密度對稻秸稈纖維板物理性能的影響.pdf

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1、第23卷第4期廣東石油化工學(xué)院學(xué)報Vo1．23N0．42013年8月journalofGuangdongUniversityofPetrochemicalTechnologyAug．2013密度對稻秸稈纖維板物理性能的影響朱云，申黎明(1．廣東石油化工學(xué)院藝術(shù)設(shè)計系，廣東茂名525000；2．南京林業(yè)大學(xué)家具與工業(yè)設(shè)計學(xué)院江蘇南京210037)摘要：密度與稻秸稈板的物理力學(xué)性能密切相關(guān)。研究表明，合理的剖面密度和平面密度分布對稻秸稈板的彈性模量、靜曲強(qiáng)度、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、翹曲度等物理指標(biāo)有積極的影響。在不同工藝條件和使用

2、要求下，稻秸稈板的最佳密度點能夠在相關(guān)正負(fù)效應(yīng)間找到平衡點，進(jìn)一步提升稻秸稈板在家具產(chǎn)業(yè)中的利用空間。關(guān)鍵詞：稻秸稈板；密度；物理力學(xué)性能；內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度中圖分類號：TS653文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095—2562(2013)04—0053—03稻秸稈板是一種新型非木質(zhì)人造板。它以稻秸稈為主要原料，以單一的異氰酸酯(MDI)為膠黏劑，無游離甲醛釋放，屬于綠色人造板。采用稻秸稈生產(chǎn)板材不僅可以節(jié)約大量木材資源，還能順應(yīng)當(dāng)前低碳、環(huán)保的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。_】稻秸稈表面覆蓋一層植物蠟，并且含有大量硅化物(主要是Si02)，與傳

3、統(tǒng)膠粘劑脲醛樹脂的膠合反應(yīng)不甚理想。通過稻秸稈表面改性可以減少稻秸稈表面的蠟狀物質(zhì)和硅化物的含量，增強(qiáng)其表面活性，提升稻秸稈與膠粘劑的膠合性能?！?尤其在改用MDI后，不僅提高了MDI在秸稈碎料的表面擴(kuò)散和滲透力，還增強(qiáng)了秸稈的濕潤性和物理吸附性能，提升了稻秸稈板的物理力學(xué)性能。_3與其他人造板相比，稻秸稈板的物理性能也主要取決于板子的密度(D)、彈性模量(MOE)、靜曲強(qiáng)度(MOR)、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度(IB)等因素。其中，密度因素對稻秸稈板物理力學(xué)性能的影響最為顯著，并且能影響其它因素。1稻秸稈板的剖面密度和平面密度稻秸

4、稈板密度一般指平均密度，它是測定時試件重量與體積之比。在稻秸稈板中，板子密度分布有兩種描述狀態(tài)，即剖面密度和平面密度，二者在不同機(jī)制上對稻秸稈板的物理力學(xué)性能產(chǎn)生影響。稻秸稈板的剖面密度分布(VDP)通常沿厚度中心線呈幾何對稱，表層密度高，芯層密度低，并且密度高峰值離板材表面有一定距離。在板子的平均密度不變的條件下，如果表層密度增大，芯層密度下降，則表芯層密度差就會增大，板子的剛度和靜曲強(qiáng)度會得到提高，但內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度會降低，邊部握釘力會減小。如果表芯層密度差減小，則各項強(qiáng)度性能的變化正好相反。_4其原因在于，板子在彎曲

5、狀態(tài)下的應(yīng)力分布由表及里逐漸減小，表層承受的應(yīng)力最大；而內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度取決于板子內(nèi)部的最薄弱處，芯層密度則內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度也低。同時相關(guān)研究還表明，如果芯層密度過低，芯層剪切破壞先于表層破壞，則表層密度的提高并不能增大靜曲強(qiáng)度。對于低密度或超低密度的人造板這一點更加明顯。]因此，應(yīng)根據(jù)板子的具體使用要求合理安排剖面密度，進(jìn)而最終提高家具產(chǎn)品性能。如果板子表層密度增高，表芯層密度差異大，則板子將具有很高的靜曲強(qiáng)度，不僅有很好的外觀質(zhì)量和二次加工性能，而且還有利于提高涂飾和貼面性能。相反，如果表芯層密度均勻，差異小，雖然靜曲強(qiáng)度有

6、所降低，但可以提高內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度，增強(qiáng)握釘力。Ⅲ7稻秸稈板的平面密度影響機(jī)制不同于剖面密度，但同樣會對板子內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度產(chǎn)生影響。一般來講，稻秸稈板的秸稈纖維尺寸、板坯成型工藝與普通人造板不同。在壓制秸稈板時，秸稈纖維鋪裝機(jī)內(nèi)下落時自收稿13期：2013—03—04；修回日期：2013—04—28基金項目：廣東石油化工學(xué)院青年創(chuàng)新培育項目(2012qn0103)作者簡介：朱云(1982一)，男，湖南株洲人，講師，博士生，研究方向為家具與室內(nèi)設(shè)計。54廣東石油化工學(xué)院學(xué)報2013年由度或隨柵l生越大，則鋪裝后的板坯結(jié)構(gòu)均勻性越

7、好，反之越差。同時，定向工藝秸稈板的平面密度變異大于普通工藝的秸稈刨花板，而且纖維大小和幾何形狀對板子平面密度變異亦有明顯影響，纖維越小，各纖維尺寸越接近，則生產(chǎn)秸稈板時其板坯結(jié)構(gòu)均勻性越好。_8在相同膠粘劑和施膠量的情況下，板子密度是決定內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。由于平面密度的變異，秸稈板各處的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度也存在一些差異。一般認(rèn)為，密度的增加有助于提高板材的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度，但是實驗室研究表明當(dāng)內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到最高值后，隨著密度的增加內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度反而呈下降趨勢。可見，超過某一臨界值后，密度的增加會給內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度帶來負(fù)面影響。因此，生

8、產(chǎn)中應(yīng)從板坯結(jié)構(gòu)著手，嚴(yán)格篩選秸稈纖維，盡量提高板坯的均勻性，這既有利于板子性能的穩(wěn)定，又可以節(jié)省原料，降低生產(chǎn)成本。8縱觀秸稈板剖面和平面密度分布規(guī)律，在生產(chǎn)和選擇秸稈板制造家具時，應(yīng)區(qū)別對待家具制品各個部位對用料的需求，人為控制好板子的密度分布，選擇合適密度的板子。要想達(dá)到家具用材的要求，板子合理的密度分布應(yīng)表現(xiàn)為：表層的密度較高，芯層的密