白松系列木材膠合板生產(chǎn)工藝探討

吳蘊忱

（黑龍江省木材科學(xué)研究所，哈爾濱 150081）

白松系列木材膠合板生產(chǎn)工藝探討

吳蘊忱

（黑龍江省木材科學(xué)研究所，哈爾濱 150081）

以白松系列木材為原料制作膠合板，采用正交試驗，對膠合板生產(chǎn)工藝進(jìn)行探討，結(jié)果表明：白松系列木材的性質(zhì)（pH值）與椴木、水曲柳等同屬酸性，適合作為膠合板生產(chǎn)原料；60℃水溫下通過加入軟化劑，可以降低木材節(jié)子的硬度；最佳生產(chǎn)工藝參數(shù)為：涂膠量240～280 g/m2（雙面），填充劑加量10%～15%，單板含水率7%～10%，熱壓溫度105℃，熱壓壓力1.0 MPa，熱壓時間50 s/mm，陳化時間＜1 h。

白松；膠合板；生產(chǎn)工藝

1 試驗材料與方法

1.1 材料及設(shè)備

試驗用單板分別取自魚鱗松、臭松、沙松、華山松及椴木和楊木樹種；膠粘劑固體含量48%～50%，pH值7.0～7.6，粘度27±3 s（涂4杯），固化速度27 s；NH4Cl化學(xué)試劑，含量98%；面粉。試驗設(shè)備主要有干燥機(jī)、RS-100型實驗熱壓機(jī)等。

1.2 試驗方法

1.2.1 制板工藝

單板干燥采用實驗干燥機(jī)進(jìn)行干燥，單板規(guī)格400 mm×400 mm，含水率控制在7%～10%；涂膠采用手工涂膠方式，涂膠量控制在240～300 g/m2（雙面）。組坯預(yù)壓按正交原理組成3層結(jié)構(gòu)板坯，熱壓前在0.8 MPa壓力下預(yù)壓30 min。

采用正交試驗與單項試驗相結(jié)合的方法進(jìn)行試驗。

1.2.2 材性試驗

分別在徑級超過28 cm的魚鱗松、沙松、臭松木段的上、中、下各部位取厚度為3 cm左右的圓盤一個；再在這3個圓盤上分別取若干重量的邊、芯材在XRC-1型試驗干燥箱中進(jìn)行絕干處理；然后用粉碎機(jī)將絕干的邊、芯材粉碎成一定目數(shù)的木粉，并按同一重量分別取樣；用蒸餾水進(jìn)行浸提處理，最后監(jiān)測浸提液的pH值，最終測得該材種邊、芯材的pH值。

1.2.3 正交試驗

本項試驗重點是考察熱壓溫度、壓力、時間、NH4Cl加量等因子對白松系列木材膠合板物理力學(xué)性能的影響，從而確定以上各因子的最佳組合，為后繼單項試驗提供較好的工藝參數(shù)。L9（34）正交試驗因子與水平設(shè)計見表1。

表1 正交試驗因子與水平

2 結(jié)果與分析

2.1 材性及木段節(jié)子軟化試驗結(jié)果

從試驗結(jié)果（表2）可以看出，白松系列木材的化學(xué)性質(zhì)（pH值）與目前所用椴木、花木、水曲柳等用材同屬酸性木材，因此，可以初步判定白松木材材性對膠合質(zhì)量不會產(chǎn)生太大影響。調(diào)膠工藝可按椴木、花木、水曲柳膠合板工藝執(zhí)行。

從表3試驗結(jié)果可以得出，同樣在60℃水溫下，加入一定量的軟化劑，對降低木材節(jié)子的硬度起到了較好的作用，為減少木材旋切阻力及刀具磨損起到良好作用。

表2 木材不同部位的pH值測定結(jié)果

表3 節(jié)子軟化工藝條件及硬度測試

2.2 L9（34）正交試驗結(jié)果

正交試驗結(jié)果(表4)表明：熱壓溫度、壓力、時間和NH4Cl加量對白松系列膠合板的膠合強(qiáng)度均有影響。從極差分析R值比較而言，NH4Cl施加量的影響最為顯著，其次是壓力、溫度和時間。從各因素的不同水平所得到的膠合強(qiáng)度之和可以看出：NH4Cl施加量以0.5%為最好，熱壓壓力以1.2MPa為最佳，溫度以105℃為宜，時間以50 s/mm為最佳。通過上述試驗可以確定，以上4個因子是白松系列膠合板生產(chǎn)的最佳水平組合。但根據(jù)以往的經(jīng)驗和實驗室試驗記錄的膠合強(qiáng)度分布情況認(rèn)為，熱壓壓力定位1.0 MPa為最佳。

表4 正交試驗結(jié)果

以下單項試驗采用上述水平組合，即溫度為105℃，壓力為1.0 MPa，時間為50 s/mm，NH4Cl施加量為0.5%。

2.3 涂膠量對白松系列膠合板膠合強(qiáng)度的影響從試驗結(jié)果(表5)可以看出，3種涂膠量水平膠合板的膠合強(qiáng)度均能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，但為降低生產(chǎn)成本，減少膠粘劑的消耗，涂膠量應(yīng)控制在240～280 g/m2（雙面）。

表5 涂膠量對膠合強(qiáng)度的影響

2.4 單板含水率對膠合板膠合強(qiáng)度的影響

由試驗結(jié)果(表6)可以看出，單板含水率在10%以下時，隨著單板含水率的變化，白松系列膠合板的膠合強(qiáng)度變化很小。但當(dāng)單板含水率超過10%尤其達(dá)到15%以上時，其膠合強(qiáng)度則會明顯下降，且產(chǎn)生嚴(yán)重的鼓泡現(xiàn)象。這說明單板含水率過高，在熱壓過程中水分不能充分排出，影響膠合質(zhì)量，導(dǎo)致膠合強(qiáng)度下降，甚至產(chǎn)生鼓泡和壓不成板等現(xiàn)象；含水率為3%～4%時膠合強(qiáng)度雖然最好，但含水率過低，易造成單板在運動過程中破損，且能源消耗也過高，所以單板含水率應(yīng)控制在7%～10%為最好。

表6 單板含水率對膠合強(qiáng)度的影響

2.5 填充劑加量對膠合板膠合強(qiáng)度的影響

從試驗結(jié)果(表7)可以看出，填充劑加量過少，膠液太稀，不能充分吸收膠粘劑中的水分，在陳化時間內(nèi)，膠液容易滲入單板內(nèi)，使表面膠層出現(xiàn)間斷，從而影響了膠合質(zhì)量，導(dǎo)致膠合強(qiáng)度下降，所以填充劑加量以10%～15%為宜。

表7 填充劑加量對膠合強(qiáng)度的影響

2.6 陳化時間對白松系列膠合板強(qiáng)度的影響

試驗結(jié)果(表8)表明，陳化時間對白松系列膠合板強(qiáng)度也有一定的影響，陳化時間在40 min以內(nèi)時，膠合強(qiáng)度下降不大，而且單一試件膠合強(qiáng)度合格率也很高；陳化時間達(dá)到或超過1 h后，隨著陳化時間的延長，膠合強(qiáng)度明顯降低，而且試件強(qiáng)度值很不穩(wěn)定，合格試件僅占50%左右。

表8 陳化時間對膠合強(qiáng)度的影響

從這一試驗結(jié)果可以得出結(jié)論：單板涂膠組坯后陳放一段時間，對提高白松系列膠合板的膠合強(qiáng)度仍然有利。因為板材陳化一定時間，試件可使膠粘劑在熱壓之前產(chǎn)生早期固化，再在有限的熱壓周期內(nèi)充分固化，從而提高膠合強(qiáng)度。但陳化時間過長，膠粘劑在固化劑的作用下，早期固化程度過高，熱壓時容易老化，反而導(dǎo)致膠合強(qiáng)度下降。所以生產(chǎn)中，特別是夏季，涂膠板組坯后，陳化、預(yù)壓周期最好控制在20～40 min，最長應(yīng)在1 h內(nèi)進(jìn)入熱壓機(jī)進(jìn)行壓板操作，以保證白松系列膠合板的膠合強(qiáng)度。

2.7 樹種搭配對白松系列膠合板膠合強(qiáng)度的影響

從試驗結(jié)果(表9)可以看出，白松系列膠合板不論與什么樹種單板搭配，都能生產(chǎn)出符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的膠合板，而且膠合質(zhì)量非常好。

表9 樹種搭配對膠合強(qiáng)度的影響

白松作為膠合板生產(chǎn)的新樹種是完全可行的，不僅可以使用單一樹種，也可以與其它樹種搭配使用；但與楊木單板搭配時，NH4Cl加量應(yīng)控制在1.0%以上為好。

3 結(jié)語

利用松木系列木材生產(chǎn)膠合板，經(jīng)過實驗室試驗及生產(chǎn)實踐證明，在解決了木材軟化、木段節(jié)子吹化、熱壓等工藝問題后，松木系列樹種（魚鱗松、沙松、臭松）用于膠合板生產(chǎn)是可行的，而且可以與其它樹種搭配使用，產(chǎn)品質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，外觀紋理美觀，裝飾性好。松木資源的充分、高效利用，提供了新途徑及技術(shù)保障，對膠合板擴(kuò)大用材樹種具有重要意義。

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第1作者簡介：吳蘊忱（1961-），男，高級工程師，主要從事木材科學(xué)的研究。

S791.24,TS653.3

A

2017-03-30

（責(zé)任編輯：潘啟英）

1001-9499（2017）03-0055-03