浅谈人造板产品的吸水厚度膨胀率

1、浅谈人造板产品的吸水厚度膨胀率温福泉，海凌超，廖桂福，周少英（国家家具产品质量监督检验中心，广东 顺德 528300）摘要：结合人造板产品监督检验结果，介绍了吸水厚度膨胀率的检测方法，阐述了吸水膨胀的主要机理和影响因素，提出了相关改善措施。关键词：人造板；厚度膨胀；测试方法；机理中图分类号：TS653 文献标识码：A 文章编号：1001-036X(2009)04-0022-02The thickness swelling of wood-based panelsWEN Fu-quan, HAI Ling-chao, LIAO Gui-fu, ZHOU Shao-ying(China Furni

2、ture Quality Supervision and Test Center，Shunde 528300， China)Abstract: The paper introduced the test method of thickness swelling, expounded its mechanism and inuencing factors, then pointed out some improving measures.Key words: wood-based panel；thickness swelling；test method；mechanism吸水厚度膨胀率（TS）在

3、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。虽然在实际使用中极少发生人造板直接浸水的情况，但测量其吸水厚度膨胀率，可以大致判定人造板在使用过程中随周边环境湿度变化时的尺寸稳定性。耐水性差的板材在潮湿环境下若四周封边不严，会发生较明显的膨胀，引起尺寸和强度变化，进而影响板材制品的使用。2008年第二季度，国家家具监督检验中心（广东）受广东省质量技术监督局的委托，对广东省人造板产品进行了定期监督检验。结果显示：中密度纤维板、刨花板、浸渍胶膜纸饰面人造板、浸渍纸层压木质地板等部分产品的吸水厚度膨胀率仍存在不合格现象（见表1）。因此，对如何降低人造

4、板的吸水厚度膨胀率，提高产品耐水性能的探讨和研究具有非常重要的实际意义。表1 2008年第2季度广东省人造板产品吸水厚度膨胀率合格率统计表序号产品类别受检批次合格批次合格率（）12中密度纤维板刨花板524918650481553浸渍胶膜纸饰面人造板4浸渍纸层压木质地板能试验方法中规定了吸水厚度膨胀率测试方法：将质量稳定的试件浸泡于pH值为7±1、温度为（20±2）的水槽中，竖直放置并保证试件自由膨胀，在规定时间内测量并计算出吸水厚度膨胀率值。在实际检测工作中，常常会遇到实测水温与要求的温度不符、pH值不符合标准规定、试件在水中摆放不当等情况，影响了测试值的准确性。孙学东、李

5、旸、胡生辉等人通过验证试验，证明水温在1430范围内变化时，中密度纤维板吸水厚度膨胀率随水温升高而逐渐增大，其上升的幅度和波动的幅度在各阶段各不相同。刘晓辉也通过研究表明中密度纤维板和刨花板的测定值随浸渍温度的升高而增大，两者存在着一定的线性关系；同时，在浸渍前试件进行恒温恒湿处理与否会影响测试结果，进行恒温恒湿处理是非常必要的。因此，要准确测定人造板的吸水厚-󰀕󰀕-1 检测方法及相关研究GB/T 17657-1999人造板及饰面人造板理化性收稿日期:2009-02-11作者简介:温福泉(1983-)，男，助理工程师，主要从事人造板及家 具质量检验工作。度膨胀率

6、，必须严格按照标准要求的试验条件和操作方法进行。度上降低成板制品的吸水厚度膨胀率。3.2 胶粘剂2 人造板吸水膨胀的主要机理人造板吸水膨胀的根本原因有两个方面：一是木材本身受湿时的膨胀；二是板材在受潮时因应力释放而产生的回弹。压制人造板的主要材料是木材，木材的主要化学成分为纤维素、半纤维素及木素，它具有与生俱来的吸湿性，决定了用其压制的板材具有吸水膨胀的特性。人造板在热压过程中，刨花或纤维被压薄变形。此时变形可分为3种：弹性变形、粘弹性变形和塑性变形。弹性变形和粘弹性变形在一定条件下是可恢复的变形，塑性变形则是不可恢复的变形。热压结束时，板坯压力降低，有一部分可恢复的变形会慢慢回弹，而由于刨花

7、或纤维失水严重，另一部分变形暂时无法恢复，当板材重新受潮时才会回弹。同时，胶粘剂将刨花或纤维粘住，产生相互抑制的应力，当板材受潮时，部分胶粘剂水解失去胶接力，应力释放而引起回弹，恢复部分变形。对中密度纤维板来说，木纤维素富含自由的羟甲基团，纤维素大分子的聚集态结构中的无定型区吸湿或吸水性较强，容易产生吸胀。板材热压过程中纤维素发生酸性降解和热降解，在一定程度上降低纤维素的聚合度，使其吸湿性增加。半纤维素的吸湿润胀能力比纤维素更强。而木素是一类复杂的芳香族天然热塑性聚合物，富含有各类官能团，具有很强的反应能力，在热压过程中能进行缩合反应，当水进入时，纤维间极易形成弱界面层，使纤维因吸水而产生压缩

8、回弹，产生吸水膨胀。压制纤维板和刨花板一般采用成本较低的脲醛树脂胶。这种胶黏剂采用碱-弱酸-弱碱的制胶工艺，一次甲醛多次尿素，这种纯脲醛树脂游离甲醛含量较低，但胶接性能较弱，耐水性较差，因此在制胶或调胶过程中添加一定量的三聚氰胺、苯酚、间苯二酚、单宁等进行改性，可以提高树脂的耐水性和胶接强度，降低板材的吸水厚度膨胀率。3.3 防水剂制板过程中常用固体石蜡或乳化石蜡做防水剂。因为石蜡的憎水性，使得它能在一定程度上阻碍水分进入板内，降低吸水厚度膨胀率。石蜡的添加量很有限，一般在1%左右，过量施加会削弱脲醛树脂与纤维的胶接强度，反而降低板材耐水性。3.4 施胶量适当地增加施胶量，可以增加单位面积中胶

9、粘剂与原材料的胶接点，形成更多有效的胶钉结构，能承受更大的内应力。3.5 热压工艺适当延长热压时间，可以大幅度地降低吸水厚度膨胀率。防潮型中密度纤维板的研制结果表明：热压时间在90240s时，板材的吸水厚度膨胀率随时间减少明显下降。热压温度是成板时保证胶粘剂固化和水分排除的必要条件。热压温度一般高于木材中部分成分的玻璃化温度，在此状态下木材的力学性能将会明显地发生变化。在能满足胶粘剂固化、水分排出等热压要求时，应尽量降低热压温度，这样有利于降低不可逆厚度膨胀率。3.6 含水率和密度适当控制板材的含水率和密度，有利于降低产品的吸水厚度膨胀率。一般而言，在标准规定合格范围内的板材，其密度和含水率越

10、大，吸水厚度膨胀率越小。3 影响吸水厚度膨胀率的因素和改善措施在实际生产中，如何控制人造板的吸水厚度膨胀率一直是比较困难的课题。总体上来说，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。3.1 原材料制备板材所用的原材料树种及其生长气候条件、早晚材的比例、粒径大小及比例等因素都影响到板材的整体性能，当然也包括耐水性能。由于材料自身的结构特性、物理性能和化学成分存在差异，它们在很大程度上决定了板材的性能。纤维板生产中，在木片热磨过程中调节纤维素、半纤维素及木素的比例，也可以在一定程-4 讨论由于木质材料有着与生俱来的吸湿性，尽管通过对原

11、材料的选择控制和成板工艺的调试改良处理可以在一定程度上降低板材的吸水性，但还是无法完全消除。有关科研人员仍需进一步研究其产生机理和改善措施；生产企业要在实际生产中不断摸索经验，有针对性地调(下转第3页)片的几何尺寸、切碎辊的转速进行风机风量、风压的计算；然后按输送管道的形状和尺寸进行系统压损验算，确定风机风量。管路压损验算按文献1所提出的方法及公式进行。1 圆管 2 弯管 3 挡板3 小结能源林收获机切碎及抛送装置虽然都是采用现有的成熟技术，但如何针对其要求的性能特点，使其结构设计合理，参数选择恰当，则是其设计过程中需解决的关键问题。通过对切碎辊进行的运动、受力分析，明确了鼓式切碎装置在切碎过

12、程中遇角的变化对碎料尺寸的影响及在切碎过程中木料的受力情况，即可确定切碎装置的主要结构参数。此外，根据气力输送理论对输送装置进行所需计算，可使该部分的设计更为准确可靠。参考文献1黄标.气力输送M.上海:上海科技出版社,1984,2.2庞庆海,史铁槐.鼓式削片机设计基本问题的探讨J.木材加工机械,1997,(1):5-11.3牛晓华.能源林收获机方案设计J.林业机械与木工设备, 2009,(1):23-26.图2 碎料输送装置结构简图上风扇叶片产生的风力把切出的碎料输送到与能源林收获机配合作业的碎料运输车上。碎料输送的方向可根据能源林收获机与碎料运输车的相对位置调整。调整是通过液压马达驱动与安装

13、在圆管上部的旋转接盘上的链轮实现的。碎料输送的距离通过油缸推动挡板，调整其倾斜角度而定。为使整机在非作业行走时减小高度尺寸，可通过油缸将弯管折起收拢。在此部分的设计中，可应用气力输送的理论进行输送风力、风压的计算，并据此确定输送装置的结构尺寸，保证顺畅、连续地将碎料输送出去。碎料气力输送的计算分为两步：首先按切碎辊上叶(上接第23页)整工艺；检验机构则应重点研究产品标准和检测方法的科学性，尽量减小因检验设备和检验人员的差异造成的检验数据误差。参考文献1孙学东,李旸,胡生辉.水温变化对中密度纤维板吸水厚度膨胀率的影响程度J.中国人造板,2008,15(1):27-28.2李本贵.应力释放对刨花板

14、尺寸稳定性的影响J.木材加工机械,2006,17(4):14-16.3刘晓辉.检测条件对人造板吸水厚度膨胀率测定结果的影响J.木材工业,2005,32(3):31-33.4华毓坤.人造板工艺学M.北京:中国林业出版社,2002.5张双保,周海滨,周宇.防潮型中密度纤维板的研制J.林产工业,2001,28(1):13-16.6张勤丽.浸渍纸层压木质地板的质量状况及基材质量控制J.木材工业,2003,30(4):21-23.7杨瑾瑾,傅万四,于文吉.人造板热压过程中板坯内部温度、气压、含水率研究现状与分析J.木材加工机械,2008,19(3):33-36.8赵丽媛,田卫国,张双保.吸水厚度膨胀率对强化木地板质量稳定性的影响J.木材加工机械,2007,18(6):14-15.9姚斌,胡孙跃.家具用人造板的质量要求J.木材加工机械,2007, 18(5):49-50.10顾继友,高振华,谭海彦.制造工艺因素对刨花板吸水厚度膨胀率的影响J.林业科学,2003,39(1):132-139.11臧洪伟.如何在生产工艺中控制刨花板的质量J.木材加工机械,2006,17(4):49-50.(上接第25页)参考文献2仲斯选.对在人造板材生