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         熱門標簽:  刨花板 | 膠合板 | 建筑模板 |

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      影響刨花板吸水厚度膨脹率的原因

      吸水膨脹率是人造板的一項極為重要的質量指標。在實踐中,不會有什么機會將人造板泡在水中使用,而且在結構考慮中,厚度膨脹值也并非是重要問題。然而這卻是一種快速的測量方法,以大致判明人造板在使用中含水率隨空氣濕度發生變化時的尺寸穩定性。這對人造板的例行質量檢驗及生產中質量控制有很大利用價值。 

      人造板在使用過程中因受空氣濕度變化的影響,它的含水率、厚度和長度會有所變化,并且產生翹曲。這是材料性能中極為重要的一個問題,有很多人做過大量的研究工作。本文僅以刨花板為例,闡述人造板的吸水厚度膨脹問題。 

      Johneon1964年)的試驗結果表明,刨花板在濕空氣中的厚度膨脹值及長度膨脹值呈基本相同的趨勢。西德Schwab等(1980年)將不同膠種刨花板詳細的作了浸水和在干、濕空氣中放置后的厚度及長度膨脹試驗,相互進行比較,發現就厚度膨脹率而論,25×25mm規格的試件在200C水中浸泡2小時后的厚度膨脹率大致相當于該試件在濕空氣(200C,相對濕度85%)中放置28天的厚度膨脹率。據希臘Grigoriou1983年)研究,各種刨花板放在溫度為200C,相對濕度為90%的濕空氣中放置時,前10天厚度變化最快,第1030天變化速度顯著減緩,再從3060天看這段時間的變化,變得更慢。還有人將刨花板放在相對濕度為33%90%33%的空氣中反復讓其受濕后再干燥,經過7天,然后再在相對濕度為65%90%65%的條件下放置到170天,試驗表明刨花板的厚度變動范圍越來越小。以上各種結果都說明,以25×25mm的試件在200C水中浸2小時的厚度膨脹率相當于在濕空氣中放置60天時間之內的數值,一般情況下,我們就取28天以做比較。事實上,空氣濕度是不斷變化的,通過以上試驗,可見,用這種水浸2小時的方法以預示刨花板的尺寸穩定性有充分的科學依據。此外,在國際上對刨花板尺寸穩定性還有各種各樣的測定法,這是因為有些國家在刨花板應用條件及氣候條件方面有其自身的特殊性。這里所介紹的僅是用25×25mm規格的試件在200C下水浸2小時這一試驗方法的科學依據。 

      如何改善刨花板的吸水厚度膨脹這一課題,在刨花板生產質量控制中,如與靜曲強度及平面抗拉強度比較,一直認為比較困難。在一般情況下,加入石蠟乳液后,刨花板的吸水厚度膨脹率這一指標是可以達到的。但是,偶然出現的高厚度膨脹率的機會較多,而且難以分析其原因。 

      吸水厚度膨脹的根本原因有二個方面。一是木材本身受濕時的膨脹;二是刨花板中的刨花在受潮時因應力釋放而產生的回彈。因為刨花板是由刨花在熱壓過程中,受高溫,并且伴隨著強烈失水的條件下壓制而成。在這樣的壓制過程中,刨花被壓薄了。而被壓薄的部分,可分為幾種不同性質的變形。彈性變形和粘彈性變形是要彈回來的;塑性變形則不能再回彈。在力學中稱前二者為可恢復的變形,后者稱為不可恢復的變形。由于刨花的熱壓時是在失水的條件下受壓變形的,當板坯壓力降低時,因刨花已經干燥,于是可恢復的變形只能是一部分,有一部分被固定住了。這部分被固定住的變形只有在刨花重新受濕時才能彈回來。此外,還有相當數量的可恢復變形并未因干燥而固定住,而是因膠粘劑將刨花粘住,相互間產生抑制力而無法回彈,只有在膠粘劑的膠粘力遭到破壞,膠粘力小于回彈力時才能回彈。所以廣義的回彈分為三部分:(1)熱壓一完成,既未被膠粘力所抑制,也未因刨花干燥而被固定的回彈。了解這部分回彈對于刨花板的厚度偏差控制具有重要作用。有關控制刨花板厚度偏差的主要因素,很多實際上是控制回彈量的因素。(2)當板子受濕時,被干燥所固定的變形發生回彈,這就是刨花板200C條件下浸水試驗中所表現出來的主要部分。(3)當刨花板在較高溫度的水中浸泡或溫度雖不高,但時間很長,因脲醛樹脂水解逐漸失去膠結力,回彈力克服膠結力后所引起的回彈。 

      正因為刨花板的刨花是受過壓縮的,所以刨花板的吸水厚度膨脹率比木材本身吸水厚度膨脹率大的多。德國Teichgraber1966年)曾做了一個試驗:將刨花板放在30%相對濕度的空氣中平衡,然后再放到80%相對濕度的空氣中平衡,刨花板含水率由6%變為18%,厚度膨脹率為49%,而木材本身在相應試驗中厚度方向膨脹率僅為2%。 

      以上談的是刨花板吸水厚度膨脹的二個來源。另一個影響刨花板吸水厚度膨脹率的重要因素是刨花板的空隙量、毛細管量的多少。在無數實踐中,都觀察到這一影響。1972年,美國人Lehmann發表了一篇著名了論文,證明了各種纖維板刨花板的空隙量與透水、透氣性有相當的關系,而透水、透氣性又與板的尺寸穩定性有關聯。 

      以往有很多學者做了大量研究刨花板吸水厚度膨脹的工作,試圖從板的密度、刨花幾何形狀、熱壓條件等方面找出降低厚度膨脹的規律,但是所得到的結果往往互相矛盾,難以說明問題。在我們分析了這些問題后,似乎感到了應該從回彈-膠-孔隙這三者相互影響和制約的關系中著手,遺憾的是目前還未找出它們之間的定量關系。 

      在降低刨花板吸水厚度膨脹的途徑中,比較明確的方法有以下幾種上: 

      1、 加入防水劑(一般用石蠟乳液) 

      對于脲醛刨花板所加入的石蠟乳液,在國外,按固體石蠟對絕干刨花板計,一般為0.5%左右。這個用量是經過研究及大量實踐才為大家所接受的。加0.25%的石蠟就能大幅度降低厚度膨脹值;當用量增加到0.5%、0.75%時,其厚度膨脹值并未再度出現大幅度下降的現象。 

      不過在特殊情況下,如對某一樹種,或工藝上處理不當時,添加0.5%的石蠟量則不能達到標準所規定的要求。 

      石蠟乳液如何才能充分發揮其作用?了解其中的施蠟機理對分析生產中出現的問題有很大幫助。比如用脲醛膠做膠粘劑時,只需加入少量石蠟乳液(一般為0.5%)即可,如此少量的石蠟乳液如不合理噴施,將起不到什么防水作用。因此,通常是將石蠟乳液混在膠液中一起施加,以擴大石蠟乳液的噴灑面積。然而石蠟乳液的比重(0.860.92)與膠液的比重(1.201.30)相差很大,要均勻混合很困難,且如果噴出的膠滴大小與石蠟乳液液滴大小比例不合適的話,膠滴便很難帶著石蠟乳液液滴均勻分布在刨花上。一般噴出的膠滴直徑為0.1mm,有時到0.2mm,石蠟乳液顆粒為10微米左右,那么每個膠滴平均含150個左右的石蠟乳滴。如果膠滴顆粒直徑小于0.06mm,就很難將石蠟乳滴全包住在內了。 

      在熱壓過程中,膠滴受到擠壓,石蠟乳滴會移向膠滴的邊緣,并有一部分石蠟乳滴相互靠近在一起,隨著壓力的增大,將膠滴擠破,在膠滴內的石蠟乳滴也會被擠破。此時,周圍溫度正好使石蠟熔融,則熔融的石蠟因與水溶性膠的表面張力不同,就被膠液擠出到刨花表面而形成一層很薄的蠟膜,起到防水作用。所以合理的施蠟條件應該是:石蠟乳液濃度為3360%,石蠟液滴直徑為414微米;受擠壓后所破裂的石蠟液滴直徑應為噴出時直徑的1/81/10;石蠟乳液滴被壓碎之時正好在石蠟熔融溫度與膠液固化之前這一階段。假如在熱壓中因壓力和溫度配合不當,膠顆粒在未壓破之前就已固化,則石蠟將被包在膠滴中,有時會損失2030%的石蠟。這也提示人們,為什么壓縮比低的輕質刨花板,或者用厚刨花制成的刨花板,它們的厚度吸水膨脹率總是高的。膠液沒有受到一定的擠壓作用,往往得不到應有的防水性能,這也是中纖板不用石蠟乳液,而直接用固體石蠟的原因。 

      2、 木材原料不同,吸水厚度膨脹率有很大差異 

      刨花板廠用某些材種制板時,需要特別注意一些特定環節。如楊木,雖然在制板中也加入正常用量的石蠟乳液,但吸水厚度膨脹率往往較高。這是由于其管孔和導管空隙很大,而且在刨片過程中,易于起毛,割裂和卷曲,使板的空隙及毛細管量增大等原因引起的。楊木早晚材的材質差異使刨片時刨花厚薄偏差很大,導致板的吸水厚度膨脹率增大,如果加工這類原料,就要留神備料工段的操作,如刀片要鋒利、原料含水率要適當。如仍難以達到標準所規定的吸水厚度膨脹率,只好相應地提高用膠量。 

      3、 提高用膠量 

      以如上述,提高用膠量,對刨花的回彈產生更大的抑制作用,吸水厚度膨脹值必定相應減小。這不論對松木或楊木都有顯著作用。 

      另外,有一些研究表明,對刨花板進行高溫熱處理(1550C1800C)或無必要的延長熱壓時間,刨花拌膠后放置時間過長、含水率過低,壓機上升速度過慢,熱壓溫度過高等都會促使刨花板的吸水厚度膨脹率增高。因此,這些都是生產中需要注意的。板子熱壓后進行熱堆放(800C),不但有利于其內應力的釋放,還有利于吸水厚度膨脹性質的改善(平面抗拉強度可能有某種程度的下降)。所以熱壓后適當熱堆放也是改善刨花板吸水厚度膨脹率的可行辦法之一。

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