（木材科学与技术专业论文）构树均质刨花板的研制.pdf

s o r tn u m b e r - t s 6 s e c r e tgr a d e ： u n i tc o d e ：1 0 3 8 9 s t u d e n tn u m b e r ：10 7 2 7 0 3 m a s t e rd i s s e r t a t i o no ff u ji a na g r i c u l t u r ea n df o r e s tu n i v e r s i t y r e s e a r c ho nb r o u s s o n e t i ap a p y r i f e r a h o m o g e n e o u s p a r t i c l e b o a r d s u b je c tc a t e g o r y ：e n g i n e e r i n gc o u r s e s p r i m a r ys u b je c t ：f o r e s t r ye n g i n e e r i n g s p e c i a l i t y ：w o o ds c i e n c ea n dt e c h n o l o g y r e s e a r c hf i e l d ：w o o da n dn o n w o o dm a t e r i a l s p o s t g r a d u a t e ：j i a n gx u e - p i n g s u p e r v i s o r ：p r o f l uj i s h e n g v i c ep r o f h o ul u n - d e n g s u b m i t t e dt i m e ：a p r i l ，2 010 独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是本人在指导教师的指导下独 立完成的研究成果，并且是自己撰写的尽我所知，除了文中作了标注和致 谢中己作了答谢的地方外，论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成 果与我一同对本研究做出贡献的同志，都在论文中作了明确的说明并表示 了谢意，如被查有侵犯他人知识产权的行为，由本人承担应有的责任 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名： i 二西午 论文使用授权的说明 日期：7 , o 知占容 本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位( 毕业) 论文的规定，即学 校有权送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅，学校可以公布论文的全部或 部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文 保密，在年后解密可适用本授权书 口 不保密，本论文属于不保密 口 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：- i 雩午 日期： 驯口舌，2 指导教师亲笔签名： b 凝：z o | o 6 。s 福建农林大学2 0 1 0 届硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 1 构树木材资源及其开发利用情况1 1 1 1 构树的资源情况1 1 1 2 构树的开发利用情况2 1 2 本课题相关的国内外研究现状2 l - 3 本课题研究的目的和意义5 1 4 研究的目标与内容5 第二章研究方案、试验材料及主要设备7 2 1 研究方案与技术路线7 2 1 1 研究方案7 2 1 2 技术路线图8 2 2 试验试材及主要设备9 2 2 1 试验试材9 2 2 2 主要设备l l 第三章构树刨花的特性13 3 1 构树木材的化学成分分析1 3 3 1 1 主要化学试剂及样品的制备l3 3 1 2 试验方法1 4 3 1 3 构树木材化学成分的结果与分析1 4 3 2 构树刨花的形态分析15 3 2 1 试验方法l6 3 2 2 构树木材的纤维长度、宽度、长宽比1 6 3 2 3 构树木材纤维壁厚、腔径、壁腔比19 3 3 构树刨花的筛分2 0 3 - 3 1 试验方法2 0 3 3 2 结果与分析2 1 3 4 小结2 3 第四章胶合机理2 4 4 1 m u f 树脂的合成机理2 4 4 2 表面润湿性能测定2 5 4 2 1 试验方法2 5 4 2 2 结果与分析2 5 4 3 改性u f 树脂不同固化剂用量的d s c 分析2 8 4 3 1 试验方法2 8 4 3 2 固化动力学研究方法2 9 4 3 3 结果与分析3 0 4 4 小结3 3 第五章构树均质刨花板的工艺研究3 4 5 1 构树均质刨花板的工艺3 4 福建农林人学2 0 1 0 届硕士学位论文 5 2 试验方法3 5 5 2 1 正交试验表3 5 5 2 2 试验步骤3 6 5 3 试验结果与分析3 7 5 3 1 试验结果3 7 5 3 2 极差分析3 8 5 3 3 方差分析4 3 5 4 主要工艺参数对构树均质刨花板性能的影响4 8 5 4 1 热压三要素对构树均质刨花板性能的影响4 8 5 4 2 表层含水率对构树均质刨花板性能的影响4 9 5 4 3 施胶量对构树均质刨花板性能的影响4 9 5 4 4 构树树皮含量对构树均质刨花板性能的影响5 0 5 5 构树均质刨花板的稳定性试验及性能评价5 0 5 5 1 稳定性试验5 0 5 5 2 性能评价5 0 5 6 刀、结5l 第六章构树均质刨花板性能分析5 3 6 1 傅里叶红外光谱的测定( f t i r ) 5 3 6 1 1 试验方法5 3 6 1 2 改性u f 、构树皮、木质部及均质刨花板的红外光谱分析5 3 6 2 断面密度分析5 6 6 2 1 试验方法5 6 6 2 2 结果与分析5 7 6 - 3 游离甲醛释放量的测定5 9 6 3 1 试验方法5 9 6 3 2 结果与分析5 9 第七章结论与建议6 1 7 1 结论6 l 7 2 存在问题与建议6 3 参考文献6 4 至i 谢6 8 福建农林大学2 0 1 0 届硕七学位论文 摘要 我国森林资源匮乏，目前国内许多人造板厂面临原材料短缺的困境，大力发 展人工速生林是缓解我国木材供不应求的矛盾的重要途径之一。速生构树具有分 布广、生长快、适应性强、抗逆性强、萌蘖力强、经济效益高的特点，是缓解人 造板原材料短缺的新资源。均质刨花板表芯层密度差异缩小，板材结构比较均匀， 性能优良，用途广泛，是刨花板中颇具生命力和发展前景的新产品。因此，用速 生构树木材研制均质刨花板已成为我国人造板行业新的研究课题，具有现实意 义。 本文利用速生构树木材来进行均质刨花板的研制，研究构树木材的化学成分 及刨花纤维形态、改性u f 的固化机理，通过有交互作用的正交试验压制构树均 质刨花板，得到最佳工艺参数，深入研究各主要工艺参数对板材性能的影响，并 作板材性能检测及机理探讨，为该产品的生产提供理论依据。 化学成分分析、构树刨花形态及刨花筛分分析结果表明：构树木质部的综纤 维素含量为8 4 0 1 ，韧皮部的综纤维素含量为7 9 0 4 ；木质部与韧皮部的纤维 素含量均为4 2 左右；木质部的木素含量为1 7 6 3 ，韧皮部的木素含量为 1 1 6 9 。构树木材纤维的平均长度为0 9 m m ，平均宽度为2 3 9 m ，长宽比为3 7 3 9 ， 平均壁腔比为o 3 3 ，属于中等纤维的范畴。构树均质刨花板的刨花平均厚度为 0 3 m m q ) 4 m m ，芯层刨花厚度范围在0 4 5 m m - 一0 9 m m 之间；表层刨花厚度范围 在0 2 0 m m 4 ) 4 5 m m 之间。构树刨花的纤维具有更好的交织能力，可作为均质刨 花板的较好原料。 使用j c 2 0 0 0 a 接触角测量仪对m u f 进行表面湿润性能测定得知：构树刨花 与m u f 能够紧密接触，形成较强的粘结强度。采用差热扫描量热仪( d i f f e r e n t i a l s c a n n i n gc a l o r i m e t r y ，d s c ) 研究不同固化剂加入量对改性u f 固化反应的影响。 结果表明：固化剂加入量为1 时，在放热均匀的前提下，可保证一定时间下的 固化度。试验结果：表层刨花固化剂含量为l ，芯层刨花固化剂含量为1 5 ， 以保证固化速度。 正交试验后得到研制构树均质刨花板的最佳工艺条件：热压压力2 5 m p a ， 热压温度1 6 0 ，热压时间3 6 s m m ，表层含水率1 5 ，施胶量( 表层：芯层) 为1 2 ：8 ，树皮含量5 。压制的构树均质刨花板按g b t 1 7 6 5 7 - - 1 9 9 9 人造 福建农林大学2 0 1 0 届硕士学位论文 板及饰面人造板理化性能实验方法进行各项性能测试，测得主要物理力学性能： 静曲强度1 7 2 m p a ，弹性模量2 4 6 5 v i p a ，吸水厚度膨胀率小于8 0 ，内结合强 度1 2 4m p a ，达到g b 厂r 4 8 9 7 2 0 0 3 刨花板规定的指标要求，而且各项性能 优于普通刨花板。 利用傅里叶变换红外光谱( f o u r i e rt r a n s f o r m a t i o ni n f r a r e ds p e c t r o s c o p y ， f t i r ) 分析得出：构树均质刨花板在2 9 2 1c m 一，1 7 3 6c m ，1 4 1 7c m 1 ，1 0 7 0 c m 。1 处均出现了吸收峰，表明经粉碎后，构树木材纤维表面的化学结构未发生大的改 变，而游离羟基的数目得到了增加，有利于改善构树刨花与胶粘剂的胶合性能。 r 射线密度仪分析表明：板材平均密度8 8 3k g m 3 ，表层最高密度9 1 2 k g m 3 ， 芯层最低密度8 4 9 k g m 3 ，芯层密度分布均匀，没有明显的最低点，最低芯层密 度8 4 9 k g m 3 为平均密度8 8 3 k g m 3 的9 6 。构树均质刨花板经砂光后的v d p 可 以分成上、下表层和芯层，且沿板坯中心呈两侧对称分布。 采用穿孔萃取法测得构树均质刨花板的甲醛释放量达到e l 级，是达到环保 标准的板材。 关键词：构树；均质刨花板；工艺；性能；机理 i i 福建农林大学2 0 1 0 届硕士学位论文 a b s t r a c t f o r e s tr e s o u r c e sa r es c a r c ei no u rc o u n t r y m a n ya r t i f i c i a lb o a r df a c t o r i e sa r e c o n f r o n t e dw i t ht h es h o r t a g eo fm a t e r i a l sn o w e x e r tg r e a te f f o r t si n d e v e l o p i n g f a s t - g r o w i n gf o r e s ti so n eo ft h ee f f e c t i v em e t h o d st or e s o l v et h ec o n t r a d i c t i o no ft h e d e m a n df o rt h ew o o d se x c e e d st h es u p p l yi nc h i n a b r o u s s o n e t i ap a p y r i f e r ai s a b o u n di nn a t u r a lr e s o u r s e s ，州t hf a s tg r o w t h ，h i g hs u i t a b i l i t y , a d v e r s ec o n d i t i o n sa n d h i g he c o n o m i cb e n e f i t i ti san e ws p e c i e so fr e s o u r c e sw h i c hr e l i e c et h er a wm a t e r i a l s s h o r t a g eo fa r t i f i c i a lb o a r d t h ed i f f e r e n c e sb e t w e e ns u r f a c el a y e ra n dc o r el a y e ri n h o m o g e n e o u sp a r t i c l e b o a r dd e c r e a s e d t h eb o a r dw i t hh i g hp e r f o r m a n c ea n d e v e n - t e x t u r e di sw i d e l yu s e d i ti san e w p r o d u c tw i t hs t r o n gv i t a l i t ya n dd e v e l o p m e n t p r o s p e c ti np a r t i c l eb o a r d t h e r e f o r e ，i ti sv e r ya c t u a lv a l u et os t u d yo nt h en e w r e s e a m ho fb r o u s s o n e t i ap a p y r i f e r ah o m o g e n e o u sp a r t i c l e b o a r di nc h i n aa r t i f i c i a l b o a r di n d u s t r y i nt h i s p a p e r ，b r o u s s o n e t i ap a p y r i f e r a w a su s e dt om a k eh o m o g e n e o u s p a r t i c l e b o a r d t h e c h e m i c a lc o n s t i t u e n t sa n dp a r t i c l e s h a p e o fb r o u s s o n e t i a p a p y r i f e r a ，r e i n f o r c e m e n tm e c h a n i s mo fm u fw a ss t u d i e d t h eo p t i m u mp r o c e s s p a r a m e t e r sw e r ed e t e r m i n e dt h r o u g ho n h o g o n a le x p e r i m e n t a ld e s i g nm e t h o d e a c h m a i np a r a m e t e ri m p a c t e do ni t sm e c h a n i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ，p e r f o r m a n c et e s ta n d m e c h a n i s md i s c u s s i o nw a ss t u d i e d ，p r o v i d i n gt h et h e o r yb a s i sf o rt h ep r o d u c t i o no f t h ep r o d u c t i ta n a l y s e dt h ec h e m i c a lc o n s t i t u e n t s ，p a r t i c l es h a p ea n ds c r e e n i n go fb r o u s s o n e t i a p a p y r i f e r a t h er e s u l t ss h o w nt h a th o l o c e l l u l o s eo fx y l e mw a s8 4 01 ，h o l o c e l l u l o s e o fp h l o e mw a s7 9 0 4 ，c e l l u l o s eo f x y l e ma n dp h l o e mw a sa b o u t4 2 ，k l a s o nl i g n i n o fx y l e mw a s17 6 3 ，k l a s o nl i g n i no fp h l o e mw a s11 6 9 a v e r a g el e n g t ho ff i b r e w a s0 9 m m ，a v e r a g ew i d t ho ff i b r ew a s2 3 岬，l e n g t h - w i d t hr a t i ow a s3 7 ：3 9 ，c e l lw a l l t h i c k n e s s - l u m i n aw a s0 3 3 t h ef i b e rw a sb e l o n gt om e d i u ms i z e a v e r a g et h i c k n e s s o fs h a v i n g sw a s0 3 m m ，c o r el a y e rt h i c k n e s sw a s0 4 5 m m - - 0 9 m m ，s u r f a c el a y e r t h i c k n e s sw a s0 2 0 m m 0 4 5 m m ，s oi tw a sf e a s i b l ef o rb r o u s s o n e t i ap a p y r i f e r at o m a k eh o m o g e n e o u sp a r t i c l e b o a r d t h er e s u l t so ft e s t i n gs u r f a c ew e t t i n gp r o p e r t i e so fm u f b yj c 2 0 0 0 ac o n t a c t i i i 福建农林大学2 0 1 0 届硕士学位论文 a n g l em e a s u r e m e n ts h o w ：s h a v i n g si nc l o s ec o n t a c tw i t ht h emu fc a nf o r mt h es t r o n g b o n ds t r e n g t h t h ee f f e c t so ft h ec o n t e n t so fd i f f e r e n tc u r i n ga g e n t so nt h ec u r i n go f t h em o d i f i e dr e s i nw e r ea l s oi n v e s t i g a t e db ym e a n so fd s c t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a t e v e ni nt h eh e a tu n d e rt h ec e r t a i nt i m ec a l lb eg u a r a n t e e dt h ed e g r e eo fc u r ew h e nt h e c o n t e n to f c u r i n ga g e n tw a s1 t h e r e f o r e ，i nt h ee x p e r i m e n t ，i no r d e rt oe n s u r et h e c u r er a t e ，t h ec o n t e n to fc u r i n ga g e n to fs u r f a c el a y e rw a s1 ，t h ec o n t e n to fc u r i n g a g e n to fc o r el a y e rw a s1 5 t h eo p t i m u mt e c h n o l o g yc o n d i t i o nw a so b t a i n e db yo r t h o g o n a lt e s t s t h er e s u l t s w e r ea sf o l l o w e s ：h o tp r e s s u r e2 5 m p a , p r e s s i n gt e m p e r a t u r e16 0 c ，p r e s s i n gt i m e 3 6 s m m ，s u r f a c em o i s t u r ec o n t e n t15 ，g l u ec o n t e n t ( s u r f a c el a y e r ：c o r el a y e o12 ： 8 ，b a r kc o n t e n t5 t h ep e r f o r m a n c eo fh o m o g e n e o u sp a r t i c l e b o a r dw a st e s tb y g b t 17 6 5 7 - 19 9 9 “t e s tm e t h o d so fe v a l u a t i n gt h ep r o p e r t i e so fw o o d - b a s e dp a n e l s a n ds u r f a c ed e c o r a t e dw o o d b a s e dp a n e l s ”m a i np h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s w e r ea sf o l l o w e s ：m o ri s17 2 m p a , m o ei s2 4 6 5 m p a , t si sl e s st h a n8 o ，i bi s 1 2 4 m p a a c c o r d i n gt og b t 4 8 9 7 - 2 0 0 3 “p a r t i c l e b o a r d ”，t h e m a i np h y s i c a la n d 福建农林大学2 0 1 0 届硕十学位论文 k e yw o r d s ：b r o u s s o n e t i ap a p y r i f e r a ；h o m o g e n e o u s p a r t i c l e b o a r d ；t e c h n o l o g y ； p e r f o r m a n c e ；m e c h a n i s m v 福建农林大学2 0 1 0 届硕士学位论文 第一章绪论 我国森林资源短缺，木材供应紧张。要以不足世界5 的森林资源，满足占 世界2 2 人口的木材需求，同时还要保障世界7 耕地的生态安全，任务十分艰 巨。1 9 9 5 年来国内木材产量持续下降，2 0 0 2 年达到历史低位，此后才有所上升， 而需求却一直随人口、经济增长呈明显的持续上升，存在较大的缺口，需要通过 进1 2 1 木材来满足国内需求【1 1 。自从我国实施天然林保护工程，国家采取了对进口 木材实行零关税政策以来，我国进口原木和锯材总数量方面一直呈现每年平均 2 0 左右持续增长的势头。然而2 0 0 6 年以来，世界木材价格开始不断上涨，现 在有些人造板厂因为原料供应的缺乏或是原料成本过于昂贵已处于停产状态。环 境和发展是2 1 世纪全球范围内的两大主题。为保护生态环境，为保证人造板行 业的持续发展，应大力营造人工林。 1 1 构树木材资源及其开发利用情况 1 1 1 构树的资源情况 构树c br o u s s o n e t i a p a p y r i f e r a ( l i n n ) v e n t ) 为桑科( m o r a c e a e ) 构树属 ( b r o u s s o n e t i a ) ，直立落叶阔叶乔木，该属全世界共有5 种，分布于亚洲东部及太 平洋岛屿。我国有3 种即构树、小构树( b r o u s s o n e t i ak a z i n o k is i e b e t 乙翻、藤 构( b r o u s s o n e t i a k a e m p f e r i s i e b ) 】。构树又名鹿仔树、奶树、造纸树、沙纸树、 沙皮树，具有分布广、生长快、适应性强、抗逆性强、萌蘖力强、经济效益高的 特点1 5 。特别是经过改良后的构树新品种生长速度快，基本实现了当年栽植，当 年成林，其生长周期比速生杨缩短3 - - 4 倍。每年采伐，伐后可以萌生，至多3 年可形成规模，改变了林业生产周期长、见效慢的局面。 构树的地理分布非常广泛，在我国的黄河、长江、珠江、闽江流域均有分布。 在秦岭的南北坡、黄河、长江的上游地区，垂直分布达到海拔1 6 0 0 m 以上。国 外在日本、印度、马来西亚、泰国、印度、越南、缅甸、太平洋诸岛等亦有分布。 构树是适合工业用材生产中的周期最短的品种，资源丰富，我国南至云南、 广西、福建，北至大连、内蒙都有生长。发展构树产业应采取加强资源培育和综 合利用，推进产业发展的战略。目前福建省南平市、莆田市均有种植，泉州市安 福建农林大学2 0 1 0 届硕十学位论文 溪县林业局正加大力度引种推广。据报道【6 1 ，福建省也有几家投资营造构树速生 丰产工业原料林的公司：如福州的新大地现代农业综合开发有限公司，公司拥有 种植基地1 2 0 0 0 多亩，主要分布在南平市的光泽县境内，目前主要从日本引进构 树种苗繁殖栽培；漳平市去年从厦门引进客商组建的漳平市农正天洲林业开发有 限公司，目前已在双洋、赤水等地培育构树种苗，将以“公司+ 农户 的模式， 开发1 5 万亩构树工业原料林基地；清流县林畲乡人民政府将引进构树种植及开 发项目，开发构树基地3 万亩。 1 1 2 构树的开发利用情况 构树生命力很强，对立地条件要求不高，在含盐0 4 以下的土地和深山荒 地均能旺盛生长，是我国生长十分广泛的一种野生植物川。构树对二氧化硫、氯 和氟化氢等有毒气体和烟尘有较强的抗性，还是防风治沙改良生态环境的好树 种。构树全身是宝，是重要的经济树种，树皮是生产特种纸的好原料。树皮表层 的黑皮壳可用于蚊香的生产，树叶可供制皂、入药和生产饲料及保健品等【8 】。国 内已有很多专家对构皮制浆有较深入的研究，如刘义龙，聂青，王德汉，文琼菊， 聂勋载，张志芬，范金辉等人【9 州】。 受认识水平和开发能力的限制，构树的开发利用一直处于较低水平。近几年， 部分省份开始对构树进行产业化开发，开发重点集中在造纸、饲料、纤维板等方 面。湖北省是构树开发较好的省份之一。构树造林试验基地有7 处( 龙感湖、沙 洋、五山农场、太子山、襄阳、南漳、荆门) ，依托武汉大学、省林科院等单位 开展了饲料对比效果实验、纤维板生产实验、不同品种栽培实验【15 1 。 1 2 本课题相关的国内外研究现状 刨花板作为人造板家族中的一个主要板种，与其它人造板相比，刨花板生产 投资相对较少、能耗小、成本低、对木材原料的质量要求不高。在木材资源紧缺 的情况下，刨花板的优势日渐明显，具有较好的物理力学性能，广泛应用于家具、 装修、建材、厨具等行业【1 6 1 。 刨花板是欧美发达国家林产工业的主要产品，在欧美被广泛应用于家具制 造、室内装修及包装等不同行业，随着市场的开拓及各种功能性的刨花板的问世， 2 福建农林大学2 0 1 0 届硕士学位论文 刨花板已大量进入高层建筑、船舶和汽车制造等领域。在欧洲，刨花板被认为足 最有效的木质原料，整个欧洲刨花板产量占到了全球刨花板总产量的一半以上， 这也是欧洲木材综合利用率高达8 0 的重要原因之一【1 7 1 。 我国人造板工业起步较晚，但发展很快，至2 0 0 7 年底，我国已有人造板企 业达6 0 0 0 多家，生产规模每年达9 0 0 0 万立方米，成为世界人造板生产和消费第 一大国。其中刨花板生产企业6 0 0 余家，年生产能力接近1 0 0 0 多万立方米，进 口生产线集中在福建、广东、江苏和吉林省。2 0 0 7 年我国刨花板产量8 2 9 1 万立 方米，出口1 1 9 万立方米，进口3 4 1 万立方米【1 8 】。 我国的刨花板生产经历了由2 0 世纪8 0 年代的上升，到9 0 年代的下降再由 2 0 0 0 年的再上升的反复过程。刨花板由于性能和其它一些原因，被市场贬低后， 许多刨花板企业吸取教训，引进国外的先进生产线和提高工艺水平，近年中国的 刨花板性能有了明显提高，又重新被市场所接受【l9 】。随着市场对人造板需求的 不断增加及需求多样化，用户对优质刨花板的需求将是今后市场发展的趋势。因 此，如何提高产品的性能和降本增效是企业生存和发展的关键【2 0 1 。构树均质刨 花板的研制，为产品的新旧更替开辟一条崭新的道路。 均质刨花板是刨花板家庭的一个新成员，2 0 世纪9 0 年代初起源于欧洲。生 产均质刨花板的原料来源广泛。除以原木、小径材、枝丫材及胶合板车间的加工 剩余物等为原料外，也可用非木材植物( 如飞机草、麦秸秆、蔗渣等) 作为生产均 质刨花板的生产原料。 与普通刨花板相比，均质刨花板具有以下三方面显著的特点【2 1 】： ( 1 ) 结构特点：普通刨花板无论是单层结构、多层结构，还是渐变结构，受刨 花形态和尺寸以及铺装方式的影响，厚度方向上均存在着大小尺寸刨花分布不 均，板材表芯层密度差异较大的现象，致使整个板材结构不均匀，内结合强度较 低，握螺钉性能较差，不易对板面和板边进行型面加工。这些弱点限制了普通刨 花板的应用范围及产品档次的提高。针对普通刨花板的这些弱点，均质刨花板主 要通过对刨花加工工艺和铺装工艺的改进，使板材芯层刨花细化，表层刨花更加 细致，表芯层密度差异缩小，板面和板边更加细密，整个板材结构比较均匀一致。 ( 2 ) 性能特点：均匀一致的结构决定了均质刨花板的性能优于普通刨花板，其 力学性能基本接近中密度纤维板，静曲强度、内结合强度及握螺钉力的提高，以 福建农林大学2 0l0 届硕士学位论文 及吸水厚度膨胀率的降低，使得用均质刨花板制作的家具较之用普通刨花板制作 的家具更加坚固牢靠，经久耐用。此外，由于均质刨花板的结构均匀密实，使板 材的加工性能得到了很大的提高，它可以像中密度纤维板一样对板面和板边进行 型面加工( 包括锯、钻、铣、刨、钉等) ，也便于进行各种贴面与封边处理，使家 具造型更加富于变化，板材装饰效果更加多彩多姿。 ( 3 ) 工艺特点：均质刨花板的生产工艺流程基本与普通刨花板相同，主要在刨 花加工工艺和铺装工艺两方面差异较大。即通过改进工艺技术方案和调整设备技 术参数，使芯层刨花细化，表层刨花更加细致，确保刨花形态和尺寸的均匀性。 通过采用新型铺装机，调整相应的工艺参数，使刨花在铺装过程中不分级不分层， 保证板材厚度方向上结构的均匀性。 因此，均质刨花板的应用领域比普通刨花板更为广阔。它不仅能牢牢占领普 通刨花板市场，还可进一步渗透到中密度纤维板的应用领域，在某些场合成为中 密度纤维板的替代产品，比如高档家具用材、强化木地板基材、装饰材等。均质 刨花板的原材料消耗、能源消耗、生产成本乃至销售价格均低于中密度纤维板， 这使得均质刨花板成为了人造板产品中颇具生命力和发展前景的新品种【2 2 1 。 目前，均质刨花板已在丹麦、芬兰和瑞典等几个欧洲国家形成了一定的生产 能力。国内已有刨花板生产厂家经技术改造生产出第一代均质刨花板用作强化木 地板的基材【2 3 1 ，其性能不比以中密度纤维板为基材的产品逊色。 张洋【2 4 】等用麦秸作原料，改性u f 作胶粘剂生产均质刨花板。通过试验确定 了麦秸均质刨花板的主要工艺参数，其结果表明：l o m m 厚麦秸均质刨花板的较 优工艺参数为热压温度1 5 0 、热压时间8 m i n 、表层麦秸刨花的施胶量为1 0 、 芯层麦秸刨花的施胶量为8 、板密度0 5g m 3 、表芯层刨花比例为3 ：7 。按照以 上工艺条件压制的麦秸均质刨花板性能已达到均质刨花板的要求。 2 0 0 5 年，江苏灌南大盛板业有限公司【2 5 】引进英国核心技术的第二条麦秸板 生产线正式投产。至此，该公司一期工程的两条麦秸板生产线全部投产，年生产 环保型秸秆均质板3 万立方米。通过对麦秸秆进行粉碎、去杂、称重、施胶、铺 装、热压、锯边、冷却等全自动生产工序，生产出广泛用作家具、地板以及音箱 等基材，主要出口欧洲和东南亚的环保型秸秆均质板。 2 0 0 6 年5 月，大亚牌均质刨花板从大亚木业集团三明生产线的顺利下线和 4 福建农林大学2 0 1 0 届硕七学位论文 批量上市，我国从此告别了不能生产高端刨花板的历史。这条年产4 5 万立方米 的均质刨花板生产线，规模居世界第三、亚洲第一，技术水平居世界前列。专家 认为，大亚牌均质刨花板的批量上市，将直接推动国内刨花板市场向着健康有序 方向发展，并改变国内刨花板市场在公众和消费者中多年形成的劣质形象。这对 木材十分短缺、市场急需人造板的中国林产工业的发展，实现国家林产工业产业 链的良性循环和林业工业产品出口，以及建设节约型社会、维护国家木材安全都 具有积极的作用。 2 0 0 8 年2 月2 5 日，唐山市福春林木业有限公司【2 6 1 ( 由迁西县金信矿业有限 公司、中国林产工业公司、福建福人木业有限公司三家共同出资兴办的人造板加 工企业) 的年产1 0 万立方米均质刨花板生产线顺利投产。 1 3 本课题研究的目的和意义 近年来，随着生物领域对植物的开发利用研究的纵深发展和作为我国“神舟 六号”飞船搭载的5 种太空种苗之一，极具开发价值的构树受到众多研究者的高 度重视。然而长期以来，国内外对构树的研究都集中于对构树木材制浆造纸的研 究上，对构树木材用于制造人造板的研究则较少。构树均质刨花板的研制应用前 景广阔，具有良好的发展趋势。因此，构树均质刨花板的研制，对提高森林资源 利用效率、开发新产品和社会发展具有重要意义。 1 4 研究的目标与内容 1 4 1 研究目标 结合现有条件，设定研究目标为： 以构树为研究对象，分析其原料特性，探究胶合机理，运用现代分析仪器， 测定构树均质刨花板各项性能参数，达到生产优质构树均质刨花板的要求。 1 4 2 研究内容 ( 1 ) 分析构树木材化学成分，判断其作为刨花板原料质量的优劣。 ( 2 ) 分析构树刨花形态及筛分刨花，判断其作为研制均质刨花板的较好原料的 福建农林大学2 0 1 0 届硕士学位论文 可行性。 ( 3 ) 使用接触角测量仪对m u f 进行表面湿润性能测定，探讨构树刨花和改 性脲醛树脂的胶合情况。 ( 4 ) 采用d s c 分析不同固化剂加入量对改性u f 固化反应的影响。 ( 5 ) 设计热压工艺，通过l 1 6 ( 2 1 5 ) 正交实验进行构树刨花板的研制。 ( 6 ) 对压制的构树均质刨花板试件进行各项性能检测。 ( 7 ) 利用傅里叶红外光谱分析测定，探讨构树均质刨花板性能。 ( 8 ) 使用断面密度仪，测定构树均质刨花板的断面密度。 6 福建农林人学2 0 1 0 届硕士学位论文 第二章研究方案、试验材料及主要设备 2 1 研究方案与技术路线 2 1 1 研究方案 ( 1 ) 采集试材：到原料产地采集1 年生的构树试材。 ( 2 ) 试材切片：对构树刨花的纤维进行切片试验。 ( 3 ) 试材刨花的干燥：在实验室干燥箱中将刨花干燥至含水率5 - - - 8 。 ( 4 ) 通过探索性试验，设定热压工艺的相关因素和水平。 ( 5 ) 选择胶粘剂：使用改性的具有较好的胶合强度和环保性能的脲醛树脂胶 粘剂( m u f ) 。 ( 6 ) 采用正交试验方法获取均质刨花板的热压工艺参数：压力、温度、时间、 施胶量、表层含水率、构树树皮含量。 ( 7 ) 检测均质刨花板各项物理力学性能，检验是否达到相应的国家标准要 求。 ( 8 ) 进行稳定性实验，得出较优的均质刨花板制备的工艺条件。 ( 9 ) 把构树皮、构树木质部、和构树均质刨花板板材进行红外测试，探究改 性u f 胶与构树木材的胶合机理及构树均质刨花板的性能。 福建农林大学2 0 1 0 届硕士学位论文 2 1 2 技术路线图 图2 - 1 研究技术路线图 t a b 2 1t e c h n i c a lw a yo ft h er e s e a r c h 8 福建农林大学2 0 1 0 届硕- t 学位论文 2 2 试验试材及主要设备 2 2 1 试验试材 2 2 1 1 构树的采集 本试验的构树试材采白福建省南平市延平区太平试验林场，经度1 1 8 。2 3 1 7 ”，纬度2 6 。2 7 4 3 ”，海拔高7 8 米，年平均降雨量1 6 0 0 1 9 0 0 毫米。2 0 0 7 年度，太平试验林场与福建省新大地农业现代综合开发有限公司合作开展构树示 范种植试验，试验面积5 5 亩。经调查，该树种种植密度4 0 0 株亩，一年生平均 地径2 8 厘米，平均树高2 4 米，最优单株地径6 5 厘米，树高4 2 米。本批试材 的采集时间为2 0 0 9 年6 月。 在福建生物质材料工程技术研究中心木材工程实验室，将试件加工成试验所 需的规格。试材规格见表2 1 。 表2 1 试件规格表 t a b 2 - 1s p e c i f i c a t i o no f t e s ts a m p l e s 2 2 1 2 改性脲醛树脂胶 目前，木材胶粘剂主要是脲醛树脂胶粘剂，它是尿素与甲醛反应得到的聚合 物，称为脲醛树脂( u r e af o r m a ld e h y d er e s i n s ) ，英文缩写u f 。作为一种热固性 高分子合成胶粘剂，具有制造工艺简单、原料丰富、成本低廉、初始粘度大、粘 接强度高、无色透明、不污染木材等优点，故广泛应用于木器n i 、胶合板、刨 花板、中密度纤维板、人造板材的生产及室内装修等行业，是目前胶粘剂中产量 最大的品种【2 7 1 。 我国人造板工业用脲醛树脂胶粘剂存在的主要问题是游离甲醛的污染和危 害；其次，脲醛树脂胶粘剂产品的机械物理性能、化学性能和胶接性能方面也存 9 福建农林大学2 0 1 0 届硕士学位论文 在一定的问题2 8 3 0 1 。即游离甲醛含量高、耐水性差、胶层固化后脆