一种提高热处理竹材胶合性能的方法
文献发布时间：2024-04-18 20:00:50
技术领域
本发明属于竹条加工技术领域，具体涉及一种提高热处理竹材胶合性能的方法。
背景技术
随着木材加工业的发展，木材供需矛盾越来越激烈。缓解木材供需矛盾的重要措施之 一是利用竹材代替木材，同时竹材工业化利用方面也有了长足的发展。世纪年代初，我国竹材工业化利用刚幵始起步。经过近三十年的研究与开发，我国竹材产业发展经历了以下几个阶段，包括毛竹丰产、各种竹材产品的研发与生产。
竹材的直径较小，竹壁薄、中空，尖削度大，其结构构造和化学成分与木材均有很大 差异。竹材具有如下特点：一、生长周期短，产量高，是一种极好的可再生资源。二、竹 材色泽柔和、纹理清晰、手感光滑、富有弹性，有良好的装饰效果。三、竹材重量轻、钢 性好、强度高，所以竹制品的强度也比一般的木材产品高，可以作为结构用材使用，提高 企业的经济效益和环境效益，可用竹材替代木材制造产品。四、竹材由于本身纹理通直， 色泽简洁，所以容易进行漂白、染色和炭化等处理，可制成竹集成材、竹地板等，具有广 阔的运用前景。五、竹材具有軔性大、勞裂性好的特点，容易勞蔑编织，所以经过简单的 加工可以制成各种竹制品。六、可加工性能好，具可车、可铣、可雕的工艺性能。七、竹福建农林大学届专业硕士学位论文 材内含有的营养成份，竹材易霉变、耐腐、耐虫性能差，需加以处理，以提高竹材的耐 久性；而且竹制品在加工过程中，劳动生产效率低、利用率低、生产成本较高。
竹材高温热处理技术是将竹质材料放置于高温无氧或低含氧量的环境下进行短期热解处理的物理改性技术，可有效提高竹材 的生物耐久性和尺寸稳定性，已成为高值化利用竹材的有效手段。然而，热改性竹材在加工和使用过程中存在胶粘剂树脂在竹材单元中渗透性及胶合性能差等突出问题，对然现今有专门的针对热处理竹材胶合性能的改善途径，但是效果一般，严重限制了热处理竹材的推广应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高热处理竹材胶合性能的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种提高热处理竹材胶合性能的方法，包括如下步骤：
S1、熏蒸处理：
将竹材制成竹条后置于熏蒸库内进行熏蒸处理，完成后取出备用；
S2、超声波-电场交替处理：
将熏蒸处理后的竹条浸入处理液A中，然后进行超声波-电场交替处理，完成后取出取出备用；
S3、热处理：
将步骤S2中处理后的竹条进行热处理，得到热处理竹条备用；
S4、喷覆-干燥循环处理：
对热处理后的竹条进行处理液B喷覆、干燥处理的循环处理，处理液B喷覆一次，干燥处理一次为一个循环。
进一步地，步骤S1中所述的熏蒸处理为水蒸气熏蒸，熏蒸处理的时间为8~10h。
进一步地，步骤S2中所述的处理液A中各成分及对应重量百分比为：硝酸铵3~5%、硫酸铁1~3%、十二烷基苯磺酸钠7~10%、脂肪酸甘油酯5~9%、硅酸钙2~4%，余量为水。
进一步地，步骤S2中所述的超声波-电场交替处理具体为：先进行一次超声波处理，然后进行电场处理，最后再进行二次超声波处理。
进一步地，所述的超声波处理时将超声波探头伸入处理液液面下2~3cm处，处理时超声波的频率控制为30~50kHz，一次超声波处理的时间为1~2h，二次超声波处理的时间为30~40min。
进一步地，所述电场处理时接通电源，控制电压为60~100V，电场处理的时间为8~12min。
进一步地，步骤S4中所述的处理液B中各成分及对应重量百分比为：富里酸3~6%、硝酸镧5~9%、癸酰乙醛0.7~0.9%、α-甜没药醇1~3%、纳米氧化锌5~10%、无水乙醇20~30%，余量为纯水。
进一步地，步骤S4中所述的干燥处理为低温真空干燥处理，温度为30~40℃，每次干燥至含水率为8~10%。
进一步地，步骤S4中所述的循环处理总共处理4~6个循环。
通过采用上述技术方案，依次对竹条进行熏蒸处理、处理液A中超声波-电场交替处理、热处理、处理液B喷覆-低温真空干燥循环处理，使竹材表面的间隙变大，产生更多的自由基，并且能够在竹材的表面形成凹凸和沟槽，从而有利于胶黏剂的渗透和铺展，所以平衡接触角变小，表面润湿性编号，从而能够形成更多的胶钉，促进胶合强度的改善。另外本申请的各处理步骤的技术参数是在大量实验的基础上得到的，各技术参数需要严格控制，要不然极易造成竹材表层纤维的破坏，从而降低竹材表层的剪切强度，因而影响其胶合性能的改善。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本申请提供了一种提高热处理竹材胶合性能的方法，经过本申请方法处理后的竹材的平衡接触角变小，表面润湿性明显提高，有利于酚醛树脂胶黏剂等胶黏剂在其表面的渗透和铺展，从而促进了胶合胶合强度的改善。并且本申请的提高热处理竹材胶合性能的方法是作为一个整体的，每个步骤之间具有相互协同作用的效果，经过本申请方法处理后的竹材，胶合性能得到了显著的改善。
附图说明
图1 为本申请具体实施方式部分各组竹材的平衡接触角测试结果对比图；
图2 为本申请具体实施方式部分各组竹材的胶合强度测试结果对比图。
具体实施方式
为了对本发明做更进一步的解释，下面结合下述具体实施例进行阐述。
实施例1
一种提高热处理竹材胶合性能的方法，包括如下步骤：
S1、熏蒸处理：
将竹材制成竹条后置于熏蒸库内进行熏蒸处理，熏蒸处理为水蒸气熏蒸，熏蒸处理8h后取出备用；
S2、超声波-电场交替处理：
将熏蒸处理后的竹条浸入处理液A中，然后进行超声波-电场交替处理，具体先进行一次超声波处理，然后进行电场处理，最后再进行二次超声波处理，完成后取出取出备用；
处理液A中各成分及对应重量百分比为：硝酸铵3%、硫酸铁1%、十二烷基苯磺酸钠7%、脂肪酸甘油酯5%、硅酸钙2%，余量为水；
超声波处理时将超声波探头伸入处理液液面下2cm处，处理时超声波的频率控制为30kHz，一次超声波处理的时间为1h，二次超声波处理的时间为30min；
电场处理时接通电源，控制电压为60V，电场处理的时间为8min；
S3、热处理：
将步骤S2中处理后的竹条进行热处理，得到热处理竹条备用；
S4、喷覆-干燥循环处理：
对热处理后的竹条进行处理液B喷覆、干燥处理的循环处理，处理液B喷覆一次，干燥处理一次为一个循环，总共处理4个循环；
处理液B中各成分及对应重量百分比为：富里酸3%、硝酸镧5%、癸酰乙醛0.7%、α-甜没药醇1%、纳米氧化锌5%、无水乙醇20%，余量为纯水；
干燥处理为低温真空干燥处理，温度为30℃，每次干燥至含水率为8%。
实施例2
一种提高热处理竹材胶合性能的方法，包括如下步骤：
S1、熏蒸处理：
将竹材制成竹条后置于熏蒸库内进行熏蒸处理，熏蒸处理为水蒸气熏蒸，熏蒸处理9h后取出备用；
S2、超声波-电场交替处理：
将熏蒸处理后的竹条浸入处理液A中，然后进行超声波-电场交替处理，具体先进行一次超声波处理，然后进行电场处理，最后再进行二次超声波处理，完成后取出取出备用；
处理液A中各成分及对应重量百分比为：硝酸铵4%、硫酸铁2%、十二烷基苯磺酸钠8.5%、脂肪酸甘油酯7%、硅酸钙3%，余量为水；
超声波处理时将超声波探头伸入处理液液面下2.5cm处，处理时超声波的频率控制为40kHz，一次超声波处理的时间为1.5h，二次超声波处理的时间为35min；
电场处理时接通电源，控制电压为80V，电场处理的时间为10min；
S3、热处理：
将步骤S2中处理后的竹条进行热处理，得到热处理竹条备用；
S4、喷覆-干燥循环处理：
对热处理后的竹条进行处理液B喷覆、干燥处理的循环处理，处理液B喷覆一次，干燥处理一次为一个循环，总共处理5个循环；
处理液B中各成分及对应重量百分比为：富里酸4.5%、硝酸镧7%、癸酰乙醛0.8%、α-甜没药醇2%、纳米氧化锌7.5%、无水乙醇25%，余量为纯水；
干燥处理为低温真空干燥处理，温度为35℃，每次干燥至含水率为9%。
实施例3
一种提高热处理竹材胶合性能的方法，包括如下步骤：
S1、熏蒸处理：
将竹材制成竹条后置于熏蒸库内进行熏蒸处理，熏蒸处理为水蒸气熏蒸，熏蒸处理10h后取出备用；
S2、超声波-电场交替处理：
将熏蒸处理后的竹条浸入处理液A中，然后进行超声波-电场交替处理，具体先进行一次超声波处理，然后进行电场处理，最后再进行二次超声波处理，完成后取出取出备用；
处理液A中各成分及对应重量百分比为：硝酸铵5%、硫酸铁3%、十二烷基苯磺酸钠10%、脂肪酸甘油酯9%、硅酸钙4%，余量为水；
超声波处理时将超声波探头伸入处理液液面下3cm处，处理时超声波的频率控制为50kHz，一次超声波处理的时间为2h，二次超声波处理的时间为40min；
电场处理时接通电源，控制电压为100V，电场处理的时间为12min；
S3、热处理：
将步骤S2中处理后的竹条进行热处理，得到热处理竹条备用；
S4、喷覆-干燥循环处理：
对热处理后的竹条进行处理液B喷覆、干燥处理的循环处理，处理液B喷覆一次，干燥处理一次为一个循环，总共处理6个循环；
处理液B中各成分及对应重量百分比为：富里酸6%、硝酸镧9%、癸酰乙醛0.9%、α-甜没药醇3%、纳米氧化锌10%、无水乙醇30%，余量为纯水；
干燥处理为低温真空干燥处理，温度为40℃，每次干燥至含水率为10%。
对比例1
一种提高热处理竹材胶合性能的方法，包括如下步骤：
S1、超声波-电场交替处理：
将竹条材制成竹条后浸入处理液A中，然后进行超声波-电场交替处理，具体先进行一次超声波处理，然后进行电场处理，最后再进行二次超声波处理，完成后取出取出备用；
处理液A中各成分及对应重量百分比为：硝酸铵4%、硫酸铁2%、十二烷基苯磺酸钠8.5%、脂肪酸甘油酯7%、硅酸钙3%，余量为水；
超声波处理时将超声波探头伸入处理液液面下2.5cm处，处理时超声波的频率控制为40kHz，一次超声波处理的时间为1.5h，二次超声波处理的时间为35min；
电场处理时接通电源，控制电压为80V，电场处理的时间为10min；
S2、热处理：
将步骤S1中处理后的竹条进行热处理，得到热处理竹条备用；
S3、喷覆-干燥循环处理：
对热处理后的竹条进行处理液B喷覆、干燥处理的循环处理，处理液B喷覆一次，干燥处理一次为一个循环，总共处理5个循环；
处理液B中各成分及对应重量百分比为：富里酸4.5%、硝酸镧7%、癸酰乙醛0.8%、α-甜没药醇2%、纳米氧化锌7.5%、无水乙醇25%，余量为纯水；
干燥处理为低温真空干燥处理，温度为35℃，每次干燥至含水率为9%。
对比例2
一种提高热处理竹材胶合性能的方法，包括如下步骤：
S1、熏蒸处理：
将竹材制成竹条后置于熏蒸库内进行熏蒸处理，熏蒸处理为水蒸气熏蒸，熏蒸处理9h后取出备用；
S2、超声波-电场处理：
将熏蒸处理后的竹条浸入处理液A中，然后进行超声波-电场处理，具体先进行超声波处理，然后进行电场处理，完成后取出取出备用；
处理液A中各成分及对应重量百分比为：硝酸铵4%、硫酸铁2%、十二烷基苯磺酸钠8.5%、脂肪酸甘油酯7%、硅酸钙3%，余量为水；
超声波处理时将超声波探头伸入处理液液面下2.5cm处，处理时超声波的频率控制为40kHz，超声波处理的时间为1.5h；
电场处理时接通电源，控制电压为80V，电场处理的时间为10min；
S3、热处理：
将步骤S2中处理后的竹条进行热处理，得到热处理竹条备用；
S4、喷覆-干燥循环处理：
对热处理后的竹条进行处理液B喷覆、干燥处理的循环处理，处理液B喷覆一次，干燥处理一次为一个循环，总共处理5个循环；
处理液B中各成分及对应重量百分比为：富里酸4.5%、硝酸镧7%、癸酰乙醛0.8%、α-甜没药醇2%、纳米氧化锌7.5%、无水乙醇25%，余量为纯水；
干燥处理为低温真空干燥处理，温度为35℃，每次干燥至含水率为9%。
对比例3
一种提高热处理竹材胶合性能的方法，包括如下步骤：
S1、熏蒸处理：
将竹材制成竹条后置于熏蒸库内进行熏蒸处理，熏蒸处理为水蒸气熏蒸，熏蒸处理9h后取出备用；
S2、电场处理：
将熏蒸处理后的竹条浸入处理液A中，然后进行电场处理，完成后取出取出备用；
处理液A中各成分及对应重量百分比为：硝酸铵4%、硫酸铁2%、十二烷基苯磺酸钠8.5%、脂肪酸甘油酯7%、硅酸钙3%，余量为水；
电场处理时接通电源，控制电压为80V，电场处理的时间为10min；
S3、热处理：
将步骤S2中处理后的竹条进行热处理，得到热处理竹条备用；
S4、喷覆-干燥循环处理：
对热处理后的竹条进行处理液B喷覆、干燥处理的循环处理，处理液B喷覆一次，干燥处理一次为一个循环，总共处理5个循环；
处理液B中各成分及对应重量百分比为：富里酸4.5%、硝酸镧7%、癸酰乙醛0.8%、α-甜没药醇2%、纳米氧化锌7.5%、无水乙醇25%，余量为纯水；
干燥处理为低温真空干燥处理，温度为35℃，每次干燥至含水率为9%。
对比例4
一种提高热处理竹材胶合性能的方法，包括如下步骤：
S1、熏蒸处理：
将竹材制成竹条后置于熏蒸库内进行熏蒸处理，熏蒸处理为水蒸气熏蒸，熏蒸处理9h后取出备用；
S2、超声波处理：
将熏蒸处理后的竹条浸入处理液A中，然后进行超声波处理，完成后取出取出备用；
处理液A中各成分及对应重量百分比为：硝酸铵4%、硫酸铁2%、十二烷基苯磺酸钠8.5%、脂肪酸甘油酯7%、硅酸钙3%，余量为水；
超声波处理时将超声波探头伸入处理液液面下2.5cm处，处理时超声波的频率控制为40kHz，处理时间为125min；
电场处理时接通电源，控制电压为80V，电场处理的时间为10min；
S3、热处理：
将步骤S2中处理后的竹条进行热处理，得到热处理竹条备用；
S4、喷覆-干燥循环处理：
对热处理后的竹条进行处理液B喷覆、干燥处理的循环处理，处理液B喷覆一次，干燥处理一次为一个循环，总共处理5个循环；
处理液B中各成分及对应重量百分比为：富里酸4.5%、硝酸镧7%、癸酰乙醛0.8%、α-甜没药醇2%、纳米氧化锌7.5%、无水乙醇25%，余量为纯水；
干燥处理为低温真空干燥处理，温度为35℃，每次干燥至含水率为9%。
对比例5
一种提高热处理竹材胶合性能的方法，包括如下步骤：
S1、熏蒸处理：
将竹材制成竹条后置于熏蒸库内进行熏蒸处理，熏蒸处理为水蒸气熏蒸，熏蒸处理9h后取出备用；
S2、超声波-电场交替处理：
将熏蒸处理后的竹条浸入处理液A中，然后进行超声波-电场交替处理，具体先进行一次超声波处理，然后进行电场处理，最后再进行二次超声波处理，完成后取出取出备用；
处理液A中各成分及对应重量百分比为：硝酸铵4%、硫酸铁2%、十二烷基苯磺酸钠8.5%、脂肪酸甘油酯7%、硅酸钙3%，余量为水；
超声波处理时将超声波探头伸入处理液液面下2.5cm处，处理时超声波的频率控制为40kHz，一次超声波处理的时间为1.5h，二次超声波处理的时间为35min；
电场处理时接通电源，控制电压为80V，电场处理的时间为10min；
S3、热处理：
将步骤S2中处理后的竹条进行热处理，得到热处理竹条备用；
S4、干燥处理：
对热处理后的竹条进行干燥处理，干燥处理为低温真空干燥处理，温度为35℃，每次干燥至含水率为9%。
对比例6
一种提高热处理竹材胶合性能的方法，包括如下步骤：
S1、熏蒸处理：
将竹材制成竹条后置于熏蒸库内进行熏蒸处理，熏蒸处理为水蒸气熏蒸，熏蒸处理9h后取出备用；
S2、超声波-电场交替处理：
将熏蒸处理后的竹条浸入处理液A中，然后进行超声波-电场交替处理，具体先进行一次超声波处理，然后进行电场处理，最后再进行二次超声波处理，完成后取出取出备用；
处理液A中各成分及对应重量百分比为：硝酸铵4%、硫酸铁2%、十二烷基苯磺酸钠8.5%、脂肪酸甘油酯7%、硅酸钙3%，余量为水；
超声波处理时将超声波探头伸入处理液液面下2.5cm处，处理时超声波的频率控制为40kHz，一次超声波处理的时间为1.5h，二次超声波处理的时间为35min；
电场处理时接通电源，控制电压为80V，电场处理的时间为10min；
S3、热处理：
将步骤S2中处理后的竹条进行热处理，得到热处理竹条备用；
S4、喷覆-干燥循环处理：
对热处理后的竹条进行处理液B喷覆、干燥处理的循环处理，处理液B喷覆一次，干燥处理一次为一个循环，总共处理1个循环；
处理液B中各成分及对应重量百分比为：富里酸4.5%、硝酸镧7%、癸酰乙醛0.8%、α-甜没药醇2%、纳米氧化锌7.5%、无水乙醇25%，余量为纯水；
干燥处理为低温真空干燥处理，温度为35℃，每次干燥至含水率为9%。
对比例8
一种提高热处理竹材胶合性能的方法，包括如下步骤：
S1、熏蒸处理：
将竹材制成竹条后置于熏蒸库内进行熏蒸处理，熏蒸处理为水蒸气熏蒸，熏蒸处理9h后取出备用；
S2、超声波-电场交替处理：
将熏蒸处理后的竹条浸入处理液A中，然后进行超声波-电场交替处理，具体先进行一次超声波处理，然后进行电场处理，最后再进行二次超声波处理，完成后取出取出备用；
处理液A中各成分及对应重量百分比为：硝酸铵4%、硫酸铁2%、十二烷基苯磺酸钠8.5%、脂肪酸甘油酯7%、硅酸钙3%，余量为水；
超声波处理时将超声波探头伸入处理液液面下2.5cm处，处理时超声波的频率控制为40kHz，一次超声波处理的时间为1.5h，二次超声波处理的时间为35min；
电场处理时接通电源，控制电压为80V，电场处理的时间为10min；
S3、热处理：
将步骤S2中处理后的竹条进行热处理，得到热处理竹条备用；
S4、喷覆-干燥循环处理：
对热处理后的竹条进行纯水喷覆、干燥处理的循环处理，处理液B喷覆一次，干燥处理一次为一个循环，总共处理5个循环；
干燥处理为低温真空干燥处理，温度为35℃，每次干燥至含水率为9%。
对照组
申请号为：2022112521273公开的一种提高热处理竹材胶合性能的方法。
为了对比本申请技术效果，取同一批质地，理化性质相同的竹材进行实验，将竹材加工成竹条后随机分成等质等量的9组，分别为实施例2、对比例1~7、对照组，然后按照各组的方法对应处理各组竹条，完成后进行性能测试。
1. 接触角测量
运用静滴接触角/界面张力测量仪，测定酚醛树脂胶黏剂在竹条弦切面上的接触角θ（°）的变化，自测试液体滴到毛竹材弦切面上的瞬间开始每隔一定时间（间隔时间：UF，10s；RF，20s）测一次接触角θ，每个试件测得一组θ-t曲线，并采用指数衰减函数进行曲线拟合，获得平衡接触角θ
测试结果如图1所示。
2. 胶合强度测试
采用如下工艺胶合：单面涂胶量（酚醛树脂胶黏剂）180g/m
测试结果如图2所示。
由图1、图2得出，与对照组相比，经过本申请方法处理后的竹材的平衡接触角变小，表面润湿性明显提高，有利于酚醛树脂胶黏剂在其表面的渗透和铺展，促进了胶合胶合强度的改善。另外将对比例1~7同实施例2对比得出，本申请的提高热处理竹材胶合性能的方法是作为一个整体的，每个步骤之间具有相互协同作用的效果，经过本申请方法处理后的竹材，胶合性能得到了显著的改善。