刨切薄竹载药量对薄竹胶合板力学性能的影响

王书强，牛帅红，庞小仁，李延军,，金 敏，王 丽,*

（1. 浙江农林大学工程学院，杭州 临安 311300；2． 浙江省木材科学与技术重点实验室，浙江 临安 311300）

刨切薄竹载药量对薄竹胶合板力学性能的影响

王书强1，牛帅红1，庞小仁2，李延军1,2，金 敏2，王 丽1,2*

（1. 浙江农林大学工程学院，杭州 临安 311300；2． 浙江省木材科学与技术重点实验室，浙江 临安 311300）

利用复配阻燃剂研究了浸渍温度、浸渍时间及浸渍浓度对刨切薄竹载药量的影响，并测试了不同载药量薄竹胶合板的力学性能。结果表明：在温度60℃，时间8 h，浸渍浓度30%时为最佳浸渍条件；力学性能测试表明，经过阻燃处理的薄竹胶合板随着载药量的增加其胶合强度有所下降，未处理试样的胶合强度为0.85 MPa，含水率为11.0%，经阻燃处理载药量为6%、8%、10%、12%的胶合板胶合强度依次为0.75 MPa、0.71 MPa、0.64 MPa、0.58 MPa，分别下降了11.8%、16.5%、24.7%、31.8%，含水率范围为12.3% ~ 13.2%。当载药量为6%和8%时胶合强度满足普通胶合板的国标指标值，即≥0.70MPa；综合含水率和胶合强度可知8%为最佳载药量。

刨切薄竹；阻燃；薄竹胶合板；力学性能

中国是竹类资源最丰富的国家，素有“竹子王国”之称。在400多万hm2纯竹林中，具有较高经济利用价值的毛竹林有280万hm2，占70%左右[1]。目前国内开发的一些竹产品主要用于建筑模板、车厢底板、室内装饰地板三个方面，板材的类型较少、不具有市场优势，产品加工深度不够，利润较低。刨切薄竹生产工艺的推广填补了薄竹胶合板所用大幅面竹单板及饰面所用薄竹的空白，具有较高的附加值[2]。

刨切薄竹作为新型的装饰材料，它具有特殊的纹理和清新自然、真实淡雅的质感，在欧美等国家尤其受到欢迎，可部分代替木材单板，用作家具，地板的装饰装修材料[3~4]。然而与木材类似，刨切薄竹及其产品属于可燃材料。但根据GB/T 8624-2012规定未经阻燃处理的胶合板被列为B2级可燃性木质材料[5]，当使用这一可燃性材料作为室内装饰材料时，一旦发生火灾，该材料就起到了加快火灾蔓延的速度和加强火灾的发展态势，使胶合板的应用受到了一定的限制[6]。早在1995年公安部就发布实施了《建筑内部装修设计防火规范》，该文件中明确规定，墙面、隔断、吊顶等部位必须采用阻燃性能达到难燃级（B1）的材料[7~8]，因此需要对刨切薄竹胶合板进行阻燃处理，该实验主要研究载药量与温度、浓度和时间的关系，并对不同载药量的单板压制成的胶合板进行胶和强度测试，为该阻燃胶合板的工业化生产提供依据。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

刨切薄竹：购自杭州森瑞竹木业有限公司，试样尺寸：400 mm×400 mm×1.1 mm，含水率6% ~ 8%，表面平整，无裂痕。

胶黏剂：改性脲醛树脂胶，固体含量为54.47%。

阻燃剂：磷酸氢二铵、硫酸铵、硼砂、聚磷酸铵（30：35：8：27），增强剂（苯酐、三乙醇胺），均为市售工业品。

1.2 实验方法

1.2.1 阻燃处理 将薄竹浸渍于不同浓度的阻燃剂溶液中，沥干测重量，载药量计算公式为：

式中，m1为试样浸渍前质量，m2为试样浸渍后质量，n为浸渍液浓度。

1.2.2 物理性能测试 选取阻燃处理后载药量为 0%、6%、8%、10%、12%的浸渍薄竹单板，将同一载药量的薄竹单板压板，热压工艺为：热压温度105℃，热压时间60 s/mm，单位压力1.2 MPa，压制好的胶合板在室温下调整含水率24 h。

依据GB9846.12-88《胶合板胶合强度的测定》对不同载药量试样进行胶合强度测试。

2 实验结果与分析

2.1 浸渍温度对刨切薄竹载药量的影响

图1为不同浸渍时间下刨切薄竹载药量与浸渍温度的关系线。在相同的时间内，刨切薄竹的载药量均随着浸渍温度的升高而增加，基本呈直线上升趋势。但从室温到40℃的增幅要小于由40℃到60℃的增幅。这是由于温度越高分子运动越剧烈，则阻燃剂分子越易进入到刨切薄竹中。但是在实际生产中一味的提高浸渍温度是不可取的，一方面浪费能源，另一方面随着水分的挥发，阻燃剂溶液的浓度也越来越大，不利于生产管理，所以要快速取得所需载药量的刨切薄竹一般选择温度为60℃。

2.2 浸渍时间对刨切薄竹载药量的影响

图2中3个图分别是在不同浸渍温度下，刨切薄竹在不同浓度阻燃剂溶液中浸渍得到的载药量与浸渍时间之间的关系图，图中显示，刨切薄竹载药量都随着浸渍时间的延长而增加，且增加到8 h时趋于稳定。在实验范围内，一味的延长浸渍时间，刨切薄竹载药量增幅并不明显，反而还会降低生产的效率。经过反复的实验可知8h为最佳的浸渍时间，一方面可以使刨切薄竹的载药量控制在10% ~ 12%，另一方面也可以在满足载药量的条件下提高生产效率。

图1 浸渍温度对刨切薄竹载药量的影响Figure 1 Effect of impregnating temperature on chemical loading

图2 浸渍时间对刨切薄竹载药量的影响Figure 2 Effect of impregnating duration on chemical loading

2.3 浸渍浓度对刨切薄竹载药量的影响

图3中为在不同浸渍温度下，刨切薄竹载药量与浸渍液浓度之间的关系线。图中显示，温度一定时，刨切薄竹载药量随着阻燃剂溶液浓度的增大和时间的增加而增加，在温度较低时，10% ~ 20%的增幅要大于20% ~ 30%的增幅这是因为温度较低时溶液容易在刨切薄竹表面形成结晶，不易渗透到刨切薄竹内部，但随着温度的升高，溶液分子运动加剧，浸渍液的渗透性会提高。

图3 浸渍浓度对刨切薄竹载药量的影响Figure 3 Effect of impregnating concentration on chemical loading

3 力学性能实验结果与分析

3.1 胶合强度测试

从表1中可以看出，当载药量从0%上升到12%时阻燃胶合板的胶合强度下降明显，参照国标和企业标准，当载药量为 6%和 8%时能够达到国标，但载药量为 10%和12%时胶合强度下降明显，不能满足国标要求。所以当载药量过大时对胶合板的胶合强度是有影响的。相关研究[9~10]表明引起胶合板胶合强度变化的因素有：经过阻燃处理过的刨切薄竹其自身性质发生了改变；阻燃处理影响了胶黏剂的固化；阻燃剂与脲醛树脂胶黏剂之间的相容性较差。

按照GB 9846.11-88《胶合板含水率的测定》的方法，测得不同载药量的阻燃胶合板的含水率范围为11.0% ~ 12.7%，满足GB/T 9846-2004《普通胶合板》Ⅱ类胶合板低于14%的要求。

表1 阻燃胶合板的胶合强度Table 1 Bond strength of fire-retardant treated plywood

4 结论

（1）刨切薄竹载药量随着浸渍温度、时间、浓度的增加而增大，温度60℃、浓度30%、浸渍时间8 h为最佳浸渍条件。

（2）该阻燃剂处理的胶合板的胶合强度随着载药量的增加而减小，当载药量为6%和8%时的胶合强度满足国标规定的强度值，即大于等于0.7 MPa。含水率都满足国标要求，即小于14%，综合来看当载药量为8%时为最佳的浸渍量。

[1] 李智勇，王登举，樊宝敏. 中国竹产业发展现状及其政策分析[J]. 北京林业大学学报，2005，4（4）：50-54.

[2] 李延军，孙会，林勇，等. 刨切微薄竹贴面胶合板加工工艺研究[J]. 浙江林业科技，2007，27（4）：54-56．

[3] 李延军，杜春贵，鲍滨福，等. 大幅面刨切微薄竹的生产工艺[J]. 木材工业，2006，20（4）：38-40.

[4] 李延军，徐世克，杜兰星，等. 阻燃刨切薄竹的热重分析[J]. 浙江林业科技，2013，33（1）：59.

[5] 刘燕吉. 木质材料的燃烧[J]. 木材工业，1996，10（6）：37-39.

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[10] J E Winandy, S L LeVan, E L Schaffer. Effect of Fire-Retardant Treatment and Redrying on the Mechanical Properties of Douglas-Fir and Aspen Plywood[EB/OL]. http://www.fpl.fs.fed.us/documnts/fplrp/fplrp485.pdf. 1988.

Effect of Chemical Loading of Sliced Bamboo Veneer on Mechanical Property of Plywood

WANG Shu-qiang1，NIU Shuai-hong1，PANG Xiao-ren2，LI Yan-jun1,2，JIN Min2，Wang Li1,2*
（1. School of Engineering, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300 China; 2. Zhejiang Province Key Laboratory of Wood Science and Technology, Lin’an 311300 China）

Experiments were conducted on influence of impregnating temperature, duration and concentration of fire-retardant on chemical loading of sliced bamboo veneer and determinations were made on mechanical properties of plywood with different chemical loading. The results showed that the best condition for impregnation was 30% of fire-retardant concentration, 6 hours of duration at 60℃. Mechanics performance test showed that with the increase of chemical loading, the bonding strength of treated plywood was decreased. The bonding strength of the control(no loading) was0.85MPa with moisture content of 11.0%. However, the bonding strength of the treated plywood with chemical loading of 6%, 8%, 10% and 12% were 0.75MPa, 0.71MPa, 0.64MPa and 0.58MPa respectively with moisture content from 12.3% to 13.2%. The experiment resulted that the bonding strength of plywood with chemical loading of 6% and 8% met the national standard of common plywood（≥0.70MPa). Integrated analysis on moisture content and bonding strength revealed that the best chemical loading was 8%.

sliced bamboo veneer; fire- retardant; bamboo plywood; mechanical properties

S781.43

A

1001-3776（2015）03-0075-04

2014-09-22；

2015-03-02

浙江省自然科学基金项目（LZ13C160003）；浙江省科技厅资助项目（2013C14006）；浙江省林业厅项目（2014TS02）；大学生科技创新推广项目（2014R412043）

王书强（1990-），男，安徽阜阳人，硕士生，从事竹材工业化利用研究；*通讯作者。