全 文 ：任豆树材性及阻燃纤维板的研制
侯伦灯 李玉蕾 李平宇 刘景宏 黄碧中
(福建林学院)
摘 要 分析了南方速生树种任豆树的纤维形态 、化学组分和物理特性 , 经试验压制阻燃纤维板 ,其物理力学性
能与表面理化特性及阻燃性能等各项指标符合国家相关标准的要求。实验表明:任豆树是纤维板生产的优良材
料 ,具有推广种植和综合利用开发的特殊价值。
关键词 任豆树;综合利用;研制开发;纤维板
30 林业科技开发 2000 年第 14 卷第2 期
任豆树(Zenia insignis Chun)又称翅荚木 、砍头树
等 ,属苏木科任豆属(Zenia)落叶速生阳性乔木树种 ,
萌芽性强 、浅根性 、侧根粗壮发达 ,能在石缝中生长 ,
常为南方绿化石山的优良速生树种 ,同时抗病虫害能
力强 、树干通直 、树皮薄 、出材率高[ 1] 。任豆树用途广
泛 ,长期以来主要作为速生树种经营 ,分布于我国的
广东 、广西 、云南 、贵州 、湖南等省区。福建省永安市
东波林场于1982年开始进行任豆树引种试验并取得
成功 。本课题将任豆树主要化学组份 、纤维形态和主
要物理特性作全面分析 ,并就其作为原料在人造板生
产上的应用进行系统研究 。
1 材料与方法
1.1 任豆树
试验用任豆树原料由福建省永安市东波林场提
供。有关材料如下。
1.1.1 任豆树的主要化学组份
纤维素(%) 48.72
戊聚糖(%) 25.65
木质素(%) 20.35
1%NaOH 抽出物(%) 14.34
热水抽出物(%) 3.8
有机溶剂抽出物(%) 2.42
灰分(%) 0.48
1.1.2 任豆树纤维主要形态特征
导管平均弦径(μm) 184
木纤维平均长度(mm) 0.91 ～ 1.49
木纤维平均直径(μm) 15.0 ～ 18.0
长宽比 50.6 ～ 99.3
1.1.3 任豆树的主要物理特性
绝对含水率(%) 19.4
全干密度(g/cm3) 0.335
＊ 本课题为福建省科委科学研究基金资助项目。
气干密度(g/cm3 ,12%含水率) 0.378
基本密度(g/cm3) 0.314
吸水率(%, 6 h) 45.6
吸水率(%, 24 h) 178.5
1.2 胶粘剂
试验使用低毒性脲醛树脂胶作为纤维胶粘剂 ,并
使用聚乙烯醇 、六次甲基四胺和三乙醇胺等组份制得
改性三聚氰胺树脂[ 4] ,以适应低压短周期三聚氰胺浸
渍纸饰面任豆纤维板的需要 。试验用胶粘剂均由实
验室自行配制。
1.3 阻燃剂
目前国际上有机树脂类型阻燃剂的研究发展较
快 ,国内外都在积极开发研究阻燃性能好 、热解燃烧
产物少烟 、低毒 ,价格低廉 、使用方便 、性能稳定 、抗流
失性强的阻燃剂[ 5] 。试验中我们使用自行研制的有
机树脂类型阻燃剂 ,其组成包括成炭剂 、脱水成炭催
化剂和发泡剂 ,主要成分有聚磷酸胺 、三聚氰胺 、尿
素 、甲醛 、季戊四醇和氢氧化铝等 ,在任豆树阻燃纤维
板生产的施胶过程中加入 。
1.4 试验方法
任豆树原料经切片 、蒸煮软化 、纤维分离 、纤维干
燥 、施加阻燃剂 、施加胶粘剂 、成型 、热压 、后处理 、饰
面等工艺过程生产阻燃中密度纤维板[ 2 ,3] 。采用正
交设计方法优化生产工艺 ,分析探讨了热磨制浆 、纤
维干燥 、施加阻燃剂胶粘剂 、成型热压 、后处理等工艺
过程中各主要因素对产品质量的影响。
1.4.1 生产工艺
主要工艺参数:
纤维含水率(%) 6 ～ 10
施加胶粘剂(%) 12 ～ 16
施加阻燃剂(%) 8 ～ 14
热压压力(MPa) 2.8 ～ 4.0
热压温度(℃) 155 ～ 185
技术开发
DOI :10.13360/j.issn.1000-8101.2000.02.011
热压时间(s/mm) 30 ～ 50
饰面工艺参数:
基材厚度偏差(mm) ±0.1
基材含水率(%) 6 ～ 8
浸渍纸树脂含量(%) 80 ～ 120
残留挥发分(%) 6 ～ 8
热压压力(MPa) 2.2 ～ 2.8
热压温度(℃) 175 ～ 195
热压时间(s) 50 ～ 60
1.4.2 检测方法
任豆树阻燃纤维板的物理力学性能 、表面理化性
能 、燃烧过程中水平与垂直燃烧性能 、氧指数和热释
放率的检测 , 分别参照 GB11718.1 ～ 10-89 、GB/
T15102-94 、GB/T2406-93 、GB2408-80 、GB4609-
84 、美国试验和材料学会ASTM Standard E-906检验
标准等进行检测 。
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2 结果与分析
2.1 任豆阻燃纤维板技术性能指标
任豆树阻燃纤维板与普通木质纤维中纤板生产
工艺相差不大 ,但纤维原料在进行阻燃处理时 ,生产
工艺相应进行调整[ 2 ,3] ,基材使用低压短周期三聚氰
胺浸渍纸饰面技术(亦可使用微薄木饰面技术)[ 4] ,生
产的任豆树阻燃纤维板物理力学性能 、表面理化性能
和阻燃性能分别参照相关标准检测结果如下 。
2.1.1 任豆树纤维板主要物理力学性能
密度(g/cm3) 0.65 ～ 0.85
含水率(%) 5 ～ 10
静曲强度(MPa) 17.2 ～ 45.6
弹性模量(MPa) 2000 ～ 4200
平面抗拉强度(MPa) 0.62 ～ 1.35
吸水厚度膨胀率(%) <12
甲醛释放量(mg/100g) <30
2.1.2 任豆树纤维板主要表面理化性能
耐磨性 ≤80mg/100r
耐香烟灼烧性 无黄斑和光泽以外的变化
耐蒸汽性 无突起 、变色 、开裂
耐污染腐蚀性 无污染 、无腐蚀
耐干热性 无开裂 、无鼓泡
2.1.3 任豆树纤维板主要阻燃性能
水平燃烧性 GB2408-80/ Ⅰ或 GB2408-80/ Ⅱ
垂直燃烧性 FV-0
氧指数(%) 40 ～ 60
热释放率(kW·min/m2 ,2 min) ≤80
2.2 分 析
(1)试验研究过程中对任豆树材性检测结果分析
表明:任豆树木材纵切面上导管线明显 ,轴向薄壁组
织发达 ,木射线细 ,数量适中 ,含少量树胶;任豆树木
材的戊聚糖含量和 1%NaOH 抽出物含量较高;任豆
树木材密度较低而吸水性较强 。为了保证纤维浆质
量和制浆得率 ,应采用低温蒸煮软化热磨制浆工艺 ,
同时工艺上应加强纤维防水性能的处理 ,以稳定和提
高任豆树纤维板的物理力学性能[ 3] 。
(2)任豆树纤维板主要表面理化性能分析表明:
耐磨性 、耐得烟灼烧性 、耐蒸汽性 、耐污染腐蚀性 、耐
干热性显示良好 。低压短周期三聚氰胺浸渍纸饰面
技术原是为刨花板二次加工而研究开发的新技术 ,近
年来在人造板生产上得到迅速广泛的应用。工艺上
应重点解决三聚氰胺树脂的改性 、基材质量的控制以
及装饰纸浸渍树脂含量的保证 ,确保表面装饰性能和
效果[ 4] 。
(3)对纤维进行阻燃处理就是设法阻碍这种纤维
的热分解 ,抑制可燃性气体生成 ,改变热分解反应机
理或通过隔离热和空气以及稀释可燃性气体来达到
目的[ 5] 。在施胶工艺过程中加入自制有机树脂类型
阻燃剂 ,经测试 ,任豆树阻燃纤维板阻燃性能好 、热解
燃烧产物少烟 ,阻燃剂使用方便 ,性能稳定。检测材
料燃烧过程中热释放率变化状况 ,分析比照美国试验
和材料学会 ASTM Standard E-906检验标准(美国联
邦航空局FAA标准:阻燃材料最大热释放率≤65kW/
m2 和热释放量≤65kW·min/m2 , 2 min),任豆树纤维
板5 min燃烧测试过程中最大热释放率和前2 min燃烧
测试过程中热释放量可以得到控制 ,能够满足建筑和
家具材料使用要求。
3 结论与建议
(1)任豆树是对立地条件适应性广的速生丰产优
良树种 ,具有推广种植和综合利用开发的特殊价值 ,
并对我国天然林保护工程的实施将产生积极的效果 。
(2)任豆树主要化学组份 、纤维形态和物理特性
分析表明 ,任豆树是一种理想的人造板生产原料 ,可
适应普通或特种功能纤维板 、刨花板和胶合板的
生产。
(3)任豆树纤维板生产工艺简单 、生产成本较低 、
产品物理力学性能优良 ,经阻燃处理和表面装饰后的
阻燃性能和表面理化性能理想 ,产品可广泛应用于建
筑业 、室内装修 、家具制造业 、交通运输等行业 。
(4)速生树种用于人造板生产的研制开发 ,改善
技术开发
和提高人造板产品结构与功能是我国人造板工业发
展所必需 。任豆树纤维板生产技术成熟 ,建议人造板
生产企业积极推广应用。
参考文献
1 赵瑞峰.石山造林速生树种———任豆.广西植物 , 1982 , 2(2):99～
102
2 张贵麟等.阻燃中密度纤维板的研究.南京林业大学学报 , 1992 , 16
(4):13～ 17
3 徐咏兰主编.中密度纤维板制造.北京:中国林业出版社 , 1995
4 侯伦灯等.低压短周期浸渍纸饰面刨花板技术的应用研究.木材加
工机械 ,1997 ,(4):6～ 8
5 王元宏.阻燃剂化学及其应用.上海:上海科技文献出版社 , 1988
(通讯地址:353001 ,福建省南平市)
杉木小径材干燥方法探讨
杨文斌1 马连祥2 顾炼百2
(1 福建林学院 2 南京林业大学)
摘 要 作者提出杉木小径材对剖干燥的方法 ,通过试验表明 , 该方法干燥小径材可避免干燥缺陷产生 ,从而为
提高杉木小径材干燥合格率提供了一条途径。
关键词 杉木;小径材;干燥
32 林业科技开发 2000 年第 14 卷第2 期
杉木是南方重要的用材树种 ,木材产量占全国商
品材生产的 1/5 ～ 1/4 ,每年杉木小径材 、间伐材 、树
梢及木材加工剩余物约有上百万立方米 。这些杉木
具有径级小 、长度短 、弯曲度大 、幼龄材含量高 、材质
较差 、干燥易产生变形 、开裂等缺点 。日本 、欧美等发
达国家的做法是将木材制成胶合木 ,然后将胶合木加
工成各种木制品 ,可以说胶合木作为一种新型基材 ,
将被社会广泛采用[ 1] 。目前 ,国内胶合木生产刚起
步 ,其主要工艺过程包括截断 、干燥 、涂胶 、热压等 ,本
文将对胶合木生产过程中的干燥阶段工艺进行初步
的分析和探讨。
1 试验材料
试材:杉木小径材 ,产地南平 , Υ8 ～ 12 cm ,木段长
35 cm ,初含水率 25%～ 83%, 要求终含水率 8%～
12%。
试验设备:恒温干燥箱 ,调温调湿箱 。
2 试验方法
2.1 试验方案的选择
常规的干燥方法是将杉木先锯成板材再干燥 ,然
后进行胶合木的后续工艺 ,考虑到杉木小径材材质松
软 ,径级小 ,若采用这种方法 ,可能出材率较低 。而采
用圆木段或半圆木段进行干燥 ,之后再进行锯材 ,则
可直接得到干的板材 。国外干燥采用所谓的“S-D-R”
法 ,即为“锯解-干燥-剖分” ,即先将圆木段先锯成厚
板材 ,然后干燥 ,紧接着锯成薄板 。本试验方案宗旨
与其有类似之处 。
2.2 第 1次试验
2.2.1 木段的准备
将木段分成 A 、B 、C 、D 、E 5组 ,每组木段 5个 ,A
组为圆木段 ,其余各组为对剖材 。再将 A 、B 两组各
分成 2小组 ,即 A1 、A2 、B1 、B2。每小组试材各 5 块
(表1)。
表 1 无湿度控制时杉木小径材干燥情况一览表
组别 规格 W初(%)
W终
(%)
干 燥
基准号
干燥速度
(%/ h) 干燥缺陷
A1 Υ10 35.2 8.2 J1 0.45 径裂严重
A2 Υ10 36 8 J2 0.21 径裂较严重
B1 Υ10对剖 83.1 7.5 J1 0.95 径面翘曲 ,少量开裂
B2 Υ10对剖 82 9.5 J2 0.43 径面翘曲 ,少量开裂
C Υ10对剖 40 6.9 J2 0.33 径面翘曲 ,少量开裂
D Υ10对剖 25 8 J2 0.21 径面轻微翘曲 ,无开裂
E Υ10对剖 30 9 J2 0.26 径面轻微翘曲 ,无开裂
2.2.2 干燥基准的设置
使用恒温烘干箱 ,只控制干球温度。
J1:初温 75℃,分阶段升温 ,最高 95℃。
J2:初温 60℃,分阶段升温 ,当含水率<20%时 ,
温度升至 90℃。
A1 、B1 2小组的干燥基准选择 J1 ,A2 、B2 、C 、D 、E
的干燥基准选择 J2 ,其干燥曲线见图 1。
2.3 第 2次试验
2.3.1 木段的准备
对剖材A′、B′、C′3 组 ,每小组试材 3块结果见
技术开发