全 文 ：第 31卷　第 1期
2010年 3月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报
JournalofInnerMongoliaAgriculturalUniversity
Vol.31　No.1
Mar.2010
沙柳重组模板基材制造工艺研究＊
李　奇 1 , 　高　峰 2 , 　赵雪松3 , 　于秋霞 4 , 　马洪双 5
(1.　内蒙古农业大学材料科学与艺术设计学院 ,呼和浩特　 010018;2.　内蒙古农业大学职业技术学院 ,呼和浩特 　 014109;
3.　内蒙古农业大学机电工程学院 ,呼和浩特 　 010018;4.　山东小鸭电器有限公司 ,济南 　250101;5.　牙克石林管局科研所 ,牙克石 　 022150)
摘要:　本研究以沙柳材为原料 , 以酚醛树脂为胶粘剂 ,试制三层垂直铺装重组复合板 , 对影响板材性能的主要因子
进行了分析。试验结果表明 ,施胶量 12%, 热压温度 160℃, 热压时间 0.9min/mm时板材各项物理力学性能较好。
以该板材作为基材 ,对其进行二次饰面 , 可用作混凝土模板使用。
关键词:　沙柳;　重组;　混凝土模板;　基材
中图分类号:　S781.6　　　文献标识码:　A　　　文章编号:1009-3575(2010)01-0205-05
STUDYONMANUFACTURETECHNIQUEOFCONCRETEFORMSUBSTRATEOFSALIXSCRIMBER
LIQi1 , 　GAOFeng2 , 　ZHAOXue-song3 , 　YUQiu-xia4 , 　MAHong-shuang5
(1.　ColegeofMaterialScienceandArtDesign, InnerMongoliaAgriculturalUniversity, Huhhot, 010018, China;
2.　VocationalandTechnicalColege, InnerMongoliaAgriculturalUniversity, Huhhot014109, China;
3.　CollegeofMechanicalandElectricalEngineering, InnerMongoliaAgriculturalUniversity, Huhhot, 010018, China;
4.　ShandongLittleDuckInc.ofElectricalEquipment, Jinan, 250101, China;
5.　ResearchInstituteofForestryScienceandTechnologyYakeshi, Yakeshi, 022150, China.)
Abstract:　Thethree-layerverticalyformedcompositescrimberwaspreparedwithSalixasrawmaterial, thephenol-formaldehyde
resinasadhesiveinthispaper, theimpactofvarioustechnicalparametersontheperformanceofsubstratewereanalyzed.Theresults
showedthat, physicalandmechanicalpropertiesofpanelwasbeterwhentheamountofadhesiveaddedwith12% andhot-pressing
temperaturewith160℃, hot-pressingtimewith0.9min/mm.Withthisboardassubstrate, canuseforconcreteformaftersurface
finishing.
Keywords:　Salix;　recompose;　concreteform;　substrate
　　模板是混凝土结构工程施工的重要工具 。特别
是现浇混凝土结构的模板技术 ,一般占混凝土结构
工程造价的 20% ～ 30%,占用工量的 30% ～ 40%,
占工期的 50%左右[ 1] 。木质模板与钢模板是建筑领
域中应用较多的模板种类 ,但木质模板由于受到大
径级木材短缺的制约 ,使其应用前景受到一定限制。
研制开发新型混凝土模板 , 对于节约森林资源 ,积
极推进我国的基础设施建设具有重要的意义。
本研究以多年生沙生灌木沙柳为原料 [ 2] ,借鉴
重组木生产工艺[ 3, 4] ,将其辗压成木束 ,采用酚醛树
脂胶 ,制成木束方向互相垂直的三层结构板材 ,从而
弥补木束平行铺装的重组木纵向强度高 ,横向强度
极低的不足 ,以提高板材横向强度及防水性为目标 ,
研制新型混凝土模板基材。
1　材料与方法
1.1　主要原材料与设备
1.1.1　试材沙柳 ,采自内蒙古自治区鄂尔多斯市曼
赖乡。
1.1.2　水溶性酚醛树脂胶来自北京太尔化工有限
公司 ,树脂含量 43.4%,粘度 66cps, pH值 13.5,比
重 1.191g/cm3。
1.1.3　设备　摩擦压力机 、万能试验压机 、微机控
＊ 收稿日期:　2009-07-20作者简介:　李奇(1974-),女 ,讲师 ,主要从事人造板 、材料成形方面的教学与研究工作.
制电子万能试验机 、干燥箱 、自制浸胶槽等 。
1.2　试验方法
采用 L9(34)进行正交试验 ,重点考察施胶量 、热
压温度 、热压时间对试验结果各衡量指标的影响 ,各
因子的水平安排见表 1。
表 1　L9(34)正交试验表
Fig.1 Orthogonaltable
水平
因子
(A)
施胶量(%) (B)热压温度(℃) (C) (D)热压时间(min/mm)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1(8)
1(8)
1(8)
2(10)
2(10)
2(10)
3(12)
3(12)
3(12)
1(150)
2(160)
3(170)
1(150)
2(160)
3(170)
1(150)
2(160)
3(170)
1(0.8)
2(0.9)
3(1.0)
3(1.0)
1(0.8)
2(0.9)
2(0.9)
3(1.0)
1(0.8)
　　在前期实验的基础上 ,板材采用木束三层垂直
铺装结构 ,木束表 、芯层质量配比为 2.25:5.5:2.25,
施胶方式为浸胶 ,板材设计密度为 0.9g/cm3 、尺寸为
400mm×400mm×12mm,热压压力为 6MPa。
1.3　试验工艺
试验采用的工艺流程为:
沙 柳 材 ※ 分离木束 ※ 剥 皮 ※ 截 断 ※ 干燥定形
板 材 → 热 床 → 组坯铺装 → 干 燥 → 施 胶
↑
性能测试
图 1　试验工艺流程图
Fig.1 Flowchartforthecraftofexperiment
1.3.1　分离木束及干燥定型　用摩擦压力机机械
锤辗成木束 ,再以手工作补充锤辗并进行分拣 ,剔除
节疤 、变色等缺陷 ,而后去皮。将辗搓好的去皮木束
截成与所制板材幅面相当的长度 ,铺放在热压机上 ,
在温度 65℃,压力 2.5MPa,时间 20min的工艺条件
下对木束实施加压干燥定形。
1.3.2　施胶　采用浸胶方式 ,将胶液稀释至浓度为
14.47%,采用称重法控制施胶量 。
1.3.3　施胶木束干燥　采用的干燥温度为 60℃,干
燥时间约为 4h～ 5h,采用称重法将木束终含水率控
制在 11% ～ 13%。
1.3.4　组坯铺装　按照表 、芯层质量配比 ,将表 、芯
层木束分别称重后 ,手工将木束铺装成 3层结构板
坯 ,表层木束与芯层木束铺装方向垂直。
1.3.5　热压　通过设置热压曲线参数控制板材厚
度 ,为防止板材鼓泡 、分层 ,实验中采用一段加压 ,三
段降压为特征的热压曲线 ,如图 2所示。
图 2　热压曲线
Fig.2 Thecurveofhotpressing
2　试验结果与分析
参照国家标准 《人造板及饰面人造板理化性能
试验方法 》(GB/T17657-1999)[ 5]的要求 ,对板材
进行取样 ,测试其物理力学性能 ,试验结果见表 2。
206 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报　　　　 　　　　　　　　2010年
2.1　试验结果的统计分析
对沙柳重组复合板正交试验结果进行方差分析
(方差分析数据表略),其显著性见表 3。
表 2　L9(34)正交试验测试结果
Fig.2 Testresultsoforthogonalarray
试验号
性能指标
D
(g/cm3)
MC
(%)
IB
(MPa)
MOR(MPa) MOE(×103MPa)
纵向 横向 纵向 横向
正面
握钉力(N)
24hTS
(%)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.912
0.936
0.923
0.921
0.933
0.951
0.940
0.954
0.943
7.91
7.56
7.49
8.16
7.82
7.41
7.97
7.34
8.29
0.564
0.642
0.536
0.553
0.610
0.672
0.754
0.633
0.738
57.12
60.56
46.41
59.41
62.70
57.93
69.23
73.46
63.92
23.20
23.17
35.82
32.54
34.90
36.49
34.05
37.55
40.16
9.493
10.786
8.448
10.263
11.447
10.461
12.187
12.814
11.413
1.687
2.077
2.457
2.318
2.327
2.484
2.445
2.465
2.688
1 911
1 877
1 889
1 717
1 970
2 153
2 117
2 080
2 195
35.21
18.83
16.53
15.19
15.82
13.78
11.61
6.16
16.60
表 3　各因素对试验结果的显著性分析
Fig.3Significanceanalysisofdiferentfactors
　　　　衡量指标
因素及水平　　　 IB
MOR MOE
纵向 横向 纵向 横向 正面握钉力 24hTS
施胶量(%) 12＊＊ 12＊＊ 12＊ 12＊＊ 12＊ 12＊ 12＊
热压温度(℃) 160＊ 170＊ 160＊ 170＊ 160＊
热压时间(min/mm) 0.9＊＊ 1.0＊
　注:＊＊表示因素对试验结果影响高度显著;＊表示因素对试验结果影响显著
　　根据上表汇总结果 ,筛选出正交试验的较佳工
艺条件为:施胶量 12%,热压温度 160℃,热压时间
0.9min/mm。
2.2　施胶量对板材性能的影响
施胶量是影响板材所有性能指标的重要因素。
随着施胶量的增加 ,木束表面的含胶量和胶液覆盖
率增加 ,胶与木束及木纤维之间形成的胶接力就越
大 ,从而使得板材的内结合强度 、静曲强度 、弹性模
量 、正面握钉力都得到了提高。
施胶量的增加使浸入木束内部的酚醛树脂胶的
数量增多和面积增大 ,从而木束内部纤维之间的空
隙减小 ,结构致密 ,阻塞水分的通路 ,使其难以进入 ,
从而使板材吸水量减少 ,吸水厚度膨胀率得到降低 。
2.3　热压温度对板材性能的影响
随着热压温度升高 ,板材的纵向静曲强度和纵
向弹性模量先随其升高而升高 ,而后呈现下降的趋
势;而板材的横向静曲强度 、横向弹性模量一直呈现
上升的趋势 。其原因是:板材的纵向静曲强度和纵
向弹性模量主要取决于表层木束的强度 ,也与表层
木束之间的胶合强度有关 ,横向静曲强度及横向弹
性模量主要取决于芯层木束的强度 ,也与芯层木束
之间的胶合强度有关 。当热压温度在一定范围内升
高时 ,在热量的作用下有利于减小胶粘剂的粘度 ,提
高其流展性 ,使木束表面胶液分布均匀 ,胶粘剂在木
束表面的覆盖面积扩大 ,从而提高了木束之间的胶
合强度 。另外 ,在适当的高温作用下 ,木素得到熔
化 、流展 ,在冷凝后发挥粘接物质的作用 。因此 ,从
试验结果可以看出 ,当热压温度从 150℃升到 160℃
时 ,基材的纵 、横向静曲强度 ,纵 、横向弹性模量均得
到提高 。但热压温度过高 ,会引起表层胶粘剂过度
207第 1期　　　　　　　　　　　　　李　奇等:　沙柳重组模板基材制造工艺研究
固化 、发生降解而脆化 ,从而使纵向静曲强度和纵向
弹性模量下降。但较高的热压温度对芯层没有造成
这种负面影响 ,反而会促进芯层酚醛树脂胶的流展
和芯层木素的熔化 ,芯层胶层固化完全 ,使芯层木束
结合得更加牢固 。因此 ,从实验结果可以看出 ,当温
度从 160℃升到 170℃时 ,基材的横向静曲强度和横
向弹性模量仍然呈上升趋势。
热压温度的升高有利于胶粘剂的流展 、木素熔
化及芯层胶层的充分固化 ,同时温度升高也使木束
塑性增加 ,压缩增大 ,使木束间结合紧密 ,使其内结
合强度 、正面握钉力升高。
随着热压温度升高 ,基材的吸水厚度膨胀率先
随其升高而降低 ,而后呈现上升的趋势 。这是因为:
热压温度升高 ,使胶粘剂流展性增强 ,木束表面胶粘
剂分布均匀 ,另外木素也是疏水性物质 ,在胶粘剂和
熔化的木素共同作用下 ,可以减少木束表面亲水性
的游离羟基数量 ,阻塞水分的传输通道 ,从而使板材
吸水量减少 ,吸水厚度膨胀率得到降低 。但温度过
高 ,一是很快形成的致密层影响压力的传递而使芯
层密度变小空隙加大 ,水分容易进入;二是温度过
高 ,木束塑性增大 ,木束间结合越紧密 ,板材压缩越
大 ,板材吸水厚度膨胀越厉害 ,使吸水厚度膨胀率又
呈现上升的趋势 。
2.4　热压时间对板材性能的影响
热压时间适当延长 ,有利于酚醛树脂的固化 ,尤
其是芯层的充分固化 ,同时也有利于发挥木素的粘
接作用 ,使板材各项力学性能呈现上升趋势 。但热
压时间过长板材表层也同样会产生胶粘剂过度固化
现象 ,从而对纵向静曲强度 、纵向弹性模量产生一定
的负面影响 ,但影响最大的是内结合强度 ,试验中发
现内结合强度试件破坏大多发生在试件表层 ,这就
说明了延长热压时间导致内结合强度降低的原因是
由于表层胶粘剂的过度固化所致 。
随着热压时间的延长 ,使胶粘剂 、木素能够充分
流展在木束表面 ,减少亲水性游离羟基的数量 ,同时
又阻塞了水分的传输通道 ,使基材的吸水厚度膨胀
率呈现下降的趋势。
2.5　沙柳重组复合板在正交试验最佳工艺条件下
的验证试验
按正交试验最佳工艺条件进行多次重复性试
验 ,试验结果见表 4。在最佳工艺条件下板材各性能
指标基本上达到了优化的目的。
表 4　最佳工艺条件下的验证试验结果
Fig.4Theconfirmatoryexperimentresultsunderoptimumtechnologicalconditions
性能指标
D
(g/cm3)
MC
(%)
IB
(MPa)
MOR(MPa) MOE(×103MPa)
纵向 横向 纵向 横向
正面
握钉力(N)
24hTS
(%)
0.927 7.79 0.803 66.03 35.03 12.476 2.264 2058 10.54
表 5　各种板材性能对比表
Fig.5 Comparsionofdiferenceboardproperties
性能指标 单位
板材种类
沙柳重组模板基材 胶合板模板
混凝土模板用竹材胶合板
B类
50型 60型 70型
含水率 MC % 7.79 6 ～ 14 5 ～ 14
纵向 MOR
横向 MOR
纵向 MOE
横向 MOE
24hTS
MPa
MPa
×103MPa
×103MPa
%
66.03
35.03
12.476
2.264
10.54
≥26
≥20
≥5.5
≥3.5
≥50
≥25
≥5.0
≥2.5
≤8
≥70
≥40
≥6.0
≥3.5
≤8
≥90
≥50
≥7.0
≥4.0
≤8
胶合性能 无完全脱离
208 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报　　　　 　　　　　　　　2010年
　　将该板材的各项指标与建筑模板的标准进行对
比 [ 6, 7] ,由表 5可以看出 ,在最佳工艺条件下制得的
板材与胶合板模板国家标准相比 ,纵向静曲强度和
弹性模量 、横向强度远远超过胶合板模板的要求 ,但
横向弹性模量仍显不足;与竹材胶合板模板相比 ,吸
水厚度膨胀率也有些偏高 ,需进行二次加工予以改
善 。
3　结论
3.1　沙柳重组模板基材的最佳工艺条件为:施胶量
12%,热压温度 160℃,热压时间 0.9min/mm。
3.2　在最佳工艺条件下压制出的板材纵向强度和
刚度过剩 ,横向仍显不足 ,吸水厚度膨胀率仍然偏
高 ,达不到建筑模板的要求 ,还需进行二次加工予以
改善。
3.3　在此研究基础上 ,可对基材进行二次贴面工艺
的深入研究 [ 8-10] ,以提高其防水性能 ,降低吸水厚度
膨胀率 。另外 ,由于基材铺装结构决定其纵向强度
和刚度过剩 ,而横向不足 ,因此通过对基材贴面使其
横向强度和刚度有所增强 ,使其在建筑模板 、车箱底
板等领域得到应用。
参　考　文　献:
[ 1] 　侯君伟.我国新型模板技术的发展 〔J〕.建筑技术 ,
2002, 8(33).
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[ 3] 　金维洙 , 马岩.重组木制造工艺学 〔M〕.哈尔滨:东北林
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验方法〔S〕
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[ 7] 　 LY/T1574-2000,混凝土模板用竹材胶合板〔S〕
[ 8] 　卓金勋 , 欧保清.浸渍纸水泥模板(HDO板)的生产开
发〔J〕.林产工业 , 1996, 23(6):11-14
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工艺〔J〕.林业科技开发 , 1997, 22(1):40-41
[ 10] 　王恺.木材工业实用大全(人造板表面装饰卷)〔M〕.
北京:中国林业出版社 , 2002
209第 1期　　　　　　　　　　　　　李　奇等:　沙柳重组模板基材制造工艺研究