塑復合刨花板性能的影響-DHG-9623A使用

我國竹類資源和竹林面積均居世界第一。竹子具有生長周期短、力學性能優良等特性，然而竹材在 加工過程中會產生竹粉、竹刨花、竹纖維等加工剩余 物。為此，許多研究者針對竹材剩余物的二次利用開 展研究，如將竹刨花與廢舊塑料復合制備竹塑復合材料，相關結果表明：竹塑刨花板制造工藝可行，板材主要物理力學指標均達到家具及室內外裝修用板要求， 耐水與穩定性等更優越。利用竹材邊角料和塑料制 備新型復合材料，具有廣闊的市場空間和應用前景。

1 材料與方法

1.1  材料

1.2 儀器設備

BY302×2/15 萬能試驗壓機,蘇州新協力機器制 造有限公司；DHG-9623A電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設備有限公司；MJ104A手動進料木工圓鋸 機，上海木工機械廠；BCMT6140 微機控制電子萬能 力學試驗機，深圳市新三思計量技術有限公司；KO3 - 15 型攪拌機，溫州市華一機電有限公司；DENSE-LAB marks斷面密度分析儀，德國EWS公司。

1.3  方法

1.3.1  制板工藝

按幅面尺寸為350 mm×350 mm×14 mm，目標密 度為（660±20）kg/m3 壓制三層結構竹/塑復合刨花 板。分別稱取定量的竹刨花、UF膠和PE粉末。首先， 將竹刨花按照1：8：1 的比例分成3 份，分別用于刨花板 的上中下三層；其中，PE粉末僅在芯層添加，在添加之 前，先將質量分數為0.3%的KH560 均勻噴灑在PE粉 末上面，然后將處理后的PE粉末加入芯層竹刨花中混 合均勻，再對上中下層的竹刨花分別均勻施膠；人工分層均勻鋪裝（見圖1）；預壓；在2.5 MPa的壓力條件下 熱壓成型，并靜養48 h；最后制備試樣。

1.3.2  正交試驗設計

在現有竹材刨花板的生產工藝基礎上，采用L16（45 ） 正交試驗設計考察PE添加量、UF膠用量、熱壓溫度及 熱壓時間對竹/塑復合刨花板物理力學性能的影響。 L16（45 ）正交試驗因素水平如表2 所示。

1.3.3  性能檢測

根據標準 LY/T 1842—2009《竹材刨花板》中關 于竹材刨花板的靜曲強度（MOR）、內結合強度（IB）、 2 h吸水厚度膨脹率（TS）及甲醛釋放量測定要求制備 相應的試樣，其中，靜曲強度試件尺寸為330 mm×50 mm×14 mm，內結合強度和2 h吸水厚度膨脹率的試件 尺寸為50 mm×50 mm×14 mm，甲醛釋放量試件尺寸 為20 mm×20 mm×14 mm。每一性能取6 次重復試驗 的平均值，最后分析不同參數對竹/塑復合刨花板物理 力學性能的影響。

2 結果與分析

根據表2 因素水平安排正交試驗L16（45 ），各試驗 序號樣品的靜曲強度（MOR），內結合強度（IB），2 h 吸水厚度膨脹率（TS）及甲醛釋放量參照LY/T 1842— 2009 進行測定。靜曲強度的 極差R大小順序為A > B > C > D，即靜曲強度受PE添加 量的影響最大，其次為UF施膠量，熱壓溫度，熱壓時間 影響相對較小；根據靜曲強度的極差可知，不同因素水 平的最優水平為A1 、B1 、C1 、D3 。內結合強度受四要素 影響的大小順序為A > C > B > D，PE對內結合強度的 影響最大，較優的因素水平為A4 、B4 、C2 、D3 。2 h吸水厚 度膨脹率受四因素影響的大小順序為A > C > B = D， 較優的因素水平為A4 、B4 、C2 、D3 。甲醛釋放量受四因 素影響的大小順序為A > B > C > D，說明PE的添加量 與復合刨花板的甲醛釋放量密切相關，較優的因素水 平為A1 、B2 、C3 、D3 。綜合以上分析得出：PE添加量對復 合刨花板的物理力學性能影響最大，熱壓時間的作用 相對較小。A因素的F值為 120.489，遠大于F0.01 (3,3)，所以PE用量對內結合強度 的影響極顯著。在熱壓過程中，PE受熱熔化，附著在 竹刨花表面，待溫度逐漸冷卻后，PE固化并在壓力的 作用下將竹刨花緊密粘合在一起，從而對竹/塑復合刨 花板的靜曲強度起到重要作用。B因素的F值為7.809， 位于F0.1 (3,3)和F0.05 (3,3)之間，表明UF膠黏劑用量對 內結合強度的影響較顯著，而熱壓溫度和熱壓時間對 內結合強度的影響均不顯著。

3 結論

通過正交試驗得出，制備三層結構竹/塑復合刨 花板的優化工藝組合為PE添加量6%、UF施膠量2%、 熱壓溫度205℃、熱壓時間12 s/mm，三層結構竹/塑復 合刨花板產品主要性能達到LY/T 1842—2009 竹材刨 花板A類標準要求。驗證試驗表明，與普通竹材刨花 板的主要物理力學性能相比，竹/塑復合刨花板的 2 h 吸水厚度膨脹率和甲醛釋放量分別降低了54.4%和 54.7%。此外，竹/塑復合刨花板的靜曲強度比普通竹 材刨花板提高了14.0%；兩者的剖面密度分布無明顯 差異。PE粉末有助于提高復合刨花板的靜曲強度，可 以作為黏合劑取代部分UF膠黏劑。