人造板耐老化性能檢驗方法的研究進展

◎畢秀波

人造板耐老化性能檢驗方法的研究進展

◎畢秀波

人造板在眾多領(lǐng)域都有著非常廣泛應(yīng)用，特別是在建筑領(lǐng)域中，對促進建筑領(lǐng)域發(fā)展做出了杰出貢獻。人造板在實際應(yīng)用中也會出現(xiàn)老化情況，本文對現(xiàn)階段國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的幾種人造板耐老化性能檢驗方法進行分析，希望可以在此基礎(chǔ)上對我國人造板耐老化性能檢驗方法進行優(yōu)化和改良，下面就對相關(guān)內(nèi)容進行詳細闡述。

隨著人造板應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，人們對人造板耐老化性能要求越來越高，傳統(tǒng)的耐老化檢測方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段人造板耐老化性能檢測的實際需求，所以對人造板耐老化性能檢驗方法的研究進展進行探究是具有重要意義的，希望通過本文對相關(guān)人員有所啟示。

老化的原因

木材的老化。人造板制作中應(yīng)用的主要材料就是木材，從化學(xué)成分方面進行木材構(gòu)成分析，了解木材主要是由纖維素、木質(zhì)素等其它物質(zhì)構(gòu)成的。隨著外界環(huán)境變化，木材也會出現(xiàn)吸濕和干縮等情況，同時還會伴有一定的物理變化。環(huán)境溫度、濕度發(fā)生變化，木材也會發(fā)生改變，主要表現(xiàn)為從空氣中吸收一定的水分，或者是將木材本身具有的水分散發(fā)到環(huán)境中，使得木材具備了干縮濕漲的特性。木材的含水率多次的發(fā)生更改，其力學(xué)性能會產(chǎn)生較大程度的改變，木材本身甚至?xí)霈F(xiàn)嚴重的干裂情況，從中也可以了解到木材的吸水性對自身的物理特性影響是非常大的。木材所處環(huán)境的溫度、濕度周期性的變化，例如木材處于溫度較高的環(huán)境中，木材在蒸發(fā)作用的影響下會不斷的向環(huán)境中釋放水分，此過程中木材自身體積也會有所減小。木材所處的環(huán)境比較潮濕，那么木材則會逐漸吸收環(huán)境中的水分，其體積也會增加。無論是體積收縮還是膨脹，木材各細胞之間都會出現(xiàn)應(yīng)力情況，該情況也是導(dǎo)致人造板出現(xiàn)老化情況的罪魁禍首。

膠黏劑的老化。水分與熱量都會導(dǎo)致人造板膠層出現(xiàn)降解情況，膠黏劑老化也較大程度的降低人造板的應(yīng)用壽命。如果人造板應(yīng)用于外界自然環(huán)境中，或者試驗中對人造板進行快速老化處理時，人造板的膠黏層在水分、熱量以及紫外線光照等因素的影響下，失去了原有的穩(wěn)定性發(fā)生老化，人造板的版芯材料會出現(xiàn)反復(fù)性的收縮和膨脹，這一過程會導(dǎo)致較大的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生，應(yīng)力會嚴重破壞人造板的膠結(jié)性，版材的強度會降低，質(zhì)地也會變得比較松軟，無法繼續(xù)滿足應(yīng)用需求。目前人造板生產(chǎn)制作過程中應(yīng)用的膠黏劑種類有脲醛膠、三聚氰胺膠、酚醛膠。脲醛膠這種膠黏劑水降解性很強，沒有具備良好的氣候適應(yīng)性。三聚氰胺膠這種膠黏劑水解性并不是很強，膠黏劑處于較為潮濕的環(huán)境中也可以保持良好的性能。酚醛膠這種膠黏劑的水解性很低很低，所以這種膠黏劑應(yīng)用比較廣泛，可以有效提升人造板的耐久性。

幾種室外常用人造板老化。混凝土模板制作中經(jīng)常選用的人造板種類是竹膠合板，而且板材用量比較大。竹膠合板出現(xiàn)老化情況，除了與板材自身生產(chǎn)質(zhì)量有關(guān)之外，同時也會受到板材表面塑化層老化情況的影響，最終對板材的實際應(yīng)用年限和應(yīng)用成效造成嚴重影響。導(dǎo)致竹膠合板板材塑化層出現(xiàn)老化因素較多，其中包括了板材的應(yīng)用時間以及板材應(yīng)用所處的環(huán)境，不可忽視的是樹脂膠的分子結(jié)構(gòu)影響。考慮到這一點，在竹膠合板生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)廠家可以對樹脂膠的分子結(jié)構(gòu)進行調(diào)整和優(yōu)化，從而使得竹膠合板的耐老化性得到較大程度提升。

木塑復(fù)合材料如果在長時間應(yīng)用中出現(xiàn)了嚴重的老化情況，主要是因為材料基體變化所導(dǎo)致的。木塑復(fù)合材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)中若是出現(xiàn)了很多的不同程度的裂縫，或者是材料出現(xiàn)了一定的分層情況，那么板材的應(yīng)用性能會嚴重下降。從本質(zhì)層面進行分析，木塑復(fù)合材料出現(xiàn)老化是因為高聚物出現(xiàn)了降解、交聯(lián)這兩種不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)反應(yīng)所導(dǎo)致的。木塑復(fù)合板材在實際生產(chǎn)過程中，或者是在版材進行運輸、儲存和實際應(yīng)用過程中，不可避免的會受到熱能、氧化、機械作用等眾多因素的影響，從而使得板材高分子出現(xiàn)了嚴重的降解情況。MadisonWL在對木塑復(fù)合材料容易老化原因進行深入分析時指出，高密度聚乙烯表面受到嚴重破壞后，會使得板材中的木纖維暴漏出來，環(huán)境中的水分會比較容易的進入到板材內(nèi)部，加快了板材的老化速度。

加速老化試驗方法

加速老化試驗方法就是將熱能、濕度和盈利組合，或者是通過變換的方式對人造板進行處理。現(xiàn)階段，可以將加速老化試驗方法細致的劃分成以下兩種類型，第一種類型就是單項老化試驗方法，試驗人員利用熱水法、冷水法對板材進行處理，其中還會涉及到高濕度等方法。第二種方法為循環(huán)老化試驗方法，即對人造板進行浸泡和蒸煮，然后再將人造板放入溫度較低的環(huán)境中進行冷凍處理，在對板材進行干燥處理。然后應(yīng)用先進的科學(xué)儀器設(shè)備對人造板材的力學(xué)性能進行檢測，最終評判板材的耐久性是否能夠滿足外界環(huán)境應(yīng)用要求。ASTM D1037六周期循環(huán)加速老化方法是最早出現(xiàn)的，也是應(yīng)用比較廣泛的一種方式，主要是針對應(yīng)用酚醛膠這種膠黏劑生產(chǎn)的人造板耐老化性。這種方法的優(yōu)越特性在于可以對比較惡劣的環(huán)境進行模擬，但是也存在著很大的缺陷問題，就是試驗花費的時間較長，整個周期需要在兩周以上，所以在人造板質(zhì)量檢驗中并沒有得到比較廣泛的應(yīng)用。

我國人造板耐老化性能試驗研究狀況

南京林業(yè)大學(xué)、中南林業(yè)科技大學(xué)、福建林學(xué)院、中國林業(yè)科學(xué)研究院、東北林業(yè)大學(xué)等單位都做過有關(guān)試驗，但系統(tǒng)進行研究較少；且大多數(shù)研究都采用ASTMD1037、DIN68763（Vl00）和BS5669等常用加速老化試驗方法，來評定人造板的耐久性，研究的板材多為刨花板。對脲醛膠刨花板進行浸泡、干燥處理，對平面抗拉強度的影響，要比單一進行浸泡處理大得多，加速老化對刨花板彈性模量的影響比對靜曲強度的影響大。

通過對試驗的各種條件，比如溫濕度、水溫、壓力、冷熱循環(huán)周期、時間、化學(xué)腐蝕等因素的控制來加速板材的老化，確定合適的老化試驗方法，并將其與國外老化方法對比，確定出更為簡便有效的試驗方法，然后結(jié)合我國的地域差異適當(dāng)調(diào)整試驗參數(shù)，以適應(yīng)我國氣候差異大的特點。

（作者單位：哈爾濱市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院）