任金慧 鄭志鋒 任玉芬

摘 要：研究了野皂莢枝干用于刨花板生產(chǎn)時(shí)，熱壓工藝條件對(duì)刨花板主要物理力學(xué)性能的影響。研究表明：野皂莢刨花含水率3%～5%、預(yù)設(shè)刨花板密度0.75g/cm3、脲醛樹脂膠施膠量8%、熱壓溫度150℃、熱壓時(shí)間4min、熱壓壓力3.5MPa的熱壓條件下壓制的野皂莢刨花板，可達(dá)到GB/T4897.3的用板要求。

關(guān)鍵詞：野皂莢；刨花板；熱壓工藝

中圖分類號(hào) TS653.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B 文章編號(hào) 1007-7731（2013）06-138-02

野皂莢（Gleditsia microphylla）是一種多年生灌木或小喬木，高2～4m，平均植株直徑2～4cm，生長(zhǎng)于山坡陽(yáng)處或路邊，海拔130～1 300m，分布于我國(guó)河北、河南、山東、山西、陜西、江蘇、安徽[1]。野皂莢具有耐寒、耐旱、耐瘠薄、耐輕度鹽堿的特點(diǎn)，非常適合在我國(guó)北方干旱、半干旱地區(qū)種植。野皂莢灌叢茂密，枯落物量大，根系發(fā)達(dá)，分蘗萌生能力強(qiáng)?！暗厣弦话褌悖涔冢?地面一張?zhí)海萋湮铮?，地下一張網(wǎng)（根）”的生長(zhǎng)特點(diǎn)能有效保持水土和改良土壤，達(dá)到快速改變惡劣生態(tài)環(huán)境的目的。

野皂莢的傳統(tǒng)應(yīng)用主要包括：枝干用作薪炭材、枝干磨成木粉制作佛香、其果實(shí)供人畜食用；此外，其果實(shí)還可用于制作豆膠。近年來(lái)，野皂莢在涵養(yǎng)水源、水土保護(hù)方面的潛在價(jià)值受到人們?cè)絹?lái)越多的重視。有鑒于此，基于其生態(tài)效益的后續(xù)經(jīng)濟(jì)開發(fā)便迫在眉睫。筆者主要探討了野皂莢枝干用于刨花板生產(chǎn)時(shí)，熱壓工藝條件對(duì)野皂莢枝干刨花板主要物理力學(xué)性能的影響。

1 材料與方法

1.1 材料 試驗(yàn)材料野皂莢枝干采自山西陽(yáng)泉辛莊（E113.66°，N37.97°），試材采伐于2012年1月，其具體化學(xué)組成如表1所示。經(jīng)手工剝皮、氣干后，再削片、刨片制成刨花。所加工刨花經(jīng)篩分后可分為10mm以下小徑級(jí)枝條刨花、10mm以上常規(guī)徑級(jí)枝條刨花2個(gè)組別，為了研究?jī)?yōu)化工藝試驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)采用常規(guī)徑級(jí)枝條刨花。刨花制備與刨花板壓制均在南京林業(yè)大學(xué)人造板試驗(yàn)室進(jìn)行，脲醛樹脂膠黏劑由滁州肯迪亞刨花板廠提供（具體性能如表2所示）。所壓制的刨花板為單層結(jié)構(gòu)刨花板。

1.2 方法

1.2.1 刨花干燥 刨花干燥在鼓風(fēng)式箱式干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行，干燥溫度（103[±]2）℃，干燥后刨花含水率3%～5%。

1.2.2 熱壓工藝 基于實(shí)驗(yàn)因素?cái)?shù)較少、因素水平數(shù)較多的實(shí)際情況，試驗(yàn)直接采用了單因素試驗(yàn)優(yōu)化熱壓工藝，具體實(shí)驗(yàn)方案如表3所示。主要考察熱壓因素包括：預(yù)設(shè)密度、施膠量、熱壓溫度、熱壓時(shí)間；厚度由厚度規(guī)控制，熱壓壓力根據(jù)預(yù)試驗(yàn)設(shè)定為3.5MPa。初始熱壓條件：預(yù)設(shè)密度0.95g/cm3、施膠量12%、熱壓溫度180℃、熱壓時(shí)間6min。刨花板板材主要考察物理力學(xué)性能：彈性模量、靜曲強(qiáng)度、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、24h吸水厚度膨脹率。板坯預(yù)設(shè)長(zhǎng)[×]寬[×]厚=300mm[×]300mm[×]10mm，同一熱壓條件下平行試驗(yàn)數(shù)為3。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)GB/T 17657-1999對(duì)野皂莢枝干刨花板進(jìn)行測(cè)定，具體結(jié)果如表3所示。從表3可知，在熱壓因素的臨界點(diǎn)之上，除吸水厚度膨脹率外（未加防水劑），刨花板的各項(xiàng)考察性能均高于GB/T 4897.3規(guī)定的家具及室內(nèi)裝修用板的技術(shù)要求。

3 結(jié)論

（1）野皂莢枝干刨花含水率為3%～5%、預(yù)設(shè)密度0.75g/cm3、脲醛樹脂膠施膠量8%、熱壓溫度150℃、熱壓時(shí)間4min、熱壓壓力3.5MPa的熱壓條件下壓制的野皂莢刨花板可達(dá)到GB/T4897.3規(guī)定的用板要求。

（2）野皂莢枝干刨花板預(yù)設(shè)密度臨界點(diǎn)0.75g/cm3；施膠量臨界點(diǎn)8%。

（3）達(dá)到野皂莢枝干刨花板熱壓因素臨界點(diǎn)以上時(shí)，單因素方差分析表明：預(yù)設(shè)密度、施膠量對(duì)野皂莢刨花板物理力學(xué)性能影響極顯著；施膠量對(duì)吸水厚度膨脹率有較顯著影響；熱壓溫度、熱壓時(shí)間對(duì)野皂莢刨花板物理力學(xué)性能無(wú)顯著影響。

4 問(wèn)題與展望

根據(jù)初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合傳統(tǒng)人造板和農(nóng)作物秸稈人造板的研究及生產(chǎn)實(shí)踐，無(wú)論從生物構(gòu)造、物理特性還是化學(xué)特性來(lái)說(shuō)，野皂莢與傳統(tǒng)的刨花板生產(chǎn)原料材性相近，優(yōu)于農(nóng)作物，是制造刨花板的優(yōu)質(zhì)備選原料，用其制造刨花板是可行的，具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

本實(shí)驗(yàn)立足于野皂莢的生態(tài)價(jià)值，挖掘野皂莢枝干在人造板行業(yè)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為野皂莢的深加工利用提供理論依據(jù)。試驗(yàn)中，由于野皂莢枝干徑級(jí)小、密度偏大、材質(zhì)偏硬，野皂莢枝干刨花以顆粒狀、細(xì)長(zhǎng)棒狀、細(xì)長(zhǎng)薄片狀居多。野皂莢刨花的這種特點(diǎn)除了與其自身材性有關(guān)外，沒(méi)有適合于小徑級(jí)、大密度、大硬度原材料的刨花制備設(shè)備也是原因之一，野皂莢枝干刨花的這種特點(diǎn)無(wú)疑限制了其應(yīng)用范圍。如果能將野皂莢應(yīng)用于大片刨花板、定向刨花板，勢(shì)必可以大大提升野皂莢的市場(chǎng)利用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)科學(xué)院中國(guó)植物志編輯委員會(huì).中國(guó)植物志第三十九卷[M].北京：科學(xué)出版社，1988：82-83. （責(zé)編：徐世紅）