工藝參數(shù)對(duì)松子殼-楊木刨花復(fù)合板握釘力的影響*

張 晶 崔立東 王春霞

（黑龍江省木材科學(xué)研究所國家林業(yè)局制材研究實(shí)驗(yàn)室省木材綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150081）

工藝參數(shù)對(duì)松子殼-楊木刨花復(fù)合板握釘力的影響*

張 晶 崔立東 王春霞

（黑龍江省木材科學(xué)研究所國家林業(yè)局制材研究實(shí)驗(yàn)室省木材綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150081）

采用正交設(shè)計(jì)，以松子殼和楊木刨花為主要原料制備復(fù)合板，并對(duì)其進(jìn)行握釘力的測(cè)試，探討工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合板握釘力的影響。結(jié)果表明，當(dāng)楊木刨花與松子殼的原料比例為50∶50、施膠量為5%、熱壓溫度190℃、熱壓時(shí)間為20min時(shí)，可獲得握釘力良好的松子殼-楊木刨花復(fù)合板。

松子殼；楊木刨花；復(fù)合板；工藝參數(shù)；握釘力

隨著木材資源短缺形勢(shì)的日益嚴(yán)重，人造板加工行業(yè)將逐步向以非木質(zhì)資源替代部分木質(zhì)資源方向發(fā)展，緩解木材供需矛盾。本文利用松子殼為原料，與木質(zhì)刨花復(fù)合研制松子殼-楊木刨花復(fù)合板，可用作制作不同尺寸的托盤組件。

握釘力的大小是指釘子進(jìn)入確定的試件后，釘子是否容易固定釘孔，是否容易松動(dòng)脫落的表征。握釘力越大，試件的固定力就越強(qiáng)，釘子釘入木質(zhì)材料后就不易松動(dòng)脫落，釘孔也可反復(fù)利用，反之亦然。握釘力的大小也是側(cè)面反映組件牢固程度的重要指標(biāo)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 材料及儀器設(shè)備

松子殼，為紅松松子殼，產(chǎn)自小興安嶺伊春市，密度為0.72 g/cm3，經(jīng)粉碎后取4～6目之間的松子殼待用；楊木刨花，購于黑河，尺寸在4-～20+目，含水率控制在7%～9%；膠粘劑為異氰酸酯，市售工業(yè)品，購于哈爾濱賀祥木業(yè)。

粉碎機(jī)（MCXHLYCLJ），中國；熱壓機(jī)（KUHPD-1515），日本；精密橫截鋸（SZ3-600D），日本；恒溫干燥箱（DX-58），日本；電動(dòng)拌膠機(jī)（VR-22），德國；萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)（UTM-10T-PL），日本；電子天平（Mettler pe1600），中國；模具，自制，幅面規(guī)格400mm×400mm。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 復(fù)合板制備工藝

將經(jīng)過預(yù)處理的松子殼碎料與楊木刨花按計(jì)量比稱量，倒入攪拌倉中，采用邊攪拌邊噴膠霧的方式對(duì)其進(jìn)行噴膠，膠液噴完之后攪拌機(jī)仍持續(xù)攪拌3～5min，使得松子殼碎料與楊木刨花攪拌均勻后，倒出原料，準(zhǔn)備鋪裝。

將所購置的脫模劑均勻的噴涂在模具內(nèi)部的表面，采用手工鋪裝的方式，將計(jì)量好的施膠刨花與松子殼碎料混合物均勻鋪裝于幅面為400mm×400mm的模具框里，然后將鋪裝好的板胚置于熱壓機(jī)上，準(zhǔn)備模壓成型。

在熱壓機(jī)上設(shè)定熱壓壓力，利用厚度規(guī)控制松子殼刨花復(fù)合板的目標(biāo)厚度在50mm；熱壓成型后，將壓好的松子殼刨花復(fù)合板置于溫度為25℃、相對(duì)濕度為50%的恒溫恒濕箱中陳放48 h，取出，按照試驗(yàn)需要割據(jù)成試驗(yàn)用的尺寸備用。

1.2.2 試驗(yàn)方案

選用正交試驗(yàn)，研究原料比例、施膠量、熱壓溫度和熱壓時(shí)間4個(gè)因素對(duì)復(fù)合板握釘力性能的影響（表1）；試件的裁制及測(cè)試方法按照中國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T4879-2017《刨花板》要求進(jìn)行。試驗(yàn)方案獨(dú)立重復(fù)實(shí)施2次，滿足托盤用復(fù)合材料的握釘力要求必須≥1 100 N。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平因子設(shè)計(jì)

2 結(jié)果與討論

2.1 試驗(yàn)結(jié)果分析

正交試驗(yàn)結(jié)果見表2，極差分析、方差分析結(jié)果見表3、表4。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

表3 握釘力的極差分析

表4 握釘力的方差分析

極差RNB反映了某因素的水平波動(dòng)時(shí)試驗(yàn)指標(biāo)（握釘力）的變動(dòng)幅度，RNB越大，說明該因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)握釘力的影響越大，因此也就越重要。所以根據(jù)極差RNB的大小，就可以判斷因素的主次。從表3中可以看出，楊木刨花比例是影響復(fù)合板握釘力的主要因素，然后依次是熱壓溫度、施膠量和熱壓時(shí)間。表4中的分析結(jié)果也顯示，楊木刨花比例對(duì)握釘力的影響最為顯著，熱壓溫度對(duì)握釘力的影響較為顯著。

2.2 楊木刨花比例對(duì)復(fù)合板握釘力的影響

楊木刨花比例對(duì)復(fù)合板握釘力的影響為：楊木刨花的比例在30%時(shí)，復(fù)合板的握釘力大于1100N；隨著楊木刨花比例的增加，復(fù)合板的握釘力隨之增大。松子殼密度較大，質(zhì)地硬，表面光滑，在熱壓過程中體積收縮較??；而楊木刨花質(zhì)軟，表面粗糙，在熱壓成型過程中，楊木刨花通過自身易變形的特點(diǎn)，填充由松子殼在受熱壓過程中所形成的空間間隙，增加復(fù)合板的密實(shí)程度。由于楊木刨花比例是影響握釘力的主要因素，經(jīng)試驗(yàn)比較，選擇楊木刨花比例為50%較適宜。

2.3 施膠量對(duì)復(fù)合板握釘力的影響

施膠量對(duì)復(fù)合板握釘力的影響為：隨著施膠量的增加，復(fù)合板的握釘力逐漸增大，施膠量為5%時(shí)，達(dá)到最大值。通過膠粘劑異氰酸酯與木刨花和松子殼之間的接觸，楊木刨花與松子殼之間會(huì)形成相互的膠接強(qiáng)度，增加墊腳的壓縮密度，可有效提高螺釘與復(fù)合板之間的抗剪切力，起到增大復(fù)合板握釘力的作用。膠粘劑用量適當(dāng)?shù)脑黾?，單位面積中膠粘劑異氰酸酯與楊木刨花以及松子殼之間的膠接點(diǎn)也隨著增多，提高了復(fù)合板的握釘力。本試驗(yàn)優(yōu)先選擇的施膠量為5%。

2.4 熱壓溫度對(duì)復(fù)合板握釘力的影響

隨著溫度的增加，復(fù)合板的握釘力呈現(xiàn)先增大、后減小的趨勢(shì)，當(dāng)溫度為190℃時(shí)，復(fù)合板的握釘力達(dá)到最大值。在一定的溫度范圍內(nèi)升高溫度，可以加快異氰酸基與羥基、羧基的反應(yīng)速率，形成穩(wěn)定密實(shí)的化學(xué)鍵。但隨著溫度的不斷升高，復(fù)合板表面甚至內(nèi)部會(huì)發(fā)生糊化現(xiàn)象，反而降低復(fù)合板的握釘力。經(jīng)試驗(yàn)，確定較適宜的復(fù)合板熱壓溫度為190℃。

2.5 熱壓時(shí)間對(duì)復(fù)合板握釘力的影響

熱壓時(shí)間對(duì)復(fù)合板握釘力的影響為：隨著熱壓時(shí)間的延長，復(fù)合板的握釘力逐漸增大。熱壓時(shí)間的延長，使異氰酸酯中的活性基團(tuán)能夠與楊木刨花以及松子殼中所含有的活性基團(tuán)充分反應(yīng)的時(shí)間也越長，復(fù)合板內(nèi)部各成分之間的空間結(jié)構(gòu)能夠更均勻、更密實(shí)分布，為此提高復(fù)合板的握釘力。復(fù)合板所承受的熱壓時(shí)間越長，楊木刨花和松子殼之間越有更充足的時(shí)間固定成型并穩(wěn)定形態(tài)，縮小內(nèi)部存在的空間間隙，使得螺釘不容易擰進(jìn)復(fù)合板內(nèi)部，從而有效地增大復(fù)合板的握釘力。同時(shí)，熱壓時(shí)間的確定還要兼顧時(shí)間成本和生產(chǎn)效率，綜合比較結(jié)果，確定熱壓時(shí)間為20min。

3 結(jié)論

3.1 楊木刨花與松子殼的比例對(duì)復(fù)合板握釘力的影響最為顯著，熱壓溫度對(duì)復(fù)合板握釘力的影響較為顯著。主要表現(xiàn)為復(fù)合板的握釘力隨著楊木刨花比例的增加而增大，隨著熱壓溫度的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。

3.2 楊木刨花比例為50%，施膠量為5%，熱壓溫度190℃，熱壓時(shí)間20min時(shí)，在生產(chǎn)效率與生產(chǎn)成本兼顧的條件下，所制得的松子殼-楊木刨花復(fù)合板可獲得良好的握釘力。

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（責(zé)任編輯：潘啟英）

Abstract Based on orthogonal design method,the paper used pine nut shell and Poplarflakes as raw materials for the nail-holding ability of the composite board,and reached the effectsof processparameterson nail-holding ability.The optimal pine nut shell/Poplarflakes composite board could be obtained when proportion of the aspen shavings and pine nut shell is 50∶50,resin charge blended was 5%,hot-pressing temperaturewas190℃,hot-pressing timewas20m in.

Key words Pine nutshell;Poplarflakes;Composite board;Processparameters;Nail-holding ability

Effects of Process Parameters on Nail-holding Ability of the Pine Nut Shell/Poplarflakes Com posite Board

ZHANG Jing
（HeilongjiangWood Science Research Institute,Harbin 150081）

S 781.64,TS 653.5

A

1001-9499（2017）05-0048-03

* 黑龍江省財(cái)政自擬課題（HCZ201302）

第1作者簡介：張晶（1983-），女，碩士，助理研究員。 研究方向：木材科學(xué)與加工。

2017-07-20