專利名稱：含有內(nèi)莖片的木板的制作方法
含有內(nèi)莖片的木板發(fā)明背景竹由于它的高強(qiáng)度、耐久性和極佳的尺寸穩(wěn)定性，以及隨時(shí)供應(yīng)和快速補(bǔ)充一竹子生長非?？欤?-6年內(nèi)即可完全成熟，而甚至是最快生長的木材樹種也要花費(fèi)長 達(dá)15-30年才能生長到完全成熟，因此是一種在全亞洲廣泛用作建筑材料的木質(zhì)纖 維素材料。然而，除了這些優(yōu)點(diǎn)外，竹也有許多缺點(diǎn)。由于竹是中空的，它不能被加工成 實(shí)心木材板(lumber board)或厚板(plank)。不僅它不可能制成實(shí)心木材板形式，竹還不能通過用于制造木材復(fù)合材料的常 規(guī)技術(shù)進(jìn)行加工。例如，由于竹莖太薄而無法切割成制備膠合板的單板，因此難以 由竹制成膠合板。竹也不能通過用于制造條(strand)復(fù)合木材(是由樹脂涂覆的條 經(jīng)優(yōu)選取向和以該取向放置在下面經(jīng)過的傳送帶上而制成的復(fù)合材料)的技術(shù)成功 加工。盡管有這些缺點(diǎn)，但由于竹具有隨時(shí)供給和極佳的性能特性，制造商已開發(fā)了 由竹制造木材復(fù)合材料的技術(shù)。例如，可以通過將竹莖的外部或表面手工切割成竹 條，然后將所述條編織(通常又是手工)成墊來制造復(fù)合竹結(jié)構(gòu)板。然后將這些手工 切割、手工編織的竹墊與幾個其它類似的墊子一起堆疊，然后在高溫下將這些墊子 壓制到一起。這種制造竹板的方法的問題是費(fèi)時(shí)；切割竹條和然后將竹條編織成墊子形式的 步驟需要花費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間。這些加工不僅僅耗時(shí)，而且它們可能會對最終板產(chǎn)品 造成嚴(yán)重的缺陷。例如，將幾個墊子成層地放到另一墊子上面產(chǎn)生的內(nèi)部間隙可以 導(dǎo)致在板中產(chǎn)生洞眼或其它缺陷，而會導(dǎo)致斷裂。此外，使2個編織竹墊粘合到一 起包括使兩個配合表面粘合到一起，這是缺陷的另外來源。然而，上述方法的另一 個缺點(diǎn)是因?yàn)樗鼈冇纱罅康闹駥咏M成，所以它們每層都需要非常高劑量的樹脂，在 高石油價(jià)格時(shí)期，這大大增加了產(chǎn)品的價(jià)格。在上述背景技術(shù)的情況下，本領(lǐng)域存在對部分或完全由竹組成的、缺陷較少、 無需冗長制造過程和消耗石油基產(chǎn)品較少的結(jié)構(gòu)竹板的需求。發(fā)明概述本發(fā)明涉及含有從竹莖內(nèi)部切割的竹條的木板。 發(fā)明詳述除非另外規(guī)定，本文采用的所有份、百分比和比率均以重量表示。本文引用的 所有文件均以其全文納入本文作參考。本文采用的"木質(zhì)纖維素材料"是指一種細(xì)胞結(jié)構(gòu)，具有通過木質(zhì)素聚合物結(jié) 合到一起的纖維素和半纖維素纖維組成的細(xì)胞壁。木材是一種木質(zhì)纖維素材料。"木材復(fù)合材料"或"木材復(fù)合部件"指一種含有木質(zhì)纖維素材料和一種或多 種其它添加劑，如粘合劑或蠟的復(fù)合材料。木材復(fù)合材料的非限制性例子包括定向 纖維板(oriented strand board, "0SB")，如，華夫刨花板、刨花板、碎木膠合板、 中密度纖維板、膠合板和為條和層片單板復(fù)合物的板。認(rèn)為本文采用的"片"、"條" 和"華夫刨花"彼此等同和可以互換使用。木材復(fù)合材料的非排它性描述可以參見 的《可可歐詩瑪化學(xué)技術(shù)百科全書(Kirk-0thmer Encyclopedia of Chmical Technology"的增補(bǔ)巻，第765-810，第6版，以其全文納入本文作參考。以下描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，提供了一種含有從竹莖內(nèi)部切割的竹條的 0SB木板。由從竹莖內(nèi)部切割的條形成0SB產(chǎn)品結(jié)果形成具有極佳強(qiáng)度和耐久特性的 0SB木板。以前，利用取自竹莖的薄片的嘗試均告失敗，這是因?yàn)樵谥袂o外層薄片上有蠟 質(zhì)和高度角質(zhì)化的表面覆蓋物，使常規(guī)的木材復(fù)合樹脂(像苯酚甲醛)不能滲透到該 薄片中，因此相鄰薄片間不能形成強(qiáng)的粘合。通過除去阻止常規(guī)復(fù)合木材樹脂滲透的竹莖外部，本發(fā)明解決了該問題。將該 外部剝?nèi)ズ?，可以將竹莖內(nèi)部加工成木條，采用常規(guī)配置復(fù)合木材樹脂進(jìn)行利用。 結(jié)果是用竹制成的木材復(fù)合板，但因?yàn)橹裢獠渴侵袂o中存在的最強(qiáng)的材料，因此它 的強(qiáng)度和耐久性不如包括莖外部的木材復(fù)合板那么好?，F(xiàn)在將對所述竹材作更詳細(xì)的描述，接著詳細(xì)討論將竹條結(jié)合進(jìn)復(fù)合材料中的 方法。像其它木材一樣，竹的基本組成部分是通過木質(zhì)素聚合物結(jié)合到一起的纖維素 纖維，但竹的組成細(xì)胞的構(gòu)造和形態(tài)與其它木材不同。通常，竹的大部分強(qiáng)度特性(拉 伸強(qiáng)度、撓曲強(qiáng)度和剛性)在竹和竹纖維縱向最大。這是由于纖維素纖維在縱向的微 纖絲角度相對較小。竹莖本身的硬度取決于竹纖維束的密度和它們的分離方式。在 竹莖縱向或竹莖橫截面中的纖維百分比不一致。在縱向，纖維密度從莖底到莖頂增加，而竹莖橫截面中的纖維密度在接近外表面處最高，隨著深入該材料的芯而減小。因此，高度有益地是采用取自竹莖內(nèi)部的條制造木板。竹莖外部是竹莖外徑2rmn 內(nèi)的莖部。本文中將竹莖內(nèi)徑和竹莖外部之間的竹莖部分定義為"竹莖內(nèi)部"；因此， 本發(fā)明中竹莖內(nèi)部的條是取自離竹莖外徑2ram或更遠(yuǎn)的莖部的那些條。本發(fā)明已發(fā) 現(xiàn)即使除去了來自竹莖外部的條，竹中的纖維素纖維仍然比大部分木類的更堅(jiān)硬和 更強(qiáng)，因此，含有竹的板具有比其它類型木纖維制成的板高得多的強(qiáng)度與重量之比。本發(fā)明的制備中第一步是通過剝皮、磨削或砂光竹莖外部來除去竹莖外部。可 以例如，通過將莖送到噴砂隧道或通過砂輪完成所述砂光。為了改進(jìn)與常規(guī)木條的 相容性和粘合性，優(yōu)選將竹條切割成厚度小于約0.2英寸，如小于O. 15英寸，如約 0.01-0. 15英寸；和切割成寬度優(yōu)選大于約O. l英寸，如大于約O. 15英寸，如大于 約0.5英寸?？墒止せ蛴脵C(jī)械剪切設(shè)備完成該切割。為了改進(jìn)強(qiáng)度，應(yīng)該沿縱軸將 所述竹條切割成優(yōu)選約比2英寸長，如約3英寸，如約5英寸的條。盡管不想受理 論的限制，不過認(rèn)為當(dāng)用圓盤條取向器對條進(jìn)行取向時(shí)，較長的條長度將使條排列 更緊密，并且不受理論的限制，認(rèn)為更緊密排列的條將產(chǎn)生沿縱軸彈性系數(shù)更佳的 最終木材復(fù)合板產(chǎn)品。切割后，使所述竹條干燥(如下所述)和涂覆上常規(guī)聚合物樹脂(如下所述)。優(yōu) 選實(shí)施方式中，采用含量約為2-12重量。/。(以竹木的重量為基準(zhǔn))的所述MDI(參見如 下更詳細(xì)定義)粘合劑樹脂，而采用水基粘合劑樹脂(如下)，則含量約為3-15重量 %(以竹木的重量為基準(zhǔn))。用于本發(fā)明時(shí)，通過使竹條與自然形成的硬或軟木(如松木或白楊木)條混合， 將取自竹莖內(nèi)部的竹制成條復(fù)合板，優(yōu)選為OSB板。為了最好結(jié)果獲得良好的粘合 性和板完整性，竹條的含量應(yīng)該低于竹和非竹(硬和軟)木條總重量的約90重量％， 如低于約80重量％，如低于約75重量％，如低于約70重量％。通常，將所述新的或回收的原木原料切割成本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的所需大 小和形狀的條、華夫刨花或片。當(dāng)由所述竹條和自然形成的硬或軟木的組合制造所 述板時(shí)，可以分別干燥和用聚合物樹脂粘合劑涂覆這兩組分開的木材，然后在分別 涂覆步驟后，將所述涂覆的硬/軟木條與涂覆的竹條混合到一起。對條進(jìn)行切割后使它們在爐中干燥，然后涂上由一種或多種聚合熱固性粘合劑 樹脂、蠟和其它添加劑制成的特殊制劑。所述粘合劑樹脂和其它用于木材的各種添 加劑在本文中稱為涂料，即使所述粘合劑和添加劑是小顆粒的形式，如不會在木材 上形成連續(xù)涂層的霧化顆?；蚬腆w顆粒。通常，通過一種或多種噴霧、摻混或混合技術(shù)將所述粘合劑、蠟和任何其它添加劑施涂于木材，優(yōu)選技術(shù)是當(dāng)木條在鼓式摻 混器中翻滾時(shí)將蠟、樹脂和其它添加劑噴射到木條上。用所需涂料和處理化學(xué)品涂布和處理后，這些涂覆條可用來形成多層墊，優(yōu)選 然后被壓制成復(fù)合木材部件的3層墊。用以下方式完成所述成層。將涂覆片在傳送 帶上鋪開形成片的取向基本上與傳送帶呈一直線或與之平行的第一片或?qū)?，然后?第二片置于第一片上，第二片層的片的取向基本上與傳送帶垂直。最后，將第三片 置于第二片上，第三片層的片的取向與第一片類似，基本上與傳送帶呈一直線，使 得以這種方式堆疊的片層的各片的取向通常與鄰片層垂直?；蛘?，但較不優(yōu)選，所 有片層的各條取向?yàn)槿我夥较?。可以采用公知多通道技術(shù)和條取向設(shè)備放置多個片或?qū)?。?片或3層墊的情況下，第一和第三片是表面層，而第二片是芯層。所述各表面層具有外表面。還可以在不同的相對方向上完成上述實(shí)例，從而第一片層的片的取向基本上與 傳送帶垂直，然后，第二片置于第一片上，第二片層的片的取向基本上于傳送帶平 行。本發(fā)明中，形成與傳送帶平行的板的縱向邊，從而基本上與傳送帶平行取向的 薄片將基本上與傳送帶平行取向和排列，最終基本上與最終木板產(chǎn)品的縱向邊平行。 最后，將片的取向與第一片類似，基本上與傳送帶垂直的第三片置于第二片上。本發(fā)明中還有另一種可能的板構(gòu)造。該構(gòu)造中，根據(jù)上述方法構(gòu)建一層或多層 來形成足以形成復(fù)合木材部件的各層，然后在這些層上形成竹條層，所述竹條的取 向方向基本上與縱向邊平行，形成竹單板層。對該竹層中的竹條使用的粘合劑樹脂 如上所述，按以下各段中所述對該竹層和它伴有的木層進(jìn)行加工。各種常規(guī)聚合物樹脂，優(yōu)選熱固性樹脂，可以用作木片或木條的粘合劑。合適 的聚合物粘合劑包括異氰酸酯樹脂和水基粘合劑樹脂，如脲-甲醛、聚乙酸乙烯酯("PVA")、苯酚甲醛、三聚氰胺甲醛、三聚氰胺脲甲醛("MUF")及其共聚物。異 氰酸酯是優(yōu)選的粘合劑，優(yōu)選的異氰酸酯選自二苯甲烷-對，對'-二異氰酸酯類的聚 合物，所述聚合物具有能與其它有機(jī)基團(tuán)反應(yīng)形成聚合物基團(tuán)如聚脲，-NCON-，和 聚氨酯，-NC00N-的NC0-官能團(tuán)；優(yōu)選含有約50重量％的4，4-二苯甲烷二異氰酸酯 ("MDI")的粘合劑或有其它異氰酸酯低聚物("pMDI")的混合物。合適的工業(yè)pMDI 產(chǎn)品是購自猶他州鹽湖城的獵人公司(Huntsman)的Rubinate 1840和賓夕法尼亞州 匹茲堡市的北美拜耳公司(Bayer Corporation, North America)的Mondur 541。合 適的工業(yè)MUF粘合劑是黛尼公司(Dynea corporation)的LS 2358和LS 2250產(chǎn)品。 粘合劑含量優(yōu)選約為2-8重量％。通常采用蠟添加劑增強(qiáng)0SB板的抗?jié)B水性。優(yōu)選的蠟是疏松石蠟或乳液蠟。所述蠟固體的加入量優(yōu)選約為0.1-3.0重量％(以木材 的重量為基準(zhǔn))。根據(jù)上述方法形成多層墊后，在熱壓機(jī)下將它們壓制，使木材、粘合劑和其它添加劑熔合和粘合到一起形成各種厚度和尺寸的壓實(shí)0SB板。高溫還會使粘合劑材 料固化。優(yōu)選將本發(fā)明的板在約175-24(TC的溫度下壓制2-15分鐘。得到的復(fù)合板 的密度約為35-55磅/英尺3 (按ASTM標(biāo)準(zhǔn)D1037-98測量)。0SB板的厚度約為0. 6cm (約 1/4英寸)-5cm(約2英寸)，如約1.25-6cm，如約2. 8-3. 8cm。本領(lǐng)域那些技術(shù)人員將意識到，在不脫離本發(fā)明主要發(fā)明原理的情況下，可以 對上述實(shí)施方式作出改變。因此，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開的具體實(shí)施方式

， 而其意圖是包括所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種含有從竹莖內(nèi)部切割的竹條的木板。
2. 如權(quán)利要求1所述的木板，其特征在于，還含有選自白楊木和松木的木條， 其特征在于，所述竹條小于所有木條總重量的約90重量％，優(yōu)選小于約80重量％， 優(yōu)選小于約75%。
3. 如權(quán)利要求l所述的木板，其特征在于，所述條的厚度小于約0.2英寸，如 約0. 01-0. 15英寸。
4. 如權(quán)利要求1所述的木板，其特征在于，所述條的寬度大于約O. l英寸。
5. 如權(quán)利要求1所述的木板，其特征在于，以竹木重量為基準(zhǔn)計(jì)，所述木板還 含有含量為約2-6重量％的MDI。
6. 如權(quán)利要求1所述的木板，其特征在于，所述木板還含有含量為約3-10重量 %的水基粘合劑樹脂。
7. —種木板，含有(a) 從竹莖內(nèi)部切割的竹條；和(b) 選自白楊木和松木的木條；其中(a)中竹條的重量小于(a)和(b)中的竹條和木條總重量的約90重量％，優(yōu) 選小于約80重量％，優(yōu)選小于約75重量％。
8. 如權(quán)利要求7所述的木板，其特征在于，所述竹條涂覆有MDI含量為約2-6 重量％(以竹木重量為基準(zhǔn))的MDI粘合劑。
9. 如權(quán)利要求7所述的木板，其特征在于，(a)和(b)中的所述條均以單一方向 取向。
10. —種木板，所述木板具有平行的第一和第二縱向邊，各板含有 具有上表面層的復(fù)合木材部件；位于所述上表面層上的竹單層，所述竹層由基本上以平行于縱向邊的方向取向 的竹條組成，其中所述竹條是從竹莖內(nèi)部切割的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含有從竹莖內(nèi)部切割的竹條的木板。
文檔編號B32B21/00GK101277817SQ200680036439
公開日2008年10月1日 申請日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者M·赫安-昆, O·尼安-華 申請人:邱博工程木材有限公司