的竹束宽度和目标密度对重组竹的弹性模量、静曲强度、内结合强度、吸水率和吸水厚度膨胀率有显著的影响,但对其线性膨胀率的影响不大,通过干湿循环试验可得出,重组竹材具有良好的尺寸稳定性。此后,他还探讨了不同的铺装类型及不同施胶量对重组竹材性能的影响,结果发现,铺装类型对重组竹材的静曲强度和弹性模量影响不大,施胶量对重组竹材内结合强度有很大影响。同时,用100℃、130℃、150℃和180℃温度预压竹束,结果发现随着预压温度的升高,竹束的展开量明显增加,并发现经过高温预压的竹束压制重组竹板材的力学性能与柳桉单板层积材相当。
国内对重组竹物理性质的研究,主要集中在对尺寸稳定性的研究,并分析不同预处理工艺和热压工艺对重组竹尺寸稳定性的影响,由于目前重组竹的评价并无相关的标准,因此,对重组竹尺寸稳定的评价主要参照人造板及饰面人造板理化性能试验方法GB/T 17657-1999 的标准进行试验。研究结果表明,竹条的大小对重组竹尺寸稳定性的影响较大,竹条越厚,其吸水厚度膨胀率越大,厚度为0.7 mm的竹条制备的重组竹24 h吸水厚度膨胀率仅为11.8%,是厚度为1mm竹条制备的重组竹24 h 吸水厚度膨胀率的一半;去青后的竹束制备的重组竹的尺寸稳定性普遍优于不去青的重组竹,如去青的雷竹重组竹48 h 的吸水率和吸水厚度膨胀分别为7.4%和3.7%,而不去青的雷竹重组竹分别为7.9%和5.4%;使用喷砂机去青后的竹束制备的重组竹的尺寸稳定性高于去青机和手工去青的竹束制备的重组竹;对于胶粘剂固含量与重组竹尺寸稳定性的关系的研究并无定论,汪孙国的研究表明,重组竹的吸水率和吸水厚度膨胀率随着胶粘剂固含量的增加而增加,而且胶粘剂固含量越低,竹束达到稳定胶量的时间越短,而李琴的研究结果发现,重组竹的尺寸稳定性与胶粘剂的固含量无明显相关关系,胶固含量为25%,其尺寸稳定性最好;热压是重组竹制备的关键工艺,它对重组竹物理性质具有较明显的影响,热压三要素对重组竹的吸水厚度膨胀率均无显著影响,而对密度均有不同程度的影响,其中重组竹的密度随着热压压力的增加而增加。很多学者对不同工艺制备的重组竹材性能进行了大量研究,主要集中在静曲强度、弹性模量和内结合强度上,结果表明重组竹材具有优良的力学性能,其强度大大超过了其他的木材人造板和普通竹材人造板。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:用福建驰宇竹业有限公司生产的新鲜竹束通过高温150℃、160℃、170℃、180℃饱和蒸汽大约10min、15min、20 min、25 min、30 min快速炭化,测其吸水、吸湿性能以及平衡含水率,然后选择两种竹束制成的户外重组竹地板,再和福建驰宇竹业有限公司生产的户外重组竹地板、室内重组竹地板,进行吸水膨胀率,吸水率、吸湿平衡、防腐、防霉、以及静曲强度和弹性模量等的对比研究,研究此种方法处理下户外重组竹的性能,以及高温饱和蒸汽炭化后的竹束制成的户外重组竹的力学性能。
研究计划:
1.2017年12月:采集和确定研究所需竹材的样品;收集资料、阅读文献,确定具体实验方案,准备好实验用材,包括:每种工艺下未浸胶处理的热处理竹束,浸胶后经过热压的重组竹板材,驰宇公司漂白及未漂白处理的未浸胶的竹束,室内重组竹地板。
2.2017年24月:测定竹束及重组竹的吸湿膨胀性,物理力学性能;测试其防腐防霉性能。
4. 研究创新点
本实验采用高温饱和蒸汽的方法干燥竹束并制造户外重组竹地板,相比前人用的干炭化的干燥方法,本实验方法能够达到快速干燥竹束的目的,优化干燥工艺,节省干燥时间,且强度损失更小。
