中密度板是以木質(zhì)纖維或其他植物纖維為原料,施加合成樹脂(或其他適合的膠黏劑)與添加劑,經(jīng)高溫和一定的壓力在熱壓機中壓制而成,密度在500~800kg/m3的均質(zhì)板材。中密度板對原料要求較低,內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻,密度適中,物理力學(xué)性能較好,抗彎強度、沖擊強度、內(nèi)部結(jié)合力等均高于普通刨花板;幅面尺寸大,表面平整光滑,涂飾性能和裝飾貼面效果好;機械加工性能好,鋸截、鉆孔、開榫、銑槽、砂光等加工性能類似木材,易于進行精細(xì)加工;還可根據(jù)需要在生產(chǎn)過程中添加防水劑、阻燃劑等化學(xué)藥劑生產(chǎn)特殊用途的板材。因此,中密度板廣泛應(yīng)用于建筑、家具用材(家電、櫥柜門、層壓地板、貨架、細(xì)木工構(gòu)件)、玩具、護欄和裝飾材料的浮雕中…。
盡管中密度板具有上述優(yōu)點,但是由于原料本身和生產(chǎn)工藝的局限性,也存在一些尚待解決的問題,如在高濕度環(huán)境下吸濕膨脹、尺寸穩(wěn)定性不高,游離甲醛釋放污染環(huán)境,阻燃性和耐久性有待增強等。其中,尺寸穩(wěn)定性是影響中密度板質(zhì)量的關(guān)鍵問題,它直接影響到產(chǎn)品的使用性能和使用壽命以及產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的拓展和附加值的提高。筆者將從中密度板尺寸穩(wěn)定性的影響因素著手,介紹提高中密度板尺寸穩(wěn)定性的方法和目前的研究現(xiàn)狀,探討今后在該方面的研究前景。
1中密度板尺寸穩(wěn)定性的影響因素
中密度板厚度膨脹主要由兩部分引起:一是由于木質(zhì)纖維細(xì)胞壁固有的吸濕性引起的厚度膨脹;另一部分是由于熱壓期間被壓縮的纖維的彈性恢復(fù)以及水分作用下纖維之間氫鍵的破壞引起的?;谏鲜鰞煞矫鏅C理,中密度板尺寸穩(wěn)定性的影響因素可歸納如下。
1.1木纖維原料
原料中應(yīng)壓木含量的增加會對中密度板的線性變化、厚度變化和力學(xué)性能有負(fù)面影響;取材部位的不同,所壓制中密度板的物理力學(xué)性能也不同,Shi等對分別從黑云杉頂部、中部和底部取材制備的中密度板進行了研究,發(fā)現(xiàn)取材自頂部和中部的中密度板的彈性模量(MOE)和內(nèi)結(jié)合強度(IB)明顯優(yōu)于取材自底部的板材,且板材的厚度膨脹也隨著取材從頂部往下逐步增加;樹齡也是影響尺寸穩(wěn)定性的重要因素,幼齡材壓制的中密度板線性膨脹(LE)大于非幼齡材壓制的中密度板,但是水分吸收少于非幼齡材,且表現(xiàn)出較大的靜曲強度(MOR)和內(nèi)結(jié)合強度。
1.2板材密度
中密度板的線性膨脹/收縮、厚度膨脹/收縮和吸濕翹曲程度都隨著板材密度的增加而增加,板材的彈性模量也與其密度密切相關(guān)。
1.3膠黏劑
隨著施膠量的增加,中密度板的尺寸穩(wěn)定性會有一定程度的提升;較高的樹脂覆蓋率和分布率能在添加了合適濃度的石蠟時,減少板材的水分吸收;樹脂的類型和疏水性顯著影響板材的濕脹性;膠黏劑良好的膠合能力對保留纖維網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合和防止纖維回彈及板材濕脹也很重要。
1.4生產(chǎn)工藝
纖維熱磨的過程中,預(yù)熱時間和蒸汽壓力對纖維板的厚度膨脹和力學(xué)性能影響顯著,經(jīng)較高溫度和較長時間熱磨的纖維所壓制的板材有較高的內(nèi)結(jié)合強度和尺寸穩(wěn)定性,但是彎曲性能較低;制板過程中,熱壓工藝參數(shù)(溫度、壓力、時間)的不同,對中密度板的尺寸穩(wěn)定性也有影響。適當(dāng)增加熱壓壓力和延長熱壓時間可以使纖維緊密度、交織力增加,彈性恢復(fù)減少,板材吸水厚度膨脹率下降。
中密度板是以木質(zhì)纖維或其他植物纖維為原料,施加合成樹脂(或其他適合的膠黏劑)與添加劑,經(jīng)高溫和一定的壓力在熱壓機中壓制而成,密度在500~800kg/m3的均質(zhì)板材。中密度板對原料要求較低,內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻,密度適中,物理力學(xué)性能較好,抗彎強度、沖擊強度、內(nèi)部結(jié)合力等均高于普通刨花板;幅面尺寸大,表面平整光滑,涂飾性能和裝飾貼面效果好;機械加工性能好,鋸截、鉆孔、開榫、銑槽、砂光等加工性能類似木材,易于進行精細(xì)加工;還可根據(jù)需要在生產(chǎn)過程中添加防水劑、阻燃劑等化學(xué)藥劑生產(chǎn)特殊用途的板材。因此,中密度板廣泛應(yīng)用于建筑、家具用材(家電、櫥柜門、層壓地板、貨架、細(xì)木工構(gòu)件)、玩具、護欄和裝飾材料的浮雕中…。
盡管中密度板具有上述優(yōu)點,但是由于原料本身和生產(chǎn)工藝的局限性,也存在一些尚待解決的問題,如在高濕度環(huán)境下吸濕膨脹、尺寸穩(wěn)定性不高,游離甲醛釋放污染環(huán)境,阻燃性和耐久性有待增強等。其中,尺寸穩(wěn)定性是影響中密度板質(zhì)量的關(guān)鍵問題,它直接影響到產(chǎn)品的使用性能和使用壽命以及產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的拓展和附加值的提高。筆者將從中密度板尺寸穩(wěn)定性的影響因素著手,介紹提高中密度板尺寸穩(wěn)定性的方法和目前的研究現(xiàn)狀,探討今后在該方面的研究前景。
1中密度板尺寸穩(wěn)定性的影響因素
中密度板厚度膨脹主要由兩部分引起:一是由于木質(zhì)纖維細(xì)胞壁固有的吸濕性引起的厚度膨脹;另一部分是由于熱壓期間被壓縮的纖維的彈性恢復(fù)以及水分作用下纖維之間氫鍵的破壞引起的。基于上述兩方面機理,中密度板尺寸穩(wěn)定性的影響因素可歸納如下。
1.1木纖維原料
原料中應(yīng)壓木含量的增加會對中密度板的線性變化、厚度變化和力學(xué)性能有負(fù)面影響;取材部位的不同,所壓制中密度板的物理力學(xué)性能也不同,Shi等對分別從黑云杉頂部、中部和底部取材制備的中密度板進行了研究,發(fā)現(xiàn)取材自頂部和中部的中密度板的彈性模量(MOE)和內(nèi)結(jié)合強度(IB)明顯優(yōu)于取材自底部的板材,且板材的厚度膨脹也隨著取材從頂部往下逐步增加;樹齡也是影響尺寸穩(wěn)定性的重要因素,幼齡材壓制的中密度板線性膨脹(LE)大于非幼齡材壓制的中密度板,但是水分吸收少于非幼齡材,且表現(xiàn)出較大的靜曲強度(MOR)和內(nèi)結(jié)合強度。
1.2板材密度
中密度板的線性膨脹/收縮、厚度膨脹/收縮和吸濕翹曲程度都隨著板材密度的增加而增加,板材的彈性模量也與其密度密切相關(guān)。
1.3膠黏劑
隨著施膠量的增加,中密度板的尺寸穩(wěn)定性會有一定程度的提升;較高的樹脂覆蓋率和分布率能在添加了合適濃度的石蠟時,減少板材的水分吸收;樹脂的類型和疏水性顯著影響板材的濕脹性;膠黏劑良好的膠合能力對保留纖維網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合和防止纖維回彈及板材濕脹也很重要。
1.4生產(chǎn)工藝
纖維熱磨的過程中,預(yù)熱時間和蒸汽壓力對纖維板的厚度膨脹和力學(xué)性能影響顯著,經(jīng)較高溫度和較長時間熱磨的纖維所壓制的板材有較高的內(nèi)結(jié)合強度和尺寸穩(wěn)定性,但是彎曲性能較低;制板過程中,熱壓工藝參數(shù)(溫度、壓力、時間)的不同,對中密度板的尺寸穩(wěn)定性也有影響。適當(dāng)增加熱壓壓力和延長熱壓時間可以使纖維緊密度、交織力增加,彈性恢復(fù)減少,板材吸水厚度膨脹率下降。