制備稀土鋁酸鍶發光刨花板工藝初探

中圖分類號：TS 612⁺1 文獻標識碼：A 文章編號：1001-9499（2025）04-0064-04

Preliminary Study on the ProcessofPreparingRare Earth Strontium Aluminate Luminescent Particleboard

ZHOU Yafei ZHANG Gencheng ZHANG Qian LV Lei ** （1.Heilongjiang Wood Science Research Institute，Heilongjiang Harbin 15oo81； 2.Shandong Institute for Product Quality Inspection，ShandongJinan ）

AbstractThis study investigates the effects offactors suchas board density，hot pressing temperature， andhot pressing time on the properties of luminescent particleboards made with rareearth strontium aluminate.Using a hot pressing process，rare earth strontium aluminate long-afterglow luminescent material was added to wood particles in varying proportions to produce oriented particleboards.The study analyzes changes in the mechanical properties of the boardsunder different density designs and hot pressing parameters. Results indicate that within the experimental design range，density and hot pressng temperature arepositively correlated with themechanical strength of the boards，while hot pressing timehasaparabolic relationship with mechanical strength.Optimal mechanical properties of the luminescent particleboards are achieved at a density of 0.65g/cm³ ，a hot pressing temperature of 150° ，and a hot pressing time of 10 minutes.

Key wordsrare earth strontium aluminate luminescent particleboard; density; hot pressing temperature; hot pressing time

隨著刨花板的廣泛應用，刨花板的功能性、增值性及商品多樣性日益受到人們的青睞，多功能性的刨花板材，如：水泥刨花板、輕質型刨花板、具有防火阻燃性能的刨花板及中草藥釋香型刨花板等多功能刨花板出現在市面上[1-4]，在此基礎之上，課題組首次采用稀土鋁酸鍶發光材料與刨花熱壓成型技術制備稀土鋁酸鍶發光刨花板，本部分研究在制備稀土鋁酸鍶發光刨花板前期進行，采用單因素試驗方法，分析探討不同密度、熱壓溫度、熱壓時間等因素對稀土鋁酸鍶發光刨花板力學性能的影響，以期為后期制備稀土鋁酸鍶發光刨花板提供最佳工藝參數及提供數據支撐。

1材料和方法

1.1試驗材料及設備

此次試驗用定向刨花板作為發光刨花板基材，故選用楊木刨片，刨片由山東金利刨片機廠提供，刨片長 13～14cm ，寬 3～4cm 。膠黏劑選用脲醛純膠粉（RF-B02），采自誠豐膠黏劑有限公司，稀土鋁酸鍶發光材料采自杭州質誠科技開發有限公司。

KUHPD-1515型熱壓機，產地日本;MW-4型木材萬能力學試驗機，產地日本；CS871型熱風循環干燥箱，產地中國吳江;裁板鋸；IA-61型恒溫恒濕箱；Meilen 電子天平，精度 _0.01g 0

1. 2 試驗方法

用單因素試驗法設定不同密度、熱壓溫度、熱壓時間等，這些因素對板材力學性能的影響，通過刨片干燥、拌膠鋪裝、熱壓裁切后進行測試，根據《定向刨花板》GB/T41715-2022對試材進行物理力學性能檢測。檢測指標包括靜曲強度（MOR）、內結合強度（IB）和彈性模量（MOE）。檢測刨花板時，采用裁板鋸將刨花板裁出 400mm×50mm×12mm 的試件，并將試件放置于相對濕度 65% 、溫度 20% 的環境中，等到試件質量恒定不變或是間隔 24h 質量之差不超過試件質量的 0.1% 時，對試件的尺寸進行測量。

使用千分尺在試件的兩端中心點測量檢測靜曲強度和彈性模量的厚度，最終的厚度取兩點的平均值，精確至 0.01mm ，使用游標卡尺測量寬度，在試件中間進行測量，精確至 0.1mm 。用萬能力學試驗機檢測靜曲強力和彈性模量，采用三點彎曲法，將試件的兩端放置在萬能力學試驗機上，在刨花板試件的中心施加載荷，對刨花板試件的抗彎曲能力進行測定。在檢測時，需要將萬能力學試驗機兩支座的距離調整到刨花板厚度的20倍，在 240mm 左右。將試件兩端分別放置在兩面支座上，對刨花板試件的放置位置進行調整，確保刨花板試件中心和試驗機支座中心重合，然后對加荷輥的位置進行調整，確保它的軸線垂直于刨花板試件的長軸線，開機檢測做好記錄表。

2 結果與分析

2.1不同密度壓制稀土鋁酸鍶發光刨花板力學性能分析

以密度為變化因素，探究不同密度對稀土鋁酸鍶發光刨花板物理力學性能的影響（表1）。

在完成對上述生產工藝研究的基礎上，根據稀土鋁酸鍶發光刨花板產品對性能要求，要有熒光效果及承載需求，從而確定符合要求的稀土鋁酸鍶發光刨花板密度及生產工藝（表2）。

表2是在熱壓時間 10min ，熱壓溫度 150^°C ，熱壓壓力 4.0MPa ，當密度在 0.65g/cm³ 向 0.57g/cm³ 依次減小時，不同密度下制備的板材并測得的板材力學性能。

由圖1可知，隨著密度的減小，板材的力學性能降低，而且變化明顯，靜曲強度由 20.33MPa 降低到 10.0MPa ，彈性模量由 2800MPa 降低到 1880MPa 內結合強度由 0.49MPa 降低到 0.30MPa ，可知密度對板材力學性能及質量的影響很大。這主要是因為通過降低刨花的質量和膠粘劑的質量來降低刨花板材的密度，導致板壞的壓縮比不斷減小，刨花板中刨花之間存在的空隙變多了，從而降低了板材的強度。將表中試驗結果對比可知，板材的密度在0.65g/cm³ 條件下，壓制的稀土鋁酸鍶發光刨花板性能最優。

2.2不同熱壓溫度對稀土鋁酸鍶發光刨花板力學性能分析

在板材的熱壓過程中，熱壓溫度的作用是固化膠黏劑，提高刨花板材的塑性，將刨花板材中的水分不斷蒸發掉。隨著熱壓溫度的不斷增加板壞表層向芯層的傳熱時間也在不斷縮小，但是熱壓溫度過高會導致木纖維熱解過度，溫度太低會影響膠粘劑固化不良，影響板材質量。因此本試驗主要采用120～180^qC 范圍的施膠量，用脲醛樹脂膠黏劑制備稀土鋁酸鍶發光刨花板，優選板材力學性能最佳的熱壓溫度。采用單因素分析法，探究熱壓溫度對稀王鋁酸鍶發光刨花板的靜曲強度、彈性模量、內結合強度的影響，得到試驗結果如表3。

由圖2可知，熱壓溫度在 120～180^°C 時，板材的靜曲強度、彈性模量和內結合強度均呈現先增后減的趨勢;熱壓溫度在 120～160^°C 時，板材的靜曲強度、彈性模量和內結合強度隨著熱壓溫度的增大而增大；熱壓溫度在 150～180^°C 時，板材的靜曲強度、彈性模量和內結合強度隨著熱壓溫度的增大而減小，在 150^qC 時板材的靜曲強度、彈性模量和內結合強度最大。其中當熱壓溫度在 140～180^qC 時，試驗壓制的稀土鋁酸鍶發光刨花板的靜曲強度和彈性模量都符合《定向刨花板》GB/T41715-2022（OSB/1型）[5的要求，其中熱壓溫度在 150^°C 時，有著最優的靜曲強度，是 20.33MPa ，最優的彈性模量，是 2800MPa， 。當熱壓溫度在 120～180^°C 時，實驗壓制的稀土鋁酸鍶發光刨花板的內結合強度都符合《定向刨花板》GB/T41715-2022（OSB/1型）的要求，其中熱壓溫度在 150^°C 時，有著最優的內結合強度，是 0.49MPa_? 0

在熱壓的過程中，壓機上下壓板閉合之后，壓機通過熱傳導把熱量傳遞給刨花板板壞，溫度升高傳遞速度增快，熱壓溫度越高，熱量從表層向芯層傳遞的速度就越快。在熱壓過程中，刨花隨著板坯受熱會發生熱解反應，刨花會出現彈塑性變形，在傳遞熱量過程中，隨著從表層到芯層溫度的不斷升高，促使脲醛樹脂膠粘劑產生流動性，會使刨花和膠粘劑更均勻的混合，加強板坯內部的固化效果，從而提高了刨花板的強度。隨著熱壓溫度的不斷升高，刨花熱解程度加大導致膠黏劑固化嚴重，從而會使膠層比較脆，導致了刨花板的強度減小。

2.3不同熱壓時間對稀土鋁酸鍶發光刨花板力學性能分析

熱壓時間主要是熱壓過程中的保壓時間，熱壓時間的長短對板材的力學性能產生較大的影響，會直接影響膠黏劑的固化、耐久性以及板材的表面質量。6因此本試驗采用脲醛樹脂膠黏劑制備稀土鋁酸鍶發光刨花板，優選板材力學性能最好的熱壓時間。采用單因素分析法，探究熱壓時間分別為 8、10、12、14min 時對稀土鋁酸鍶發光刨花板的靜曲強度、彈性模量、內結合強度的影響（表4）。

圖3可知，熱壓時間在 8-14min 時，板材的靜曲強度、彈性模量和內結合強度均呈現先增后減的趨勢。其中熱壓時間在 8-10min 時，板材的靜曲強度和彈性模量隨著熱壓時間的增加而增大，熱壓時間在 10-14min 時，板材的靜曲強度和彈性模量隨著熱壓時間的增加而減小，在熱壓時間為 10min 時板材的靜曲強度最大，當熱壓時間在 8-14min 時，試驗壓制的刨花板的靜曲強度、彈性模量都符合《定向刨花板》GB/T41715-2022（OSB/1型）的要求，其中熱壓時間在 10min 時，有著最優的靜曲強度和彈性模量，分別是 20.33MPa 和 2800MPa_? 熱壓時間在 8-14min 時，板材的內結合強度呈現先增后減的趨勢，熱壓時間在 8-12min 時，板材的內結合強度隨著熱壓時間的增加而增大，熱壓時間在10-14min 時，板材的內結合強度隨著熱壓時間的增加而減小，在熱壓時間 10min 和 12min 時板材的內結合強度最大。可以看出內結合強度隨著熱壓時間的增加先是快速增加而后緩慢下降。當熱壓時間在 8～14min 時，實驗壓制的刨花板的內結合強度都符合《定向刨花板》GB/T41715-2022（OSB/1型）的要求，其中熱壓時間在 10min 時，有著最優的內結合強度，是 0.49MPa 。

在熱壓過程中，當壓機閉合后，壓機把熱量通過熱傳導的方式傳遞給刨花板的板壞，熱壓時間過短會使膠黏劑固化不夠充分，直接影響板材質量。隨著熱壓時間的不斷增加，板壞內表層和芯層的溫度差異逐漸變小，芯層溫度逐漸升高，使刨花與膠黏劑的熱解程度加大，從而減小了刨花板的強度，同時在實際生產中熱壓時間長會降低產量，影響收益[6]。

3結論

根據《定向刨花板》GB/T41715-2022（OSB/1型）的要求 12mm 厚刨花板靜曲強度 ≥18MPa 彈性模量 ?2500MPa ，內結合強度 ?0.28MPa 將表中試驗結果對比可知，板材的密度在 0.65g/cm³ 條件下，熱壓溫度為 150^qC 時，最佳熱壓時間 10min 時，壓制的稀土鋁酸鍶發光刨花板性能最優，有著最優的靜曲強度，是 20.33MPa ;最優的彈性模量，是 2800MPa ;最優的內結合強度，是 0.49MPa ，課題組在后期研究稀土鋁酸鍶發光材料與創花熱壓技術的實驗中將參考這一組數據開展。

參考文獻

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