本文将着重讨论木片处理工艺。
1 材料与方法
1.1 木片制备
桉树人工林木材树种有 :尾叶桉 (Eucalyptusurophylla)、雷林一号桉 (E. leilin No. 1 )及窿缘桉(E. exerta)。新伐原木经剥皮后在 3周内加工成木片 ,木片规格为长 (2 5～ 3 0 ) mm×宽 (1 0～ 1 5) mm×厚 (3～ 5) mm。本试验用木片尺寸远大于普通水泥刨花板木片的尺寸 ,其目的是为了较好地保持木片原有的装饰性能 ,使该复合板材能直接用作表面装饰材料。
木片加工采用 8刀螺旋面圆盘削片机 ,刀盘转速450～ 50 0 r/ min,刀片刃磨角为 3 4°56′～ 3 0°56′,刀片间隙为 (4± 0 . 5) mm。木片经筛选、去皮至树皮含量< 2 %,合格木片达 95%。
1.2 木片处理
首先分别用冷水、沸水和 1 %Na OH溶液浸泡木片。根据对木片抽出物的浸提效果 ,选定 Na OH溶液为本研究处理剂。以 Na OH浓度 (A)和浸泡时间 (B)作为变量因子 ,选择正交表 L9(3 4)进行正交试验 ,不考虑交互作用。因素水平设置如表 1 ,重复三次。
经 NaOH溶液处理后的木片 ,再用水玻璃溶液进行矿化和尺寸稳定性处理。分别以 5、1 0、1 5、2 0、 2 5、3 0 %的水玻璃溶液处理木片 ,每一浓度重复试验3次。处理完毕沥干木片 ,待水玻璃胶凝后烘干木片至绝干 ,测定木片中水玻璃留着率和尺寸稳定效果。
水玻璃留着率 :PL =Gt-Gc Gc × 1 0 0 式中 :Gt—木片处理后绝干重； Gc—木片处理前绝干重。
处理木片的尺寸稳定性以如下指标评判 :
(1)体积抗胀缩系数 ASE=Vc-Vt Vc × 1 0 0 式中：Vt—处理木片体积干缩率； Vc—未处理木片体积干缩率。
(2)抗吸水率 RWA=Wc-Wt Wc × 1 0 0 式中: Wt—处理木片的吸水率 ; Wc—未处理木片的吸水率。
(3 )抗吸湿率 MEE=Mc-Mt Mc × 1 0 0 式中 :Mt—处理木片的吸湿率 ; Mc—未处理木片的吸湿率。
以上计算中木片的体积干缩率是按 50片规格木片测定的平均值计 ;吸水率和吸湿率按 1 kg木片的吸水率和吸湿率计。
1.3 产品性能测试
将处理木片按最佳生产工艺 (另文介绍 )进行制板 ,以成板后 2 8天的强度作为最终强度。测试方法依据水泥刨花板试行标准进行。
2 结果与讨论
2.1 木片内可溶性物质的脱除分别用冷水、沸水和 Na OH溶液在常温常压下浸提木片 48h,结果如表 2。
表 2不同浸提方法脱除木片可溶物的效果
| 树种 |
冷水抽出物/% |
沸水抽出物/% |
1%NaOH抽出物/% |
| 雷林一号 |
0.79 |
3.61 |
2.26 |
| 窿缘桉 |
0.69 |
1.72 |
10.36 |
| 尾叶桉 |
0.82 |
4.31 |
13.20 |
由表 2可 见 ,1 %的 Na OH溶液浸提效果最好 ,故本研究采用 Na OH溶液在常温常压下浸泡木片 ,脱除木片内的可溶物质。
由于 Na OH溶液对木材结构有一定的破坏作用 ,处理过度时会对木材强度产生不利影响[2 ]。为了探索适宜的工艺参数 ,以 Na OH溶液浓度 (A)和浸泡时间 (B)作为变量因素 ,根据表 1的正交试验 ,对试验结果进行两方面的分析 :浸提效果 ,以抽出物占木材总重量的百分数计 ;干燥后木片的开裂程度 ,以单位面积上累计裂隙长度计。NaOH溶液浓度和浸泡时间对浸提效果的影响如图 1所示。在试验范围内 ,可溶物浸出量随时间和浓度的加大而增大 ,但浸出量主要受浸泡时间的影响所示为 Na OH浓度和浸出时间对木片裂隙程度的影响。裂隙程度随时间和浓度的加大而增大。在本试验范围内 ,裂隙程度主要受 NaOH溶液浓度的影响。根据以上分析结果 ,本研究选定 NaOH溶液浓度0.2%,浸泡木片时间为48h。
2.2 木片矿化和尺寸稳定性处理
木片脱除可溶物质后再用水玻璃溶液浸泡 ,进行矿化处理和尺寸稳定性处理。水玻璃分子量较小 ,用它浸泡木片 ,既可进入细胞腔和细胞间隙 ,又可进入木材细胞壁中。由于其凝胶作用 ,干固后得以长期保留[3],可使处理的木片保持充胀状态 ,干缩性大大降低 ,提高了尺寸稳定性。同时 ,水玻璃在木片表面形成一个封闭的无机膜层 ,既改善了木材与水泥的相适性 ,又阻止了木材中可溶物的渗出 ,从而大大提高木片与水泥之间的结合性能。此外 ,水玻璃还是一种常用的木材滞火剂[4],可有效地提高制品的阻燃性能。木片矿化和尺寸稳定性处理在常温常压下进行 ,用水玻璃溶液浸泡已脱除抽出物的气干木片 48h。 处理木片中水玻璃留着率及木片的体积抗干缩系数均随水玻璃浓度的增大而增加。当水玻璃浓度在 1 5%以下时 ,体积抗干缩系数随水玻璃浓度增大而较快增加 ,此后增大浓度 >1 5%后 ,木片体积抗干缩系数增加较少；水玻璃浓度在 2 0 %以下时 ,木片抗吸水率和抗吸湿率增长较快 ,浓度 >2 0 %后 ,木片的抗吸水率和抗吸湿率都增长很少。
以上分析可知 ,水玻璃处理木片一方面能够使木片获得较好的尺寸稳定性 ,并能一定程度地降低木片的吸水和吸湿性。另一方面 ,进入木材内部的水玻璃对木片尺寸稳定的作用并非完全一致 ,即木片的抗干缩系数、抗吸水率和抗吸湿率与水玻璃留着率之间并不存在线性关系。这是因为木材的干缩实质上是木材细胞壁的收缩[5],只有留着在细胞壁中的水玻璃才真正起到稳定木片尺寸的作用。据此综合考虑 ,处理木片的水玻璃溶液浓度以15%～20%为宜 ,这在经济成本上也比较适宜。
2.3 木片处理对板材性能的影响
木片处理的效果是通过制板后测试板材的性能得到(如图6)从图 6可看出 ,经常温水、沸水、NaOH溶液浸提的木片制作复合板材 ,可以提高板材的静曲强度 ,但其强度仍然很低。经 Na OH溶液浸提 ,再用水玻璃进行矿化处理的木片制作的复合板材不仅能提高了板材7d和14d强度,板材的最终强度也能得到明显提高 ;而且也大大地减少了木材表面的裂隙程度 ,提高了板材的表面性能。使用未经浸提的木片和木片抽出液代替自来水所制作的板材强度极低 ,基本上不能成板。
3 结论
1）本研究的最终产品是一种桉树木片与硅酸盐水泥和树脂等结合而成的多元复合材料。在水泥的碱性介质中 ,未经处理的桉树木片会被浸提出大量的抽出物质 ,阻碍水泥水化凝固 ,即产生所谓“水泥毒”现象。因此 ,必须对桉树木片进行浸提处理。 2）木材与水泥两者的理化性能差异很大 ,存在天然的不相容性 ,为使两者形成较好的结合 ,需对木片进行矿化处理。 3）木材的干缩性远大于水泥材料 ,因此 ,未经处理的木片会因干缩而与水泥材料之间形成裂缝 ,为消除这种现象 ,需对木片进行尺寸稳定性处理。 4）NaOH水溶液可以用作脱除桉树木片抽出物的处理剂 ,其可行的工艺条件是用0.2%NaOH水溶液在常温常压下浸泡木片 48h。5)用水玻璃溶液浸泡木片可同时起到木片矿化和尺寸稳定的作用 ,其可行的工艺条件为 :以浓度1 5%～ 20 %的水玻璃溶液在常温常压下浸泡 48h。6)木片内可溶物不仅影响成板的可能 ,而且对板材的物理力学性能影响显著。木片经 Na OH溶液对可溶物质进行抽出和用水玻璃的矿化及尺寸稳定性处理后 ,不仅能提高板材初期强度和最终强度 ,而且能减少木片抽出物的渗出对板材表面的污染 ,提高板材的表面装饰性能。
福建大世界企业集团 ©
2003-2018 工作时间（周一到周五上午8;30到下午17;30）
闽ICP备12016890号