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木纤维与玄武岩纤维复合工艺技术的研究
2004-02-19|申士杰 王丽宇 张燕霞

一、实验原料
  (1)木纤维:以杨木为主 (约占70%),含水率为6%。
    (2)胶粘剂:酚醛树脂胶,
    (3)玄武岩纤维:
    玄武岩纤维的各项物理性
    容重<=10OOkg/m3
    导热系数<=0.052W/m.K(100度时)
    渣球含量(<0.25mm)<=10%
    纤维平均直径妻<=8um

工艺流程
  人工速生材->剥皮->削片->金属物探测->纤维分离->施胶->组坯->陈化->预压->热压->冷却->裁边->锯制试件->测试性能
    玄武岩纤维要经过筛选,以提高与木纤维混合的均匀性。酚醛树脂胶要适当加热,降低胶液粘度,提高施胶的均匀性。为了提高施胶均匀性,调整喷枪喷出胶液的雾化程度,适当延长喷胶时间。同时,施胶后使拌胶机继续转动一段时间,有利于提高施胶的均匀性。采用手工铺装,手工铺装时应注意铺装的均匀性,避免板材密度偏差过大,影响成板的力学性能。本次实验采用酚醛树脂胶,选择热压温度为19O度。采用最高压力为3MPa。
    复合板的设计厚度为l2mm,由厚度规控制。通过预备实验,确定密度(A)、施胶量(B)和热压时间(C)、玄武岩纤维与木纤维混合比(D)为变量因子,每个变量因子选定3个水平,选用正交表L9(3 4)进行试验。每一条件下2块板同时施胶,分2次热压,共计18块实验样板。成板裁边后,截取试件进行力学性能及阻燃性的测定。
二、主要物理力学性能测试方法及结果
    成板的性能测试参考GB/T11718-1999的中密度纤维板标准,由于试件的制作受所压成板幅面的限制,故采取如下图所示方法,进行锯制试件。
1.静曲强度,宽50mm,长大于160mm
2.内结合强度,50mm*50mm
3.氧指数,宽3mm,长大于10mm
4.吸水厚度膨胀率,50mm*50mm
5.吸水率,50mm*50mm

玄武岩纤维/木纤维复合板各项物理力学性能的测试结果如表1所示:

三、确定最佳工艺参数
    (1)密度:当密度为0.75g/cm3时·静曲强度和内结合强度出现最大值,耐水性较好,但密度对阻燃性影响不大。因此,密度为0.75/cm3是较好的工艺参数。
    (2)施胶量:当施胶量为10%时,静曲强度、内结合强度、耐水性、阻燃性等性能优异,但成本较高,因为在本次实验中,实验条件有限,原材料性能较差等因素造成板坯质量下降,但下降的数值不大,在实际生产中,排除这些因素的影响,可以选择8%的施胶量。
    (3)热压时问:当热压时间为lOmin时,静曲强度明显提高、耐水性得到明显改善,虽然内结合强度及阻燃性路有下降,但并不显著,而且,热压时间对阻燃性的影响并不大。所以,热压时问lOmin是较好的工艺参数。
    (4)玄武岩纤维与木纤维的混合比:当玄武岩纤维与木纤维的混合比为3:7时,板材的耐7K性略有改善,最重要的是阻燃性得到明显提高,两者的混合比是影响阻燃性的关键因素,虽然增加玄武岩的用量,使静曲强度及内结合强度稍有降低,但这并不是影响力学强度的关键因素,而且,由于本次实验使用的玄武岩形态很差,使实验结果受到影响·如果使用形态较好的玄武岩纤维,能够明显改善板材的力学强度。因此,混合比为3:7是较好的工艺参数。
四、结论
    1、使用酚醛树脂胶制造木纤维与玄武岩纤维复合板在技术上是可行的,可提高复合成板的阻燃性、可获得良好的环境特性和各项物理力学性能,木纤维/玄武岩纤维复合板具有良好的开发前景。
    2、通过实验分析,找出了实验室条件下各项因子影响板材各项主要性能的规律,确定了最佳工艺参数。密度是影响板材静曲强度、内结合强度和吸水率的关键因素,玄武岩与木纤维混合比是影响板材阻燃性的关键因素。施胶量是影响板材吸水厚度膨胀率的关键因素。综合考虑·选用以下参数作为最佳工艺参数:密度为0.75g/cm3,施胶量为8%,热压时间为10min,玄武岩纤维与木纤维混合比为3:7。

 


 

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