細(xì)木工板作為一種性能較好的板材,與實木拼板相比較,具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,不易變形,幅面大,板面美觀,力學(xué)性能好,節(jié)約優(yōu)質(zhì)木材等特點。國內(nèi)對它的需求量很大,在市場上非常暢銷。現(xiàn)在浙江市場上細(xì)木工板主要有2種:一種是杉木Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａｌａｎｃｅｏｌａｔａ芯條,一種是楊木Ｐｏｐｕｌｕｓｓｐｐ.芯條。楊木芯條細(xì)木工板主要來自江蘇和山東,杉木芯條細(xì)木工板主要來自江蘇和浙江。據(jù)市場調(diào)查,現(xiàn)在細(xì)木工板生產(chǎn)廠家存在的主要問題是生產(chǎn)出來的細(xì)木工板翹曲變形較大,強(qiáng)度低,主要原因是工廠生產(chǎn)細(xì)木工板時憑經(jīng)驗,沒有系統(tǒng)地科學(xué)合理地研究和尋找較合適的工藝條件,忽視最基本的生產(chǎn)理論與原則。本課題結(jié)合浙江某細(xì)木工板生產(chǎn)廠家存在的問題,對芯條涂膠量、芯板熱壓溫度和芯條含水率及均勻性對細(xì)木工板物理力學(xué)性能、翹曲變形和鼓泡等進(jìn)行了具體的研究,旨在制定較佳的杉木芯板制作工藝,以降低成本,提高生產(chǎn)效率,同時又不會降低細(xì)木工板的性能[1～5]。
1 試驗材料與方法
1． 1 試驗材料芯條:芯條采用杉木,長寬厚幅面分別為450ｍｍ×40ｍｍ×17ｍｍ,平均含水率為12 5%,要求無大的樹瘤,不含樹皮。中板:中板采用柳安Ｐａｒａｓｈｏｒｅａｓｔｅｌｌａｔａ單板,幅面尺寸為450ｍｍ×450ｍｍ,厚度為1 60ｍｍ。表背板:采用奧古曼Ａｕｃｏｕｍｅａｋｌａｉｎｅｅａｎａ單板,幅面尺寸為450ｍｍ×450ｍｍ,厚度為0 6ｍｍ。膠粘劑:使用固體含量為460ｇ·ｋｇ-1的脲醛樹脂膠粘劑,固化劑(氯化銨)用量為10ｇ·ｋｇ-1。
2 試驗方法
2 .1 芯板的制作 經(jīng)刨光的杉木芯條側(cè)面涂脲醛樹脂膠后放入一個金屬框,通過螺栓施加一個側(cè)向壓力,送入100ｔ平壓機(jī),按不同的實驗條件操作,熱壓結(jié)束后,用砂皮紙砂光,去除芯板表面污染,調(diào)整芯板厚度偏差。膠拼時注意相鄰杉木條年輪方向應(yīng)相反�；竟に嚄l件:涂膠量(單面)為80ｇ·ｍ-2,熱壓溫度140℃,芯條含水率10%。單因素實驗進(jìn)行時不變條件參考基本工藝。實驗重復(fù)3次。
2 .2 細(xì)木工板制作 在組坯中,應(yīng)使中板和面板正面朝外,各層的纖維方向應(yīng)互相垂直。送入熱壓機(jī)時,熱壓溫度為100℃,熱壓時間5ｍｉｎ,熱壓壓力0 9ＭＰａ。組坯時中表板施膠量為150ｇ·ｍ-2,固化劑用量10ｇ·ｋｇ-1。1
2. 3 試件檢測 芯條檢測按常規(guī)方法進(jìn)行。細(xì)木工板取樣時,由于試件的尺寸太小,不能按ＧＢ5849 1999規(guī)定取樣,而是按如下方法進(jìn)行:先裁去試驗板邊上2 5ｃｍ,然后依次取6個橫向靜曲強(qiáng)度的試件。橫向靜曲強(qiáng)度按ＧＢ5849 1999測定。
2 結(jié)果與分析
2. 1 芯條涂膠量對細(xì)木工板性能的影響從表1可以得出,隨著施膠量增加,靜曲強(qiáng)度從22 3ＭＰａ增加到25 9ＭＰａ。施膠量增大,意味著杉木條側(cè)面單位面積上有更多的化學(xué)基團(tuán)參加反應(yīng),形成膠合力越大,從而杉木條之間結(jié)合力越大。因為細(xì)木工板彎曲破壞時大多發(fā)生在杉木條與杉木條之間膠合部位,所以杉木條之間結(jié)合越大,細(xì)木工板的抗彎曲破壞性能越好,即靜曲強(qiáng)度越大。但從表1可以看出,施膠量從80ｇ·ｍ-2增加到200ｇ·ｍ-2,靜曲強(qiáng)度增加程度不大。從經(jīng)濟(jì)角度看,施膠量從80ｇ·ｍ-2增加200ｇ·ｍ-2,生產(chǎn)成本明顯增加。所以從板的性能及經(jīng)濟(jì)角度綜合考慮,施膠量以80ｇ·ｍ-2為宜。
2 芯板熱壓溫度對細(xì)木工板性能的影響從表1得出,熱壓溫度從100℃上升到140℃,靜曲強(qiáng)度從22 9ＭＰａ增加到27 3ＭＰａ。溫度越高,膠與膠之間的基團(tuán)活性上升,所以膠合力增大,杉木條之間結(jié)合力越大,靜曲強(qiáng)度越大。但溫度在180℃時,靜曲強(qiáng)度下降,因為木材在120～150℃時,水分蒸發(fā),性質(zhì)變化不大,150～170℃時發(fā)生預(yù)炭化,強(qiáng)度降低,而脲醛樹脂膠在180℃易產(chǎn)生預(yù)固化或過固化現(xiàn)象,最終導(dǎo)致靜曲強(qiáng)度下降。在實驗過程中發(fā)現(xiàn),芯板熱壓溫度180℃時,在壓機(jī)張開控制不好時,芯板容易鼓泡。即使壓板張開控制得好,但制得的細(xì)木工板翹
曲變形較嚴(yán)重,這可能與熱壓溫度過高,芯板從壓機(jī)出來冷卻時收縮應(yīng)力過大且板內(nèi)應(yīng)力不平衡有關(guān)。溫度過高,制得的芯板表面炭化現(xiàn)象較嚴(yán)重,如砂光質(zhì)量不好,芯板貼單板時,中板易與芯板分離�？傊�,制作芯板時,熱壓溫度不宜過高,以140℃較好。
3 杉木條含水率對性能的影響從表2得出,杉木條的含水率從4%增加到12%時,靜曲強(qiáng)度增加。杉木條的含水率過低,涂上膠后的杉木條迅速吸收膠液中的水分,杉木條放入壓機(jī)后,膠液由于失去了水分,流動性差,基團(tuán)活性降低,所以膠合力差,靜曲強(qiáng)度低。隨著水分的增加,當(dāng)杉木條內(nèi)為膠的固化創(chuàng)造了一個最佳的含水率范圍時,膠的流動性大大增強(qiáng),由于水的溶劑作用,一些基團(tuán)的活性提高,膠合作用升高,膠合力增大,最終板的靜曲強(qiáng)度增大。但是當(dāng)含水率從12%增加到20%時,從表2可以看出,隨著含水率的增大,細(xì)木工板的靜曲強(qiáng)度下降。杉木條水分過高時,施膠后的杉木條的含水率過高,膠粘劑易滲入杉木條中而影響膠合強(qiáng)度,而且在熱壓時,芯板中產(chǎn)生較多氣體,易產(chǎn)生鼓泡現(xiàn)象。在本實驗過程中,當(dāng)含水率在16%和20%時,由于操作不當(dāng),就發(fā)生了鼓泡現(xiàn)象。所以綜合看,杉木條含水率在8
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