白松系列木材胶合板生产工艺探讨

吴蕴忱

（黑龙江省木材科学研究所，哈尔滨 150081）

白松系列木材胶合板生产工艺探讨

吴蕴忱

（黑龙江省木材科学研究所，哈尔滨 150081）

以白松系列木材为原料制作胶合板，采用正交试验，对胶合板生产工艺进行探讨，结果表明：白松系列木材的性质（pH值）与椴木、水曲柳等同属酸性，适合作为胶合板生产原料；60℃水温下通过加入软化剂，可以降低木材节子的硬度；最佳生产工艺参数为：涂胶量240～280 g/m2（双面），填充剂加量10%～15%，单板含水率7%～10%，热压温度105℃，热压压力1.0 MPa，热压时间50 s/mm，陈化时间＜1 h。

白松；胶合板；生产工艺

1 试验材料与方法

1.1 材料及设备

试验用单板分别取自鱼鳞松、臭松、沙松、华山松及椴木和杨木树种；胶粘剂固体含量48%～50%，pH值7.0～7.6，粘度27±3 s（涂4杯），固化速度27 s；NH4Cl化学试剂，含量98%；面粉。试验设备主要有干燥机、RS-100型实验热压机等。

1.2 试验方法

1.2.1 制板工艺

单板干燥采用实验干燥机进行干燥，单板规格400 mm×400 mm，含水率控制在7%～10%；涂胶采用手工涂胶方式，涂胶量控制在240～300 g/m2（双面）。组坯预压按正交原理组成3层结构板坯，热压前在0.8 MPa压力下预压30 min。

采用正交试验与单项试验相结合的方法进行试验。

1.2.2 材性试验

分别在径级超过28 cm的鱼鳞松、沙松、臭松木段的上、中、下各部位取厚度为3 cm左右的圆盘一个；再在这3个圆盘上分别取若干重量的边、芯材在XRC-1型试验干燥箱中进行绝干处理；然后用粉碎机将绝干的边、芯材粉碎成一定目数的木粉，并按同一重量分别取样；用蒸馏水进行浸提处理，最后监测浸提液的pH值，最终测得该材种边、芯材的pH值。

1.2.3 正交试验

本项试验重点是考察热压温度、压力、时间、NH4Cl加量等因子对白松系列木材胶合板物理力学性能的影响，从而确定以上各因子的最佳组合，为后继单项试验提供较好的工艺参数。L9（34）正交试验因子与水平设计见表1。

表1 正交试验因子与水平

2 结果与分析

2.1 材性及木段节子软化试验结果

从试验结果（表2）可以看出，白松系列木材的化学性质（pH值）与目前所用椴木、花木、水曲柳等用材同属酸性木材，因此，可以初步判定白松木材材性对胶合质量不会产生太大影响。调胶工艺可按椴木、花木、水曲柳胶合板工艺执行。

从表3试验结果可以得出，同样在60℃水温下，加入一定量的软化剂，对降低木材节子的硬度起到了较好的作用，为减少木材旋切阻力及刀具磨损起到良好作用。

表2 木材不同部位的pH值测定结果

表3 节子软化工艺条件及硬度测试

2.2 L9（34）正交试验结果

正交试验结果(表4)表明：热压温度、压力、时间和NH4Cl加量对白松系列胶合板的胶合强度均有影响。从极差分析R值比较而言，NH4Cl施加量的影响最为显著，其次是压力、温度和时间。从各因素的不同水平所得到的胶合强度之和可以看出：NH4Cl施加量以0.5%为最好，热压压力以1.2MPa为最佳，温度以105℃为宜，时间以50 s/mm为最佳。通过上述试验可以确定，以上4个因子是白松系列胶合板生产的最佳水平组合。但根据以往的经验和实验室试验记录的胶合强度分布情况认为，热压压力定位1.0 MPa为最佳。

表4 正交试验结果

以下单项试验采用上述水平组合，即温度为105℃，压力为1.0 MPa，时间为50 s/mm，NH4Cl施加量为0.5%。

2.3 涂胶量对白松系列胶合板胶合强度的影响从试验结果(表5)可以看出，3种涂胶量水平胶合板的胶合强度均能满足国家标准要求，但为降低生产成本，减少胶粘剂的消耗，涂胶量应控制在240～280 g/m2（双面）。

表5 涂胶量对胶合强度的影响

2.4 单板含水率对胶合板胶合强度的影响

由试验结果(表6)可以看出，单板含水率在10%以下时，随着单板含水率的变化，白松系列胶合板的胶合强度变化很小。但当单板含水率超过10%尤其达到15%以上时，其胶合强度则会明显下降，且产生严重的鼓泡现象。这说明单板含水率过高，在热压过程中水分不能充分排出，影响胶合质量，导致胶合强度下降，甚至产生鼓泡和压不成板等现象；含水率为3%～4%时胶合强度虽然最好，但含水率过低，易造成单板在运动过程中破损，且能源消耗也过高，所以单板含水率应控制在7%～10%为最好。

表6 单板含水率对胶合强度的影响

2.5 填充剂加量对胶合板胶合强度的影响

从试验结果(表7)可以看出，填充剂加量过少，胶液太稀，不能充分吸收胶粘剂中的水分，在陈化时间内，胶液容易渗入单板内，使表面胶层出现间断，从而影响了胶合质量，导致胶合强度下降，所以填充剂加量以10%～15%为宜。

表7 填充剂加量对胶合强度的影响

2.6 陈化时间对白松系列胶合板强度的影响

试验结果(表8)表明，陈化时间对白松系列胶合板强度也有一定的影响，陈化时间在40 min以内时，胶合强度下降不大，而且单一试件胶合强度合格率也很高；陈化时间达到或超过1 h后，随着陈化时间的延长，胶合强度明显降低，而且试件强度值很不稳定，合格试件仅占50%左右。

表8 陈化时间对胶合强度的影响

从这一试验结果可以得出结论：单板涂胶组坯后陈放一段时间，对提高白松系列胶合板的胶合强度仍然有利。因为板材陈化一定时间，试件可使胶粘剂在热压之前产生早期固化，再在有限的热压周期内充分固化，从而提高胶合强度。但陈化时间过长，胶粘剂在固化剂的作用下，早期固化程度过高，热压时容易老化，反而导致胶合强度下降。所以生产中，特别是夏季，涂胶板组坯后，陈化、预压周期最好控制在20～40 min，最长应在1 h内进入热压机进行压板操作，以保证白松系列胶合板的胶合强度。

2.7 树种搭配对白松系列胶合板胶合强度的影响

从试验结果(表9)可以看出，白松系列胶合板不论与什么树种单板搭配，都能生产出符合国家标准要求的胶合板，而且胶合质量非常好。

表9 树种搭配对胶合强度的影响

白松作为胶合板生产的新树种是完全可行的，不仅可以使用单一树种，也可以与其它树种搭配使用；但与杨木单板搭配时，NH4Cl加量应控制在1.0%以上为好。

3 结语

利用松木系列木材生产胶合板，经过实验室试验及生产实践证明，在解决了木材软化、木段节子吹化、热压等工艺问题后，松木系列树种（鱼鳞松、沙松、臭松）用于胶合板生产是可行的，而且可以与其它树种搭配使用，产品质量符合国家标准的要求，外观纹理美观，装饰性好。松木资源的充分、高效利用，提供了新途径及技术保障，对胶合板扩大用材树种具有重要意义。

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第1作者简介：吴蕴忱（1961-），男，高级工程师，主要从事木材科学的研究。

S791.24,TS653.3

A

2017-03-30

（责任编辑：潘启英）

1001-9499（2017）03-0055-03