第２４卷第１期 木材工业 ＣＨＩＮＡ ＷｏｏＤ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１０年１月 Ｊａｎｕａｒｙ ２０１０ Ｖｏ１．２４ Ｎｏ．１ 提高竹丝板尺寸稳定性的研究 方群 ，沙存龙。，槐敏 ，杨优优 ，沈哲红 （１．浙江林学院工程学院，浙江临安３１１３００；２．国家木质资源综合利用工程技术研究中心，浙江临安３１１３００ ３．宁波鄞州区林业技术管理服务站，浙江宁波３１５１００） 摘要：研究酚醛树脂胶黏剂固体含量、常温软化、加热软化时间以及增塑剂质量分数，对竹丝板尺寸稳定性影响。结 果表明，提高树脂固体含量以及同时进行软化处理，可明显提高竹丝板的尺寸稳定性；增塑剂用量需在６ 以上时，才 能发挥作用。 关键词： 竹丝板；尺寸稳定性；固体含量；软化；增塑剂 中图分类号：ＴＳ６５３；￥７９５；￥７８１．６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—８６５４（２０１０）０１—００３６—０３ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｐａｎｅｌｓ Ｍａｄｅ ｆｒｏｍ Ｃｒｕｓｈｅｄ Ｂａｍｂｏｏ Ｓｔｒｉｐｓ ＦＡＮＧ Ｑｕｎ 一，ＳＨＡ Ｃｕｎ－ｌｏｎｇ。，ＨＵＡＩ Ｍｉｎ ，ＹＡＮＧ Ｙｏｕ—ｙｏｕ ，ＳＨＥＮ Ｚｈｅ－ｈｏｎｇ ， （１．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉｎ’ａｎ ３１１３００，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｗｏｏｄ Ｂａｓｅｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，Ｌｉｎ’ａｎ ３１１３００，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ；３．Ｙｉｎｚｈｏｕ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｎｉｎｇｂｏ ３１５１００，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌ ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ（ＰＦ）ｒｅｓｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ，ａｎｄ ｕｓｅ ｏｆ ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ｏｎ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｂｏａｒｄｓ ｍａｄｅ ｆｒｏｍ ｃｒｕｓｈｅｄ ｂａｍｂｏｏ ｓｔｒｉｐｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ＰＦ ｒｅｓｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｈａｄ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｍｂｏｏ ｂｏａｒｄ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎｌｙ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅ ｍｉｎｏｒ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｂｏａｒｄ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄ： ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ｃｒｕｓｈｅｄ ｂａｍｂｏｏ ｓｔｒｉｐ ｂｏａｒｄ；ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｒｅｓｉｎ ｓｏｌｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔ；ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ； 我国竹资源位居世界第一，蓄积量达１．２７亿ｔ， 约占世界总量的３０ Ｊ，其中大量的小径杂竹资源， 可作为生产竹丝板的原材料。竹丝板广泛应用于家 具制作、地板以及室内装饰装修等，产业发展态势良 好，但亦存在产品密度大、加工困难等不足。其中最 突出的问题是，竹丝板在使用过程中尺寸不稳定，易 般要求为＜９ ；对室外用板材则要求＜１ 。为降低 生产成本，生产厂家常将ＰＦ树脂稀释至固体含量＜ ３０ ，甚至低于２０ 。过度稀释导致树脂渗透到竹 丝内部而表面缺胶，同时造成树脂浪费。 对此，笔者从酚醛树脂（ＰＦ）的固体含量、软化处 理以及增塑剂增韧处理等方面着手，以期寻找可显著 提高竹丝板尺寸稳定性的方法，为竹丝板的室外应用 和推广提供技术依据 。 。 １材料与方法 开裂。笔者曾进行表面活性剂对竹丝板尺寸稳定性 影响的研究，但表面活性剂价格昂贵，且对板材尺寸 稳定性的改善效果并不显著。 经调查了解到，目前生产企业控制竹丝板尺寸变 化率的最低要求为：厚度方向尺寸变化率％１７ ９／６；一 收稿日期：２００９—０４—０１；修改日期：２００９—０６—２９ １．１材料 １）竹丝：已去除竹青和竹黄，规格为（２～４）ｍｍ ×（２～４）ｍｍＸ ５００ ｍｍ，初含水率５．８ ，购于浙江 某竹地板厂。 作者简介：方群（１９７４一），女，浙江林学院工程学院讲师，硕士。 通讯作者：沈哲红，女，浙江林学院工程学院副教授，博士研究生。 ・ ３６ ・ 第２４卷第１期 木材工业 ２０１０年１月 ２）水溶性ＰＦ树脂：固体含量４３ ，北京某胶 粘剂厂提供。稀释后分别获得固体含量为１７ 、 ３０ 的ＰＦ树脂。 ３）复合型软化剂：主要成分为质量分数分别为 １Ｏ 的硫酸类钠盐和２ 的ＫＯＨ溶液，自制。 ４）增塑剂：丙烯酸酯类预聚体，上海国药试剂有 限公司生产。 １．２方法 竹丝板制造工艺流程：竹丝软化一竹丝初含水率 调整（至２ ９／６～４ ）一浸渍ＰＦ树脂一二次干燥，调整 含水率（至１５ 左右）一定向组坯一热压一冷却陈放 一裁边一性能测试。 １）竹丝软化：将竹丝直接浸入软化剂溶液中，按 设定的时间、温度处理后，调整含水率至２ ～４ ９／６， 再进行后续加工。 ２）竹丝浸渍：将干燥好的竹丝放人浸胶槽中。 常温常压下浸渍２５ ｒａｉｎ。若有增塑剂，按照试验设 计的质量分数，即胶液中绝干ＰＦ树脂的比例，添加 至ＰＦ胶液中，搅拌均匀后备用。 浸渍量Ｒ一（Ｍ２一Ｍ１）／Ｍ１×１００ Ｍ一浸渍前竹丝绝干重量，Ｍ２一浸渍后竹丝绝干重量。 ３）竹丝板热压成型：热压温度１４０ ｏＣ，时间１ ｍｉｎ／ｍｍ，压力４ ＭＰａ，试板规格（长×宽×厚）５００ ｍｉｎｘ ５００ ｍｉｎｘ １０ ｍｍ，重复３次。 １．３设备 电热鼓风干燥箱、ＸＬＢ－Ｄ５００Ｘ５００压机等。 １．４检测 参照企业普遍采用的ＪＡＳ ＢＷＳ（（日本农林结构 材沸水标准》，试件规格７５ ｍｒｎＸ７５ ｍｍ。沸水煮４ ｈ 后，在７０℃下干燥２４ ｈ。计算试件各个方向上的尺 寸变化率。 ２结果与分析 ２．１ ＰＦ树脂固体含量的影响 利用ＳＰＡＳＳ软件，单因素分析ＰＦ固体含量，对 竹丝板尺寸稳定性的影响，见表ｌ、２。 由表１可看出，在浸渍时间、热压温度、热压压力 和热压时间、板材密度基本一致的条件下，竹丝板的 尺寸稳定性，随着浸渍的ＰＦ树脂固体含量的增加而 提高。表２显示，ＰＦ树脂固体含量对试板宽度与厚 度方向的尺寸变化率影响均显著。这是因为随着竹 丝板中树脂的固体含量增加，竹丝之间结合更紧密， 且ＰＦ树脂固化后具有优良的耐沸水蒸煮性能。 表１ ＰＦ树脂固体含量对竹丝板尺寸稳定性的影响 Ｔａｂ．１ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆＰＦ ｒｅｓｉｎ ｏｎ ｂｏａｒｄ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ 注：试板密度为（１．０８１０．０２）ｇ／ｃｍ。，含水率为（４．５＋０．５） ，下同 表２ ＰＦ固体含量影响竹丝板尺寸稳定性的方差分析 Ｔａｂ・２ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖａｒｉａｎｃｅ ｏｎ ｂｏａｒｄ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｓｏｌｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆＰＦ ｒｅｓｉｎ 注：概翠＜Ｏ．０５为显著，Ｆ同。 试验也发现，当树脂固体含量高达４３ 时，板材 的尺寸变化率虽可明显减小，但仍不能满足企业的最 低要求。若进一步提高树脂固体含量，易造成胶黏剂 渗透不均匀，同时增加成本。对此，需考虑与其他处 理方法并用，来改善竹丝板的尺寸稳定性。 ２．２软化工艺的影响 笔者进行了竹丝板常温下软化剂处理和加热软 化处理２种试验。为增强软化处理效果、缩短软化处 理时间，提高生产效率，加热软化处理温度设定为７０ ℃，结果见表３、４。 表３软化时间对板材尺寸稳定性的影响 Ｔａｂ．３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇｔｉｍｅ ｏｎ ｂｏａｒｄ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ 由表３、４可看出，软化处理时问对降低竹丝板尺 寸变化率作用显著。常温下当处理时间从４ ｈ延至８ ｈ，宽度和厚度的尺寸变化率，降幅分别达５０ 、４４ 。 在加热条件下，使用添加软化剂的ＰＦ树脂处理 竹丝，显著降低了竹丝板的厚度变化率，且大大缩短 了处理时间。当处理时间从０．５ ｈ延至１．５ ｈ，宽度 方向的尺寸变化率降低了３７．５ ，厚度方向降低了 ７５ ，达到了企业对竹丝板稳定性的最高要求。 竹丝板密度大，生产过程中，竹丝在高温和高压 的共同作用下，发生了弹性形变、黏弹性形变和黏性 ・ ３７ ・ Ｖｏ１．２４ Ｎ０．１ ＣＨＩＮＡ ＷＯＯＤ ＩＮＤＵＳ｜ｒＩ’ＲＹ Ｊａｎｕａｒｙ ２０１０ 表４软化时间影响竹丝板尺寸稳定性的方差分析 Ｔａｂ．４ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖａｒｉａｎｃｅ ｏｎ ｂｏａｒｄ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｔｉｍｅ 形变，随着胶黏剂的固化，３种形变被固定。当板材 经热水蒸煮处理时，部分胶合点被破坏，竹丝的弹性 变形和黏弹性变形被释放，造成了板材宽度方向和厚 度方向的尺寸变化。而碱液软化处理能破坏竹材的 部分组分 ，减少竹丝弹性变形或黏弹性变形，从而 降低了板材的尺寸变化率。 加热处理和软化剂处理具有协同作用。加热处 理可加速软化剂在竹丝中的渗透，同时，使得竹材中 的纤维素、木素或半纤维素等化学成分降解，因而改 善效果明显。 ２．３增塑剂用量的影响 考虑到企业控制生产成本的需要，试验选择添加 丙烯酸酯类增塑剂，质量分数为２ 、４ ９／６和６ ，结果 见表５、６。 表５增塑剂含量对竹丝板尺寸稳定性的影晌 Ｔａｂ．５ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ 增塑剂质量 尺寸变化率／％ 分数／ 板宽方向 板厚方向 表６增塑剂影响竹丝板尺寸稳定性的方差分析 Ｔａｂ．６ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｖａｒｉａｎｃｅ ｏｎ ｂｏａｒｄ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ・ ３８ ・ 从表５可看出，增塑剂用量为２ 和４ 时，板材 尺寸变化率较空白对照板材反而略有增加；当用量达 到６ 时，板材尺寸变化率降低，但仅能满足竹丝板 稳定性的最低要求。表６显示，增塑剂对竹丝板厚度 方向的尺寸变化率影响很小。 丙烯酸酯类预聚体作为增塑剂，在树脂固化过程 中，部分与ＰＦ树脂发生交联固化，使树脂中的苯环 距离增大，从而提高其柔韧性。预聚体固化后可填充 在树指与竹丝间，在竹丝板使用中，可以吸收或缓冲 部分变形，减少变形量，从而提高竹丝板尺寸稳定性。 ３结论与建议 １）浸渍用ＰＦ树脂的固体含量达４３ 时，竹丝 板厚度方向尺寸变化率可降至２０．１ 。 ２）用软化剂常温处理竹丝板，效果显著，板厚方 向尺寸变化率能满足生产企业的一般要求，但处理耗 时较长。加热软化处理对竹丝板尺寸稳定性提高效 果最显著，达到生产企业的最高要求，满足室外用板 材的要求。 ３）增塑剂添加量为６ 时，可以提高竹丝板尺寸 稳定性，但改善效果不显著。 ４）综合考虑处理效果、工艺及生产成本等因素， 加热软化处理最具推广应用价值； 软化剂常温处理虽然工艺简单，但是产品不能用 于室外； 增塑剂价格为４万元左右／ｔ，使产品成本增加， 降低竹丝板的竞争力。 目前室内用竹丝板产品相对生产过剩，应在提高 尺寸稳定性前提下，开发室外型竹丝板。而室外型竹 丝板的力学性能、抗菌性能和耐老化性能改善，是迫 切需要突破的技术关键。 参考文献： ［１］国家林业局．中国森林资源报告［Ｒ］．北京：中国林业出版社． ２００５：１ ３８． ［２］李琴，华锡奇，戚连忠．重组竹发展前景展望［Ｊ］．竹子研究汇 刊，２００１，２０（１）：７６ ８０． ［３］李琴，汪奎宏．重组竹产业化发展可行性分析［Ｊ］．木材工业． ２００７，２１（１）：３３—３５． ［４］槐敏，冯家浩，方群，等．表面活性剂在竹丝板生产中的应用研究 ＬＪＪ．木材工业，２００８，２２（６）：４０—４２． Ｉｓ］程瑞香，张齐生．高温软化处理对竹材性能及旋切单板质量的影 响［Ｊ］．林业科学，２００６．４２（¨）：９７—１００． （责任编辑姜征、张一萍）
