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        蘆葦—蔗渣刨花板的工藝研究

        2020-12-07 06:05:36孫濤陳安生程若愚
        林業(yè)科技 2020年6期
        關(guān)鍵詞:刨花板蔗渣蘆葦

        孫濤 陳安生 程若愚

        摘要:? 本文以蘆葦和蔗渣為刨花單元、脲醛樹脂為膠粘劑制備了蘆葦—蔗渣刨花板。主要探討了熱壓時間、施膠量、板坯密度、蔗渣加入量等制板因素與板材的靜曲強度、內(nèi)結(jié)合強度、吸水厚度膨脹率等物理力學性能的影響。結(jié)果表明:熱壓時間7 min,施膠量為12%,密度為0.8 g/cm3,蔗渣混合比為50%的工藝條件下制備的板材性能符合GB/T4897-2015中6.3.2.1干燥狀態(tài)下使用的家具型刨花板(P2型)表4中的其他物理力學性能要求。

        關(guān)鍵詞:? 蘆葦;? 蔗渣;? 刨花板

        中圖分類號:? ?S 564 +. 2; TS 653. 5? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼:? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號:1001 - 9499(2020)06 - 0039 - 03

        我國蘆葦資源豐富且分布廣泛,全國范圍內(nèi)有14個蘆葦主產(chǎn)區(qū),蘆葦面積約50萬 hm2[ 1 ],年產(chǎn)量約為250~300萬t,約占世界總產(chǎn)量的6%。1990年起,我國便開始了蘆葦人造板的研發(fā)工作,現(xiàn)已有數(shù)條蘆葦碎料板生產(chǎn)線在黑龍江、新疆等地。早在1980年我國已對蔗渣人造板進行了開發(fā)利用,現(xiàn)蔗渣碎料板廠分布于廣東、廣西、福建、云南、湖南、湖北、四川等省,年總設(shè)計生產(chǎn)能力逾20萬m3[ 2 ]。已有研究表明,蘆葦可作為木材的替代材料用于緩解人造板工業(yè)發(fā)展所需大量木材的壓力。但蘆葦?shù)男阅芘c木材存在一定差異,其表皮覆有一層硅質(zhì)化和樹脂化程度較高的組織,常規(guī)的脲醛、酚醛樹脂膠對該層滲透力較差,較難形成有效的膠合[ 3 ],進而影響產(chǎn)品質(zhì)量;而蔗渣形態(tài)較好、含糖量高且自膠合能力強,將其與蘆葦結(jié)合,以改善板材力學性能為目的,探討蘆葦一蔗渣刨花板的制板工藝。

        1 材料與方法

        1. 1 材 料

        (1)蘆葦,取自廣州從化。將蘆葦桿劈成200~

        300 mm小段置于干燥爐中烘干,溫度為55 ℃,含水率調(diào)整至 12%~15%,然后用環(huán)式刨片機刨碎備用;蔗渣,取自廣州從化。蘆葦、蔗渣碎料篩分值見表1。

        (2)脲醛樹脂膠:取自廣東佛山,乳白色黏稠狀,粘度188 mPa/s,pH 8,固體含量60%。

        1. 2 試驗設(shè)備

        四柱油壓機,萬能力學試驗機,環(huán)式刨片機,外徑(μm)千分尺等。

        1. 3 試驗方法

        設(shè)置板幅面為210 mm×210 mm×12 mm(實驗室自制的成型框規(guī)格為210 mm×210 mm),采用厚度規(guī)格12 mm控制板的厚度進行制板,熱壓壓力為3~5 MPa,采用單因素試驗方法探討熱壓時間、施膠量、板坯密度、蔗渣的加入量等因素對板材的物理力學性能及熱學性能的影響。按照制板工藝參數(shù)共壓制蘆葦—蔗渣刨花板4批16塊(表2)。

        壓制好的蘆葦—蔗渣刨花板經(jīng)調(diào)溫調(diào)濕處理后,參照GB/T4897-2015中6.3.2.1干燥狀態(tài)下使用的家具型刨花板(P2型)物理力學性能要求。檢測靜曲強度、內(nèi)結(jié)合強度、吸水厚度膨脹率。

        1. 4 性能檢測

        采用微機控制電子式木材萬能力學試驗機測定試件的靜曲強度、內(nèi)結(jié)合強度,每塊蘆葦—蔗渣刨花板測3次,進行密度回歸后,取平均值作為最后的測試結(jié)果。再測定吸水率,取3個試樣測試結(jié)果的平均值作為試驗結(jié)果。

        依據(jù)公式計算試件的吸水厚度膨脹率

        式中,D為吸水厚度膨脹率(%);h1為試件吸水前厚度(mm);h2為試件吸水后厚度(mm)

        2 結(jié)果與分析

        2. 1 熱壓時間對蘆葦—蔗渣刨花板物理力學性能的影響

        由圖1可以看出,隨著時間的延長,板的靜曲強度,內(nèi)結(jié)合強度呈現(xiàn)增大趨勢,吸水厚度膨脹率呈減小趨勢。當時間從6 min延長至9 min時,靜曲強度從15.98 MPa上升至19.02 MPa,增大了20%;內(nèi)結(jié)合強度從0.35 MPa增至0.44 MPa,增大了26%;吸水厚度膨脹率從5.2%降至4.0%,下降幅度為23%。在試驗研究范圍內(nèi),各條件下的板材均能達到GB/T4897-2015刨花板標準中6.3.2.1干燥狀態(tài)下使用的家具型刨花板(P2型)的物理力學性能要求,且從8min以后,各項指標增加緩慢。所以選擇8min為最優(yōu)時間。

        2. 2 施膠量對蘆葦—蔗渣刨花板物理力學性能的影響

        由圖2可以看出,隨著施膠量的增大,板的靜曲強度,內(nèi)結(jié)合強度呈增大趨勢,吸水厚度膨脹率呈減小趨勢。施膠量從10%增大到12%時,靜曲強度增大15%,內(nèi)結(jié)合強度增大13%,吸水厚度膨脹率下降41%;當施膠量從12%增至16%時,靜曲強度僅增大14.4%,內(nèi)結(jié)合強度增大48%,吸水厚度膨脹率下降31%。根據(jù)增幅程度可以看出,隨著膠量的增大,板的靜曲強度增大程度不如另外2項指標明顯。此外,當施膠量增大至12%以后,板材各性能增長緩慢,但當施膠量為12%時,各項性能均達到了GB/T4897-2015刨花板中6.3.2.1干燥狀態(tài)下使用的家具型刨花板(P2型)的物理力學性能要求,所以選擇施膠量為12%作為最優(yōu)工藝條件。

        2. 3 板的密度對蘆葦—蔗渣刨花板物理力學性能的影響

        從圖3中可看出,隨著密度的增大,板的靜曲強度,內(nèi)結(jié)合強度增大,吸水厚度膨脹率減小。因為隨著密度的增大,刨花板的壓縮比增大,刨花相互接觸面增大,從而膠合面積也隨之增大,使得碎料間空隙率低,壓縮更為緊密,最終使得碎料間結(jié)合強度增大,所以板材的宏觀靜曲強度隨著密度增大而增大。在一定范圍內(nèi),提高板的密度,可獲得較好的板材靜曲強度。當密度從0.8 g/cm3增至0.9 g/cm3時,靜曲強度幾乎不變,而內(nèi)結(jié)合強度反而減小,吸水厚度膨脹率增大。這是因為當密度增大到一定程度后,熱壓時,高溫下產(chǎn)生的蒸汽因為板密實程度高而封閉于板內(nèi),最終使板子鼓泡,導致板的各項性能下降。說明板的密度為0.8 g/cm3較優(yōu)。

        2. 4 蔗渣混合比對蘆葦—蔗渣刨花板物理力學性能的影響

        從圖4可見,蔗渣混合比對板的物理力學性能影響較大,隨著蔗渣混入量增大,板的靜曲強度,內(nèi)結(jié)合強度增大,吸水厚度膨脹率減小。主要原因是隨著蔗渣混合比增大,則蘆葦?shù)幕旌媳葴p小,易于膠合的蔗渣將覆有硅質(zhì)化和樹脂化程度較高的蘆葦組織包裹,所以當蔗渣混合比增大時,板材各項性能都有提高。當蔗渣混合比從40%增大到50%時,板的靜曲強度增大了39%,內(nèi)結(jié)合強度增大了13%,吸水厚度膨脹率下降了45%;當混入比增至70%時,板的靜曲強度增大了167%,內(nèi)結(jié)合強度增大了68%,吸水厚度膨脹率下降了57%。因為當蔗渣混入比為50%時,板的各項性能均達到了GB/T 4897-2015刨花板中6.3.2.1干燥狀態(tài)下使用的家具型刨花板(P2型)物理力學性能要求,同時為了增大蘆葦?shù)睦昧?,取蔗渣混合比?0%。

        3 總 結(jié)

        隨著熱壓時間的延長,施膠量、板的密度、蔗渣混合比增大,板的靜曲強度,內(nèi)結(jié)合強度呈增大趨勢,吸水厚度膨脹率呈減小趨勢。其中蔗渣混合比以及板的密度對蘆葦—蔗渣刨花板的物理力學性能影響較大,而熱壓時間和施膠量對板的物理力學性能影響相對較小。依據(jù)單因素試驗結(jié)果表明:熱壓時間7 min,施膠量為12%,密度為0.8 g/cm3,蔗渣混合比為50%工藝條件下壓制的蘆葦—蔗渣刨花板性能較優(yōu),達到了GB/T4897-2015刨花板中6.3.2.1干燥狀態(tài)下使用的家具型刨花板(P2型)表4中的其他物理力學性能要求。

        參考文獻

        [1] 王振慶,? 王麗娜,? 吳大千,? 等.? 中國蘆葦研究現(xiàn)狀與趨勢[J].山東林業(yè)科技,? 2006,? 167(6):? 85 - 87.

        [2] 蔣遠舟,? 向仕龍.? 非木材植物人造板[M].? 北京:? 中國林業(yè)出版社,? 2001.

        [3] 韓廣萍,? 王戈,? 劉振國.? 蘆葦特性與蘆葦刨花板制板工藝關(guān)系[J].? 林產(chǎn)工業(yè),? 1995,? 22(4):? 37 - 38.

        [4] 李凱夫,? 譚海彥,? 蘭麗芬.? 蘆葦-麻屑刨花板的研制Ⅰ:? 制板工藝初探[J].? 木材工業(yè),? 1995,? ?9(2):? 1 - 4.

        第1作者簡介:? 孫濤(1986-),? 男,? 助教,? 主要從事建筑室內(nèi)設(shè)計教學工作。

        收稿日期: 2020 - 09 -? 20

        (責任編輯:? ?張亞楠)

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