提高竹丝板尺寸稳定性的研究
提高木材尺寸稳定性的方法
两 大 类 ，本 文 着 重 介 绍 几 种 物理 法 。
图 １ 液 体 与 固体 表 面 张 力分 布 只 有 当 ｃ ｓ ｄ ｏ 即 ＞ ９ 。 ， 触 角 为 ｏｔ ？ ， Ｏ时 接 钝 角 ，液体 不 能 润 湿 固 体 ，液 体 将 沿 固体 表 面 收缩 成球 状 ，防水 处 理 即 提 高 木 材 对 水 的
纤 维 素 和 木 素 组 成 ，在 纤 维 素 和半 纤 维 素 分
子 上 存 在 着 大 量 的 羟基 （ ０Ｈ） 一 ，而 羟 基 呈 亲 水 性 。 由于 羟基 的作 用 ，木 材 随 着 外 界 温
与 液 滴 表 面 的切 线 ＯＰ所 夹 的 接 触 角 ，其 关
系 式 为
Ｆｌ— Ｆ２＋ Ｆ２ ｏ ｔ ｃｓ ？
ｃ ： — Ｉ－ 。０ Ｆ Ｆ２
—
度 和湿 度 的变 化 ，蒸 发或 吸 收 水分 ，产 生 干
缩 或 湿 胀 ，导 致 木 材 的 尺 寸 不稳 定 ，使 木 材 产 生 内应 力 ， 生 翘 曲 、 形 和 开 裂 ［ 。 们 发 变 １ 人 ］
一
～
直 在 努 力 寻 求 提 高 木 材 尺 寸 稳 定 性 的 方 对 于 提 高 木 材 尺 寸稳 定 性 的方 法 有 许 多
润 湿 、 浸透 的抵 抗 能力 ，通 过 使 用 处 理 剂 对
收 穑 日期 ：２ Ｏ 一 １ — １ Ｏｌ １ ９
木 材 内外 表 面 覆 盖 、 塞 吸 水 通 道 等 措 施 ， 堵 达
提高竹丝板尺寸稳定性的研究
（．Ｅ ｇｎｅｉｇｓｈ ｏ ｆ ｈｊ ｎ ｏｅｔｙＵｎｖ ｒｉ ， ｉ’ｎ３ １ ０ ，Ｚ ｅｉ ｇ ｈｎ ； １ ｎ ｉｅｒ ｃｏ ｌ ｅｉ ｇＦ ｒｓｒ ｉｅｓ ｙ Ｌｎ ａ １ ３ ０ ｈｊ ｎ ，Ｃ ｉａ ｎ ｏＺ ａ ｔ ａ
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ：０ １８ ５ （０ ０ ０ —０ ６０ １ ０—６ ４ ２ １ ） １０ ３ —３
Ｄｉ ｅ ｉ ｎ Ｓ ａ ｉｉｙ ｏ ｎｅ ｓ Ｍ ａ ｅ ｆ ｏ ｕ ｈ ｄ Ｂａ ｂ ｏ Ｓ ｒ ｐｓ ｍ ｎｓｏ ｔ ｂ ｌｔ ｆ Ｐａ ｌ ｄ ｒ ｍ Ｃｒ ｓ ｅ ｍ ｏ ｔ ｉ
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果表 明， 高树脂 固体含 量以及 同时进行软化 处理 ， 提 可明显提 高竹丝板 的尺 寸稳 定性 ； 增塑剂 用量 需在 ６ 以上 时， 才
能发 挥作 用 。 关键 词 ： 竹 丝 板 ；尺 寸稳 定性 ； 固体 含 量 ；软 化 ；增 塑 剂
中图分类号 ： Ｓ ５ ；￥ ９ ； ７ １ ６ Ｔ ６ ３ ７ ５ ￥ ８ ．
２ ａ ｉｎ ｌ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ＆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙＲｅ ｅ ｒｈ Ｃ ｎ ｅ ｆ ｏ ｄ Ｂ ｓｄ Ｒｅｏ ｒ ｅ ｏ ｒ ｈ ｎ ｉｅＵｔ ｉ ｔ ｎ ｉ ’ ｎ ．Ｎ ｔ ａ Ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｏ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｓａ ｃ ｅ ｔｒ ｏ ａ ｅ ｓ ｕ ｃｓＣ ｍｐ ｅ ｅ ｓ ｉｚ ｉ ，Ｌ ｎ ａ ｏＷ ｖ ｌａｏ ３ １ ０ Ｚ ｅ ａ ｇ ｈｎ ； ．Ｙｉ ｈ ｕ Ｆ ｒ ｓｒ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ａｄ ｎｓｒ ｔ ｎＳ ａ ｉｎ １ ３ ０， ｈ ｊ ｎ ，Ｃ ｉａ ３ ｉ ｎ ｏ ｏ ｅｔｙ Ｔ ｃ ｌ ｍｉｉ ａ ｉ ｔｔ ，Ｎｉｇ ｏ ３ ５ ０ ，Ｚ ｅ ａ ｇ ｈｎ ） ｚ ｎ ｇ ｔ ｏ ｏ ｎ ｂ １ １ ０ ｈ ｊ ｎ ，Ｃ ｉａ ｉ
如何提高木材尺寸稳定性的机理
浅谈如何提高木材尺寸稳定性的机理【摘要】解决木材尺寸稳定性的机理问题，长期以来一直是提高木材使用价值的重要课题。
本文分析了影响提高木材尺寸稳定性的机理的主要原因和提高木材尺寸稳定性的机理具体方法。
【关键词】稳定性；膨胀量；纤维素；干缩率关于木材改性目前基本上有两个目的：改进木材由于含水率变化的尺寸稳定性，以及提高木材的物理—力学性质。
所以提高木材尺寸稳定性的机理的问题是我们研究的重点内容。
木材和其他植物的物质一样，都是由它的水溶性组分沉积而形成的。
这些沉积的组分——纤维素、半纤维素、木质素等多属于高聚物，而不再能溶于水，然而水却能溶于其中，在极性的羟基上形成固体溶液。
因此木材具有吸湿性，其含水率随着大气相对温度的改变而增减，并且伴随着木材的干缩与湿涨。
由于木材细胞壁结构的抑制作用，膨胀量是有限制的。
木材细胞薄的初生壁与次生壁的s1和s3层包含的纤丝几乎是垂直缠绕着细胞长轴，这些纤维就像起抑制作用的环一样，天然地给予木材一定程度的稳定性。
倘若没有纤丝缠绕起这样的抑制作用和纤维素链状分子事的微晶区存在，木材的膨胀将比实际的膨胀量大4—10倍。
尽管如此，干缩与湿胀终究仍然是木材利用中的一个主要缺陷。
木材的湿胀与干缩是木材利用中的一个缺陷。
木材的湿胀与干缩是非常各向异性的，一般轴向的湿胀率或干缩率只有垂直纹理方向的几十分之几，而弦向的湿胀率或干缩率又大致是径向的两倍；因此湿胀或干缩不但会引起木材的尺寸变化，而且还会导致木材形状的变化，致使木材会发生开裂、翘曲等弊病。
关于如何解释径向与弦向湿胀率或干缩率的差别，skaar曾归纳为：射线的抑制作用；密度大的晚材弦向干缩率大于早材，迫使早材弦向干缩率增加；由于径切面上纹孔聚集的数目多，致使纤丝的倾斜率加大；径向胞壁间的胞间层厚，因而径向干缩率较弦向的小。
提高木材尺寸稳定性的机理在木材和纤维互材料的膨胀现象中有两个独立的因子：固体物质的内部膨胀和这个膨胀量传递给外部尺寸的变化。
木材尺寸稳定性研究进展.
木材尺寸稳定性研究进展摘要：木材尺寸稳定性处理是扩大木材应用范围、提高木制产品质量的重要途径之一。
尺寸稳定化处理的方式很多，本文列举了目前已经在工业化生产中应用的主要方法以及实验研究中新发现的一些改性处理途径，并分析了不同方法的优势和不足。
关键词：尺寸稳定性、木材改性、热处理、物理方法、化学方法1木材的尺寸不稳定原因木材属多孔性材料，大的孔隙如细胞腔和纹孔等，小的如微纤丝间隙，而且木材中又含有许多亲水基团，使得水分很容易渗透到木材内部，且与木材中某些成分以化学键或氢键形式结合，引起纤丝的润胀，从而使木材尺寸发生变化，即木材的干缩湿胀性能。
更重要的是，木材为各向异性材料，各方向上随木材含水率变化而不均匀胀缩，易产生翘曲、变形、开裂等缺陷，极大地制约了木材的应用范围。
因此，改善木材的尺寸稳定性对木材的高效利用具有重要的意义。
[1]2木材的尺寸稳定性改善方法提高木材尺寸稳定性的方法有很多，美国的A.J.Stamm曾把这些方法分为五大类: ①用交叉层压的方法进行机械抑制、②用防水涂料进行内部或外部涂饰、③减少木材吸湿性、④对木材细胞壁组分进行化学交联、⑤用化学药品预先使细胞壁增容。
[2]而根据化学药剂是否与生物质材料细胞壁组分发生化学反应的观点，可以将将尺寸处理方法分为物理法和化学法两大类。
2.1物理方法2.1.1防水处理防水处理即提高木材对水的润湿、浸透的抵抗能力，通过使用处理剂对木材内外表面覆盖、堵塞吸水通道等措施，达到防水目的。
常用的处理剂有石蜡、亚麻油、各种油漆和有机硅树脂等。
研究发现，用辐射松、黑松、赤松和瓶树树皮的苯醇抽提物处理木材、其拒水性增强，原因是由于羟基脂肪酸在处理材面高度定向排列。
[2]2.1.2防湿处理防湿处理最常用的方法是在木材表面涂饰涂料或胶贴贴面材料，以延缓湿空气在木材中的扩散速度，降低木材对水蒸气的吸着速率。
但涂层老化、脱落后，处理材随即失去防湿效能。
至于内部涂饰，是将防水性材料溶于挥发性溶剂中浸渍木材，待溶剂挥发后拒水材料留存于生物质材料内表面。
竹材碳纤维原丝的稳定化工艺初探
中图分类号 ：Ｓ １ Ｔ６２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ １４ ６ （００ ０ — ０ ５ ０ １０ — ４ ２ ２ １ ）１０ ４ － ３
Ｐｒ ｌ ｉ ａ ｙ Ｓ ｕ ｙ ｏ ｍｂ ｏ Ｃａ ｂ ｎ Ｆ ｂ ｒ Ｓ ａ ｉ ｚｎ ｒ ｃ ｓ ｅｉ ｎ ｒ ｔ ｄ ｎ Ｂａ ｍ ｏ ｒ ｏ ｉ ｅ ｔｂ ｌ ｉ ｇＰ ｏ ｅ ｓ ｉ
Ｉｓ ｔｔ ｏ ｏｅｔ ｒｄ ｃ ｄ ｓ ，Ｆ Ｂ ｉｎ ０ ０ ０ Ｃ ｉａ ｎ ｔｕｅ ｆ ｒｓ ｙＰ ｏｕ ｔ Ｉ ｕ ｔ Ｓ Ａ， ｅ ｉｇ１ ０ １ ， ｈｎ ） ｉ Ｆ ｒ ｓｎ ｒ ｙ ｊ
Hale Waihona Puke Ａｂｓｒ ｃ ： ｒｈ ｇ ｎ ｌ ｅ ｔ ｓｃ ｎ ｕ ｔｄ，ｗｉ ｈ ｓ ｈ ｒｃａ ｉ ｏ ｓｓｅ ｃ ｅ ｅａｕ ｅｒｓｎ ａｅ ｔｂｌｚｎ ｍｐ ｒｔ ｒ ｔ ａ ｔ Ａｎｏ ｔｏ ｏ ａ ｓ ｏ ｄ ｃｅ ｔ ｉ ｔ ｐ ｏ ｐ ｏ ｃｄ ｃ ｎ ｉｔｎ ｙ，ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｉ ｇｒｔ ，ｓａ ｉ ｉ ｇｔ ｅ ａｕ ｅ ｈ ｉ ｉ ｉ ｅ
第 ３卷 ８
第１ 期
林 业 机 械 与 木 工 设 备
Ｆ Ｒ Ｓ Ｒ Ｃ ＩＥ Ｙ ＆ ＷＯ Ｄ Ｒ Ｉ ＧＥ Ｕ Ｐ Ｎ Ｏ Ｅ Ｔ Ｙ ＭＡ Ｈ Ｎ Ｒ Ｏ ＷＯ Ｋ Ｎ Ｑ ＩＭＥ Ｔ
Ｖ ｌ ８Ｎ． ｏ ３ ｏ １
Ｊ ．００ ａ ２１ ｎ
２１年 １ ００ 月
竹材礞纤维原丝的稳定化工艺初探
ａ ｉ ｏ ｓｓｅ ｃ ｓ１ ．％ ．ｔｍｐ ｒ ｔｒ ｓｎ ａｅｉ ￣ ｈ， ｔｂｌ ｉｇｔｍｐ ｒ ｔｒ ｓ８ ￣ ｎ ｔｂｌｚｎ ｉ ｓ２ ． ｃｄｃ ｎ ｉｔｎ ｙｉ ８５ ｅ ｅａｕ ｅｒ ｉｇｒｔ ｓ５ Ｃ／ ｓａ ｉｚｎ ｅ ｅａｕ ｅｉ ５ Ｃａ ｄｓａ ｉ ｉｇｔ ｉ ｉ ｉ ｍｅｉ ｈ
软化、增塑处理对竹丝板力学性能的影响
理论研究软化、增塑处理对竹丝板力学性能的影响方群 沈哲红 浙江农林大学工程学院姜年春 开化县林场沙存龙 宁波鄞州区林业技术管理服务站摘要：本研究探讨酚醛树脂固体含量、常温软化、加热软化时间以及增塑剂的粒径大小和质量分数，对竹丝板力学性能的影响。
结果表明，提高树脂固含量能提高竹丝板的力学性能，竹丝经过软化处理后，对竹丝板的力学性能有明显的削弱作用，但仍能达到国家标准的要求，增塑剂的添加对竹丝板的力学性能提高显著：粒径越细，力学性能提高越显著；添加量为5%，则能达到性能提高与生产成本的较佳结合。
关键词：竹丝板 力学性能 固含量 软化 增塑剂竹丝板产业发展态势良好，目前广泛应用于室内装饰、家具制造等，同时渐趋室外应用。
本文研究了酚醛树脂(PF)的固含量、软化处理以及增塑剂处理对竹丝板力学性能的影响，以期为竹丝板的室外应用和推广提供技术依据[1-3]。
一、材料与方法（一）材料竹丝：规格 (2～4)×(2～4)×500，（单位mm），去除竹青和竹黄，初含水率5.8%。
水溶性PF：固含量为43%，稀释后获得固含量为17%、30%的PF，由某胶粘剂厂提供。
复合型软化剂：自制溶液，主要成分为10%的硫酸类钠盐和2%的KOH。
增塑剂：丙烯酸酯类预聚体，上海国药试剂有限公司产品。
设备：电热鼓风干燥箱、XLB-D500X500压机、木材万能试验机MWD-50、粒径测定仪N4 plus等。
（二）方法1.竹丝板制造竹丝软化→含水率调整至2%～4%→浸渍PF树脂→二次干燥，调整含水率至15%左右→定向组坯→热压→冷却陈放→裁边→性能测试。
1)竹丝软化：将竹丝直接浸入软化剂溶液中，竹丝含水率调整至2%～4%。
2)PF浸渍：常温常压下浸渍竹丝25 分钟。
根据浸渍前后竹丝绝干重量变化计算获得浸渍量。
若有增塑剂，则按照胶液中绝干PF的比例添加。
浸胶后的竹丝再经二次干燥至约15%含水量。
3)热压工艺：温度140℃，压力4MPa，时间1min/mm，试板规格500 mm×500 mm×10 mm，板密度为（1.08±0.02%）g/cm3，重复试验3次。
毛竹尺寸稳定性处理的研究
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｍ ｅ ｉ ｎ Ｓ ａ ｉｉｙ ｏ ｏ ｏ Ｂａ ｂ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ Ｄｉ ｎｓｏ ｔ ｂ ｌｔ ｆＭ ｓ ｍ ｏ
Ｓ ｎＦ ｎ ｗｅ Ｇｕ ｎＭ ｉｇｉ ｕ ｅｇ ｎ ａ ｎ ｊ ｅ
（ ａ ｏ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ａ ｄ Ｒｅ ｅ ｒｈ Ｃ ｎ ｅ ，Ｎａ ｊ ｇ Ｆ ｒ ｓｒ ｉｅ ｓ ｙ Ｎａ ｊ ｇ ２ ０ ３ ，Ｊａ ｇ ｕ ｈ ｎ ） Ｂ ｍｂ ｏ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｎ ｓ ａ ｃ ｅ ｔｒ ｎ ｎ ｉ ｏ ｅ ｔｙ Ｕｎｖ ｒ ｉ ， ｎｉ １ ０ ７ ｉｎ ｓ ，Ｃ ｉａ ｎ ｔ ｎ
研 究 方法 ， 择 了在 木 材 尺 寸稳 定 性 方 面处 理 选
ｐ ｂｓｅ ｓ 取 自南 京林 业 大 学植 物 园 的新 鲜 ｕ ｅｃｎ ）
毛 竹 ， 龄为 ４年生 。 竹
较 为 常用 的三 种 方 法［ ］聚 乙 二醇 处 理 、 分 ３ ： “ 低
子量 酚醛树 脂处 理 、 乙酰化 处理 ， 竹材 的尺寸 对 稳 定性 进行 研究 分 析
孙 丰 文 关 明杰
（ 京 林 业 大 学 竹 材工 程 研 究 中心 ， 京 ２ ０ ３ ） 南 南 １ ０ ７
摘
要
采 用 聚 乙 二 醇 处 理 、 分 子 量酚 醛 树 脂处 理 、 酰 化 三 种 处 理 方 法 对 毛 竹 尺 寸 稳 定 性 进 行 改 进 低 乙
处理 ， 研究结果 表明 ， 种处理方法 中乙酰 化后 竹材在密度 、 三 含水率 、 抗缩 率上均具 有 良好表现 ， 尺寸 其 稳定性 的效果最 为明显 ， 所引起 的密度增 加最小 。 关键词 毛竹 ； 尺寸稳定性 ； 聚乙二醇 ； 乙酰化 ； 分子量酚醛树脂 低
取 出竹秆 基部 的样段 锯 制 出试 验处 理所 用 的试 件， 试件 尺寸 １ ０ｍｍ×１ ０ｍｍ×ｔ竹 壁 厚 ） （ ｍｍ； 试 件个数 ２ ０个 。将 ２ ０个试 件分 成 ４组 ， 组 ０ ０ 每
采用高频加热方式制造不同结构竹木复合板稳定性的测试
向， 湿胀 干 缩变 化 比弦 向和径 向小 。本研 究 研制 的 竹 木 复合 板 由 ３层 或 ５层 纵 横 交错 的组 合结 构 复
（ ４ ） 在 复合 板 的 厚度 方 向上 采 用 ５ 层结构 ； 第
Байду номын сангаас
合而成 ， 竹材的表层 、 芯部为杨木 ， 在厚度方 向上
采 用 奇数 层 ； 通 过 每层 材料 形 式 、 种 类 和 厚度 的变
采用 高 频 加 热 方式 制造 不 同结构 竹 木 复合 板 稳 定 性 的测试
曾春 雷 曹胜利 王春 明 张长 武 于 文吉 黄海兵
（ １ ．黑 龙江 省 木 材 科 学 研 究 所 ，哈尔 滨 １ ５ ０ ０ ８ １ ；２ ．黑 河 市 爱 辉 区 林 业 局 ，黑 龙 江 ３ ．中 国林 科 院 木 材 工业 研 究 所 ，北 京 １ ０ ０ ０ ９ １ ） 黑河 １ ６ ４ ３ ０ ０ ；
板形 状 变化 情况 。
林
业
科
技
第４ ２卷
最小 ０ ． ０ ６ ％、 最大 ０ ． ４ ６ ％， 都 比标准规定值小许多
２ 结果 与分析
本研究 中， ６ ０ ０ ｍ ｍ× ６ ０ ０ ｍ ｍ竹木复合板试件 翘 曲 度 与 ４×８眠板 材 所 检 测 的 翘 曲度 不 会 完 全 相同， 但 由于翘曲度按百分 比计算 ， 所 以二者 的数 值仍然具有一定 的可比性。
１ 层为 ５ ． ５ ｍ ｍ厚的竹板 ，第 ３ 层为 １ ３ ｍ ｍ厚的杨 木条指接拼板 ， 第２ 、 ４ 、 ５ 层为 １ ． ２ ｍ ｉ ｌ ｌ 厚的杨木单 板（ ｄ型） 。热压后竹木复合板的厚度约 ２ １ ｍ ｍ。
１ ． ２ ． ２ 稳 定 性 检 测 方 法
木丝板的尺寸稳定性及翘曲率分析
木丝板的尺寸稳定性及翘曲率分析木丝板是一种由木材纤维制成的板材，具有广泛的应用前景。
然而，木丝板的尺寸稳定性及翘曲率是影响其质量和使用效果的重要因素。
本文将对木丝板的尺寸稳定性及翘曲率进行详细分析，以便于更好地了解木丝板的性能特点及相关应用。
首先，我们来讨论木丝板的尺寸稳定性。
尺寸稳定性指的是材料在不同湿度和温度环境下，其尺寸是否能够稳定不变。
对于木丝板来说，尺寸稳定性主要与其含水率和纤维排列方向有关。
木丝板的含水率是影响其尺寸稳定性的关键因素。
含水率过高会导致木丝板膨胀，含水率过低则会引起木丝板收缩。
因此，合理控制木丝板的含水率对于提高其尺寸稳定性非常重要。
通常，木丝板的含水率应控制在6%~12%之间。
在制造过程中，可以通过在原料中加入防水剂或进行干燥处理来调节木丝板的含水率。
另一个影响木丝板尺寸稳定性的因素是纤维排列方向。
木丝板的纤维排列方向决定了其在湿度和温度变化下的尺寸稳定性。
一般情况下，纤维排列方向与板材表面平行时，木丝板的尺寸稳定性较好。
因此，在制造过程中，应尽量调整木丝板的纤维排列方向，使其与表面平行，以提高尺寸稳定性。
接下来，我们来讨论木丝板的翘曲率。
翘曲率是指木丝板在自由端或固定条件下，由于内部应力分布不均匀而弯曲的程度。
翘曲率的大小与木丝板的尺寸、密度、纤维方向、湿度和温度等因素密切相关。
首先，木丝板的尺寸对翘曲率有很大的影响。
一般来说，板材越厚，其抗翘曲能力越强，翘曲率越小；反之，板材越薄，则翘曲率越大。
此外，板材的长宽比也会影响翘曲率，通常情况下，较小的长宽比会降低翘曲率的发生。
其次，木丝板的密度也是影响翘曲率的重要因素。
密度越大，木丝板的翘曲率越小，抗翘能力越强。
因此，在制造过程中，可以通过控制原料中的木材纤维比例或采用加压热压技术来增加木丝板的密度，从而降低翘曲率。
此外，木丝板的纤维方向也会对翘曲率产生影响。
纤维方向与板材表面平行时，木丝板的抗翘能力较强，翘曲率较小。
提高竹丝板尺寸稳定性的研究
第24卷 第1期V ol 124 No 11木材工业CHINA WOOD IN D USTR Y 2010年1月January 2010收稿日期:2009204201; 修改日期:2009206229作者简介:方群(1974—),女,浙江林学院工程学院讲师,硕士。
通讯作者:沈哲红,女,浙江林学院工程学院副教授,博士研究生。
应用技术提高竹丝板尺寸稳定性的研究方群1,2,沙存龙3,槐敏1,杨优优1,沈哲红1,2(11浙江林学院工程学院,浙江临安311300;21国家木质资源综合利用工程技术研究中心,浙江临安311300;31宁波鄞州区林业技术管理服务站,浙江宁波315100)摘要: 研究酚醛树脂胶黏剂固体含量、常温软化、加热软化时间以及增塑剂质量分数,对竹丝板尺寸稳定性影响。
结果表明,提高树脂固体含量以及同时进行软化处理,可明显提高竹丝板的尺寸稳定性;增塑剂用量需在6%以上时,才能发挥作用。
关键词: 竹丝板;尺寸稳定性;固体含量;软化;增塑剂中图分类号:TS653;S795;S78116 文献标识码:B 文章编号:100128654(2010)0120036203Stability of Panels Made from Crushed B amboo StripsFAN G Qun 1,2,SHA Cun 2long 3,HUA I Min 1,YAN G Y ou 2you 1,SH EN Zhe 2hong 1,2(11Engineering school of Zhejiang Forestry University ,Lin ’an 311300,Zhejiang ,China ;21National Engineering &Technology Research Center of Wood Based Resources Comprehensive Utilization ,Lin ’an 311300,Zhejiang ,China ;31Y inzhou Forest ry Technology Administ ration Station ,Ningbo 315100,Zhejiang ,China )Abstract : Effect s of solid content of p henol formaldehyde (PF )resin solution ,softening t reat ment time and softening agent s ,and use of plasticizer on dimensional stability of boards made f rom crushed bamboo st rip s were investigated 1The result s showed t hat t he solid content of PF resin solution and softening p ret reat ment had considerable influence on t he dimensional stability of t he bamboo board ,while t he plasticizer content only showed t he minor effect on t he board dimensional stability 1K ey w ord : crushed bamboo st rip board ;dimensional stability ;resin solid co ntent ;softening ;plasticizer 我国竹资源位居世界第一,蓄积量达1127亿t ,约占世界总量的30%[1],其中大量的小径杂竹资源,可作为生产竹丝板的原材料。
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第24卷 第1期V ol 124 No 11木材工业CHINA WOOD IN D USTR Y 2010年1月January 2010收稿日期:2009204201; 修改日期:2009206229作者简介:方群(1974—),女,浙江林学院工程学院讲师,硕士。
通讯作者:沈哲红,女,浙江林学院工程学院副教授,博士研究生。
应用技术提高竹丝板尺寸稳定性的研究方群1,2,沙存龙3,槐敏1,杨优优1,沈哲红1,2(11浙江林学院工程学院,浙江临安311300;21国家木质资源综合利用工程技术研究中心,浙江临安311300;31宁波鄞州区林业技术管理服务站,浙江宁波315100)摘要: 研究酚醛树脂胶黏剂固体含量、常温软化、加热软化时间以及增塑剂质量分数,对竹丝板尺寸稳定性影响。
结果表明,提高树脂固体含量以及同时进行软化处理,可明显提高竹丝板的尺寸稳定性;增塑剂用量需在6%以上时,才能发挥作用。
关键词: 竹丝板;尺寸稳定性;固体含量;软化;增塑剂中图分类号:TS653;S795;S78116 文献标识码:B 文章编号:100128654(2010)0120036203Stability of Panels Made from Crushed B amboo StripsFAN G Qun 1,2,SHA Cun 2long 3,HUA I Min 1,YAN G Y ou 2you 1,SH EN Zhe 2hong 1,2(11Engineering school of Zhejiang Forestry University ,Lin ’an 311300,Zhejiang ,China ;21National Engineering &Technology Research Center of Wood Based Resources Comprehensive Utilization ,Lin ’an 311300,Zhejiang ,China ;31Y inzhou Forest ry Technology Administ ration Station ,Ningbo 315100,Zhejiang ,China )Abstract : Effect s of solid content of p henol formaldehyde (PF )resin solution ,softening t reat ment time and softening agent s ,and use of plasticizer on dimensional stability of boards made f rom crushed bamboo st rip s were investigated 1The result s showed t hat t he solid content of PF resin solution and softening p ret reat ment had considerable influence on t he dimensional stability of t he bamboo board ,while t he plasticizer content only showed t he minor effect on t he board dimensional stability 1K ey w ord : crushed bamboo st rip board ;dimensional stability ;resin solid co ntent ;softening ;plasticizer 我国竹资源位居世界第一,蓄积量达1127亿t ,约占世界总量的30%[1],其中大量的小径杂竹资源,可作为生产竹丝板的原材料。
竹丝板广泛应用于家具制作、地板以及室内装饰装修等,产业发展态势良好,但亦存在产品密度大、加工困难等不足。
其中最突出的问题是,竹丝板在使用过程中尺寸不稳定,易开裂。
笔者曾进行表面活性剂对竹丝板尺寸稳定性影响的研究,但表面活性剂价格昂贵,且对板材尺寸稳定性的改善效果并不显著。
经调查了解到,目前生产企业控制竹丝板尺寸变化率的最低要求为:厚度方向尺寸变化率<17%;一般要求为<9%;对室外用板材则要求<1%。
为降低生产成本,生产厂家常将PF 树脂稀释至固体含量<30%,甚至低于20%。
过度稀释导致树脂渗透到竹丝内部而表面缺胶,同时造成树脂浪费。
对此,笔者从酚醛树脂(PF )的固体含量、软化处理以及增塑剂增韧处理等方面着手,以期寻找可显著提高竹丝板尺寸稳定性的方法,为竹丝板的室外应用和推广提供技术依据[224]。
1 材料与方法111 材料1)竹丝:已去除竹青和竹黄,规格为(2～4)mm ×(2～4)mm ×500mm ,初含水率518%,购于浙江某竹地板厂。
・63・2)水溶性PF树脂:固体含量43%,北京某胶粘剂厂提供。
稀释后分别获得固体含量为17%、30%的PF树脂。
3)复合型软化剂:主要成分为质量分数分别为10%的硫酸类钠盐和2%的KO H溶液,自制。
4)增塑剂:丙烯酸酯类预聚体,上海国药试剂有限公司生产。
112 方法竹丝板制造工艺流程:竹丝软化→竹丝初含水率调整(至2%～4%)→浸渍PF树脂→二次干燥,调整含水率(至15%左右)→定向组坯→热压→冷却陈放→裁边→性能测试。
1)竹丝软化:将竹丝直接浸入软化剂溶液中,按设定的时间、温度处理后,调整含水率至2%～4%,再进行后续加工。
2)竹丝浸渍:将干燥好的竹丝放入浸胶槽中。
常温常压下浸渍25min。
若有增塑剂,按照试验设计的质量分数,即胶液中绝干PF树脂的比例,添加至PF胶液中,搅拌均匀后备用。
浸渍量R=(M2-M1)/M1×100%M1—浸渍前竹丝绝干重量,M2—浸渍后竹丝绝干重量。
3)竹丝板热压成型:热压温度140℃,时间1 min/mm,压力4M Pa,试板规格(长×宽×厚)500 mm×500mm×10mm,重复3次。
113 设备电热鼓风干燥箱、XLB2D500X500压机等。
114 检测参照企业普遍采用的J AS BWS《日本农林结构材沸水标准》,试件规格75mm×75mm。
沸水煮4h 后,在70℃下干燥24h。
计算试件各个方向上的尺寸变化率。
2 结果与分析211 PF树脂固体含量的影响利用SPASS软件,单因素分析PF固体含量,对竹丝板尺寸稳定性的影响,见表1、2。
由表1可看出,在浸渍时间、热压温度、热压压力和热压时间、板材密度基本一致的条件下,竹丝板的尺寸稳定性,随着浸渍的PF树脂固体含量的增加而提高。
表2显示,PF树脂固体含量对试板宽度与厚度方向的尺寸变化率影响均显著。
这是因为随着竹丝板中树脂的固体含量增加,竹丝之间结合更紧密,且PF树脂固化后具有优良的耐沸水蒸煮性能。
表1 PF树脂固体含量对竹丝板尺寸稳定性的影响T ab11 E ffect of solid content of PF resin on boarddimensional stabilityPF固体含量/%树脂浸渍量/%尺寸变化率/%宽度厚度175810371130711626164391122011 注:试板密度为(1108±0102)g/cm3,含水率为(415±015)%,下同。
表2 PF固体含量影响竹丝板尺寸稳定性的方差分析T ab12 Analysis of variance on board dimensional stabilityaffected by solid content of PF resin尺寸变化率平方和自由度均方差F值概率厚度方向组间010********组内010*********总和0101817207183501000宽度方向组间010********组内010*********总和0109417120130301000 注:概率<0105为显著,下同。
试验也发现,当树脂固体含量高达43%时,板材的尺寸变化率虽可明显减小,但仍不能满足企业的最低要求。
若进一步提高树脂固体含量,易造成胶黏剂渗透不均匀,同时增加成本。
对此,需考虑与其他处理方法并用,来改善竹丝板的尺寸稳定性。
212 软化工艺的影响笔者进行了竹丝板常温下软化剂处理和加热软化处理2种试验。
为增强软化处理效果、缩短软化处理时间,提高生产效率,加热软化处理温度设定为70℃,结果见表3、4。
表3 软化时间对板材尺寸稳定性的影响T ab13 E ffect of softening time on board dimensional stability 尺寸变化率/%对照常温处理/h加热处理/h4680151115板宽112018015014018018015板厚2010910610510410316110由表3、4可看出,软化处理时间对降低竹丝板尺寸变化率作用显著。
常温下当处理时间从4h延至8 h,宽度和厚度的尺寸变化率,降幅分别达50%、44%。
在加热条件下,使用添加软化剂的PF树脂处理竹丝,显著降低了竹丝板的厚度变化率,且大大缩短了处理时间。
当处理时间从015h延至115h,宽度方向的尺寸变化率降低了3715%,厚度方向降低了75%,达到了企业对竹丝板稳定性的最高要求。
竹丝板密度大,生产过程中,竹丝在高温和高压的共同作用下,发生了弹性形变、黏弹性形变和黏性・73・第24卷 第1期 木材工业2010年1月表4 软化时间影响竹丝板尺寸稳定性的方差分析T ab 14 Analysis of variance on board dimensionalstability affected by softening time工艺尺寸变化率平方和自由度均方差F 值概率常温软化厚度组间010********组内0100020010007159701001总和0100023宽度组间010********组内01008200100076110401000总和0109423加热软化厚度组间010********组内01000200100012118501000总和0100023宽度组间010********组内010002001000259165601000总和0100023形变,随着胶黏剂的固化,3种形变被固定。
当板材经热水蒸煮处理时,部分胶合点被破坏,竹丝的弹性变形和黏弹性变形被释放,造成了板材宽度方向和厚度方向的尺寸变化。
而碱液软化处理能破坏竹材的部分组分[5],减少竹丝弹性变形或黏弹性变形,从而降低了板材的尺寸变化率。