全 文 ：第 28 卷 第 4期
200 0年 7月
东 北 林 业 大 学 学 报
J O U R N A L O F N O R T H EA ST F O R E ST R Y U N I V E R S IT Y
V o l
.
2 8 N o
.
4
J u l
.
2 00 0
任豆树阻燃刨花板研制 ”
侯伦灯 李玉蕾 杨远才 李平宇
(福建林学院 . 南平 . 53 30 1)
摘 要 分析说明 了南方速生阔叶树种任豆树的显微构造 、 化学组分和物理特性 。 经试脸压制队燃 e.J 花板 .
其物理 力学性能与阻燃性能及饰面后表面理化特性等各项指标符合相关标准的要求 。 实验表明 : 速生任豆树是剑
花板生产的优良材杆 。
关键词 任豆树 ; 综合利用 ; 研制开发
分类号 T S6 53 . 5
D e v e l o pm e n t a n d E x p l o i t a t i o n o f eZ
n i a i n s ig,l is Ch
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.
F l a m e R e t a r d a n t p a r ti e l e B o a r d / H o u t u n d e n g
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.
Y a n g Y u a n e a i
、
Li Pi n g y u ( F uj i a n C o ll e g e o f F o r e s t r y
,
Fuj ia n 3 5 300 1
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N o r t h e a s t F o r e s t卿 U n i v e r s i t y一 2 00 0 . 25 (4 )一 97 一 9 9
I n t h is P a P e r
,
t h e t i n y s t r u e t u r e
.
e h e m i e a l e o m P o s i t io n a n d P h y s i e a l P r o P e r t ie s o f fa s t
一
g r o w i n g t r e e
s P e e ie s Z e n ia i n s ig n i s w e r e a n a l y z e d
.
T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t i t 15 fe a s i b l e t o u s e Z e n i a i n s i g n i s a s r a w
11飞; l t e r i a l t o n 飞a n u fa e t u r e fl a n l e r e t a r d a n t P a r t ie le b o a r d
.
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.
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P hy s i e a l a n d e h e m i e a l P r o pe r t i e s a n d fl a m e r e t a r d i n g P r o Pe r t ie s a r e u P t o t h e e o r r e la t iv e s t a n d a r d
,
K e y w o r d s Z e矛了i a in s I’g n is C h u n . 二 C o m P r e h e n s i v e u t i l iz a t i o n : D e v e l o Pm e n t a n d e x P l o it a t i o n
森林是一种可再生的宝贵自然资源 , 蕴藏着十
分丰富和复杂的自然生态系统 。 森林滥伐现象已使
世界森林遭受愈来愈严重的威胁 。 我国森林资源缺
乏 , 人均林地面积为 0 . 1 12 h m Z , 占世界第 1 19 位 ;
人均森林蓄积量仅 。 . 12 m 2 . 低于 o . 65 m ,的世界平
均水平 、 、 从我国目前生态环境状况分析 , 由于天然
林资源遭受破坏 , 已经引发了严重的生态环境问
题 。 近年来越来越频繁的自然灾害 , 给国家和人民
带来严重损失 〔 ” 。 为此国家采取系列措施 , 包括
制定和启动了天然林保护工程 、 大幅度调减木材产
量等 。 但随着我国经济建设的发展 、 对木材及其制
品供应提出了更高的要求 , 这是我国木材供求面临
的新形势 。 我国森林资源调查结果表明 , 从量上讲
全国可供采伐利用的用材资源只有 14 一 15 亿 m , ,
而我国目前年均木材总耗 2 . 5 亿 m , 。 专家预测
20 0 一 2 0 10 年 , 我 国木材年缺 口 量将达 6 00
万 m , 对木材需求量的增加 , 将使以往主要依靠消
耗天然林资源而存在的传统木材工业受到极大冲
击 . 传统的人造板生产原料缺口 日益突出 , 急待寻
找新的原料资源 。
任豆树 ( Z e n i a i n s ig n i s C h u n . ) 又称翅荚木 、
砍头树等 . 属苏木科任豆属 ( Z en ia ) 落叶速生阳性
乔木树种 , 树干通直 , 树皮薄 , 出材率高 。 任豆树
用途广泛 , 长期以来主要作为速生树种经营 , 主要
分布于我国广东 、 广西 、 云南 、 贵州 、 湖南等省
区 〔” 。 本课题将任豆树主要化学组分 、 刨花形态
和主要物理特隆做全面分析 ; 并就其作为原料在人
造板生产上的应用进行系统研究 。 前文已经分析速
生阔叶任豆树材性及阻燃纤维板研制工艺 , 本文论
述速生阔叶树阻燃刨花板研制工艺 。
1 材料与方法
l) 福建省科委手岸研究基金资助项目。
第 l 作者简介 : 侯伦灯 男 , 19 64 年 1 月生 ,
产工业系 . 副教授
收稿日期 : 2 00 年 2 月 14 日
责任编辑 : 截芳天
1
.
1 木材原料
试验用速生阔叶任豆树原料由福建省永安市东
波林场提供 。 木段长度约为 1 0 0 m m . 直径为
150 一 20 0 m m , 含水率 20% . 气干密度 0 . 3 78 9 / e m ,
( 12% 含水率 ) 。 任豆树木材显书铆沟造呈 : 导管横切
面圆形及卯圆形 . 单管孔及少数径列复管孔 . 复管
孔由 2 一 4 个组成 , 螺纹加厚末见 ; 管间纹孔式互
DOI : 10. 13759 /j . cnki . dlxb. 2000. 04. 027
呢 东 北 林 业 大 字 字 报 第 28 卷
列 . 穿孔单一 , 导管与射线间纹孔式类似管间纹孔
式 。 轴向薄壁组织丰富 、 呈环管束状 、 翼状 、 轮界
状及不规则带状 。 木刨花壁薄至厚 , 单纹孔式略具
狭缘 。 木射线局部排列较整齐 . 单列射线甚少 ,
2 一 4 列较多 . 内含少量树胶 。 任豆树的主要化学
组分 : 刨花素 48 . 72 % 、 戊聚糖 25 . 65 % 、 木质素
20
.
35 1%
、
N a O H 抽出物 14 . 34% 。
1
.
2 胶粘剂与阻燃剂
试验使用脉醛树脂胶作为刨花胶粘剂 . 使用自
行研制的添加型阻燃剂 , 主要成分有聚磷酸胺 、 三
聚氰胺 、 尿素 、 甲醛和氢氧化铝等 , 在任豆树阻燃
刨花板生产的施胶过程中加入 〔 ” 。 防水剂为熔融
石蜡 。 使用自制的改性三聚氰胺胡旨. 以适应低压短周期三聚氰胺浸渍纸饰面任豆树阻燃刨花板的需
要 ` 4 ’ 、
1
.
3 试验方法
任豆树原料经 BX Z 16 鼓式削片机和 B X 4 6 刨
片机制备刨花 。 刨花在试验室干燥箱进行干燥 , 通
过施加胶粘剂 、 防水剂与阻燃剂 , 框架铺装成型 ,
试验热压机热压 . 检测等工艺过程生产任豆树阻燃
刨花板 。 试验设计采用 L g (3勺正交试验方案 (见表
l) 优化生产工艺 . 其它主要工艺参数如下 : 木段含
水率 40 % 一 60 % 、 防水剂量 l% 、 热压压力 2 . 8 一
3
.
5 M P a
。 基材使用低压短周期三聚氰胺浸渍纸饰
面技术 。 饰面技术主要工艺参数 : 浸渍纸椰旨含量
80% 一 120% 、 残留挥发分 6% 一 8% 、 基材含水率
6% ~ 8%
、 热压温度 17 5 一 18 5 ℃ 、 热压压 力
2
.
6 ~ 2
.
8 M P a
、 热压时间 50 ~ 60 5 〔” 。
表 1 正交试验因素水平
因素水平—施胶剑 g · m 一 2 阻燃剂量 % 热压温叨 ℃ 热压时间/m i n
2 结果与分析
一、ùù、J`J,jl、ù一了..二,二胜盖l 2
l 4
l 6
l 0
l 2
l 4
1
.
4 检洲方法
任豆树阻燃刨花板的物理力学性能 、 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 G B /T 4 987一 92 、
G B / T 15 10 2一94 、 G B / T 2406 一 93 、 G B 240 8一
80
、
G B 460 9一 84 、 美国试验和材料学会 A S T M
S t a n d a r d E 一 906 检验标准等进行 〔 6 ’ 。
2
.
1 任豆树阻燃刨花板技术性能指标
任豆树阻燃刨花板与普通木质刨花板生产工艺
相差不大 . 但刨花原料在进行阻燃处理时 , 生产工
艺相应进行调整 。 生产的任豆树阻燃刨花板物理力
学性能和阻燃性能及主要表面理化性能分别参照相
关标准 、 检测结果如下 :
任豆树刨花板主要物理力学性能
密度 / g · e m 一 , 0 . 50 一 0 . 55:
含水率 % 5 . 0 一 H . ;0
静曲强度 /M p a 18 . 0 一 35 . 0:
弹性模量 /M p a 5 . 0 一 6 . 0:
内结合强度 /M p a 0 . 25 一 0 . 75:
吸水厚度膨胀率 % 《 ;8
甲醛释放量 / 拜g · g 一 ’ 《 300 。
任豆树阻燃刨花板主要阻燃性能
水平燃烧性 G B 24 08一 80 / I 或 G B 240 8一
80 / 11
垂直燃烧性 F V 一 ;0
氧指数 % 40 一 5 ;0
热释放率 / k w · m 一 , ( 2 m i n 内 ) 《 50 。
任豆树阻燃刨花板主要表面理化性能
耐磨性 < 0 . 8 m g / ;r
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
.
2 木段含水率对刨花质量的影响
为了解木段含水率对刨花形态和刨花尺寸及刨
花表面质量的影响 、 对所制备的刨花从长度和厚度 2
个方向进行测量 , 并对刨花的表面粗糙度进行直观
比较 。 结果表明木段含水率在 40 % 一 60 % 时 , 刨花
形态 、 刨花长度和厚度尺寸比较均匀 , 刨花表面光
滑 , 质量较好 。 木段含水率过低则刨花破碎率较
高 。
2
.
3 阻姗剂对阻燃效果和板子性能影响
木材成分中除少量的水分和无机盐外 . 大部分
是有机成分 。 其有机物中 70 % 遇热分解生成可燃性
挥发物质 。 气相燃烧过程中增殖大量活泼的经基游
离基 ( H O · ) . 不断延续与有机成分生成碳氢化
合物游离基和水 ; 并在有氧燃烧情况下 . 碳氢化合
物游离基分解形成新的经基游离基 . 如此循环使气
第 4 期 侯伦灯等 : 任豆树阻燃刨花板研制
相燃烧呈链式反应 〔 ’ · s ’ 。
试验中我们使用氨基树脂为载体 、 聚磷酸盐为
主剂的阻燃剂 、 其作用在于它们燃烧时反应形成偏
磷酸 。 偏磷酸聚合成非常稳定的多聚态 、 成为材料
的保护层能起隔热和隔氧作用 。 聚磷酸还可使木材
中多糖类物质脱水而炭化 , 改变碳水化合物热分解
生成可燃性挥发物质的反应途径 , 而起到阻燃的效
果 。 氨基树脂载体还可使无机盐微胶囊化 , 使无机
盐不直接与木材纤维接触 . 而减少磷氮系阻燃剂对
板材物理力学性能的影响 〔 ’ · 吕· 9 ’ 。 实验结果也表明
了任豆树阻燃刨花板阻燃性能和物理力学性能 良
好 。
2
.
4 密度对板子性能的影响
依据上述选定的工艺参数 , 为探讨板材密度对
板子性能的影响而分别压制几种不同密度的板子 ,
其测试结果见表 2 。 随着板子密度的增加 , 板子的
静曲强度和内结合强度显著上升 , 弹性模量值也有
所提高 。 板子密度的变化对板子吸水厚度膨胀率的
影响比较小 。 主要原因是速生任豆树的密度较小 ,
在压制成中密度阻燃刨花板时 , 刨花用量体积较
大 。 在确保刨花单位面积受胶量的情况下 , 热压时
刨花受压程度较大 , 胶合效果较好 。 这与木材的密
度和强度一般存在的线性关系 · 即密度越高则强度
也越大相类似 。
有所提高 , 板子的吸水厚度膨胀率则降低 。 热压压
力的变化会对板子断面结构的密度分布产生显著影
响 . 进而影响到板子的物理力学性能 。
2
.
6 任豆树阻姗刨花板的表面处理
低压短周期三聚氰胺浸溃纸饰面技术近年来在
人造板生产上得到迅速广泛的应用 。 工艺上应重视
基材质量 、 表面质量 、 三聚氰胺树脂的改性 、 装饰
纸浸渍树脂含量及干燥程度的控制 , 才能确保表面
处理效果和性能 。 任豆树阻燃刨花板表面理化性能
分析表明 : 耐磨性 、 耐香烟灼烧性 、 耐蒸汽性 、 耐
污染腐蚀性 、 耐干热性显示良好 。
3 结束语
试验结果表明 , 任豆树阻燃刨花板生产工艺易
于控制 , 只要工艺参数制定合理 , 采用速生阔叶任
豆树为原料制造阻燃刨花板是可行的 。 产品物理力
学性能和阻燃性能优良、 表面装饰处理后的表面理
化性能良好 。 产品可广泛应用于建筑 、 室内装修 、
家具制造 、 交通运输等行业 。
参 考 文 献
表 2 板子密度与板子性能的关系
各义密度 实测密度
/ g
·
c m
一 3
/ g
·
c m
一 3
静曲强度 弹性模量
/M P
a
内结合强度
/ M P a /M P a
吸水厚度
膨胀率 %
0
.
6 6 20
.
2 5
.
1 x 10 3 0
.
35 7
.
7 5
0
.
7 1 2 3
.
4 5
.
4 x 10 3 0
.
4 7 7
.
8 6
0
`
77 36
.
3 6
.
0 x 10 3 0
.
53 7
.
9 2
J`ntjrnùō /,产
2
.
5 热压工艺对板子性能的影响
试验分析结果表明热压工艺对板子的力学性能
及吸水厚度膨胀率有较显著的影响 。 当热压温度从
15 ℃升至 175 ℃时 , 板子的静曲强度和弹性模量
提高较快 。 热压温度适中时则板子的吸水厚度膨胀
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