竹地板基材制造工艺及稳定性的研究

【摘要】：近年来,随着竹材的综合开发利用,我国木材的供需矛盾在一定程度上得到了缓解。竹地板作为一种新型的建筑装修材料,在崇尚自然和绿色环保的今天,成为人们对地板材料的理想选择之一。目前的竹地板大部分在室内自然环境下使用,若在室外或室内湿热等较为恶劣的环境下使用时,易出现湿胀变形或开裂等问题,无法满足用户的使用需求。竹地板工艺的研究,对拓展竹地板应用领域与使用场所,解决企业生产中相关产品的工艺技术和应用性能问题,不断推动竹地板行业进步,以及促进农村经济的发展等都具有深远的现实意义。 本论文以平压竹地板和侧压竹地板为主要研究对象,应用化学方法和傅里叶红外光谱分析研究竹材化学组份的变化；应用扫描电子显微镜观察竹材微观结构；通过正交试验,研究分析竹条浸渍树脂工艺及竹地板热压工艺,并对竹条浸渍树脂量、竹地板静曲强度、浸渍剥离长度、硬度等相关物理力学性能进行检测,统计分析后得出最佳工艺参数。在产品性能方面,重点分析了竹地板干缩湿胀性能和导热性能,探讨竹地板与普通竹地板的区别。本论文主要结论如下： (1)原竹经过漂白处理和炭化处理之后,纤维素、半纤维素、木质素及各类抽提物含量均有所降低。其中炭化竹各主要化学组份下降幅度高于漂白竹,炭化竹纤维素、半纤维素、木质素含量降低幅度分别为5.02%、16.86%、6.41%,各抽提物中热水抽提物降低10.43%,幅度最大。傅里叶变换红外光谱分析可知,纤维素、半纤维素、木质素相关基团强度明显减弱。说明漂白处理与炭化处理会使竹材的纤维素、半纤维素、木质素等化学组份发生氧化降解或热解反应,影响竹材的物理力学性能。 (2)扫描电镜观察可知竹材是一种多孔性材料,主要由竹皮系统、基本系统和维管系统组成。靠近竹壁外侧的维管束分布较为致密,基本组织数量较少；竹壁内侧的维管束形体较大,分布比较稀疏,基本组织数量较多。维管束形态与数量对竹材纤维吸湿性产生影响,并将影响竹地板的干缩湿胀性能。 (3)三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂通常具有更好的耐水、耐热等性能,对竹条的浸渍预处理有助于改进竹地板的耐候性能。竹条浸渍工艺研究表明,适当降低三聚氰胺改性脲醛树脂胶液浓度、提高浸胶过程的温度、延长浸渍时间等措施,可以提高胶液的流动性及胶液对竹材的渗透效果,增加竹材纤维表面胶液分布。竹条浸胶的较佳工艺为胶液浓度25%、浸胶时间20min、浸胶温度35℃。 (4)不同的热压工艺对竹地板的物理力学性能有不同的影响。其中热压压力对平压竹地板静曲强度影响较为显著；工艺因素对浸渍剥离长度影响不显著,相对而言热压压力的影响更为明显；硬度则与竹材本身材性及工艺因素有关。本试验条件下,各工艺因素对侧压法竹地板的静曲强度、浸渍剥离长度、硬度等性能的影响均不显著,影响趋势相似于平压法竹地板。根据正交试验结果,得出平压与侧压竹地板最佳的热压工艺为热压压力1.8～2.0MPa,热压时间15min,热压温度120℃。 (5)平压与侧压竹地板的干缩与湿胀都具有明显的方向性。平压法竹地板厚度方向的干缩与湿胀变化较大,“湿材-全干”阶段厚度干缩率约为7.33%“全干-湿材”阶段的厚度湿胀率约为8.83%；侧压竹地板则是宽度方向的干缩与湿胀变化较大,“湿材-全干”阶段宽度干缩率约为6.86%,“全干-湿材”阶段的宽度湿胀率约为6.90%。这与竹地板组坯方式、竹材的化学组份变化、纤维结构有着密切的关系。但检测分析表明竹地板的尺寸稳定性明显优于普通竹地板。 (6)平压与侧压竹地板的导热性能与板材的含水率及密度具有显著的相关性,随着含水率和密度的增加,平压与侧压竹地板的导热系数都随之增加,反之则下降。试验检测结果表面平压法竹地板与侧压法竹地板导热系数约为0.111w/m.k-0.112w/m.k。