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 木片礦化和尺寸穩定性處理
木片脫除可溶物質后再用水玻璃溶
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