淺談人造板產(chǎn)品的吸水厚度膨脹率

1、淺談人造板產(chǎn)品的吸水厚度膨脹率溫福泉，海凌超，廖桂福，周少英（國(guó)家家具產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，廣東 順德 528300）摘要：結(jié)合人造板產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)結(jié)果，介紹了吸水厚度膨脹率的檢測(cè)方法，闡述了吸水膨脹的主要機(jī)理和影響因素，提出了相關(guān)改善措施。關(guān)鍵詞：人造板；厚度膨脹；測(cè)試方法；機(jī)理中圖分類號(hào)：TS653 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-036X(2009)04-0022-02The thickness swelling of wood-based panelsWEN Fu-quan, HAI Ling-chao, LIAO Gui-fu, ZHOU Shao-ying(China Furni

2、ture Quality Supervision and Test Center，Shunde 528300， China)Abstract: The paper introduced the test method of thickness swelling, expounded its mechanism and inuencing factors, then pointed out some improving measures.Key words: wood-based panel；thickness swelling；test method；mechanism吸水厚度膨脹率（TS）在

3、人造板產(chǎn)品實(shí)際使用中是一個(gè)相當(dāng)重要的指標(biāo)，它反映產(chǎn)品的耐水性能和尺寸穩(wěn)定性，此值越高，耐水性越差。雖然在實(shí)際使用中極少發(fā)生人造板直接浸水的情況，但測(cè)量其吸水厚度膨脹率，可以大致判定人造板在使用過(guò)程中隨周邊環(huán)境濕度變化時(shí)的尺寸穩(wěn)定性。耐水性差的板材在潮濕環(huán)境下若四周封邊不嚴(yán)，會(huì)發(fā)生較明顯的膨脹，引起尺寸和強(qiáng)度變化，進(jìn)而影響板材制品的使用。2008年第二季度，國(guó)家家具監(jiān)督檢驗(yàn)中心（廣東）受廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局的委托，對(duì)廣東省人造板產(chǎn)品進(jìn)行了定期監(jiān)督檢驗(yàn)。結(jié)果顯示：中密度纖維板、刨花板、浸漬膠膜紙飾面人造板、浸漬紙層壓木質(zhì)地板等部分產(chǎn)品的吸水厚度膨脹率仍存在不合格現(xiàn)象（見(jiàn)表1）。因此，對(duì)如何降低人造

4、板的吸水厚度膨脹率，提高產(chǎn)品耐水性能的探討和研究具有非常重要的實(shí)際意義。表1 2008年第2季度廣東省人造板產(chǎn)品吸水厚度膨脹率合格率統(tǒng)計(jì)表序號(hào)產(chǎn)品類別受檢批次合格批次合格率（）12中密度纖維板刨花板524918650481553浸漬膠膜紙飾面人造板4浸漬紙層壓木質(zhì)地板能試驗(yàn)方法中規(guī)定了吸水厚度膨脹率測(cè)試方法：將質(zhì)量穩(wěn)定的試件浸泡于pH值為7±1、溫度為（20±2）的水槽中，豎直放置并保證試件自由膨脹，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)測(cè)量并計(jì)算出吸水厚度膨脹率值。在實(shí)際檢測(cè)工作中，常常會(huì)遇到實(shí)測(cè)水溫與要求的溫度不符、pH值不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定、試件在水中擺放不當(dāng)?shù)惹闆r，影響了測(cè)試值的準(zhǔn)確性。孫學(xué)東、李

5、旸、胡生輝等人通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)，證明水溫在1430范圍內(nèi)變化時(shí)，中密度纖維板吸水厚度膨脹率隨水溫升高而逐漸增大，其上升的幅度和波動(dòng)的幅度在各階段各不相同。劉曉輝也通過(guò)研究表明中密度纖維板和刨花板的測(cè)定值隨浸漬溫度的升高而增大，兩者存在著一定的線性關(guān)系；同時(shí)，在浸漬前試件進(jìn)行恒溫恒濕處理與否會(huì)影響測(cè)試結(jié)果，進(jìn)行恒溫恒濕處理是非常必要的。因此，要準(zhǔn)確測(cè)定人造板的吸水厚-󰀕󰀕-1 檢測(cè)方法及相關(guān)研究GB/T 17657-1999人造板及飾面人造板理化性收稿日期:2009-02-11作者簡(jiǎn)介:溫福泉(1983-)，男，助理工程師，主要從事人造板及家 具質(zhì)量檢驗(yàn)工作。度膨脹率

6、，必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)條件和操作方法進(jìn)行。度上降低成板制品的吸水厚度膨脹率。3.2 膠粘劑2 人造板吸水膨脹的主要機(jī)理人造板吸水膨脹的根本原因有兩個(gè)方面：一是木材本身受濕時(shí)的膨脹；二是板材在受潮時(shí)因應(yīng)力釋放而產(chǎn)生的回彈。壓制人造板的主要材料是木材，木材的主要化學(xué)成分為纖維素、半纖維素及木素，它具有與生俱來(lái)的吸濕性，決定了用其壓制的板材具有吸水膨脹的特性。人造板在熱壓過(guò)程中，刨花或纖維被壓薄變形。此時(shí)變形可分為3種：彈性變形、粘彈性變形和塑性變形。彈性變形和粘彈性變形在一定條件下是可恢復(fù)的變形，塑性變形則是不可恢復(fù)的變形。熱壓結(jié)束時(shí)，板坯壓力降低，有一部分可恢復(fù)的變形會(huì)慢慢回彈，而由于刨花

7、或纖維失水嚴(yán)重，另一部分變形暫時(shí)無(wú)法恢復(fù)，當(dāng)板材重新受潮時(shí)才會(huì)回彈。同時(shí)，膠粘劑將刨花或纖維粘住，產(chǎn)生相互抑制的應(yīng)力，當(dāng)板材受潮時(shí)，部分膠粘劑水解失去膠接力，應(yīng)力釋放而引起回彈，恢復(fù)部分變形。對(duì)中密度纖維板來(lái)說(shuō)，木纖維素富含自由的羥甲基團(tuán)，纖維素大分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)中的無(wú)定型區(qū)吸濕或吸水性較強(qiáng)，容易產(chǎn)生吸脹。板材熱壓過(guò)程中纖維素發(fā)生酸性降解和熱降解，在一定程度上降低纖維素的聚合度，使其吸濕性增加。半纖維素的吸濕潤(rùn)脹能力比纖維素更強(qiáng)。而木素是一類復(fù)雜的芳香族天然熱塑性聚合物，富含有各類官能團(tuán)，具有很強(qiáng)的反應(yīng)能力，在熱壓過(guò)程中能進(jìn)行縮合反應(yīng)，當(dāng)水進(jìn)入時(shí)，纖維間極易形成弱界面層，使纖維因吸水而產(chǎn)生壓縮

8、回彈，產(chǎn)生吸水膨脹。壓制纖維板和刨花板一般采用成本較低的脲醛樹(shù)脂膠。這種膠黏劑采用堿-弱酸-弱堿的制膠工藝，一次甲醛多次尿素，這種純脲醛樹(shù)脂游離甲醛含量較低，但膠接性能較弱，耐水性較差，因此在制膠或調(diào)膠過(guò)程中添加一定量的三聚氰胺、苯酚、間苯二酚、單寧等進(jìn)行改性，可以提高樹(shù)脂的耐水性和膠接強(qiáng)度，降低板材的吸水厚度膨脹率。3.3 防水劑制板過(guò)程中常用固體石蠟或乳化石蠟做防水劑。因?yàn)槭灥脑魉?，使得它能在一定程度上阻礙水分進(jìn)入板內(nèi)，降低吸水厚度膨脹率。石蠟的添加量很有限，一般在1%左右，過(guò)量施加會(huì)削弱脲醛樹(shù)脂與纖維的膠接強(qiáng)度，反而降低板材耐水性。3.4 施膠量適當(dāng)?shù)卦黾邮┠z量，可以增加單位面積中膠

9、粘劑與原材料的膠接點(diǎn)，形成更多有效的膠釘結(jié)構(gòu)，能承受更大的內(nèi)應(yīng)力。3.5 熱壓工藝適當(dāng)延長(zhǎng)熱壓時(shí)間，可以大幅度地降低吸水厚度膨脹率。防潮型中密度纖維板的研制結(jié)果表明：熱壓時(shí)間在90240s時(shí)，板材的吸水厚度膨脹率隨時(shí)間減少明顯下降。熱壓溫度是成板時(shí)保證膠粘劑固化和水分排除的必要條件。熱壓溫度一般高于木材中部分成分的玻璃化溫度，在此狀態(tài)下木材的力學(xué)性能將會(huì)明顯地發(fā)生變化。在能滿足膠粘劑固化、水分排出等熱壓要求時(shí)，應(yīng)盡量降低熱壓溫度，這樣有利于降低不可逆厚度膨脹率。3.6 含水率和密度適當(dāng)控制板材的含水率和密度，有利于降低產(chǎn)品的吸水厚度膨脹率。一般而言，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定合格范圍內(nèi)的板材，其密度和含水率越

10、大，吸水厚度膨脹率越小。3 影響吸水厚度膨脹率的因素和改善措施在實(shí)際生產(chǎn)中，如何控制人造板的吸水厚度膨脹率一直是比較困難的課題?？傮w上來(lái)說(shuō)，影響板材的吸水厚度膨脹率的主要因素有原材料的選擇、膠粘劑的質(zhì)量、施膠量、熱壓工藝以及產(chǎn)品的密度和含水率等。3.1 原材料制備板材所用的原材料樹(shù)種及其生長(zhǎng)氣候條件、早晚材的比例、粒徑大小及比例等因素都影響到板材的整體性能，當(dāng)然也包括耐水性能。由于材料自身的結(jié)構(gòu)特性、物理性能和化學(xué)成分存在差異，它們?cè)诤艽蟪潭壬蠜Q定了板材的性能。纖維板生產(chǎn)中，在木片熱磨過(guò)程中調(diào)節(jié)纖維素、半纖維素及木素的比例，也可以在一定程-4 討論由于木質(zhì)材料有著與生俱來(lái)的吸濕性，盡管通過(guò)對(duì)原

11、材料的選擇控制和成板工藝的調(diào)試改良處理可以在一定程度上降低板材的吸水性，但還是無(wú)法完全消除。有關(guān)科研人員仍需進(jìn)一步研究其產(chǎn)生機(jī)理和改善措施；生產(chǎn)企業(yè)要在實(shí)際生產(chǎn)中不斷摸索經(jīng)驗(yàn)，有針對(duì)性地調(diào)(下轉(zhuǎn)第3頁(yè))片的幾何尺寸、切碎輥的轉(zhuǎn)速進(jìn)行風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓的計(jì)算；然后按輸送管道的形狀和尺寸進(jìn)行系統(tǒng)壓損驗(yàn)算，確定風(fēng)機(jī)風(fēng)量。管路壓損驗(yàn)算按文獻(xiàn)1所提出的方法及公式進(jìn)行。1 圓管 2 彎管 3 擋板3 小結(jié)能源林收獲機(jī)切碎及拋送裝置雖然都是采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，但如何針對(duì)其要求的性能特點(diǎn)，使其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，參數(shù)選擇恰當(dāng)，則是其設(shè)計(jì)過(guò)程中需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。通過(guò)對(duì)切碎輥進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)、受力分析，明確了鼓式切碎裝置在切碎過(guò)

12、程中遇角的變化對(duì)碎料尺寸的影響及在切碎過(guò)程中木料的受力情況，即可確定切碎裝置的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。此外，根據(jù)氣力輸送理論對(duì)輸送裝置進(jìn)行所需計(jì)算，可使該部分的設(shè)計(jì)更為準(zhǔn)確可靠。參考文獻(xiàn)1黃標(biāo).氣力輸送M.上海:上?？萍汲霭嫔?1984,2.2龐慶海,史鐵槐.鼓式削片機(jī)設(shè)計(jì)基本問(wèn)題的探討J.木材加工機(jī)械,1997,(1):5-11.3牛曉華.能源林收獲機(jī)方案設(shè)計(jì)J.林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備, 2009,(1):23-26.圖2 碎料輸送裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖上風(fēng)扇葉片產(chǎn)生的風(fēng)力把切出的碎料輸送到與能源林收獲機(jī)配合作業(yè)的碎料運(yùn)輸車上。碎料輸送的方向可根據(jù)能源林收獲機(jī)與碎料運(yùn)輸車的相對(duì)位置調(diào)整。調(diào)整是通過(guò)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)與安裝

13、在圓管上部的旋轉(zhuǎn)接盤(pán)上的鏈輪實(shí)現(xiàn)的。碎料輸送的距離通過(guò)油缸推動(dòng)擋板，調(diào)整其傾斜角度而定。為使整機(jī)在非作業(yè)行走時(shí)減小高度尺寸，可通過(guò)油缸將彎管折起收攏。在此部分的設(shè)計(jì)中，可應(yīng)用氣力輸送的理論進(jìn)行輸送風(fēng)力、風(fēng)壓的計(jì)算，并據(jù)此確定輸送裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，保證順暢、連續(xù)地將碎料輸送出去。碎料氣力輸送的計(jì)算分為兩步：首先按切碎輥上葉(上接第23頁(yè))整工藝；檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)則應(yīng)重點(diǎn)研究產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法的科學(xué)性，盡量減小因檢驗(yàn)設(shè)備和檢驗(yàn)人員的差異造成的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差。參考文獻(xiàn)1孫學(xué)東,李旸,胡生輝.水溫變化對(duì)中密度纖維板吸水厚度膨脹率的影響程度J.中國(guó)人造板,2008,15(1):27-28.2李本貴.應(yīng)力釋放對(duì)刨花板

14、尺寸穩(wěn)定性的影響J.木材加工機(jī)械,2006,17(4):14-16.3劉曉輝.檢測(cè)條件對(duì)人造板吸水厚度膨脹率測(cè)定結(jié)果的影響J.木材工業(yè),2005,32(3):31-33.4華毓坤.人造板工藝學(xué)M.北京:中國(guó)林業(yè)出版社,2002.5張雙保,周海濱,周宇.防潮型中密度纖維板的研制J.林產(chǎn)工業(yè),2001,28(1):13-16.6張勤麗.浸漬紙層壓木質(zhì)地板的質(zhì)量狀況及基材質(zhì)量控制J.木材工業(yè),2003,30(4):21-23.7楊瑾瑾,傅萬(wàn)四,于文吉.人造板熱壓過(guò)程中板坯內(nèi)部溫度、氣壓、含水率研究現(xiàn)狀與分析J.木材加工機(jī)械,2008,19(3):33-36.8趙麗媛,田衛(wèi)國(guó),張雙保.吸水厚度膨脹率對(duì)強(qiáng)化木地板質(zhì)量穩(wěn)定性的影響J.木材加工機(jī)械,2007,18(6):14-15.9姚斌,胡孫躍.家具用人造板的質(zhì)量要求J.木材加工機(jī)械,2007, 18(5):49-50.10顧繼友,高振華,譚海彥.制造工藝因素對(duì)刨花板吸水厚度膨脹率的影響J.林業(yè)科學(xué),2003,39(1):132-139.11臧洪偉.如何在生產(chǎn)工藝中控制刨花板的質(zhì)量J.木材加工機(jī)械,2006,17(4):49-50.(上接第25頁(yè))參考文獻(xiàn)2仲斯選.對(duì)在人造板材生