細木工板作為一種性能較好的板材,與實木拼板相比較,具有結構穩定,不易變形,幅面大,板面美觀,力學性能好,節約優質木材等特點。國內對它的需求量很大,在市場上非常暢銷。現在浙江市場上細木工板主要有2種:一種是杉木Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａｌａｎｃｅｏｌａｔａ芯條,一種是楊木Ｐｏｐｕｌｕｓｓｐｐ.芯條。楊木芯條細木工板主要來自江蘇和山東,杉木芯條細木工板主要來自江蘇和浙江。據市場調查,現在細木工板生產廠家存在的主要問題是生產出來的細木工板翹曲變形較大,強度低,主要原因是工廠生產細木工板時憑經驗,沒有系統地科學合理地研究和尋找較合適的工藝條件,忽視最基本的生產理論與原則。本課題結合浙江某細木工板生產廠家存在的問題,對芯條涂膠量、芯板熱壓溫度和芯條含水率及均勻性對細木工板物理力學性能、翹曲變形和鼓泡等進行了具體的研究,旨在制定較佳的杉木芯板制作工藝,以降低成本,提高生產效率,同時又不會降低細木工板的性能[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 經刨光的杉木芯條側面涂脲醛樹脂膠后放入一個金屬框,通過螺栓施加一個側向壓力,送入100ｔ平壓機,按不同的實驗條件操作,熱壓結束后,用砂皮紙砂光,去除芯板表面污染,調整芯板厚度偏差。膠拼時注意相鄰杉木條年輪方向應相反。基本工藝條件:涂膠量(單面)為80ｇ·ｍ-2,熱壓溫度140℃,芯條含水率10%。單因素實驗進行時不變條件參考基本工藝。實驗重復3次。
2 .2 細木工板制作 在組坯中,應使中板和面板正面朝外,各層的纖維方向應互相垂直。送入熱壓機時,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 芯條檢測按常規方法進行。細木工板取樣時,由于試件的尺寸太小,不能按ＧＢ5849 1999規定取樣,而是按如下方法進行:先裁去試驗板邊上2 5ｃｍ,然后依次取6個橫向靜曲強度的試件。橫向靜曲強度按ＧＢ5849 1999測定。
2 結果與分析
2. 1 芯條涂膠量對細木工板性能的影響從表1可以得出,隨著施膠量增加,靜曲強度從22 3ＭＰａ增加到25 9ＭＰａ。施膠量增大,意味著杉木條側面單位面積上有更多的化學基團參加反應,形成膠合力越大,從而杉木條之間結合力越大。因為細木工板彎曲破壞時大多發生在杉木條與杉木條之間膠合部位,所以杉木條之間結合越大,細木工板的抗彎曲破壞性能越好,即靜曲強度越大。但從表1可以看出,施膠量從80ｇ·ｍ-2增加到200ｇ·ｍ-2,靜曲強度增加程度不大。從經濟角度看,施膠量從80ｇ·ｍ-2增加200ｇ·ｍ-2,生產成本明顯增加。所以從板的性能及經濟角度綜合考慮,施膠量以80ｇ·ｍ-2為宜。
2 芯板熱壓溫度對細木工板性能的影響從表1得出,熱壓溫度從100℃上升到140℃,靜曲強度從22 9ＭＰａ增加到27 3ＭＰａ。溫度越高,膠與膠之間的基團活性上升,所以膠合力增大,杉木條之間結合力越大,靜曲強度越大。但溫度在180℃時,靜曲強度下降,因為木材在120～150℃時,水分蒸發,性質變化不大,150～170℃時發生預炭化,強度降低,而脲醛樹脂膠在180℃易產生預固化或過固化現象,最終導致靜曲強度下降。在實驗過程中發現,芯板熱壓溫度180℃時,在壓機張開控制不好時,芯板容易鼓泡。即使壓板張開控制得好,但制得的細木工板翹
曲變形較嚴重,這可能與熱壓溫度過高,芯板從壓機出來冷卻時收縮應力過大且板內應力不平衡有關。溫度過高,制得的芯板表面炭化現象較嚴重,如砂光質量不好,芯板貼單板時,中板易與芯板分離。總之,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,杉木條放入壓機后,膠液由于失去了水分,流動性差,基團活性降低,所以膠合力差,靜曲強度低。隨著水分的增加,當杉木條內為膠的固化創造了一個最佳的含水率范圍時,膠的流動性大大增強,由于水的溶劑作用,一些基團的活性提高,膠合作用升高,膠合力增大,最終板的靜曲強度增大。但是當含水率從12%增加到20%時,從表2可以看出,隨著含水率的增大,細木工板的靜曲強度下降。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度,而且在熱壓時,芯板中產生較多氣體,易產生鼓泡現象。在本實驗過程中,當含水率在16%和20%時,由于操作不當,就發生了鼓泡現象。所以綜合看,杉木條含水率在8
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