隨著我國天然林保護工程的實施 ,人工速生林木材將成為木材工業(yè)原料的主體。桉樹是世界公認的三大速生人工林樹種之一 ,我國的桉樹人工林發(fā)展速度亦很快 ,但桉樹人工林木材的利用卻是一個長期未能很好解決的問題 ,迄今主要還是以紙漿木片出口國外。本研究旨在以豐富的桉樹人工林木材為主要原料 ,通過對木片的一系列處理 ,施加無機和有機膠粘劑等材料 ,采用型模澆注工藝 ,開發(fā)一種可用于室內中檔地板和墻裙裝修的防火耐水型木基復合板材。由于桉樹木片含有大量可溶性物質 ,此類物質易在水泥漿料等堿性條件下被溶解而滲透到木材表面 ,阻礙水泥的固化 ,形成所謂“水泥毒”[1 ]。另外 ,木材是有機高分子材料 ,而水泥是無機材料 ,兩者之間理化性能相差很大 ,很難相容 ,而且兩者之間干縮差異較大 ,必須先盡量脫除木片中的可溶性物質 ,再進行礦化處理和尺寸穩(wěn)定化處理 ,增強木片與水泥之間的結合性能 ,以改善桉樹木片與水泥復合板的強度性能。因此 ,木片處理是研究阻燃耐水型木基復合板材的關鍵 ,本文將著重討論木片處理工藝。
1 材料與方法
1 . 1 木片制備
桉樹人工林木材樹種有 :尾葉桉 (Eucalyptusurophylla)、雷林一號桉 (E. leilin No. 1 )及窿緣桉(E. exerta)。新伐原木經剝皮后在 3周內加工成木片 ,木片規(guī)格為長 (2 5～ 3 0 ) mm×寬 (1 0～ 1 5) mm×厚 (3～ 5) mm。本試驗用木片尺寸遠大于普通水泥刨花板木片的尺寸 ,其目的是為了較好地保持木片原有的裝飾性能 ,使該復合板材能直接用作表面裝飾材料。
木片加工采用 8刀螺旋面圓盤削片機 ,刀盤轉速450～ 50 0 r/ min,刀片刃磨角為 3 4°56′～ 3 0°56′,刀片間隙為 (4± 0 . 5) mm。木片經篩選、去皮至樹皮含量< 2 %,合格木片達 95%。
1 . 2 木片處理
首先分別用冷水、沸水和 1 %Na OH溶液浸泡木片。根據對木片抽出物的浸提效果 ,選定 Na OH溶液為本研究處理劑。以 Na OH濃度 (A)和浸泡時間 (B)作為變量因子 ,選擇正交表 L9(3 4)進行正交試驗 ,不考慮交互作用。因素水平設置如表 1 ,重復三次。
經 Na OH溶液處理后的木片 ,再用水玻璃溶液進行礦化和尺寸穩(wěn)定性處理。分別以 5、1 0、1 5、2 0、
2 5、3 0 %的水玻璃溶液處理木片 ,每一濃度重復試驗3次。處理完畢瀝干木片 ,待水玻璃膠凝后烘干木片至絕干 ,測定木片中水玻璃留著率和尺寸穩(wěn)定效果。
水玻璃留著率 :PL =Gt-Gc Gc × 1 0 0
式中 :Gt—木片處理后絕干重 ;
Gc—木片處理前絕干重。
處理木片的尺寸穩(wěn)定性以如下指標評判 :
(1 )體積抗脹縮系數
ASE=Vc-Vt Vc × 1 0 0
式中 ,Vt—處理木片體積干縮率 ;
Vc—未處理木片體積干縮率。
(2 )抗吸水率
RWA=Wc-Wt Wc × 1 0 0
式中 :Wt—處理木片的吸水率 ;
Wc—未處理木片的吸水率。
(3 )抗吸濕率
MEE=Mc-Mt Mc × 1 0 0
式中 :Mt—處理木片的吸濕率 ;
Mc—未處理木片的吸濕率。
以上計算中木片的體積干縮率是按 50片規(guī)格木片測定的平均值計 ;吸水率和吸濕率按 1 kg木片的吸水率和吸濕率計。
1 . 3 產品性能測試
將處理木片按最佳生產工藝 (另文介紹 )進行制板 ,以成板后 2 8天的強度作為最終強度。測試方法依據水泥刨花板試行標準進行。
2 結果與討論
2 . 1 木片內可溶性物質的脫除分別用冷水、沸水和 Na OH溶液在常溫常壓下浸提木片 48h,結果如表 2。
表 2不同浸提方法脫除木片可溶物的效果
樹種 冷水抽出物 / %沸水抽出物 / % 1 % N a OH抽出物/%
雷林一號 0 . 79 3 . 61 2 . 2 6
窿緣桉 0 . 69 1 . 72 1 0 . 3 6
尾葉桉 0 . 82 4. 31 1 3 . 2 0
由表 2可見 ,1 %的 Na OH溶液浸提效果最好 ,故本研究采用 Na OH溶液在常溫常壓下浸泡木片 ,脫除木片內的可溶物質。
由于 Na OH溶液對木材結構有一定的破壞作用 ,處理過度時會對木材強度產生不利影響[2 ]。為了探索適宜的工藝參數 ,以 Na OH溶液濃度 (A)和浸泡時間 (B)作為變量因素 ,根據表 1的正交試驗 ,對試驗結果進行兩方面的分析 :浸提效果 ,以抽出物占木材總重量的百分數計 ;干燥后木片的開裂程度 ,以單位面積上累計裂隙長度計。Na OH溶液濃度和浸泡時間對浸提效果的影響如圖 1所示。在試驗范圍內 ,可溶物浸出量隨時間和濃度的加大而增大 ,但浸出量主要受浸泡時間的影響所示為 Na OH濃度和浸出時間對木片裂隙程度的影響。裂隙程度隨時間和濃度的加大而增大。在本試驗范圍內 ,裂隙程度主要受 Na OH溶液濃度的影響。根據以上分析結果 ,本研究選定 Na OH溶液濃度 0 . 2 %,浸泡木片時間為 48h。
2 . 2 木片礦化和尺寸穩(wěn)定性處理
木片脫除可溶物質后再用水玻璃溶
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