实木复合地板工艺及性能表征

摘要

近年来，随着我国建筑行业及家装产业的发展，装饰装修建材以及家具业用材快速增长。木地板作为一种重要的室内装饰装修材料，拥有巨大的市场潜力。目前，国内地板市场的主要产品有强化木地板、实木复合地板、实木地板、竹地板以及其他材料类的地板，其中销量最大及增长速度最快的分别为强化木地板和实木复合地板。实木复合地板对珍贵阔叶材的消耗远低于实木地板，且充分利用了速生材、针叶材和小径材，结构设计科学合理，具有优化木材利用的优势。随着木材资源的短缺、消费者对实木地板消费提出更高要求以及先进制造技术的不断涌现，实木复合地板的突出优势迅速在生产和消费领域得到认可，产业得以蓬勃发展。进一步深入研究实木复合地板生产工艺，优化结构设计，提高生产效率，不仅有利于优化资源配置，而且能使促使我国人造板加工业更具竞争力。
　　本文以三聚氰胺甲醛树脂浸渍橡木（Quercus）单板，考察浸渍时间、浸渍温度、胶液浓度等工艺因素对浸渍效果的影响，采用扫描电子显微镜（SEM）、接触角测量仪、傅里叶红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）对其浸渍机理进行表征分析。再利用较优浸渍工艺浸渍后的橡木单板与表层耐磨纸、桉木单板、底层平衡纸为主要材料，采用正交试验法对多层实木复合地板的生产工艺进行研究，探索较优的工艺参数，为实际生产提供依据。本论文主要结论如下：
　　（1）各工艺因素对橡木单板浸渍效果的影响不同。浸渍温度和胶液浓度对单板浸渍效果的影响显著，实际生产中应加强对这两个工艺因素的控制。相对于浸渍温度和胶液浓度这两个工艺因素，浸渍时间对单板浸渍效果的影响不显著，但由于在生产实际中对这个工艺因素的控制更具可操作性，故不应忽视浸渍时间这个因素的重要性。通过单因素试验和正交试验分析得出一组较佳的浸渍工艺参数：浸渍时间20min，胶液浓度50％，浸渍温度35℃。
　　（2）对浸渍树脂前后的橡木单板进行扫描电子显微镜观察，未浸渍的橡木单板内部含有丰富的孔隙，质地细密。木材导管分子腔及木纤维细胞腔内未见其他物质存在。对其进行浸渍处理后，三聚氰胺甲醛树脂渗透到木材导管腔及细胞壁内。三聚氰胺甲醛树脂的引入，填充于木材表面及内部孔隙，对水分进入起到阻碍作用，对橡木单板尺寸稳定性、后期胶合性能及表面性能的提高都有积极的影响。
　　（3）分析三聚氰胺甲醛树脂对橡木单板的润湿性能，三聚氰胺甲醛树脂能够较好地润湿橡木单板，对其具有一定的渗透性。三聚氰胺甲醛树脂与橡木单板间的接触角随着时间的延长而减小，在100s后基本趋于稳定，说明随着时间的延长，三聚氰胺甲醛树脂胶液对橡木单板的渗透性减弱，继续延长浸渍时间对增强浸渍效果的作用不大，应当合理选择浸渍时间。
　　（4）对浸渍树脂前后的橡木单板进行傅里叶红外光谱分析表明，浸渍前后橡木单板的的FTIR图谱变化主要出现在1800~600 cm-1区域。与未浸渍处理橡木单板相比，浸渍处理后的橡木单板的一系列特征峰（1733 cm-1，1652 cm-1，1329cm-1，1243 cm-1，1049 cm-1）未见较大变化。且浸渍处理后的橡木单板在811 cm-1处出现对应于三聚氰胺和甲醛缩聚体系中三嗪环的特征振动峰，证明了三聚氰胺甲醛树脂引入，与木材纤维素、半纤维素、木质素中的某些基团发生了作用。
　　（5）对浸渍树脂前后的橡木单板进行X射线衍射分析可知，浸渍前后试样的2θ衍射强度曲线图的位置不变且形状相同，表明橡木单板在浸渍处理后其结晶区域即晶层的距离没有发生变化，说明了在整个处理过程中对纤维素的结晶结构没有产生较大的影响，木材纤维素结晶区未受到破坏。浸渍处理后，引入了三聚氰胺甲醛树脂，填充于木材细胞壁之间，可能有一部分基团和细胞壁物质中的某些基团发生交联，出现一些新的结晶形式。三聚氰胺甲醛树脂浸入到木材细胞中，经过加热处理后，树脂固化在木材细胞腔、细胞间隙以及细胞壁中，使单板的强度、硬度、尺寸稳定性等都得到了提高。
　　（6）各工艺因素对多层实木复合地板理化性能的影响不同。热压温度对地板的弹性模量和甲醛释放量影响显著，施胶量对地板的甲醛释放量影响显著。在试验范围内，随着热压时间的延长和热压压力的提高，地板静曲强度和弹性模量整体呈上升趋势。随着热压温度和热压压力的提高，磨耗值和甲醛释放量整体呈降低趋势。随着施胶量的增大，静曲强度和弹性模量先增大后减小，甲醛释放量增大，磨耗值变化幅度不大。通过极差和方差分析得到多层实木复合地板较佳工艺参数：热压温度145℃，热压时间1.1 min·mm-1，热压压力1.8MPa，施胶量280g·m-2。
　　（7）由正交试验得出的最佳工艺参数进行稳定性试验压制所得多层实木复合地板，各项理化性能均能达到国家标准的要求。且与市售普通多层实木复合地板相比，由于采用的是添加了高光剂和耐磨颗粒的表层耐磨纸，其光泽度和表面耐磨性能优于市售普通地板。但其甲醛释放量高于市售多层实木复合地板，可考虑继续深化降醛处理。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2国内外的研究状况

1.3研究目标与内容

1.4研究技术路线

1.5论文创新点

第二章 表层单板浸渍工艺的研究

2.1引言

2.2材料与方法

2.3单因素试验

2.4正交试验

2.5小结

第三章 单板浸渍机理与性能表征

3.1引言

3.3结果与分析

3.4小结

第四章 多层实木复合地板工艺的研究

4.1引言

4.2材料与方法

4.3结果与分析

4.4稳定性试验

4.5多层实木复合地板性能比较

4.6小结

第五章 结论

参考文献

致谢