利用柳树枝桠材制备模压重组材试验研究

苏芸

摘 要：以柳树枝桠材为原料，借鉴重组木制备技术，将原料反复碾压成横向有木丝相连网状的结构，经过浸胶处理后铺装预压成板坯，最后进行加热固化定型，形成柳枝模压板材。以固化时间、固化温度、预压压力和浸胶量为试验因素，以柳树枝桠材模压板材的静曲强度、内结合强度及2h吸水厚度膨胀率为试验指标，设计正交试验考察制备工艺对柳枝模压板材物理力学性能的影响。

关键词：柳树枝桠材；模压重组材；物理力学性能

本研究通过借鉴重组木技术制备柳树枝桠模压板材，论证柳枝材高附加值利用的可行性，并提供一种科学有效的利用方式。柳树枝桠材是制造模压重组木的优质材料，因为灌木成材是直径很小的条状材料，且直径相差不大，类似枝丫材，纤维强度较高。柳树枝桠材模压板材是指不破坏柳树枝木纤维的天然排列顺序，保留柳树枝的基本特性，通过碾压形成木束，经干燥、施胶、干燥、铺装预压成型、加热固化、后期处理等工序将柳树枝桠木束胶合成板方材。柳树枝桠模压产品性能优良，与天然木材相比基本不弯曲变形、不开裂、产品均质、刚性极佳、尺寸稳定性高、密度可按需要人为控制，尤其是它的规格尺寸和断面形状可根据用途确定，突出的应用领域是结构用方材，可用作屋顶桁架的大截面桁梁及柱、檀条或作地板基材、家居装饰材、建筑材料等多个领域 [1-6]。

1 试验材料、仪器设备及试验方法

1.1 试验材料

柳树枝桠，采自黑龙江省绥棱林业局，选取3年树龄的柳树枝桠，株高约2.5m，直径约2cm，新采伐的柳树枝桠，密度为0.457g/cm3，含水率为54.32%；

酚醛树脂胶粘剂，吉林辰龙生物质材料有限公司生产，棕红色粘稠液体，固体含量为 45%～50%，粘度600～1100 mPa.s（20℃），pH值8.8～9.5。

1.2 仪器设备

碾压机：东北林业大学，中国；

0150F恒温干燥箱：0150F恒温干燥箱，日本；

热压机：KU-MPO1515热压机，日本；

万能力学试验机：UTM—10T—RL型万能力学试验机，日本；

其它：电子秤、游标卡尺等。

1.3 试验方法

柳树枝桠模压板材的制备工艺流程为：柳条截断→碾压脱皮→干燥→浸渍胶→干燥→组坯→预压→热固化→处理→性能检测。

在国内重组木的性能检测一般参照刨花板国家标准GB/T4897-2003，为了统一和对照比较，本试验在进行柳树枝桠模压板材性能检测时也参照此标准，检测静曲强度、内结合强度和2h吸水厚度膨胀率，试件尺寸分别为20hmm×50mm×h（厚度）、50mm×50mm和50mm×50mm。

2 试验结果及分析

本研究首先采用正交试验法考察可能影响柳树枝桠模压板材性能的试验因素以及影响规律。理论分析影响柳树枝桠模压板材性能的因素很多，因此进行了试验因素的筛选探索试验，在此基础上确定了正交试验的因子及水平范围，初步确定试验因素为固化时间、固化温度、预压压力和浸胶量，试验指标为柳树枝桠材模压板材的静曲强度、内结合强度及2h吸水厚度膨胀率。采用L9（34）正交试验进行试验。试验因子及水平见表1，正交试验表见表2，按正交试验表重复试验2次，共压制18块柳树枝桠材模压板组材。

柳树枝桠模压板材性能检测结果见表3。

2.1静曲强度结果与分析

表4是静曲强度的方差分析结果，从表中可知预压压力、浸胶量对柳树枝桠模压板材的静曲强度均有显著影响，固化时间和固化温度无显著影响。从极差分析结果看出因子影响的主次顺序是预压压力>浸胶量>固化温度>固化时间。

2.2内结合强度结果与分析

表5是内结合强度的方差分析结果，从表中可知预压压力和浸胶量对柳枝模压板材的内结合强度均有显著影响。其中预压压力和浸胶量有极为显著的影响，固化时间和固化温度无显著影响。从极差分析结果看出因子影响的主次顺序是固化时间>预压压力>浸胶量>固化温度。

2.3 2h吸水厚度膨胀率结果与分析

表6是2h吸水厚度膨胀率的方差分析结果，从表中可知预压压力和浸胶量对柳枝模压板材的2h吸水厚度膨胀率均有显著影响，固化时间和固化温度无显著影响。从极差分析结果看出因子影响的主次顺序是浸胶量>预压压力>固化温度>固化时间。

3 小结

从整个正交试验来看，可发现一些规律和问题，即在试验范围内，浸胶量、温度、压力、时间均是影响柳树枝桠模压重组材性能的主要因素。浸胶量大性能较好，但由于木束表面积小的特殊性，过大的浸胶量会造成浪费，由于本次正交试验的因子水平较少，因而要想找到最佳浸胶量，还需进一步试验。固化时间与固化温度有关，考虑到柳树枝桠材模压重组材的用途，这三个物理力学性能指标中，以静曲强度为最主要的考察指标，因而，选出本试验的较佳工艺参数为固化温度为130℃，固化时间为3min/mm，预压压力为15MPa，浸胶量为9%。

参考文献：

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