利用柳樹枝椏材制備模壓重組材試驗研究

蘇蕓

摘 要：以柳樹枝椏材為原料，借鑒重組木制備技術，將原料反復碾壓成橫向有木絲相連網狀的結構，經過浸膠處理后鋪裝預壓成板坯，最后進行加熱固化定型，形成柳枝模壓板材。以固化時間、固化溫度、預壓壓力和浸膠量為試驗因素，以柳樹枝椏材模壓板材的靜曲強度、內結合強度及2h吸水厚度膨脹率為試驗指標，設計正交試驗考察制備工藝對柳枝模壓板材物理力學性能的影響。

關鍵詞：柳樹枝椏材；模壓重組材；物理力學性能

本研究通過借鑒重組木技術制備柳樹枝椏模壓板材，論證柳枝材高附加值利用的可行性，并提供一種科學有效的利用方式。柳樹枝椏材是制造模壓重組木的優質材料，因為灌木成材是直徑很小的條狀材料，且直徑相差不大，類似枝丫材，纖維強度較高。柳樹枝椏材模壓板材是指不破壞柳樹枝木纖維的天然排列順序，保留柳樹枝的基本特性，通過碾壓形成木束，經干燥、施膠、干燥、鋪裝預壓成型、加熱固化、后期處理等工序將柳樹枝椏木束膠合成板方材。柳樹枝椏模壓產品性能優良，與天然木材相比基本不彎曲變形、不開裂、產品均質、剛性極佳、尺寸穩定性高、密度可按需要人為控制，尤其是它的規格尺寸和斷面形狀可根據用途確定，突出的應用領域是結構用方材，可用作屋頂桁架的大截面桁梁及柱、檀條或作地板基材、家居裝飾材、建筑材料等多個領域 [1-6]。

1 試驗材料、儀器設備及試驗方法

1.1 試驗材料

柳樹枝椏，采自黑龍江省綏棱林業局，選取3年樹齡的柳樹枝椏，株高約2.5m，直徑約2cm，新采伐的柳樹枝椏，密度為0.457g/cm3，含水率為54.32%；

酚醛樹脂膠粘劑，吉林辰龍生物質材料有限公司生產，棕紅色粘稠液體，固體含量為 45%～50%，粘度600～1100 mPa.s（20℃），pH值8.8～9.5。

1.2 儀器設備

碾壓機：東北林業大學，中國；

0150F恒溫干燥箱：0150F恒溫干燥箱，日本；

熱壓機：KU-MPO1515熱壓機，日本；

萬能力學試驗機：UTM—10T—RL型萬能力學試驗機，日本；

其它：電子秤、游標卡尺等。

1.3 試驗方法

柳樹枝椏模壓板材的制備工藝流程為：柳條截斷→碾壓脫皮→干燥→浸漬膠→干燥→組坯→預壓→熱固化→處理→性能檢測。

在國內重組木的性能檢測一般參照刨花板國家標準GB/T4897-2003，為了統一和對照比較，本試驗在進行柳樹枝椏模壓板材性能檢測時也參照此標準，檢測靜曲強度、內結合強度和2h吸水厚度膨脹率，試件尺寸分別為20hmm×50mm×h（厚度）、50mm×50mm和50mm×50mm。

2 試驗結果及分析

本研究首先采用正交試驗法考察可能影響柳樹枝椏模壓板材性能的試驗因素以及影響規律。理論分析影響柳樹枝椏模壓板材性能的因素很多，因此進行了試驗因素的篩選探索試驗，在此基礎上確定了正交試驗的因子及水平范圍，初步確定試驗因素為固化時間、固化溫度、預壓壓力和浸膠量，試驗指標為柳樹枝椏材模壓板材的靜曲強度、內結合強度及2h吸水厚度膨脹率。采用L9（34）正交試驗進行試驗。試驗因子及水平見表1，正交試驗表見表2，按正交試驗表重復試驗2次，共壓制18塊柳樹枝椏材模壓板組材。

柳樹枝椏模壓板材性能檢測結果見表3。

2.1靜曲強度結果與分析

表4是靜曲強度的方差分析結果，從表中可知預壓壓力、浸膠量對柳樹枝椏模壓板材的靜曲強度均有顯著影響，固化時間和固化溫度無顯著影響。從極差分析結果看出因子影響的主次順序是預壓壓力>浸膠量>固化溫度>固化時間。

2.2內結合強度結果與分析

表5是內結合強度的方差分析結果，從表中可知預壓壓力和浸膠量對柳枝模壓板材的內結合強度均有顯著影響。其中預壓壓力和浸膠量有極為顯著的影響，固化時間和固化溫度無顯著影響。從極差分析結果看出因子影響的主次順序是固化時間>預壓壓力>浸膠量>固化溫度。

2.3 2h吸水厚度膨脹率結果與分析

表6是2h吸水厚度膨脹率的方差分析結果，從表中可知預壓壓力和浸膠量對柳枝模壓板材的2h吸水厚度膨脹率均有顯著影響，固化時間和固化溫度無顯著影響。從極差分析結果看出因子影響的主次順序是浸膠量>預壓壓力>固化溫度>固化時間。

3 小結

從整個正交試驗來看，可發現一些規律和問題，即在試驗范圍內，浸膠量、溫度、壓力、時間均是影響柳樹枝椏模壓重組材性能的主要因素。浸膠量大性能較好，但由于木束表面積小的特殊性，過大的浸膠量會造成浪費，由于本次正交試驗的因子水平較少，因而要想找到最佳浸膠量，還需進一步試驗。固化時間與固化溫度有關，考慮到柳樹枝椏材模壓重組材的用途，這三個物理力學性能指標中，以靜曲強度為最主要的考察指標，因而，選出本試驗的較佳工藝參數為固化溫度為130℃，固化時間為3min/mm，預壓壓力為15MPa，浸膠量為9%。

參考文獻：

[1]馬巖等.重組木微觀力學模型及剛度參數分析方法探討.東北林業大學學報，1995，（3）：34-37

[2]馬巖等.靜壓作用下重組木坯料的力學機理和試驗驗證.林業科學，1996，（2）：32-37

[3]馬巖等.輾制刨花長度與普通刨花混合對板彎曲性能的影響.林業機械與木工設備，1997，（2）：21-25

[4]孫娟，王喜明，賀勤.沙柳材物理力學性能及其測試方法的研究術.林產工業，2012，39（2）：57-59.

[5]李奇，沈源，王喜明.沙柳材中密度纖維板制備工藝及性能研究.林產工業，2012，39（6）：45-49.

[6]阿倫，馬巖，高志悅.木束形態對沙柳材重組木性能的影響.林業科技，2007，32（1）：53-55.