刨切薄竹載藥量對薄竹膠合板力學性能的影響

王書強，牛帥紅，龐小仁，李延軍,，金 敏，王 麗,*

（1. 浙江農林大學工程學院，杭州 臨安 311300；2． 浙江省木材科學與技術重點實驗室，浙江 臨安 311300）

刨切薄竹載藥量對薄竹膠合板力學性能的影響

王書強1，牛帥紅1，龐小仁2，李延軍1,2，金 敏2，王 麗1,2*

（1. 浙江農林大學工程學院，杭州 臨安 311300；2． 浙江省木材科學與技術重點實驗室，浙江 臨安 311300）

利用復配阻燃劑研究了浸漬溫度、浸漬時間及浸漬濃度對刨切薄竹載藥量的影響，并測試了不同載藥量薄竹膠合板的力學性能。結果表明：在溫度60℃，時間8 h，浸漬濃度30%時為最佳浸漬條件；力學性能測試表明，經過阻燃處理的薄竹膠合板隨著載藥量的增加其膠合強度有所下降，未處理試樣的膠合強度為0.85 MPa，含水率為11.0%，經阻燃處理載藥量為6%、8%、10%、12%的膠合板膠合強度依次為0.75 MPa、0.71 MPa、0.64 MPa、0.58 MPa，分別下降了11.8%、16.5%、24.7%、31.8%，含水率范圍為12.3% ~ 13.2%。當載藥量為6%和8%時膠合強度滿足普通膠合板的國標指標值，即≥0.70MPa；綜合含水率和膠合強度可知8%為最佳載藥量。

刨切薄竹；阻燃；薄竹膠合板；力學性能

中國是竹類資源最豐富的國家，素有“竹子王國”之稱。在400多萬hm2純竹林中，具有較高經濟利用價值的毛竹林有280萬hm2，占70%左右[1]。目前國內開發的一些竹產品主要用于建筑模板、車廂底板、室內裝飾地板三個方面，板材的類型較少、不具有市場優勢，產品加工深度不夠，利潤較低。刨切薄竹生產工藝的推廣填補了薄竹膠合板所用大幅面竹單板及飾面所用薄竹的空白，具有較高的附加值[2]。

刨切薄竹作為新型的裝飾材料，它具有特殊的紋理和清新自然、真實淡雅的質感，在歐美等國家尤其受到歡迎，可部分代替木材單板，用作家具，地板的裝飾裝修材料[3~4]。然而與木材類似，刨切薄竹及其產品屬于可燃材料。但根據GB/T 8624-2012規定未經阻燃處理的膠合板被列為B2級可燃性木質材料[5]，當使用這一可燃性材料作為室內裝飾材料時，一旦發生火災，該材料就起到了加快火災蔓延的速度和加強火災的發展態勢，使膠合板的應用受到了一定的限制[6]。早在1995年公安部就發布實施了《建筑內部裝修設計防火規范》，該文件中明確規定，墻面、隔斷、吊頂等部位必須采用阻燃性能達到難燃級（B1）的材料[7~8]，因此需要對刨切薄竹膠合板進行阻燃處理，該實驗主要研究載藥量與溫度、濃度和時間的關系，并對不同載藥量的單板壓制成的膠合板進行膠和強度測試，為該阻燃膠合板的工業化生產提供依據。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

刨切薄竹：購自杭州森瑞竹木業有限公司，試樣尺寸：400 mm×400 mm×1.1 mm，含水率6% ~ 8%，表面平整，無裂痕。

膠黏劑：改性脲醛樹脂膠，固體含量為54.47%。

阻燃劑：磷酸氫二銨、硫酸銨、硼砂、聚磷酸銨（30：35：8：27），增強劑（苯酐、三乙醇胺），均為市售工業品。

1.2 實驗方法

1.2.1 阻燃處理 將薄竹浸漬于不同濃度的阻燃劑溶液中，瀝干測重量，載藥量計算公式為：

式中，m1為試樣浸漬前質量，m2為試樣浸漬后質量，n為浸漬液濃度。

1.2.2 物理性能測試 選取阻燃處理后載藥量為 0%、6%、8%、10%、12%的浸漬薄竹單板，將同一載藥量的薄竹單板壓板，熱壓工藝為：熱壓溫度105℃，熱壓時間60 s/mm，單位壓力1.2 MPa，壓制好的膠合板在室溫下調整含水率24 h。

依據GB9846.12-88《膠合板膠合強度的測定》對不同載藥量試樣進行膠合強度測試。

2 實驗結果與分析

2.1 浸漬溫度對刨切薄竹載藥量的影響

圖1為不同浸漬時間下刨切薄竹載藥量與浸漬溫度的關系線。在相同的時間內，刨切薄竹的載藥量均隨著浸漬溫度的升高而增加，基本呈直線上升趨勢。但從室溫到40℃的增幅要小于由40℃到60℃的增幅。這是由于溫度越高分子運動越劇烈，則阻燃劑分子越易進入到刨切薄竹中。但是在實際生產中一味的提高浸漬溫度是不可取的，一方面浪費能源，另一方面隨著水分的揮發，阻燃劑溶液的濃度也越來越大，不利于生產管理，所以要快速取得所需載藥量的刨切薄竹一般選擇溫度為60℃。

2.2 浸漬時間對刨切薄竹載藥量的影響

圖2中3個圖分別是在不同浸漬溫度下，刨切薄竹在不同濃度阻燃劑溶液中浸漬得到的載藥量與浸漬時間之間的關系圖，圖中顯示，刨切薄竹載藥量都隨著浸漬時間的延長而增加，且增加到8 h時趨于穩定。在實驗范圍內，一味的延長浸漬時間，刨切薄竹載藥量增幅并不明顯，反而還會降低生產的效率。經過反復的實驗可知8h為最佳的浸漬時間，一方面可以使刨切薄竹的載藥量控制在10% ~ 12%，另一方面也可以在滿足載藥量的條件下提高生產效率。

圖1 浸漬溫度對刨切薄竹載藥量的影響Figure 1 Effect of impregnating temperature on chemical loading

圖2 浸漬時間對刨切薄竹載藥量的影響Figure 2 Effect of impregnating duration on chemical loading

2.3 浸漬濃度對刨切薄竹載藥量的影響

圖3中為在不同浸漬溫度下，刨切薄竹載藥量與浸漬液濃度之間的關系線。圖中顯示，溫度一定時，刨切薄竹載藥量隨著阻燃劑溶液濃度的增大和時間的增加而增加，在溫度較低時，10% ~ 20%的增幅要大于20% ~ 30%的增幅這是因為溫度較低時溶液容易在刨切薄竹表面形成結晶，不易滲透到刨切薄竹內部，但隨著溫度的升高，溶液分子運動加劇，浸漬液的滲透性會提高。

圖3 浸漬濃度對刨切薄竹載藥量的影響Figure 3 Effect of impregnating concentration on chemical loading

3 力學性能實驗結果與分析

3.1 膠合強度測試

從表1中可以看出，當載藥量從0%上升到12%時阻燃膠合板的膠合強度下降明顯，參照國標和企業標準，當載藥量為 6%和 8%時能夠達到國標，但載藥量為 10%和12%時膠合強度下降明顯，不能滿足國標要求。所以當載藥量過大時對膠合板的膠合強度是有影響的。相關研究[9~10]表明引起膠合板膠合強度變化的因素有：經過阻燃處理過的刨切薄竹其自身性質發生了改變；阻燃處理影響了膠黏劑的固化；阻燃劑與脲醛樹脂膠黏劑之間的相容性較差。

按照GB 9846.11-88《膠合板含水率的測定》的方法，測得不同載藥量的阻燃膠合板的含水率范圍為11.0% ~ 12.7%，滿足GB/T 9846-2004《普通膠合板》Ⅱ類膠合板低于14%的要求。

表1 阻燃膠合板的膠合強度Table 1 Bond strength of fire-retardant treated plywood

4 結論

（1）刨切薄竹載藥量隨著浸漬溫度、時間、濃度的增加而增大，溫度60℃、濃度30%、浸漬時間8 h為最佳浸漬條件。

（2）該阻燃劑處理的膠合板的膠合強度隨著載藥量的增加而減小，當載藥量為6%和8%時的膠合強度滿足國標規定的強度值，即大于等于0.7 MPa。含水率都滿足國標要求，即小于14%，綜合來看當載藥量為8%時為最佳的浸漬量。

[1] 李智勇，王登舉，樊寶敏. 中國竹產業發展現狀及其政策分析[J]. 北京林業大學學報，2005，4（4）：50-54.

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[10] J E Winandy, S L LeVan, E L Schaffer. Effect of Fire-Retardant Treatment and Redrying on the Mechanical Properties of Douglas-Fir and Aspen Plywood[EB/OL]. http://www.fpl.fs.fed.us/documnts/fplrp/fplrp485.pdf. 1988.

Effect of Chemical Loading of Sliced Bamboo Veneer on Mechanical Property of Plywood

WANG Shu-qiang1，NIU Shuai-hong1，PANG Xiao-ren2，LI Yan-jun1,2，JIN Min2，Wang Li1,2*
（1. School of Engineering, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300 China; 2. Zhejiang Province Key Laboratory of Wood Science and Technology, Lin’an 311300 China）

Experiments were conducted on influence of impregnating temperature, duration and concentration of fire-retardant on chemical loading of sliced bamboo veneer and determinations were made on mechanical properties of plywood with different chemical loading. The results showed that the best condition for impregnation was 30% of fire-retardant concentration, 6 hours of duration at 60℃. Mechanics performance test showed that with the increase of chemical loading, the bonding strength of treated plywood was decreased. The bonding strength of the control(no loading) was0.85MPa with moisture content of 11.0%. However, the bonding strength of the treated plywood with chemical loading of 6%, 8%, 10% and 12% were 0.75MPa, 0.71MPa, 0.64MPa and 0.58MPa respectively with moisture content from 12.3% to 13.2%. The experiment resulted that the bonding strength of plywood with chemical loading of 6% and 8% met the national standard of common plywood（≥0.70MPa). Integrated analysis on moisture content and bonding strength revealed that the best chemical loading was 8%.

sliced bamboo veneer; fire- retardant; bamboo plywood; mechanical properties

S781.43

A

1001-3776（2015）03-0075-04

2014-09-22；

2015-03-02

浙江省自然科學基金項目（LZ13C160003）；浙江省科技廳資助項目（2013C14006）；浙江省林業廳項目（2014TS02）；大學生科技創新推廣項目（2014R412043）

王書強（1990-），男，安徽阜陽人，碩士生，從事竹材工業化利用研究；*通訊作者。