人造板质量问题及检测技术浅析.doc

人造板主要质量问题及检测技术浅析摘要 人造板是以各种植物纤维材料为原料，通过一定的加工方法生产出来的板材或方材，它主要包括胶合板、纤维板、刨花板和细木工板等几大类。本文主要从人造板常用的胶合板、纤维板和刨花板等的发展及存在的主要问题分析，针对人造板中的纤维板存在的质量问题简要提出了几种检测方法。关键词：人造板；质量；发展；纤维板；检测方法前言人造板是以各种植物纤维材料为原料，通过一定的加工方法生产出来的板材或方材，它主要包括胶合板、纤维板、刨花板和细木工板等几大类。而胶合板、纤维板、刨花板是所有人造板的基础，也是我国目前木材工业的主要产品,各式各样的人造板都是由这三种人造板演变而来的。人造板是木材工业中最重要的木材加工产品，是我国木材加工工业的核心，因此，人造板存在的质量问题将严重影响到整个木材工业行业的发展。所以人造板质量的检测技术和检测方法在木材工业行业中显得尤为重要。1、我国木材工业发展的历史和现状解放前，我国的木材加工工业的基础极其单薄，仅有锯材和胶合板两种产品，其它的加工领域都是空白的。解放后，我国逐步建立起了以锯材和人造板为基础的木材加工工业体系，并具有了相当的规模，作为木材加工产品的锯材和人造板，得到了极大的发展，特别是改革开放以来，我国木材加工的生产能力更是突飞猛进。据统计，1950年，我国的锯材产品是334万m3，2000年达到了3 219万m3，是50年前的9.6倍。1950年，我国人造板产量只有3.26万m3, 2000年达到2001.66万m3，是1950年的614倍，产量仅次于美国而居世界第2位。其中胶合板992.5万m3，占人造板总产量的49.58%，纤维板514.4万m3，占25.7%，刨花板268.78万m3，占13.43%。中密度纤维板的生产能力2000年已达到295万m3，占人造板生产量的14.74%。木材综合利用率达到了40%1。近年来，我国人造板制造业一直保持着高速发展的势头，已成为世界上人造板产量最大的国家，人造板产量从2006年的7428.56万m3增长到2008年的9409.95万m3，2009年达到11546.65万m3，比2008年增长22.71%2,3。由此可见，我国人造板的生产还是呈上升趋势的，这说明人造板的市场还是处于供不应求的阶段。但是人造板的质量问题还是让人比较担忧的。2、我国人造板存在的质量问题我国的人造板行业发展势头虽然很好，但人造板的质量还是不容乐观。我们经常在杂志或者报纸上看到有关人造板检测不合格率多或者质量差的报道。比如，2009年第3季度，上海市质量技监局抽查了124批次人造板产品，经检验，判定为合格的有98批次，合格率为79.0%。上海东明杰佳装饰材料有限公司、春翔木业有限公司各有一批次产品因甲醛释放量等指标不合格被判为质量问题严重。抽查发现，26批次不合格产品中，有9批次产品吸水厚度膨胀率不符合标准要求。吸水厚度膨胀率反映了人造板遇水后抗变形的能力，该指标不合格的人造板，防潮性能差，受潮后会变形，在使用中往往导致人造板膨胀等问题发生。该指标不合格的原因主要是人造板中施胶、施蜡比例不当及防水剂用量不科学。其次，有8批次静曲强度不达标。静曲强度是反映人造板承受载荷作用的能力。静曲强度不合格可能导致人造板的承载能力、抗冲击能力减弱，影响产品的使用寿命。而中国质量新闻网上报道说：“北京市质量技监局近期公布的人造板材的检查结果显示：北京市人造板产品合格率仅为68.6%，人造板产品质量不高。不合格项目主要为：静曲强度、表面耐水蒸气、吸水厚度膨胀率、表面耐磨。”新华网上则报道：“时下，哈尔滨不少消费者忙着对新房进行装修，人造板材是其中的必备材料。为了保护消费者合法权益、加强市场监管，日前哈尔滨市工商行政管理局对市场上销售的40个批次人造板材进行抽检，结果表明合格率仅为23.8%，提醒消费者谨慎购买。据了解，此次抽检商品包括细木工板、中密度纤维板、胶合板、饰面人造板等40个批次，其中30批次不合格，合格率为23.8%，不合格商品高达76.2%。其中不合格商品存在的主要问题有甲醛含量超标较为严重、板芯质量不合格、板材含水率超标、板材表面磨耗不合格等。在抽检的饰面人造板中，有两批次产品是以在装饰纸上涂UV漆和装饰膜，以代替浸渍纸，可以认为是假冒伪劣产品。”等等。这些报道都说明了我国目前的人造板质量还是存在不少问题，还是有待提高的。3、影响人造板质量的主要原因究其质量不合格的原因，市场的需求是重要影响因素。首先，由于对低档的中纤板、刨花板及胶合板产品市场有需求，导致了产品质量参差不齐；加之监管力度不够，从而使一些小企业的不合格产品进入了市场。其次，由于原材料价格上涨，企业生产成本大幅度增加，导致部分小企业为降低成本而不全面执行国家标准，不合格项目产生原因各不相同。3.1 吸水厚度膨胀率吸水厚度膨胀率在人造板产品实际使用中是一个相当重要的指标，它反映产品的耐水性能和尺寸稳定性，此值越高，耐水性越差。影响板材的吸水厚度膨胀率的主要因素有原材料的选择、胶粘剂的质量、施胶量、热压工艺以及产品的密度和含水率等4。3.2 表面结合强度和内结合强度表面结合强度和内结合强度反映了人造板产品的加工使用性能。板材表面粗糙，均匀性较差，则表面结合强度较差，但通过砂光处理后，可以去除板材表面的预固化层，同时增加板材表面光滑度，从而提高表面结合强度。内结合强度是衡量非单板类木质人造板性能的一个重要指标。在使用相同胶粘剂和施胶量的情况下，板材密度是决定内结合强度大小的关键因素。研究表明，内结合强度与平均密度、芯层密度有密切关系。芯层密度越高，内结合强度越大5。增加密度(压缩率)有助于内结合强度的提高，但密度过高将对内结合强度不利；平面密度变异影响内结合强度均匀性，适当增加试件尺寸，可以减小试件之间的密度差异，从而降低内结合强度测试结果的离散性6。3.3 甲醛释放量2009年一季度河北省工商局家具人造板质量监测曾指出，影响合格率的主要问题是甲醛释放量超标，且占不合格商品的97.17。由此可见，甲醛释放量超标仍然是影响人造板合格率的重要因素。造成甲醛释放量超标的主要原因有3个：一是使用了质量不好的胶黏剂；二是采用了不合理的施胶工艺和热压工艺；三是没有采取恰当的后处理工艺。3.4 静曲强度 静曲强度是刨花板的一个重要指标。影响刨花板静曲强度的原因主要有：(1)板坯的结构；(2)芯层粗刨花的形态；(3)板材的密度；(4)喷胶的雾化程度；(5)表层刨花的含水率和芯层刨花的含水率8。3.5 握螺钉力人造板握螺钉力是指其对钉子或螺钉的握持能力。密度对握螺钉力影响极大，钉子的握持能力随板材的密度几乎成直线关系增加9。此外，在检测中钻头直径、螺钉直径、螺钉拧入深度、螺钉拧入角度以及螺钉拧入过深后回拧调整，都会对人造板握螺钉力有不同程度的影响10。3.6 胶合强度胶合强度低主要是胶的质量不好造成的。热压条件没有控制好，如热压温度低、压力不足、加压时间太短，也会出现这种问题。单板含水率过高、涂胶量不足、单板质量差、陈化时间太长或太短，也会降低胶合强度11。4、人造板质量的检测方法人造板的质量检测主要是物理力学性能方面的检测，如吸水厚度膨胀率、表面结合强度和内结合强度、甲醛释放量、静曲强度、握螺钉力和胶合强度等。所有的检测方法均按照GBT 11718-199912中密度纤维板、GBT 4897.1-200313刨花板第l部分：对所有板型的共同要求；和GBT 4897.3-2003 刨花板第3部分：在干燥状态下使用的家具及室内装修用板要求)及GBT 9846-200414胶合板进行检测。以中密度纤维板的检测方法为例。4.1 吸水厚度膨胀率的检测 吸水厚度膨胀率的检测方法是将试件浸泡24h5min,浸泡后的试件用测厚仪在10min内测完即可。4.2 表面结合强度的检测首先保证试件质量恒定，再在试件表面用铣刀铣一环形槽，如图7再用热熔胶均匀涂布在专用卡头上，直到胶冷却固化后，将试件装在试验机上进行破坏载荷的测试，如图8，记录破坏载荷值，精确至1N。4.3 静曲强度和弹性模量的检测静曲强度和弹性模量的检测是同时在万能力学试验机上测量的。其检测方法是将标准试件放置于万能力学试验机支承辊上，如图9。图9 静曲强度和弹性模量测定示意图静曲强度按照公式（1）计算，精确至0.1MPa。(1)弹性模量按照公式（2）计算，精确至10MPa。(2)4.4 甲醛释放量的检测 甲醛释放量的检测方法主要有三种，即穿孔法、气候箱法和气体分析法。4.4.1 穿孔法 其测试的过程主要是将游离甲醛从板材中分离出来，这包括两个物理过程：首先将溶剂甲苯与试件共热，通过液-固萃取使甲醛从板材中溶解出来，然后将溶有甲醛的甲苯通过穿孔器与水进行液-液萃取，把甲醛转溶于水中，最后分析水中甲醛浓度。目前采样穿孔萃取法测试人造板游离甲醛的主要有中国的GB 18580-200115和欧洲的EN120标准。该方法最后计算出每100g绝干样品被萃取出的甲醛数量。GB 18580-2001规定的限量值E1级为9mg100g；E2级为30mg100g，并规定E2级产品必须经过饰面处理后才能适用。4.4.2 气候箱法气候箱法的工作原理是将1 m2表面积的样品放入气候箱内，保持规定的各种参数在一定值内，甲醛从样品中释放出来，与箱内空气混合，按要求抽取箱内含有甲醛的空气，抽出的空气通过盛有蒸馏水的吸收瓶，将空气中的甲醛全部溶入水中，测定吸收液中的甲醛含量及抽取的空气体积，计算出每m3空气中的甲醛含量，以每立方米毫克(mgm3)表示，周期性抽取箱内空气，直到气候箱内的空气中甲醛浓度达到稳定状态，此时测试室内空气的甲醛浓度即为测试值16。4.4.3 气体分析法 气体分析法是欧洲采用的一种快速测试人造板游离甲醛释放量的方法，它和穿孔萃取法是欧洲国家广泛采用的测定人造板游离甲醛释放量的两种方法17。该方法目前也已被我国采用，GBT 23825-2009(人造板及其制品中甲醛释放量测定-气体分析法)就是该方法国产化的体现。该方法测试的基本原理是18：将一块具有一定暴露面积的测试样品，安放在温度、湿度、气流和压力等均控制在规定范围内的检测室内，甲醛从这个测试样品中释放出来，与检测室内的空气混和在一起，从检测室连续抽取混和气体并通过气体吸收瓶，控制吸收瓶内的蒸馏水对所释放出的甲醛吸收，直到测试最后，用分光光度计测定，用测定的浓度、抽样(气体)的时间和试件暴露的面积计算出甲醛释放量，以每平方米每小时释放的甲醛毫克数计。结束语 人造板的检测是一种手段而不是目的，只有质量有了保证，那检测也将不复存在。所以最好、最快和最省事的检测方法就是不用检测，这就意味着我国的人造板在性能和其他各方面的质量远远超过消费者的要求水平。这是各人造板企业所共同追求的目标，也希望我国的人造板也能达到这样的要求水平。参考文献1江兴龙，韩建.以人造板为例论我国木材工业发展的走向J.世界林业研究，2003，16（1）:55-59.2王欣,周定国.我国人造板原材料的创新与可持续发展J.林业科技开发,2009,23(1):5-9.3孙建.回顾2009展望2010抓住机遇乘势而上，促进我国人造板工业再上新台阶J.中国人造板,2010,(3):1-3.4温福泉，海凌超，廖桂福浅谈人造板产品的吸水厚度膨胀率J木材加工机械，2009，(4)：125张扬，于志明，黄伟雄断面密度分布与中密度纤维板力学性能关系的初步研究J中国人造板，2008，(10)：8-106梅长彤，周定国，戴春平平面密度分布对刨花板内结合强度的影响J.林业科学，2004，(3)：1572009年一季度河北省工商局家具人造板质量监测情况J商品与质量，2009，(1)：128沈哲红，李文珠，方群如何提高刨花板静曲强度和降低甲醛释放量J.林产工业，2004，(6)：28-29.9唐忠荣，李克忠木质材料性能检测M北京：中国林业出版社，200610孙学东，胡生辉，张淑军关于人造板握螺钉力测试方法的验证试验J中国人造板，2006，(9)：1311王炼，程瑞香木材影响其胶合强度的诸因素分析J中国人造板，2006，(8)：1-412GBT 11718-1999.中密度纤维板S.13GBT 4897-2003.刨花板S.14GBT 984