研究与分析R权兄F峨CH&ANAI万815林产工业C任INAFOREsTPRODUCTS乃旧USTRY密实型杨木单板层积材制造技术刘焕荣,刘君良李龙哲2柴宇博摘要:介绍了单板层积材密实型单板层积材在国内外的研究和利用概况探讨了采用低分子量酚醛树脂浸渍处理杨木单板的方法制备杨木单板层积材的生产技术结果表明:施胶量相当时,浸渍方式与涂胶方式生产的单板层积材相比,密度相当,吸水厚度膨胀(24hTS)降低了24%,胶合强度提高了16%,弹性模量(MOE)和静曲强度(MOR)分别提高了20.17%和44.76%采用浸渍树脂方式生产的密实型强化杨木单板层积材随着吸药量的增多,密度增大;24hTs减小;胶合强度随着吸药量的增加先增大而后趋于平稳;MoE和MOR先增大后减小当吸药量为168%时,MoEMoR 达到最大,分别为巧.34GPa和135.31MPa密实型强化单板层积材能够满足建筑和木结构等结构材要求,具有良好的发展空间关键词:密实;单板层积材;酚醛树脂;浸渍中图分类号:TS653.3文献标识码:A文章编号:1001一5299(2009)06一0013一04 ManufactureTechnologyofDensePoPlarLaminatedVeneerLumber LIUHuan一rong,(l,ResearehInstituteofWoodIndust卿CAF,BeijingLIUJun一liang,LlLong一zheZcHAIYu一bo100091,China2.ConstructionAdnlinlstrationofYanbian,Yanii133000,China) Abstract:ThispaperintrodueesthePresentstudyandutilizationofLaminatedVeneerLumber(LVL)anddenseLVL.IrmainlyeoverstheinvestigationonmanufaetureteehnologyofdensePoplarLVLinimpregnationway,inwhiehPoplarveneerswereimpregnatedwithlow一moleeular一weightwater一solublephenol一orfmaldehyderesin.Theresultsindieatedthat:undertheeonditionofequalresineonsumption,thePropertiesofdenseLVL manufaeturedinimpregnationwaywerebetterthanthoseofmanufaeturedinresinspreadingw即,24hTSof theformerdeereasedby24%20.17%and44.76%rhanthelatter,bondstrengthinereasedby16%,MOEandMORinereasedbyrespeetively,whilethedensityoftwokindsofLVLmanufaeturedindiferentwayswerefelose;whenimPregnationwaywasused,astheresinamountabsorbedinereased,thedensityofdenseLVLin-ereased,24hTSdeereased,thebondstrengthinereasedatfirstandthenremainedstable,MOEandMORwere improvedsignifieantlyfirst,thendeereasedafte御ards,andMOEandMOReametothepeakvalue,reaehed15.34GPaand135.3lMParespeetivelyatabsorbedresineontentof168.1%.Thegreatphysiealandmeehan-iealpropertiesofdenseLVLmeettherequirementforeonstruetionuse,50it15apotentialstrueturematerial. Keywords:Dense;LaminatedVeneerLumber(LVL);phenolformalResin;Impregnation 单板层积材(LaminatedVenee:Lumber,简称VL)是由多层单板沿顺纹方向(也可以加人横纹)组L坯热压而成的一种板材单向组坯平行热压的生产方式使得单板层积材与实木相比具有结构均匀强度高尺寸稳定性好等优点,能够满足木结构建筑桥梁家具和交通等领域的使用要求目前,单板层积材(主要是结构用单板层积材)成为北美发展最快的人造板材之一,在北美市场上有61%的单板层积材被用作工字型楼板托梁,31%被用作析架和梁柱等,8%被用作枕木承重墙等 2005年北美单板层积材产量达到256.40万m,,比2004年上升了5%加拿大目前有3家公司生产结构用LVL,日本最近大量推广木结构房屋,将成为仅次于美国的第二大建筑用LvL生产国,十一五科技支撑计划:家具装修框架材的加工技术(2006BAD18B0602)刘焕荣,在读博士研究生,中国林业科学研究院木材工业研究所,北京100091刘君良,柴宇博,通信地址同第一作者李龙哲,延边州建设局,延吉330010修回日期:2009一04一18密实型杨木单板层积材制造技术刘焕荣刘君良李龙哲柴宇博l3研究与分析 林产工业CHINAFO既STPRODUCTs价由USTRYES引以CH&州月万518R其生产能力约为加拿大的2倍,共有LVL全套生产线4条;印尼新西兰法国和芬兰也都有以法国杨木为原料的单板层积材的工业化生产我国从1985年开积材和竹木复合强化单板层积材,提高人工林木材和竹材的应用领域和附加值,减少人们对天然林优质木材的依赖和过度采伐,对缓解我国木材资源危机,促进林业可持续发展有重大意义笔者以杨木单板为原料,采用低分子量树脂浸渍的方法生产密实型单板层积材,介绍了密实型单板层积材的生产技术,旨在开发始了单板层积材的研究工作,但结构用单板层积材还没出现大规模的生产和应用低分子量酚醛或脉醛树脂浸胶方式生产密实型杨木强化单板层积材是基于普通单板层积材的一种新型技术与普通杨木单板层积材相比,浸胶法生产的密 实型强化单板层积材密度大(600一80Ok岁m,),强度高,基本性能达到用作传统建筑材料天然林木材水平,可做梁析架柱材等,或家具的框架支撑等国内外对该方法生产密实型强化单板层积材的研究较少, huciYH等:2初探了树脂浸渍及热压工艺参数对杨木单板层基材性能的影响;发现单板全部经过浸胶或只有上下表面的单板经过浸胶的单板层积材与未浸胶相比:力学强度和尺寸稳定性由于树脂的浸渍作用都有所提高提高压缩应力和单板的初含水率会提高一种满足工程建筑交通及家具等领域使用的结构用密实型强化单板层积材1试验材料及方法1.1试验材料杨木单板杨树产于江苏省泅阳县,树种为意杨(尸PuolussP.)单板平均厚度为2.omm,密度为0.385岁em,,含水率6%一s%,幅面为1000/500(mm),裁成400x250(mm)备用酚醛树脂胶豁剂:实验室合成,物质的量比为n(P):n(F):n(NaOH)二1:2.1:0.1,树脂固体含量0.1%,私度:8.SCP.S,pH值:9一150,水混合倍数为L>3LVL的压缩率,同时随着压缩率的提高MOE,MOR和T都明显提高张占宽s刘君良等!在国内最早提出了利用水溶性低分子量酚醛树脂浸渍单板的方法制备单板层积材,简单介绍了生产工艺流程和性能测试,但没有进行更进一步详细的介绍浸渍量对增强型单板层积材性能的影响王小青等 也采用酚醛树脂浸渍杨木单板和竹帘的方法研究了增强型竹木复合单板层积材的研究结果表明:制得的竹木复合材料的弃了口E和MOR均达到或超过了日本农林水产省告示第2371.2试验方法实验先采用常规的涂胶方法进行一组实验,作为浸渍处理制备的单板层积材的对照,涂胶量为犯O岁cmZ(双面)浸渍处理所用的酚醛树脂胶乳剂的质量分数为30%,通过不同的浸渍处理方式,得到不同的吸药量然后选用吸药量分别为72.89%112%168%Zro%的单板进行制板,并与以涂胶方式制备的单板层积材进行性能比较依据GB/T17657一1999人造板及饰面人造板理化性能实验方法锯制试件性能检测1.3工艺流程浸胶组坯号日本农林标准的结构用单板层积材的相关规定我国对单板层积材的生产和应用目前还局限于非结构用单板层积材,主要被用作附加值较低的包装箱板,通过密实化技术生产强度高性能好的强化单板层单板干燥单板裁剪数据整理性能检验试件裁制陈放热压产一1预压每块板有9张单板组成,按照纹理相同方向进行组坯,板坯厚18mm,压缩率为H.5%热压工艺参涂胶与吸药量为72.86%的干物质施胶量相当,因此密度相差较小当吸药量为112%时密度为0.54群c耐,比涂胶的密度增加了5%;当吸药量为165%时,密度为0.66g/em,,比涂胶的增加了26%;当 数:温度140;压力2.0MPa;时l司:1.lmin/mm(成品厚)2结果与分析吸药量为210%时,密度为0.71扩c时,比涂胶增加了6%由于吸药量的增多,单板吸人的树脂量增大,树3脂在热压过程中固化后产品的密度就越大,这有利于对提高产品的耐磨性和硬度林产工业2009年第36卷第6期2.1吸药量对杨木单板层积材密度的影响如图1所示,随着吸药量的增加密度逐渐增大杰-业些些鱼------一一-笋RE~Ha~ 目八曰UnC0U,,八了亡O内件n一了I沼一--目一兰遗工坐-一-AFNIHORTPsEODRCTUsIU~DN1.505MPa,之后随着吸药量的增大胶合强度变化趋势平缓施胶量相当时,浸渍方式的单板层积材的胶合辛赵飞三建强度比涂胶方式提高了16%;与涂胶方式相比,在一定压力下对单板进行浸胶处理,使得胶勃剂渗透到单板内部,在热压胶合过程中树脂在木材内部固化,形成胶钉状,胶合强度高但是单板对树脂吸药量过大时,尽管能够提高单板层积材的力学强度,但是其对胶合强度的提高不明显,同时成本也增大;吸药量太小也不 全主蜚 涂胶72名6112.()X168.10210.00浸胶量(%)利于在单板表面形成合适厚度的连续的胶层,胶合强度也不高因此浸胶和涂胶都要选择合适的涂胶量,采用浸胶方式生产单板层积材时建议选择lro%-150%的吸药量图1吸药量与密度的关系2.2吸药量对24h吸水厚度膨胀率的影响如图2所示,随着吸药量的增加24h吸水厚度膨胀率明显呈下降趋势涂胶方式生产的单板层积材其 2h吸水厚度膨胀率为5.447%当施胶量相当时,浸胶方式生产的单板层积材与涂胶相比,24h吸水厚度膨胀率下降了21.76%,并且随着吸药量的增加,产品的24h吸水厚度膨胀率呈逐渐下降趋势,当吸药量为黝全布恻芝d门112%时24h吸水厚度膨胀率为3.64%;当吸药量为68%时,为3.211%;吸药量为210%时为2.57%由{薰毓鬓l吸药量(%)上可得,施胶量相同时浸胶方式生产的单板层积材的尺寸稳定性较好,由于单板在浸渍过程中有部分树脂填充到单板内部,并且吸药量越多时,树脂渗透在单板内的量越多,固化后与木材发生物理化学作用,使得密实型单板层积材的尺寸稳定性较好2.4图3吸药t与胶合强度的关系吸药量对弹性模量和静曲强度的影响木质产品的抗弯强度和抗弯弹性模量为最重要的力学性质弹性模量是在弹性限度范围内,物体抵抗外力改变其形状或体积的能力;静曲强度是确定木材督匪半关恻泌斗享其名承受横向荷载的能力木材的静曲强度做为木材最重要的力学性质之一,主要用作建筑物的屋架和地板等易于弯曲的构件以及木桥的梁和长析条的设计到叫继默公d川 涂胶72名6112.00168.10210刀O浸胶量(%) 图2吸药最与24h吸水厚度膨胀率的关系涂胶 2.3吸药量对密实型单板层积材胶合强度的影响施胶量是影响木材胶合重要因子之一施胶量的72名6害{一;服幼不苏;界浪浪李渡袭袭妻乡冷冷ll2.0)(l68.l02l0.00吸药量(%)多少不仅影响到胶合强度,同时也影响产品的成本,因此施胶量大小应适宜;吸药量不同时,不同吸药量的密实型单板层积材的胶合强度如图3所示从图中可以看出,随着施胶量的增加,单板层积材的胶合强度增图4吸药量与MOE的关系吸药量不同时的密实型单板层积材的MOE和MoR如图45所示从图中可以看出,随着吸药量的加,当吸药量为112%时,胶合强度达到最大为密实型杨木单板层积材制造技术刘焕荣刘君良李龙哲增多弹性模量和静曲强度都呈先增大,后有下降趋势;浸胶方式的单板层积材的MOE和MOR都大于涂胶方柴宇博巧研究与分析 RES引以CH&ANALYSIS林产工业CHINAFOR卫TPsRODUCTsINDUsTRY多,密室型单板层积材的密度增大;24h吸水厚度膨事鑫组恻息己胀率随之下降胶合强度随着吸药量的增大,先逐渐增大而后趋于平稳;MOE和MOR都随吸药量的增加先增大后减小趋势;当吸药量为168%时,弹性模量和静曲强度都达到了最大巧.34GPa和135.3lMPa,分别比涂胶方式生产的单板层积材增加了62%和92%吸药量(%)图5吸药量与MOR的关系式的当施胶量相当时,浸渍方式生产的单板层积材与涂胶方式的相比,对O百对OR分别增加了20.17%和 4.74%当吸药量为168%时,弹性模量和静曲强度都达到了最大15.34GPa和135.31MPa,分别比涂胶方式生产的单板层积材增加了62%和92%吸药量为210%时,MOE和MOR分别为11.23GPa和107.21MPa,比吸药量为168%时分别下降了26.79%和2.505%浸渍到单板中的树脂发生物理化学变化固化后在单板内起填充密实作用,不仅提高了单板层积综上所述,采用树脂浸渍法生产的密实型杨木单板层积材,产品的吸水厚度膨胀率很小,板材的尺寸稳定性很好浸渍剥离试验表明,该方法生产的密实型强化单板层积材达到了I级结构用胶合板要求,表现出了良好的胶合性能力学性能也明显高于涂胶方式的单板层积材由于酚醛树脂的填充使得产品具有一定的防腐性能因此,采用树脂浸渍法生产的密实型杨木单板层积材能够满足结构用单板层积材的标准,可以用于建筑和木结构房屋等领域的使用,具有良好的发展前景4参考文献PrineeLon:USDAFSPrineeton,WV,2002.1AlSehuler.MarketabilityofhardwoodLVL一redmapleprojeet2001[R.2ZhangHJ.ChuiYH.Efeetsofresinimpre助ationandprfoeessparame- 材的密度,同时单板间固化的树脂形成胶钉状,有利于单板层积材的胶合强度和力学性能的提高但当单板内部浸渍的药液过多时,热压过程中单板之间的胶层增厚,单板内部树脂固化由于酚醛树脂固化后脆性较大,因此单板内部浸渍较多的酚醛树脂时,出现单板层积材强度下降因此强化单板层积材制造过程中吸药量为120%一150%为宜3结论tersonsonlepropertiesofpoplarLVLJ].Forestprod.J.1994,44(7/8):76刁8.3张占宽,刘君良.密实型杨木单板层积材的制造工艺及应用前景分析J.林业机械与木工设备,2005,7(3):15一1745王小青,刘君良,张双保,等.竹木复合单板层积材制备工艺[J.木材工业,2005,19(5):7刁许斌竹木复合层积材横纹静摩擦系数的研究J.林业科技开发,2000,14(6):22一23.6徐咏兰,华毓坤.不同结构单板层的蠕变和抗弯性能[J].木材工业,2002,16(6):10一12.)对单板进行酚醛树脂浸渍的方法生产密实型l单板层积材与涂胶方式的相比,当施胶量干物质的量相同时,两种方式的单板层积材的密度相同,24hTS和力学强度性能浸渍方式的都明显优于涂胶方式)随着单板吸药量的增加,单边内固化的树脂较2会讯78叶克林,王金林.人工林杨树木材的加工利用[J].木材工业,2003,17(l):5一8.刘君良,江泽慧,孙家杰.酚醛树脂处理杨树木材物理力学性能测试J.林业科学,2002,38(4):176一180.(责任编辑张国萍)马之马之适之决之均乙琐止马之蕊蕊之钧屯适战决之碑乙蕊乙蕊蕊七功蕊心姿日屯蕊之盛去满止璐心马心毒乙蕊乙马之马心马心马心盛之均乙冲乙马之马之马之马之马之马之4屯马乙均乙决之马止场止马之蕊盛之中国林产工业协会木工胶钻剂与表面加工专业委员会大会在山东荷泽顺利召开9月20日,中国林产工业协会木工胶勃剂与表面加工专业委员会改选换届大会在山东荷泽顺利召开会议由中国林产工业协会副秘书长孙志刚先生主持,专业委员会秘书长喻乐飞先生作改选换届的工作报告,协会副会长兼委员会理事长钱小瑜女士作了重要讲话会议按照协会章程和委员会管理办法规定,先后听取候选单位的情况介绍,然后由与会者进行无记名投票,产生了1家理事长单位,1家副理事长单位目前,中国林产工业协会木工胶豁剂与表面加工专业委员会秘书处仍设在国家林业局林产工业规划设计院,联系电话:秘书长喻乐飞010一85128170;副秘书长张忠涛010一85128019;副秘书长许方荣010一85128040;理事长钱小瑜010一84898433二(林时峰供稿)林产工业2009年第36卷第6期