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【摘 要】由于杨木本身存在着纤维结构,所有相比其他材料较为疏松,其应用范围受到极大的限制。在过去其用途较窄,主要用于道路、河道的绿化工程中,而对于材料的使用则很少被人们关注。但是经过多年的研究和总结,我们在工作中能通过对杨木进行材质处理,使得杨木在实木地板方面应用的日渐广泛,这也不失是一种杨木资源利用的好办法,这对于提高杨木资源的利用率,提升人们对杨树种植积极性有着重要的意义。“表层压缩”是杨木实木地板生产中较为常见的一种技术,本文就其在生产中的应用实践入手分析,着重探讨了其应用优势,旨在为同行工作提供参考。
【关键词】表层压缩技术;杨树;实心地板 我国目前是世界上地板生产数量以及消费数量都名列前茅的国家,但是随着我国森林资源不断的采伐,使得森林资源已经呈现出稀缺的状态。为了能够提高我国林木储量,我国在最近十几年来加大了对人工林的发展力度,其中杨树树种的种植面积以及达到了800多万顷的林木储量。但是杨木由于其自身的材质较软,没有较强的稳定性,并且纹理及外观的装饰性不足,并不适合将杨木使用在木地板这一类具有较高附加价值的产品上。经过多年的研究,表层压缩技术的应用使得杨树原木成为实心地板生产中的主要原材料。
1.杨木实心地板的应用优势
在现代化社会发展中,杨木实心底板的应用深受业内人士的重视和关注,但是在工作中要想克服杨木中存在的缺陷,并将其合理的生产成实心底板却绝非易事。在这种生产控制工作中,我们必须要克服杨木板材的密度、杨木碳化稳定性以及杨木结构表面的渗透性,也只有在工作中将这三个方面有效的克服,才能够生产出能够被广大人民群众所接受的一种地板结构,为杨树资源的充分利用指明发展方向。根据实验经验为杨木实心地板的生产提供了扎实的理论基础。杨木是生长速度快、周期短、再生能力强的树种,为此在工作中就需要结合实际情况来进行分析,完善工作体系尤为关键,其主要的优势有以下几个方面:
1.1杨木资源优势
杨木这一树种的主要优势就在于生长速度快、容易更新,极为适合使用在需要短期循环使用的工业生产中。现目前,我国的杨树种植面积以及达到了800余万顷,其储量是世界上最多的国家。但是杨木自身也有着材质软、易变性、观赏性差等巨大的缺陷,而如何有效解决掉这一树种的缺陷已经成为了发展木地板生产行业的一个关键因素。
1.2经济效益
与其他树木品种相比,速生材杨木的生产周期更短,这就极大的提高了杨木的生长更新换代速度,增大了杨木生产效率。同时,速生材杨木也是一种可以大面积种植的树木品种,是木材资源的主要来源之一。利用速生材杨木进行木材生产不会对自然生态环境造成太大破坏,也满足世界低碳经济的发展要求,为此大力发展速生材杨木的种植与生产对于解决当前木质地板市场中对木材的大量需求问题来讲具有重要意义。很对业内人士都表示,利用速生材杨木作为地板原材料将会是地板行业发展低碳经济的主要途径,而速生材杨木也将会成为杨木实木地板生产中最主要的材料来源,从而即满足广大用户的实木地板需求,又能够实现低碳环保的发展理念,同时还能够极大的降低木地板的生产惩恶不能,提高木地板企业的经济效益。
1.3碳化优势
另外,我们可以优化木材的碳化技术,这种方法能够有效的提高地板的稳定性,并且使其不受到外界温度的影响,从而将其运用在采暖实木底板当中。通过上述两种技术,由于在木材当中并没有添加任何外加剂,且达到节能的效果,这就使得底板在使用过程中安全环保,延长了其使用寿命。最后,我们在木材的表面采用PDL先进的渗透移印技术,这就使得木材的造型美观,达到了良好的视觉效果。由此可见,采用杨木生产出的地板相对于其他材质的地板而言更具有环保性、装饰性等优点。
有些专家认为,以速生材杨木为主生产的实木地板具有节能的优点,在坚持环境可持续发展的道路上取得了辉煌的成绩,通过我国合理的利用速生材杨木,从材质的研发、制造与生产等各个环节都达到了环保的效果,降低了企业的经济成本,在真正意义上达到了低碳健康的要求。
2.表层压缩技术在杨木实心底板生产中的应用实验
2.1材料与方法
2.1.1试验材料
(1)意杨,规格(长×宽×厚)925mm×l32mm×22mm,含水率10%~15%。
(2)UV涂料,上海协承昌化工有限公司生产。基材强度符合要求时,漆膜的附着力为0级、漆膜硬度≥2H、漆膜耐磨转数0.08g/100r。
2.1.2试验仪器
热压机,万能力学试验机,恒温恒湿箱,电热鼓风干燥箱,磨耗仪,小型热处理设备等。
2.1.3工艺路线
(1)表层压缩将杨木试材放入热压机中,在温度160℃、压力12MPa下,采用本研究特定开发的压缩工艺,以压缩速度3mm/s,将22mm厚试件压缩至18mm,保压2.5h。然后通入冷却水,将热压机温度降至100℃以下,取出试件。
(2)热处理将试件放入小型热处理设备内,在200℃下处理3h。热处理结束后,试件在热处理箱内冷却至50℃时取出。
(3)含水率调整将试件置于恒温恒湿箱内,干球温度50℃,湿球湿度48℃,调整试件含水率到8%~10%。
2.1.4性能检测
(1)剖面密度。
试件规格为50mm×50mm×18mm,在温度(20±1)℃、相对湿度(60±5)%的环境中平衡處理24h后,以速度0.1mm/s、步距0.1mm逐点扫描,获得试件密度一距离变化曲线。
(2)断面微观分析。
采用扫描电镜对试样断面进行微观分析。
(3)力学性能。
参照GB/T1941-2009《木材硬度试验方法》,检测试件的表面硬度;参照GB11718.8-1989《中密度纤维板静曲强度和弹性模量的测定》,检测试件的弹性模量(MOE)和静曲强度(MOR)。 (4)吸水厚度膨胀率。
将规格为100mm×100mm×18mm的试件,分别用20℃水浸泡24h和沸水煮2h,计算其吸水厚度膨胀率(TS)。共l0个试件,分2组,每组5个。
2.2结果与分析
2.2.1密度
经过表层压缩处理后,意杨木材气干密度增加了20%。在距离壓缩面2mm开始,密度开始显著增加,最大达到1.24g/cm3。压缩材内部至背面区域密度变化不大,仍处于未压缩状态,说明采用笔者开发的压缩工艺,可以实现仅在木材表层形成致密层。
2.2.2尺寸稳定性
经过热处理的表层压缩杨木试材,分别在水中浸泡和沸水蒸煮后,表面依然平整;虽然其TS均比未处理材有所增加,原因是压缩层在吸水过程中产生了回弹,但仍远低于强化木地板用中密度纤维板基材的TS(国家标准要求<18%),说明经表面压缩并热处理的杨木,可用于生产实木地板。处理后杨木的弦向尺寸稳定性,比未处理材提高50%。因为热处理使木材半纤维素降解,降低了木材的吸湿性能。
2.2.3抗弯强度和硬度
经表层压缩处理和热处理后,杨木MOE提高了27%,主要是木材表层形成了压缩层,且经热处理后,试材的含水率较低所致;MOR略有降低,是由于热处理过程中,木材半纤维素和木素部分降解造成;木材表面硬度增幅为41%,是因为表层形成了致密层,提高了木材抵抗外部压力的能力。
3.结束语
采用表层压缩技术来制取杨木实心地板在我国取得了实质性的进步,这种技术的利用也标志着我国已经掌握了全球地板核心技术。杨树作为一种生长周期短、种植面积广的可再生能源,如果能够充分的利用,那么不仅在我国的资源利用上哟组合重要的意义,同时也完全可以有效的解决我国地板原材料问题,这也将给我国的地板行业带来发展新空间。
【参考文献】
[1]徐信武,崔悦,汤正捷.基于剖面密度梯度(VDP)技术的意杨板材剖面密实梯度[J].浙江林学院学报,2010(05).
[2]寇建良,孙照斌,刘宇化.毛白杨速生材压缩密实化工艺初步研究[J].河北林果研究,2009(03).
[3]蔡家斌,李涛.高温热处理对杨木压缩板材物理力学性能的影响[J].林业科技开发,2009(03).
【关键词】表层压缩技术;杨树;实心地板 我国目前是世界上地板生产数量以及消费数量都名列前茅的国家,但是随着我国森林资源不断的采伐,使得森林资源已经呈现出稀缺的状态。为了能够提高我国林木储量,我国在最近十几年来加大了对人工林的发展力度,其中杨树树种的种植面积以及达到了800多万顷的林木储量。但是杨木由于其自身的材质较软,没有较强的稳定性,并且纹理及外观的装饰性不足,并不适合将杨木使用在木地板这一类具有较高附加价值的产品上。经过多年的研究,表层压缩技术的应用使得杨树原木成为实心地板生产中的主要原材料。
1.杨木实心地板的应用优势
在现代化社会发展中,杨木实心底板的应用深受业内人士的重视和关注,但是在工作中要想克服杨木中存在的缺陷,并将其合理的生产成实心底板却绝非易事。在这种生产控制工作中,我们必须要克服杨木板材的密度、杨木碳化稳定性以及杨木结构表面的渗透性,也只有在工作中将这三个方面有效的克服,才能够生产出能够被广大人民群众所接受的一种地板结构,为杨树资源的充分利用指明发展方向。根据实验经验为杨木实心地板的生产提供了扎实的理论基础。杨木是生长速度快、周期短、再生能力强的树种,为此在工作中就需要结合实际情况来进行分析,完善工作体系尤为关键,其主要的优势有以下几个方面:
1.1杨木资源优势
杨木这一树种的主要优势就在于生长速度快、容易更新,极为适合使用在需要短期循环使用的工业生产中。现目前,我国的杨树种植面积以及达到了800余万顷,其储量是世界上最多的国家。但是杨木自身也有着材质软、易变性、观赏性差等巨大的缺陷,而如何有效解决掉这一树种的缺陷已经成为了发展木地板生产行业的一个关键因素。
1.2经济效益
与其他树木品种相比,速生材杨木的生产周期更短,这就极大的提高了杨木的生长更新换代速度,增大了杨木生产效率。同时,速生材杨木也是一种可以大面积种植的树木品种,是木材资源的主要来源之一。利用速生材杨木进行木材生产不会对自然生态环境造成太大破坏,也满足世界低碳经济的发展要求,为此大力发展速生材杨木的种植与生产对于解决当前木质地板市场中对木材的大量需求问题来讲具有重要意义。很对业内人士都表示,利用速生材杨木作为地板原材料将会是地板行业发展低碳经济的主要途径,而速生材杨木也将会成为杨木实木地板生产中最主要的材料来源,从而即满足广大用户的实木地板需求,又能够实现低碳环保的发展理念,同时还能够极大的降低木地板的生产惩恶不能,提高木地板企业的经济效益。
1.3碳化优势
另外,我们可以优化木材的碳化技术,这种方法能够有效的提高地板的稳定性,并且使其不受到外界温度的影响,从而将其运用在采暖实木底板当中。通过上述两种技术,由于在木材当中并没有添加任何外加剂,且达到节能的效果,这就使得底板在使用过程中安全环保,延长了其使用寿命。最后,我们在木材的表面采用PDL先进的渗透移印技术,这就使得木材的造型美观,达到了良好的视觉效果。由此可见,采用杨木生产出的地板相对于其他材质的地板而言更具有环保性、装饰性等优点。
有些专家认为,以速生材杨木为主生产的实木地板具有节能的优点,在坚持环境可持续发展的道路上取得了辉煌的成绩,通过我国合理的利用速生材杨木,从材质的研发、制造与生产等各个环节都达到了环保的效果,降低了企业的经济成本,在真正意义上达到了低碳健康的要求。
2.表层压缩技术在杨木实心底板生产中的应用实验
2.1材料与方法
2.1.1试验材料
(1)意杨,规格(长×宽×厚)925mm×l32mm×22mm,含水率10%~15%。
(2)UV涂料,上海协承昌化工有限公司生产。基材强度符合要求时,漆膜的附着力为0级、漆膜硬度≥2H、漆膜耐磨转数0.08g/100r。
2.1.2试验仪器
热压机,万能力学试验机,恒温恒湿箱,电热鼓风干燥箱,磨耗仪,小型热处理设备等。
2.1.3工艺路线
(1)表层压缩将杨木试材放入热压机中,在温度160℃、压力12MPa下,采用本研究特定开发的压缩工艺,以压缩速度3mm/s,将22mm厚试件压缩至18mm,保压2.5h。然后通入冷却水,将热压机温度降至100℃以下,取出试件。
(2)热处理将试件放入小型热处理设备内,在200℃下处理3h。热处理结束后,试件在热处理箱内冷却至50℃时取出。
(3)含水率调整将试件置于恒温恒湿箱内,干球温度50℃,湿球湿度48℃,调整试件含水率到8%~10%。
2.1.4性能检测
(1)剖面密度。
试件规格为50mm×50mm×18mm,在温度(20±1)℃、相对湿度(60±5)%的环境中平衡處理24h后,以速度0.1mm/s、步距0.1mm逐点扫描,获得试件密度一距离变化曲线。
(2)断面微观分析。
采用扫描电镜对试样断面进行微观分析。
(3)力学性能。
参照GB/T1941-2009《木材硬度试验方法》,检测试件的表面硬度;参照GB11718.8-1989《中密度纤维板静曲强度和弹性模量的测定》,检测试件的弹性模量(MOE)和静曲强度(MOR)。 (4)吸水厚度膨胀率。
将规格为100mm×100mm×18mm的试件,分别用20℃水浸泡24h和沸水煮2h,计算其吸水厚度膨胀率(TS)。共l0个试件,分2组,每组5个。
2.2结果与分析
2.2.1密度
经过表层压缩处理后,意杨木材气干密度增加了20%。在距离壓缩面2mm开始,密度开始显著增加,最大达到1.24g/cm3。压缩材内部至背面区域密度变化不大,仍处于未压缩状态,说明采用笔者开发的压缩工艺,可以实现仅在木材表层形成致密层。
2.2.2尺寸稳定性
经过热处理的表层压缩杨木试材,分别在水中浸泡和沸水蒸煮后,表面依然平整;虽然其TS均比未处理材有所增加,原因是压缩层在吸水过程中产生了回弹,但仍远低于强化木地板用中密度纤维板基材的TS(国家标准要求<18%),说明经表面压缩并热处理的杨木,可用于生产实木地板。处理后杨木的弦向尺寸稳定性,比未处理材提高50%。因为热处理使木材半纤维素降解,降低了木材的吸湿性能。
2.2.3抗弯强度和硬度
经表层压缩处理和热处理后,杨木MOE提高了27%,主要是木材表层形成了压缩层,且经热处理后,试材的含水率较低所致;MOR略有降低,是由于热处理过程中,木材半纤维素和木素部分降解造成;木材表面硬度增幅为41%,是因为表层形成了致密层,提高了木材抵抗外部压力的能力。
3.结束语
采用表层压缩技术来制取杨木实心地板在我国取得了实质性的进步,这种技术的利用也标志着我国已经掌握了全球地板核心技术。杨树作为一种生长周期短、种植面积广的可再生能源,如果能够充分的利用,那么不仅在我国的资源利用上哟组合重要的意义,同时也完全可以有效的解决我国地板原材料问题,这也将给我国的地板行业带来发展新空间。
【参考文献】
[1]徐信武,崔悦,汤正捷.基于剖面密度梯度(VDP)技术的意杨板材剖面密实梯度[J].浙江林学院学报,2010(05).
[2]寇建良,孙照斌,刘宇化.毛白杨速生材压缩密实化工艺初步研究[J].河北林果研究,2009(03).
[3]蔡家斌,李涛.高温热处理对杨木压缩板材物理力学性能的影响[J].林业科技开发,2009(03).