張 建，付躍進(jìn)，姚遲強(qiáng)，袁少飛，李 琴

（1. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院 浙江省竹類研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310023；2. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所，北京 100091；3. 浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江 臨安 311300）

室外人造板是指主要以酚醛樹(shù)脂或同類性能樹(shù)脂為膠粘劑制成的人造板材，適用于室外或半室外，具有優(yōu)異的性能[1]，反映了室外人造板在使用過(guò)程中抵抗干濕、冷熱、霜凍、雨雪和紫外線輻射等外界自然條件的能力[2～3]。室外人造板在建筑、室外地板、走廊等領(lǐng)域得到大量應(yīng)用，使用過(guò)程中，與水分接觸是不可避免的，特別是在潮濕而炎熱的地區(qū)，水分子很容易進(jìn)入木材內(nèi)部和膠層，最終影響板材性能[4～7]，具體性能指標(biāo)主要有尺寸變化率、吸水率、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、膠合強(qiáng)度、靜曲強(qiáng)度、彈性模量等[8]。吸水率是衡量人造板材的重要指標(biāo)之一，通常是指板材浸在一定溫度水中24 h所吸收水分的重量與浸水前重量之比[6,9～12]。由于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)未對(duì)測(cè)試方法進(jìn)行更加具體詳細(xì)的規(guī)定，所以測(cè)試時(shí)往往會(huì)因?yàn)闂l件的差異而導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果存在差異。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)室內(nèi)用纖維板吸水率特性有系統(tǒng)全面的研究[6,9,13～14]，而室外人造板只對(duì)竹模板和竹塑復(fù)合材料在水溫和時(shí)間方面進(jìn)行了研究[4,6]，但對(duì)室外用纖維板、定向刨花板、竹質(zhì)模板、木質(zhì)模板等板材的吸水率還未進(jìn)行相關(guān)的系統(tǒng)研究。本文從溫度、pH值、時(shí)間、厚度、試件尺寸等因素對(duì)室外纖維板、定向刨花板、竹質(zhì)托盤(pán)、木質(zhì)模板、竹質(zhì)模板5種室外人造板材的吸水性影響進(jìn)行了試驗(yàn)和分析，對(duì)于完善吸水率測(cè)定方法及其測(cè)試的準(zhǔn)確性具有一定的借鑒意義和指導(dǎo)作用。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

室外纖維板、定向刨花板、竹質(zhì)托盤(pán)、木質(zhì)模板、竹質(zhì)模板5種試材均購(gòu)自企業(yè)，其中室外纖維板采用酚醛樹(shù)脂生產(chǎn)，厚度4 mm；定向刨花板采用異氰酸酯生產(chǎn)，樹(shù)種為楊木，厚度有9、12、15、18 mm 4種；竹質(zhì)托盤(pán)采用酚醛樹(shù)脂生產(chǎn)，7層竹簾，2層竹席，厚度20 mm；木質(zhì)模板采用酚醛樹(shù)脂生產(chǎn)，表面覆膜，樹(shù)種為楊木，9層，厚度15 mm；竹質(zhì)模板采用酚醛樹(shù)脂生產(chǎn)，5層竹簾，2層竹席，表面覆膜，厚度12 mm。氫氧化鈉溶液和鹽酸溶液濃度均為1 mol/L。

1.2 主要儀器

JW-500T-20型高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱，TD20002型電子天平，pHS-3C型數(shù)字酸度計(jì)，MJ6116型精密推臺(tái)鋸，THY-2030型恒溫水槽。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每種條件試件數(shù)量為6塊，表面和邊部平整無(wú)殘缺和起毛。首先將試件在溫度20℃、相對(duì)濕度65%條件下放置至質(zhì)量恒定。然后進(jìn)行稱重，放入恒溫水槽中浸漬。最后將試件從水中取出，擦干表面，稱重，計(jì)算吸水率。試件浸漬時(shí)置于水面30 mm以下，盡量垂直放置且試件之間相互隔開(kāi)。每次浸漬時(shí)采用新?lián)Q的自來(lái)水。

1.3.1 不同溫度對(duì)板材吸水率的影響 溫度是影響板材吸水率的重要因素之一，各個(gè)地方在各個(gè)季節(jié)水的溫度都有所差異。本試驗(yàn)采用室外纖維板、定向刨花板（厚度15 mm）、竹質(zhì)托盤(pán)、木質(zhì)模板、竹質(zhì)模板5種室外人造板材，試件尺寸均為75 mm×75 mm，水溫采取15、20、25、30、35、40℃共6種溫度，在恒溫水槽中浸漬，水的pH值為7，浸漬72 h。

1.3.2 不同時(shí)間對(duì)板材吸水率的影響 浸漬時(shí)間也是影響板材吸水率的重要因素之一。試驗(yàn)采用室外纖維板、定向刨花板（厚度15 mm）、竹質(zhì)托盤(pán)、木質(zhì)模板、竹質(zhì)模板5種室外人造板材，試件尺寸均為75 mm×75 mm，在恒溫水槽中浸漬，水的pH值為7，水溫20℃，采用24、48、72、96、120、144、168、192、216、240 h共10種浸漬時(shí)間。

1.3.3 不同pH值對(duì)板材吸水率的影響 不少學(xué)者通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，水的pH值對(duì)試件吸水率有一定的影響，而我國(guó)各地自來(lái)水水質(zhì)存在一定差異。本試驗(yàn)采用室外纖維板、定向刨花板（厚度15 mm）、竹質(zhì)托盤(pán)、木質(zhì)模板、竹質(zhì)模板5種室外人造板材，試件尺寸均為75 mm×75 mm，在恒溫水槽中浸漬，水溫20℃，浸漬72 h，浸漬用水pH值分別調(diào)成5、6、7、8、9共5種。

1.3.4 不同厚度對(duì)板材吸水率的影響 試驗(yàn)采用9、12、15、18 mm 4種厚度的定向刨花板，試件尺寸均為75 mm×75 mm，在恒溫水槽中浸漬，水溫20℃，浸漬72 h，水的pH值為7。

1.3.5 不同試件尺寸對(duì)板材吸水率的影響 試驗(yàn)采用室外纖維板、定向刨花板（厚度15 mm）、竹質(zhì)托盤(pán)、木質(zhì)模板、竹質(zhì)模板5種室外人造板材，試件采用50 mm×50 mm、75 mm×75 mm、100 mm×100 mm三種尺寸。試件在恒溫水槽中浸漬，水溫20℃，浸漬72 h，水的pH值為7。

2 結(jié)果分析

2.1 不同浸漬溫度對(duì)板材吸水率的影響

從圖1可知，在其他測(cè)試條件相同的情況下，隨著水溫的升高，5種室外人造板材的吸水率均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，其中15 ～ 30℃時(shí)增加趨勢(shì)不太明顯，但30 ～ 40℃增加幅度較大，特別是定向刨花板吸水率變化最為顯著，30℃時(shí)吸水率為67.8%，40℃時(shí)吸水率為93.2%。整體來(lái)看，室外木質(zhì)人造板的吸水率比室外竹質(zhì)人造板的吸水率高，反映出室外木質(zhì)人造板的耐水性較室外竹質(zhì)人造板的耐水性差。溫度相同時(shí)，吸水率由大到小依次為：定向刨花板 ＞ 木質(zhì)模板 ＞ 纖維板 ＞ 竹質(zhì)模板 ＞ 竹質(zhì)托盤(pán)。目前，標(biāo)準(zhǔn)中溫度基本采用20℃，因此建議測(cè)試室外人造板吸水率時(shí)水的溫度也采用20℃。

2.2 不同浸漬時(shí)間對(duì)板材吸水率的影響

從圖2可知，5種室外人造板材的吸水率均隨浸漬時(shí)間延長(zhǎng)而呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，在120 h內(nèi)吸水率變化幅度較為明顯，其中72 h內(nèi)吸水率增加的幅度最大，而120 h以后吸水率增加幅度趨于平緩。在120 h內(nèi)，浸漬時(shí)間相同時(shí)，室外木質(zhì)人造板的吸水率比室外竹質(zhì)人造板的吸水率高，5種室外人造板吸水率由大到小依次為定向刨花板 ＞ 木質(zhì)模板 ＞ 纖維板 ＞ 竹質(zhì)模板 ＞ 竹質(zhì)托盤(pán)，120 h時(shí)的吸水率分別為78.5%、66.2%、39.0%、37.9%、35.9%。因此在測(cè)試室外人造板吸水率時(shí)，浸漬時(shí)間適當(dāng)增加，應(yīng)不低于72 h。

圖1 不同浸漬溫度對(duì)板材吸水率的影響Figure 1 WA change curve under different temperature of water

圖2 不同浸漬時(shí)間對(duì)板材吸水率的影響Figure 2 WA change curve under different soaking time

2.3 不同pH值對(duì)板材吸水率的影響

從圖3可看出，水的pH值對(duì)5種室外人造板材的吸水率有一定的影響，但不呈現(xiàn)規(guī)律性。整體來(lái)看，室外竹質(zhì)人造板的耐水性優(yōu)于室外木質(zhì)人造板的耐水性，5種室外人造板的吸水率在 pH值 6或7時(shí)最大。GB/T17657-1999《人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法》和 LY/T1072-2002《竹篾層積材》測(cè)試吸水率時(shí)規(guī)定了水的pH值為7±1，而GB12626.8-1990《硬質(zhì)纖維板—吸水率的測(cè)定》規(guī)定了水的pH值為6±1。因此，測(cè)試室外人造板吸水率或制定吸水率測(cè)試方法時(shí)，應(yīng)明確規(guī)定水的pH值，甚至建議明確使用什么樣的水，如明確為清潔水或蒸餾水。

圖3 不同pH值對(duì)板材吸水率的影響Figure 3 WA change curve under different pH value of water

2.4 不同板材厚度對(duì)板材吸水率的影響

從圖4可知，板材厚度對(duì)定向刨花板吸水率影響不顯著且無(wú)規(guī)律性。其他測(cè)試條件相同時(shí)，厚度小時(shí)定向刨花板吸水率較大，厚度增大時(shí)吸水率相對(duì)偏小。當(dāng)厚度為15 mm和18 mm時(shí)，吸水率比較接近，分別為63.6%和 63.2%。這主要是因?yàn)橐欢l件下，水滲透到板材中的深度是有限的，厚度小時(shí)，水分越容易滲透到板材內(nèi)部，表現(xiàn)在吸水率較大，反之表現(xiàn)在吸水率較小。

2.5 不同試件尺寸對(duì)板材吸水率的影響

從圖5測(cè)試結(jié)果分析得到，試件尺寸對(duì)板材吸水率有一定影響，均表現(xiàn)在其他測(cè)試條件相同時(shí)，試件尺寸越大，吸水率測(cè)試值越小。這主要是因?yàn)橐欢l件下，水分是從試件的六個(gè)面同時(shí)而又漸進(jìn)的滲透到板材內(nèi)部的，但是滲透的程度是有限的，試件尺寸小時(shí)，水分越容易滲透到板材內(nèi)部，表現(xiàn)在吸水率較大，反之表現(xiàn)在吸水率較小。同時(shí)得到與前面一致的結(jié)論，室外竹質(zhì)人造板的耐水性優(yōu)于室外木質(zhì)人造板的耐水性。

圖4 不同板材厚度對(duì)定向刨花板吸水率的影響Figure 4 WA change curve under different thickness of oriented particle board

圖5 不同試件尺寸對(duì)板材吸水率影響Figure 3 WA change curve under different sample size

3 結(jié)論

（1）水的溫度、浸漬時(shí)間、水的pH值、板材厚度、試件尺寸對(duì)室外人造板吸水率均有不同程度的影響，室外竹質(zhì)人造板的耐水性優(yōu)于室外木質(zhì)人造板的耐水性。

（2）水的溫度、浸漬時(shí)間對(duì)室外人造板吸水率影響最大。溫度增高、浸漬時(shí)間延長(zhǎng)，吸水率均變大，并且浸漬時(shí)間應(yīng)不低于72 h。

（3）水的pH值對(duì)板材吸水率影響不大且不呈現(xiàn)規(guī)律性，pH值在6或7時(shí)吸水率最大。建議測(cè)試室外人造板吸水率或制定吸水率測(cè)試方法時(shí)，應(yīng)明確規(guī)定水的pH值。

（4）板材厚度小時(shí)吸水率較大，厚度增大時(shí)吸水率相對(duì)偏小并趨于平穩(wěn)；試件尺寸越大，吸水率越小。

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