桉楊復(fù)合地板用桉楊復(fù)合地板的試驗(yàn)研究

桉楊復(fù)合地板用桉楊復(fù)合地板的試驗(yàn)研究

實(shí)木復(fù)合板由實(shí)木板或板制成，實(shí)木條為芯層，實(shí)木板為底面，以單絲和膠板為基面，適用于面板或板的名稱。近年來由于實(shí)木復(fù)合地板的尺寸穩(wěn)定性好,既可以有效地抵抗因環(huán)境溫度或濕度的變化而引起的地板翹曲變形和開裂現(xiàn)象,又保持了實(shí)木華貴的觀賞性能,獨(dú)特清晰的自然紋理等優(yōu)點(diǎn),還為目前森林資源短缺的局面開創(chuàng)了一個新的解決途徑,近年來,實(shí)木復(fù)合地板受到了廣大的消費(fèi)者的喜愛。我國木材資源短缺,已經(jīng)成為不爭的事實(shí)。為了緩解我國天然林短缺的矛盾,我國正在大力發(fā)展人工林。桉樹、楊樹等速生樹種已經(jīng)在我國廣泛的栽種,目前關(guān)于桉樹的研究主要集中在紙漿造紙、膠合板膠合性能的研究、單板層積材的研究、桉樹復(fù)合膠合板的研究等幾個方面;而關(guān)于楊樹的研究則主要集中在楊木膠合板、細(xì)木工板、中密度纖維板和刨花板等人造板生產(chǎn)與楊木實(shí)木拼板等當(dāng)中。同時,在楊木改性制造密實(shí)化板材、單板層積材(LVL)和人造薄木等高性能、高附加值的利用方面也取得了突破。同時楊樹作為生產(chǎn)紙漿的主要原料,得到廣泛的研究與利用。由于桉樹和楊樹都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn),目前關(guān)于桉木與楊木復(fù)合結(jié)構(gòu)膠合板性能的研究比較還很少,為了更合理的把桉木和楊木單板用于實(shí)木復(fù)合地板的生產(chǎn),本文通過設(shè)計(jì)不同的桉楊組坯方式,研究比較了純桉木、純楊木與桉楊組合實(shí)木復(fù)合地板的性能,旨在為桉楊的合理利用提供理論依據(jù)。1復(fù)合統(tǒng)計(jì)分析1.1材料樹種:國產(chǎn)毛白楊(Populustomentos),產(chǎn)地是山東臨沂市,樹齡約15a,旋切單板厚度為1.8mm,密度0.43g·cm-3;國產(chǎn)尾葉桉(Eucalyptusurophylla),產(chǎn)地廣西,樹齡約10a,旋切單板厚度為1.8mm,密度0.47g·cm-3;樺木(BetulaL.),產(chǎn)地是東北大、小興安嶺、長白山及華北高山地區(qū),樹齡約25a,旋切單板厚度為2.00mm,密度0.52g·cm-3。材料均為山東新港集團(tuán)股份有限公司提供,單板的含水率均在5%～9%之間。單板規(guī)格均為600mm×600mm。膠黏劑:三聚氰胺改性脲醛樹脂膠,由山東臨沂泰爾有限公司生產(chǎn),其中膠的粘度為27pa·s-1,固體含量為54.26%,固化時間為3min,pH值為9.2。涂膠是添加20%的面粉。1.2試驗(yàn)方法1.2.1地板基材試驗(yàn)方法采用正交試驗(yàn)方法,以熱壓溫度、時間、壓力和涂膠量為4個因素,同時設(shè)置四個水平見(圖1),以膠合強(qiáng)度為正交實(shí)驗(yàn)的指標(biāo),探求基材的最佳工藝參數(shù)。選擇1.8mm厚的單板,按照如下的正交實(shí)驗(yàn)表(如表1),壓制7層的全桉、全楊和桉楊復(fù)合地板基材,其中桉楊復(fù)合是按照桉楊間隔的組坯方式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17657-1999《人造板及飾面人造板理化性能檢測方法》中的Ⅱ類膠合板的要求進(jìn)行膠合強(qiáng)度性能的測試。1.2.2復(fù)合地板試驗(yàn)方法按照正交實(shí)驗(yàn)得出的工藝參數(shù)制7層全桉和全楊的地板基材,同時按如下的桉楊組坯方式(如圖1)壓制7層桉楊復(fù)合地板基材,然后陳放48h,砂光,再貼2mm厚的樺木表板,貼面的工藝參數(shù)為熱壓溫度115℃,熱壓時間10min,熱壓壓力1.2MPa,涂膠量是130g·m-2。貼面完成以后再放置48h,然后按照《GB/T18103-2000實(shí)木復(fù)合地板》進(jìn)行靜曲強(qiáng)度、彈性模量、翹曲度和浸漬剝離情況的分析。桉楊復(fù)合地板基材組坯方式如圖1所示。1.3試驗(yàn)設(shè)備100T-200T型平板硫化壓機(jī),WDS-10C型人造板力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、QND-4B型涂-4杯、M288528型臺式酸度計(jì)、精度0.01g的電子天平、HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋、F202型電熱恒溫干燥箱、精密裁板鋸。2實(shí)木復(fù)合地板的性能指標(biāo)2.1基材熱壓的最優(yōu)工藝參數(shù)經(jīng)過正交試驗(yàn),按照極差分析法,可以得到全桉、全楊及桉楊基材熱壓的最佳工藝參數(shù)如下:全桉基材熱壓的最優(yōu)工藝參數(shù)是:涂膠量290g·m-2,熱壓溫度是115℃,熱壓時間是1.9min·mm-1,壓力是1.4MPa;全楊基材熱壓的最優(yōu)工藝參數(shù)是:涂膠量270g·m-2,熱壓溫度是115℃,熱壓時間是1.9min·mm-1,壓力是1.0MPa;桉楊復(fù)合基材的最優(yōu)熱壓工藝參數(shù)是:涂膠量280g·m-2,熱壓溫度是115℃,熱壓時間是1.9min·mm-1,壓力是1.2MPa;2.2實(shí)木復(fù)合地板性能的結(jié)果與分析表2是桉樹、楊樹和桉楊復(fù)合實(shí)木復(fù)合地板按照國標(biāo)《GB/T18103-2000實(shí)木復(fù)合地板》檢測出的各項(xiàng)性能結(jié)果。從表中可以看出,桉樹、楊樹和桉楊復(fù)合實(shí)木復(fù)合地板的各項(xiàng)性能都能夠達(dá)到GB/T18103-2000中的要求的各項(xiàng)性能,翹曲度國標(biāo)要求是:寬度方向凸翹曲度fw凸≤0.2%,寬度方向凹翹曲度fw凹≤0.15%,長度方向凸翹曲度fl凸≤1.00%,長度方向凹翹曲度fl凹≤0.50%;浸漬剝離的國標(biāo)要求是:膠層開膠的累積長度不超過該膠層的1/3;靜曲強(qiáng)度國標(biāo)要求是≥30MPa;彈性模量國標(biāo)要求是≥4000MPa,由此可知,桉樹、楊樹和桉楊復(fù)合均可以成為很好的地板基材,均可以得到性能較好的實(shí)木復(fù)合地板。2.2.1靜曲強(qiáng)度和彈性模量的比較人造板受力后就會造成一定的彎曲,這種情況,就叫“靜曲”,“靜曲強(qiáng)度”就是人造板在受力彎曲到斷裂時它所能承受的壓力強(qiáng)度,用MPa來表示;材料在彈性變形階段內(nèi),正應(yīng)力和對應(yīng)的正應(yīng)變的比,就叫做彈性模量,彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度。影響實(shí)木復(fù)合地板靜曲強(qiáng)度的因素有:中板的質(zhì)量,中板本身的“靜曲強(qiáng)度”和“彈性模量”對地板的這兩項(xiàng)指標(biāo)影響很大。并且,整板要比拼板好;表板和背板的質(zhì)量,表板和背板的質(zhì)量對地板的“靜曲強(qiáng)度”和“彈性模量”的貢獻(xiàn)要大于其它中板;地板結(jié)構(gòu),地板基板的各層中板交叉縱橫相貼,并且各層中板的厚度和結(jié)構(gòu)都會影響“靜曲強(qiáng)度”和“彈性模量”;膠合強(qiáng)度,由于地板各層中板的特點(diǎn)不同,當(dāng)膠合成一體時才能發(fā)揮對外力抵抗和變形恢復(fù)的能力。因此,膠合質(zhì)量對這個指標(biāo)的貢獻(xiàn)至關(guān)重要。含水率,細(xì)胞壁是構(gòu)成木材的骨架物質(zhì),也是“靜曲強(qiáng)度”和“彈性模量”的主要來源,如果含水率較高,纖維素分子之間水分子的數(shù)量就會增加,會增大纖維素分子之間的距離,降低纖維素分子間的結(jié)合力,減少細(xì)胞壁物質(zhì)對外力的抵抗作用,從而降低了實(shí)木復(fù)合地板的“靜曲強(qiáng)度”和“彈性模量”。反過來,如果含水率過低,木材內(nèi)水分子在纖維素之間移動困難,會使木材變脆,從而降低了地板的“靜曲強(qiáng)度”和“彈性模量”。從圖2可以看出,所有的實(shí)木復(fù)合地板的靜曲強(qiáng)度都很高,最小的也接近50MPa,即是桉楊組合六,最大的靜曲強(qiáng)度接近67MPa,即是桉楊組合五。桉楊組合六和組合五的區(qū)別是,基材結(jié)構(gòu)的區(qū)別和中板質(zhì)量的區(qū)別,在組合五中,中間3層都是楊木單板,在組合六中中間3層層單板是桉木,由于楊木是一種材質(zhì)較軟,柔性較大的材料,桉樹是一種材質(zhì)較硬的材料,所以組合五中的靜曲強(qiáng)度比組合六中的靜曲強(qiáng)度大一些。從圖3可以看出全楊的實(shí)木復(fù)合地板的彈性模量最小,只有4364MPa,全桉、桉楊組合一、桉楊組合二、桉楊組合三、桉楊組合五都比較接近,桉楊組合六比較接近5000MPa,由此可以看出彈性模量跟材料本身的性能有關(guān),由于桉樹的材質(zhì)較楊木的材質(zhì)硬,所以其彈性模量大于全楊,組合六中表層兩層都是楊木,故其彈性模量較小。2.2.2翹曲度的比較由于膠合板采用單板紋理縱橫交錯的組坯方式,有效地控制了因木材各向異性而引起的變形。然而,由于需在膠合板基材上覆貼不同樹種的表層樺木單板,破壞了地板的對稱結(jié)構(gòu)以及各層單板的不完全等同性、干燥內(nèi)應(yīng)力和熱壓內(nèi)應(yīng)力等,使得多層實(shí)木復(fù)合地板比較容易翹曲變形。同時地板結(jié)構(gòu)、單板劃刀痕和延長毛坯養(yǎng)生時間都會對實(shí)木復(fù)合地板的翹曲度有影響。從圖4可以看出,長度方向凹翹曲度均小于國標(biāo)0.5的要求,其中桉楊組合四的翹曲度最大,桉楊組合二的翹曲度最小。從圖5可以看出,長度方向凸翹曲度均小于國標(biāo)1.0的要求,其中桉楊組合四的翹曲度最大,全楊的翹曲度最小。從圖6可以看出寬度方向凹翹曲度均小于國標(biāo)0.15要求,其中桉楊組合二的翹曲度最大,桉楊其他的組合方式和全桉、全楊都比較接近。從圖7可以看出,寬度方向凸翹曲度均小于國標(biāo)0.2的要求,其中桉楊組合六最小,其他組合都比較接近?？傊?各種組合的板材的翹曲度都能達(dá)到國標(biāo)的要求,且各種組合的各方向的翹曲度差異不大。2.2.3浸漬剝離的比較實(shí)木復(fù)合地板的浸漬剝離主要影響因素有含水率控制、表板加工、芯板加工、涂膠工藝、熱壓工藝等因素。在本實(shí)驗(yàn)中,影響各個組合的浸漬剝離因素主要是組坯方式和表板與芯板的接觸面。從圖8可以看出全楊、桉楊組合一、桉楊組合三、桉楊組合六的6塊檢測試件均沒有浸漬剝離現(xiàn)象,其他的組合方式浸漬剝離度均是1/6,從組坯方式可以看出,剝離的試件均是以桉木作為基材面板,與貼面的樺木單板直接接觸。而未剝離的均是以楊木單板作為基材面板,與貼面的樺木單板直接接觸的。說明材質(zhì)較軟的楊木和材質(zhì)較硬的樺木之間的接觸性優(yōu)于材質(zhì)較硬的桉木和樺木。4桉楊組坯方式的確定通過試驗(yàn),可以得出以下結(jié)論