酚醛樹脂膠黏劑壓制桉木板式板式板式板式鋁板層積材的工藝研究

酚醛樹脂膠黏劑壓制桉木板式板式板式板式鋁板層積材的工藝研究

單層積板（lvl）是加工以直徑木材和低質(zhì)量木材為主要原料的傳單。經(jīng)過多層板的整理（或連接），它是一種高密度、高價(jià)值的板材。LVL消除了木材自身的一些缺陷,強(qiáng)度高,尺寸穩(wěn)定性好,在國內(nèi)外已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)及民用建筑、家具、橋梁、車輛及枕木制造等領(lǐng)域。桉樹(Eucalyptusspp.)是我國主要的人工林速生樹種之一,主要用于紙漿、刨花板、纖維板、膠合板和LVL生產(chǎn)。發(fā)展桉木LVL是實(shí)現(xiàn)桉樹木材資源高效利用的有效途徑。酚醛樹脂膠黏劑憑借其優(yōu)良的性能,在耐水型膠合板、LVL、木材層積塑料及各種室內(nèi)外用人造板等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前,出口結(jié)構(gòu)用及非結(jié)構(gòu)用LVL都要求使用酚醛樹脂膠黏劑,這對于國內(nèi)中小型生產(chǎn)企業(yè)來說,無疑大大增加了生產(chǎn)成本。因此,本研究以酚醛樹脂為膠黏劑、以面粉為填充劑,探討酚醛樹脂桉木LVL的生產(chǎn)工藝,以期為實(shí)際生產(chǎn)提供一定的參考。1試驗(yàn)材料和方法1.1樹脂膠黏劑桉木單板:名義厚度2.2mm,主要為尾巨桉、巨尾桉等雜交桉,樹齡3~5年,氣干密度0.53~0.60g/cm3,由廣西南寧創(chuàng)錦膠合板有限公司提供。酚醛樹脂膠黏劑:紅棕色透明黏液,固體含量46%~48%,pH值10.0~10.5,黏度55~60s(涂-4杯,20℃),太爾膠粘劑(廣東)有限公司生產(chǎn)。填充劑:面粉,購于市場。1.2儀器、試藥與儀器XLB100-D型熱壓機(jī),浙江雙力集團(tuán)湖州星力公司生產(chǎn);HM8-WS13型無探針式木材測濕儀,奧地利生產(chǎn);CMT5504型萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī),深圳市新三思材料檢測有限公司生產(chǎn);HPG-280H人工氣候箱,哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)。1.3測試方法1.3.1不同因素對桉木lvl物理力學(xué)性能的影響根據(jù)前期探索試驗(yàn)結(jié)果,熱壓壓力固定為1.0MPa,施膠量固定為240g/m2。考察熱壓溫度(A)、熱壓時(shí)間(B)和面粉添加量(C)3個(gè)因素對桉木LVL物理力學(xué)性能的影響,按正交表L9(34)進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)因素與水平見表1。每組試驗(yàn)重復(fù)3次,共壓制27塊板。1.3.2熱壓機(jī)中帶膠黏劑的板式黨組織設(shè)計(jì)試驗(yàn)的工藝流程:桉樹原木→旋切→剪板→單板干燥→單板分等→涂膠→陳化→組坯→預(yù)壓→熱壓→冷卻裁邊→性能測試。將單板剪裁成600mm×500mm,置于熱壓機(jī)中干燥,干燥溫度為110℃左右,單板干燥含水率控制在8%左右。單板冷卻分等后,進(jìn)行雙面涂膠后陳化。待含水率在15%左右時(shí)進(jìn)行組坯、預(yù)壓及熱壓。為減少板坯的翹曲變形,采用正面對正面、背面對背面的組坯方式,增大彼此間的接觸面積,充分發(fā)揮膠黏劑的作用。板材中單板層數(shù)設(shè)置為11層,目標(biāo)厚度為20mm。為減少板材厚度偏差,達(dá)到預(yù)定厚度,本試驗(yàn)在熱壓過程中用厚度規(guī)控制厚度。為消除熱壓過程中板坯內(nèi)部蒸汽壓力過大而出現(xiàn)鼓泡分層,試驗(yàn)中采用3段降壓法。1.3.3moe和靜曲強(qiáng)度壓制的毛板經(jīng)72h自然冷卻后裁邊,按GB/T20241—2006《單板層積材》進(jìn)行垂直加載的彈性模量(MOE⊥)和靜曲強(qiáng)度(MOR⊥)、平行加載的彈性模量(MOE∥)和靜曲強(qiáng)度(MOR∥)檢測。2試驗(yàn)結(jié)果與分析2.1試驗(yàn)結(jié)果按正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行9次試驗(yàn)得到的LVL,對其進(jìn)行板材理化性能測試,其結(jié)果見表2。2.2試驗(yàn)分析2.2.1壓時(shí)間對lvl從圖1和圖2可看出,當(dāng)溫度從125℃升高到135℃時(shí),LVL的MOR⊥和MOE⊥平均值呈上升趨勢,超過135℃時(shí),強(qiáng)度開始下降。熱壓時(shí)間從0.8min/mm增至1.2min/mm時(shí),MOR⊥和MOE⊥均呈增大趨勢,當(dāng)超過1.2min/mm時(shí),MOR⊥降低,而MOE⊥繼續(xù)增大。隨著面粉添加量的增加,LVL的MOR⊥和MOE⊥顯著降低。當(dāng)面粉添加量為0時(shí),MOR⊥和MOE⊥最大,添加30%面粉的LVL的MOR⊥和MOE⊥平均值分別降低至83MPa和15805MPa,較面粉添加量為0的LVL分別下降了12.7%和8.8%。2.2.2面團(tuán)添加量對lvl從圖3和圖4可看出,當(dāng)熱壓溫度從125℃升高到135℃時(shí),MOR∥和MOE∥達(dá)到最大,超過135℃時(shí),強(qiáng)度開始下降。當(dāng)熱壓時(shí)間從0.8min/mm增大到1.6min/mm時(shí),MOR∥和MOE∥均有不同程度的上升。隨著面粉添加量的增加,LVL的MOR∥和MOE∥顯著降低。添加30%面粉的LVL的MOR∥、MOE∥平均值分別降低至81MPa和13874MPa,較面粉添加量為0的LVL分別下降了13.9%和15.0%。2.2.3熱壓溫度和面粉添加量對lvl生態(tài)響應(yīng)的影響熱壓溫度、熱壓時(shí)間、面粉添加量對桉木LVL力學(xué)性能存在不同程度的影響,桉木LVL的MOR和MOE性能指標(biāo)影響方差分析結(jié)果見表3。從表3可以看出,三個(gè)因素對LVL的MOR⊥和MOE⊥影響順序分別為C>B>A與A>C>B。熱壓溫度和面粉添加量對LVL的垂直加載MOE⊥有著極顯著的影響。對LVL的MOR∥和MOE∥影響順序分別為C>A>B與C>A>B。面粉添加量對LVL的MOR∥和MOE∥有著顯著的影響。2.3驗(yàn)證試驗(yàn)及結(jié)果綜合考慮熱壓能耗和板材力學(xué)性能指標(biāo)要求,確定較佳工藝參數(shù)為:熱壓溫度135℃,熱壓時(shí)間1.2min/mm,面粉添加量0。在實(shí)際生產(chǎn)中,為減少生產(chǎn)成本,在保證板材使用強(qiáng)度要求下,可以在膠黏劑中加入適量的面粉。為進(jìn)一步考察面粉添加量對板材力學(xué)性能的影響,在熱壓溫度135℃,熱壓時(shí)間1.2min/mm的條件下,改變面粉添加量分別為0、15%、30%,進(jìn)行對比驗(yàn)證試驗(yàn)。作為結(jié)構(gòu)用LVL來說,隨著面粉添加量的增大,產(chǎn)品吸濕性隨之增大,導(dǎo)致產(chǎn)品的物理力學(xué)性能下降,所以在驗(yàn)證試驗(yàn)中增加了板材濕靜曲強(qiáng)度(濕MOR)和濕彈性模量(濕MOE)的測試(參考GB/T11718—2009《中密度纖維板》中第6.12.6.2條的方法B,用100℃沸水浸泡處理試件,然后依照GB/T20241—2006《單板層積材》進(jìn)行性能檢測),對板材的主要力學(xué)性能測試的結(jié)果見表4。隨面粉添加量的變化,板材的MOR和MOE的變化趨勢見圖5和圖6。從圖5和圖6可以看出,當(dāng)面粉添加量從0增加到30%時(shí),MOR⊥和MOR∥分別下降11.0%、6.7%,濕MOR⊥和MOR∥分別下降7.5%、26.4%,濕MOE⊥和MOE∥分別下降4.7%、26.8%。此時(shí),板材的MOE仍達(dá)到了結(jié)構(gòu)用LVL的120E級別,MOR達(dá)到了優(yōu)等品級別;但板材的濕MOE∥只達(dá)到了結(jié)構(gòu)用LVL的80E級別,板材的吸濕性增大。當(dāng)面粉添加量為15%時(shí),板材的MOE和濕MOE均可達(dá)結(jié)構(gòu)用LVL的110E以上級別,MOR和濕MOR均可達(dá)優(yōu)等品級別,板材可作為結(jié)構(gòu)用LVL應(yīng)用于工業(yè)及民用建筑等領(lǐng)域。綜合生產(chǎn)工藝、成本及產(chǎn)品性能等多方面考慮,添加15%的面粉是合理、可行的。3工藝參數(shù)的確定1)熱壓溫度、熱壓時(shí)間和面粉添加量對桉木LVL的MOR⊥的影響均不顯著。熱壓溫度和面粉添加量對桉木LVL的MOE⊥有著顯著的影響,熱壓時(shí)間對MOE⊥影響不顯著。2)面粉添加量對桉木LVL的MOR∥和MOE∥均有顯著的影響,