全 文 ：第 30卷　第 4期
2009年 12月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报
JournalofInnerMongoliaAgriculturalUniversity
Vol.30　No.4
Dec.2009
板坯结构 、施胶方式对沙柳
重组复合板性能的影响＊
李　奇 1 , 　高　峰 2 , 　于秋霞 3 , 　马洪双 4
(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.　山东小鸭电器有限公司 ,济南 　 250101;4.　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 3层结构重组复合板。探讨表芯层质量配比 、施胶方式
对板材性能的影响。试验结果表明 ,施胶方式采用浸胶 , 表芯层质量配比为 2.25:5.5:2.25时板材各项物理力学性
能较好。
关键词:　沙柳;　重组;　质量配比;　施胶方式
中图分类号:　S781.6　　　文献标识码:　A　　　文章编号:1009-3575(2009)04-0204-04
EFFECTSOFMATSTRUCTUREANDAB、DHESIVEAPPLICATIONMETHODONPROPERTIESOFTHESALIXCOMPOSITESCRIMBER
LIQi1 , 　GAOFeng2 , 　YUQiu-xia3 , 　MAHong-shuang4
(1.　Colegeofmaterialscienceandartdesign, InnerMongoliaAgriculturalUniversity, Huhhot, 010018, China;
2.　Vocationalandtechnicalcolege, InnerMongoliaAgriculturalUniversity, Huhhot014109, China;
3.　Shandonglittleduckinc.ofelectricalequipment, Jinan, 250101, China;
4.　ResearchinstituteofforestryscienceandtechnologyYakeshi, Yakeshi, 022150, China)
Abstract:　Thethree-layercompositescrimberwaspreparedwithSalixasrawmaterial, thephenol-formaldehyderesinasadhesive
inthispaper, theefectsofqualityratioofparticleofsurfacelayertocorelayerandadhesiveapplicationmethodonboardproperties
werestudied.Theresultsshowedthatphysicalandmechanicalpropertiesofpanelwasbetterwhenadhesiveapplicationmethodwith
resin-soakingandqualityratioofparticleofsurfacelayertocorelayerwith2.25:5.5:2.25.
Keywords:　Salix;　recompose;　thequalityratio;　adhesiveapplicationmethod
　　沙柳是 1种多年生沙生灌木 ,广泛生长在我国
西北地区和内蒙古西部地区 ,是三北防护林工程在
沙漠地区的主要速生灌木 。根据其生物学特性 ,需
3a～ 5a平茬复壮 1次 ,平茬所得枝条已木质化 ,称为
沙柳材 。近年来 ,已对沙柳材的构造 、纤维形态及其
化学成分进行了深入研究 [ 1] ,研究结果表明:沙柳材
是人造板的优质原料 。本研究以内蒙古西部广泛生
长的沙柳为原料 ,将其辗压成木束 ,采用酚醛树脂为
胶粘剂 [ 2] ,以提高板材横向强度及防水性能为目的 ,
压制木束相互垂直铺装的 3层结构重组复合板[ 3, 4] ,
以满足在建筑模板 、车箱底板等领域的应用提供初
步研究 。
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
＊ 收稿日期:　2009-05-25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.
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
制电子万能试验机 、干燥箱 、自制浸胶槽等 。
1.2　试验方法
首先将沙柳制成木束 ,采用酚醛树脂胶粘剂 ,压
制木束相互垂直铺装的 3层结构重组复合板 。在热
压温度 160℃、热压时间 0.8min/mm、热压压力
6MPa、施胶量 10%的固定工艺条件下 ,考察施胶方
式为浸胶时 ,木束表芯层质量配比采用 2.25:5.5:
2.25、2.5:5:2.5, 3:4:3及木束平行铺装单层结构 4
个水平时对板材性能的影响;木束表芯层质量配比
为 2.25:5.5:2.25时 ,施胶方式采用浸胶 、涂胶 2个
水平时对板材性能的影响 。板材设计密度为 0.9g/
cm3 ,设计尺寸为 400mm×400mm×12mm。
1.3　试验工艺
试验采用的工艺流程为:
图 1　试验工艺流程图
Fig.1Flowchartforthecratofexperiment
1.3.1　分离木束　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。
1.3.2　干燥定型　将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。
1.3.3　施胶　采用浸胶方式时 ,将胶液稀释至浓度
为 14.47%,采用称重法控制施胶量。
1.3.4　施胶木束干燥　木束施胶后 ,将其放入干燥
箱进行干燥 ,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%。
1.3.5　组坯铺装　将施胶干燥后的木束按表芯层
比例称重 ,用手工将木束铺装成 3层结构板坯 ,表层
木束与芯层木束铺装方向垂直 。
1.3.6　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 。热压参数为:热压温
度 160℃、热压时间 0.8min/mm、热压压力 6MPa。热
压时间指第一段加压时间 , 不包括 2个低压段各
1min。如图 2所示 。
2　试验结果与分析
首先考察木束浸胶量与浸胶时间 、胶液浓度的
关系 ,试验结果见表 1、图 3。在此基础上研究表芯
质量配比 、施胶方式对板材性能的影响 。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、表 3。
图 2　热压曲线
Fig.2Thecurveofhotpressing
图 3　浸胶量变化趋势图
Fig.3　 Changestrendchartofofadhesive-soaking
205第 4期　　　　　　　　　　　　　李　奇等:　板坯结构 、施胶方式对沙柳重组复合板性能的影响
2.1　木束浸胶量与浸胶时间 、胶液浓度的关系
为保证木束浸胶均匀并能达到所要求的施胶
量 ,减少胶粘剂消耗 ,同时浸胶时间亦不宜过长 ,必
须对胶粘剂进行稀释 ,以原胶重量为基准 ,加入一定
量的水来降低胶液浓度 。本实验中 ,将原胶与水分
别以 1:1、1:2、1:3　3种比例进行混合 ,使胶液浓度
由原来的 43.4%稀释到 21.70%、14.47%、10.85%。
当沙柳木束干燥到含水率为 7.86%时 ,对不同
胶液浓度 、不同浸胶时间的沙柳木束浸胶量进行了
多次重复测定 ,其结果如表 1所示。
根据表 1可做出浸胶量变化趋势图 。从图 3可
看出 ,当沙柳木束含水率不变的情况下 ,随着浸胶时
间的增加 ,浸胶量随之增大 ,但达到一定的时间后浸
胶量增加较缓慢 。这是因为随着时间的延长 ,沙柳
木束内部组织逐渐被胶液充满而达到饱和状态时 ,
浸胶量将不会随浸胶时间的变化而发生显著变化。
本研究在考虑生产成本及产品性能的前提下 ,
确定将木束施胶量控制在 8% ～ 12%之间 。由表 1
和图 3可看出 ,胶液浓度过大 ,在较短浸胶时间内木
束的施胶量就能达到很大 ,施胶量控制较困难;胶液
浓度过小 ,为达到所要求的施胶量需耗费较长的时
间 。因此实验中所使用的胶液浓度选定为 14.47%,
通过浸胶时间来控制木束的施胶量。
2.2　表 、芯层质量配比对板材性能的影响
表 1　浸胶量与浸胶时间 、胶液浓度的关系
Tab.1Therelationshipbetweentheadhesive-soakingweight、adhesive-soakingtimeandthicknessoftheadhesive.
21.70(%) 14.47(%) 10.85(%)
30s 12.08 8.08 5.13
1min 13.44 9.46 5.80
2min 15.94 9.74 6.44
3min 16.52 10.04 6.93
5min 19.32 10.27 7.40
10min 20.16 10.64 7.78
20min 21.20 10.84 8.48
30min 21.94 11.02 8.90
40min 22.65 11.64 9.31
50min 22.93 11.93 9.64
60min 23.16 12.12 9.87
表 2　表 、芯层质量配比单因子试验结果
Tab.2 Thesingle-factorexperimentalresultsofqualityratioofparticleofsurfacelayertocorelayer
木束表芯层
质量配比
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
(%)
2.25:5.5:2.25 0.933 7.82 0.610 62.70 34.90 11.447 2.327 1970 15.82
2.5:5:2.5 0.919 7.67 0.715 64.14 27.81 12.343 1.844 2088 15.59
3:4:3 0.928 6.57 0.639 66.57 25.87 12.892 1.584 1893 16.24
木束平行铺装 0.940 6.12 1.043 91.70 1.81 13.521 -- 1997 14.89
　　从试验结果可看出 ,板材的内结合强度受表 、芯
层质量配比影响较大 。在试验中发现 ,垂直铺装的 3
层结构板材 ,试件破坏基本发生在表芯层的垂直结
合部位 ,这是由于结合部位表 、芯层木束间接触面积
较小所致。而平行铺装的板材 ,内结合强度明显高
于 3层结构的板材 。垂直铺装的 3层结构板材的纵
向强度和刚度随着表层木束比例的增加 ,呈现增大
趋势。表 、芯层质量配比对板材横向强度和刚度的
206 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报　　　　 　　　　　　　　2009年
影响非常显著 ,随着芯层木束所占比例增加 ,横向强
度和刚度明显增强 ,这是由于木束的顺纤维方向强
度较大 ,而垂直于纤维方向的横向强度很小 ,因此板
材纵向强度和刚度基本由纵向铺装的表层材料所决
定 ,横向强度和刚度基本由横向铺装的芯层材料所
决定[ 6] 。表 、芯层质量配比对板材的正面握钉力 、吸
水厚度膨胀率有一定影响 ,但影响不大。
本试验从提高较弱的横向强度和刚度 ,减小横 、
纵向强度和刚度差异的角度出发 ,并综合其它力学
性能指标 ,认为 2.25:5.5:2.25是较合适的板材表 、
芯层质量配比。
2.3　施胶方式对板材性能的影响
表 3　施胶方式单因子试验结果
Tab.3 Thesingle-factorexperimentalresultsofadhesiveapplicationmethod
施胶
方式
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
(%)
浸胶 0.933 7.82 0.610 62.70 34.90 11.447 2.327 1970 15.82
涂胶 0.945 8.98 0.425 66.42 36.39 11.670 2.769 1809 19.79
　　从试验结果看出 ,施胶方式对内结合强度和吸
水厚度膨胀率有显著影响 ,对正面握钉力有一定影
响 。在相同工艺条件下 ,浸胶方式较涂胶方式压制
出的板材内结合强度明显提高 ,吸水厚度膨胀率明
显降低 ,正面握钉力有所提高。这是由于采用浸胶
方式进行施胶 ,胶液在木束表面分布均匀 ,木束之间
形成了连续的胶层 ,从而使内结合强度明显提高。
同时木束内部也浸润了一部分胶液 ,热压时 ,使木束
内部 、木束间结合较紧密 ,这种紧密结合又使水分难
以浸入 ,使吸水厚度膨胀率明显降低 ,正面握钉力有
所提高 。浸胶方式较涂胶方式的纵 、横向静曲强度
及弹性模量有所下降 。这是因为浸胶方式较涂胶方
式虽然使胶液在木束表面分布均匀 ,使得强度有上
升趋势 ,但浸胶后木束内部胶液增加 ,表面胶层的胶
液减少 ,致使板材最终强度有所下降 。综合考虑各
主要性能指标 ,认为浸胶是较适宜的施胶方式 。
3　结论与展望
3.1　沙柳重组复合板的结构形式及施胶方式是影
响其性能的重要因素 。施胶方式为浸胶 ,板材采用
三层垂直铺装结构 ,表 、芯层质量配比为 2.25:5.5:
2.25较好 。
3.2　在热压温度 160℃、热压时间 0.8min/mm、热压
压力 6MPa、施胶量 10%的条件下 ,以酚醛树脂为胶
粘剂 ,施胶方式为浸胶 ,表 、芯层质量配比为 2.25:
5.5:2.25时 ,压制的 3层垂直铺装结构的沙柳重组
复合板能够很大程度弥补重组木纵 、横向强度差异
较大的不足 ,且横向强度能达到常用人造板材的使
用要求 。
3.3　在此研究基础上 ,可进行热压工艺 、2次贴面工
艺的深入研究 ,以进一步提高板材的横向强度及耐
水性能 ,使其在建筑模板 、车箱底板等领域得到应
用 [ 7, 8] 。
参　考　文　献:
[ 1] 　冯利群 , 高晓霞.沙柳材纤维构造及其化学成分分析
〔J〕.内蒙古林学院学报 , 1996(1):38-42.
[ 2] 　殷荣忠.酚醛树脂及其应用 〔M〕.北京:化学工业出版
社 , 1990.
[ 3] 　金维洙 , 马岩.重组木制造工艺学 〔M〕.哈尔滨:东北林
业大学出版社 , 1998.
[ 4] 　阿伦 , 高志悦.沙柳材重组木的研制〔J〕.林业科技 ,
2006, (06).
[ 5] 　GB/T17657 -1999, 人造板及饰面人造板理化性能试
验方法〔S〕
[ 6] 　汤晓华.新型复合结构材 --重组木复合刨花板〔J〕.
东北林业大学学报 , 1997, 25(1):62-64.
[ 7] 　GB/T17656-1999, 混凝土模板用胶合板〔S〕
[ 8] 　LY/T1574-2000,混凝土模板用竹材胶合板〔S〕
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