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        大豆基膠黏劑在楊木多層膠合板中的應(yīng)用?

        2020-07-09 09:36:16杜洪雙唐朝發(fā)
        林產(chǎn)工業(yè) 2020年6期
        關(guān)鍵詞:楊木膠合板涂膠

        杜洪雙 田 甜 唐朝發(fā)

        [ 吉林省木質(zhì)材料科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北華大學(xué)),吉林 132013 ]

        生物質(zhì)膠黏劑以“綠色、環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟(jì)”特點(diǎn),成為人們研究的熱點(diǎn)。以大豆基膠黏劑替代脲醛樹(shù)脂制造膠合板,可在源頭上減少甲醛對(duì)環(huán)境及人體造成的危害[1-4]。為改善大豆膠黏劑的耐水膠合性能,人們進(jìn)行了大量的改性研究,取得了一系列進(jìn)展和突破,如采用聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷樹(shù)脂改性大豆分離蛋白可制備I類膠合板;通過(guò)采用雙組份大豆蛋白膠黏劑,可改善大豆基膠黏劑膠合板的膠合性能;采用環(huán)氧單體等交聯(lián)改性及玄武巖纖維改性大豆蛋白膠黏劑制備膠合板;用大豆蛋白改性脲醛樹(shù)脂、液化淀粉改性酚醛樹(shù)脂等;通過(guò)穩(wěn)定劑改善大豆基膠黏劑性能;利用環(huán)氧化接枝改性與苯乙烯接枝共聚改性,制備耐沸水大豆基膠黏劑;采用1, 2-苯并異噻唑啉-3-酮提高防腐性能等,有關(guān)大豆基膠黏劑制備膠合板的研究多以三層、五層膠合板為研究對(duì)象[5-20]。由于大豆基膠黏劑普遍存在固體含量低,涂膠后板坯含水率高等問(wèn)題,因此在大豆基膠黏劑多層膠合板的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,存在壓縮率、成品板厚度不易控制問(wèn)題,針對(duì)上述問(wèn)題,本文探究能確保大豆基膠黏劑多層膠合板膠合強(qiáng)度和厚度可控的工藝方案。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        環(huán)氧改性大豆基膠黏劑,固體含量35%,自制;楊木單板,厚度(2.0±0.1)mm,含水率8%~10%,遼源云山木業(yè)有限公司。

        1.2 設(shè)備

        智能控制實(shí)驗(yàn)壓機(jī),SYSMEN-N,中國(guó)林科院木材工業(yè)研究所;微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),CMT5105,深圳新三思材料檢測(cè)有限公司;恒溫水浴鍋,HH-1,金壇宏華儀器廠。

        1.3 試驗(yàn)方法

        采用L9(34)正交試驗(yàn)方法,探究工藝參數(shù)對(duì)九層楊木膠合板物理力學(xué)性能的影響,找出滿足生產(chǎn)條件的工藝參數(shù)。采用厚度規(guī),壓制滿足壓縮率及厚度的楊木膠合板。

        以熱壓壓力、涂膠量、熱壓時(shí)間、熱壓溫度為試驗(yàn)因素,因素與水平見(jiàn)表1。按表1 試驗(yàn)條件,采用L9(34)正交試驗(yàn)表,壓制9 組膠合板,每組壓制3 張500 mm×500 mm的九層膠合板。按GB/T 9846—2015 《普通膠合板》、GB/T 17657—2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行主要物理力學(xué)性能檢測(cè)[21-22]。

        表1 試驗(yàn)因素與水平Tab. 1 Test factors and levels

        2 結(jié)果與分析

        根據(jù)GB/T 9846—2015、GB/T 17657—2013 標(biāo)準(zhǔn),測(cè)得大豆基楊木膠合板的含水率為9.0%~13.6%,滿足Ⅱ類膠合板含水率要求;壓縮率、膠合強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2,正交試驗(yàn)極差分析見(jiàn)表3。

        表2 大豆基楊木膠合板壓縮率及膠合強(qiáng)度Tab. 2 Compressing rate and bond strength for soy-based poplar plywood

        表3 大豆基楊木膠合板正交試驗(yàn)極差分析Tab. 3 Orthogonal test rang analysis for soy-based poplar plywood

        通過(guò)表3 可知,熱壓溫度對(duì)壓縮率影響最為顯著,其次是熱壓壓力、熱壓時(shí)間、涂膠量。涂膠量對(duì)膠合強(qiáng)度影響最為顯著,其次是熱壓溫度、熱壓壓力、熱壓時(shí)間。由表2、表3 數(shù)據(jù)可知,涂膠量對(duì)膠合板的膠合強(qiáng)度影響最大,主要因?yàn)樗么蠖够z黏劑固體含量比較低,同時(shí)單板表面存在背面裂隙、木毛等缺陷,當(dāng)涂膠量低時(shí),易造成局部缺膠等問(wèn)題,導(dǎo)致膠合強(qiáng)度低,不能達(dá)到普通膠合板的膠合強(qiáng)度要求[23-27]。試驗(yàn)中當(dāng)涂膠量達(dá)到400 g/m2時(shí),膠合強(qiáng)度滿足普通膠合板的膠合強(qiáng)度要求,涂膠量由400 g/m2提高到440 g/m2時(shí),膠合強(qiáng)度提升不明顯。熱壓溫度、熱壓壓力、熱壓時(shí)間對(duì)膠合板的膠合強(qiáng)度影響不大,說(shuō)明熱壓工藝條件可保證膠合板各層單板在緊密接觸時(shí),膠黏劑完成固化[28-37]。熱壓溫度對(duì)膠合板的壓縮率影響最大,同時(shí)熱壓壓力、熱壓時(shí)間、涂膠量對(duì)膠合板的壓縮率影響也比較顯著,主要是木材硬度與木材的溫度、含水率有很大的關(guān)系,隨著溫度、含水率的增加,木材硬度降低,塑性增大,木材易被壓縮,因此在熱壓溫度升高、壓力增大、熱壓時(shí)間延長(zhǎng)、含水率增加等任一條件或多個(gè)條件改變時(shí),都會(huì)導(dǎo)致壓縮率增大。

        3 一定壓縮率條件下大豆基楊木膠合板制備

        通過(guò)以上分析,涂膠量以400 g/m2為宜;熱壓工藝參數(shù)選擇:熱壓壓力0.8 MPa,可保證單板間緊密接觸;熱壓溫度125 ℃,可減少熱壓時(shí)間,保證膠黏劑固化及膠合板含水率較低;熱壓時(shí)間取70 s/mm板厚,以提高生產(chǎn)效率。按以上試驗(yàn)條件壓制16 mm厚九層大豆基楊木膠合板,考慮到單板的厚度誤差、含水率差異等因素對(duì)壓縮率的影響,采用16 mm厚度規(guī)控制制品的最終厚度,按壓縮率為12%確定板坯厚度。制備的楊木膠合板主要性能指標(biāo)如表4 所示,均滿足GB/T 9846—2015 標(biāo)準(zhǔn)要求,說(shuō)明此工藝方案可行。按此生產(chǎn)工藝條件,基本可解決工廠實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中膠合板厚度不易控制的問(wèn)題。

        表4 一定壓縮率楊木膠合板主要性能指標(biāo)Tab. 4 Main performance indexes of poplar plywood under the determined compressing ratio

        4 結(jié)論

        1)采用厚度規(guī)控制膠合板制品的厚度,在熱壓壓力0.8 MPa、涂膠量400 g/m2、熱壓溫度125 ℃、熱壓時(shí)間70 s/mm板厚的工藝條件下,可生產(chǎn)出滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的大豆基楊木多層膠合板。

        2)采用厚度規(guī)控制厚度制備大豆基楊木多層膠合板,可采用較高的熱壓溫度,進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。

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