工藝參數對松子殼-楊木刨花復合板握釘力的影響*

張 晶 崔立東 王春霞

（黑龍江省木材科學研究所國家林業局制材研究實驗室省木材綜合利用重點實驗室，哈爾濱 150081）

工藝參數對松子殼-楊木刨花復合板握釘力的影響*

張 晶 崔立東 王春霞

（黑龍江省木材科學研究所國家林業局制材研究實驗室省木材綜合利用重點實驗室，哈爾濱 150081）

采用正交設計，以松子殼和楊木刨花為主要原料制備復合板，并對其進行握釘力的測試，探討工藝參數對復合板握釘力的影響。結果表明，當楊木刨花與松子殼的原料比例為50∶50、施膠量為5%、熱壓溫度190℃、熱壓時間為20min時，可獲得握釘力良好的松子殼-楊木刨花復合板。

松子殼；楊木刨花；復合板；工藝參數；握釘力

隨著木材資源短缺形勢的日益嚴重，人造板加工行業將逐步向以非木質資源替代部分木質資源方向發展，緩解木材供需矛盾。本文利用松子殼為原料，與木質刨花復合研制松子殼-楊木刨花復合板，可用作制作不同尺寸的托盤組件。

握釘力的大小是指釘子進入確定的試件后，釘子是否容易固定釘孔，是否容易松動脫落的表征。握釘力越大，試件的固定力就越強，釘子釘入木質材料后就不易松動脫落，釘孔也可反復利用，反之亦然。握釘力的大小也是側面反映組件牢固程度的重要指標。

1 試驗材料與方法

1.1 材料及儀器設備

松子殼，為紅松松子殼，產自小興安嶺伊春市，密度為0.72 g/cm3，經粉碎后取4～6目之間的松子殼待用；楊木刨花，購于黑河，尺寸在4-～20+目，含水率控制在7%～9%；膠粘劑為異氰酸酯，市售工業品，購于哈爾濱賀祥木業。

粉碎機（MCXHLYCLJ），中國；熱壓機（KUHPD-1515），日本；精密橫截鋸（SZ3-600D），日本；恒溫干燥箱（DX-58），日本；電動拌膠機（VR-22），德國；萬能力學試驗機（UTM-10T-PL），日本；電子天平（Mettler pe1600），中國；模具，自制，幅面規格400mm×400mm。

1.2 試驗方法

1.2.1 復合板制備工藝

將經過預處理的松子殼碎料與楊木刨花按計量比稱量，倒入攪拌倉中，采用邊攪拌邊噴膠霧的方式對其進行噴膠，膠液噴完之后攪拌機仍持續攪拌3～5min，使得松子殼碎料與楊木刨花攪拌均勻后，倒出原料，準備鋪裝。

將所購置的脫模劑均勻的噴涂在模具內部的表面，采用手工鋪裝的方式，將計量好的施膠刨花與松子殼碎料混合物均勻鋪裝于幅面為400mm×400mm的模具框里，然后將鋪裝好的板胚置于熱壓機上，準備模壓成型。

在熱壓機上設定熱壓壓力，利用厚度規控制松子殼刨花復合板的目標厚度在50mm；熱壓成型后，將壓好的松子殼刨花復合板置于溫度為25℃、相對濕度為50%的恒溫恒濕箱中陳放48 h，取出，按照試驗需要割據成試驗用的尺寸備用。

1.2.2 試驗方案

選用正交試驗，研究原料比例、施膠量、熱壓溫度和熱壓時間4個因素對復合板握釘力性能的影響（表1）；試件的裁制及測試方法按照中國現行標準GB/T4879-2017《刨花板》要求進行。試驗方案獨立重復實施2次，滿足托盤用復合材料的握釘力要求必須≥1 100 N。

表1 正交試驗因素與水平因子設計

2 結果與討論

2.1 試驗結果分析

正交試驗結果見表2，極差分析、方差分析結果見表3、表4。

表2 正交試驗結果

表3 握釘力的極差分析

表4 握釘力的方差分析

極差RNB反映了某因素的水平波動時試驗指標（握釘力）的變動幅度，RNB越大，說明該因素對試驗指標握釘力的影響越大，因此也就越重要。所以根據極差RNB的大小，就可以判斷因素的主次。從表3中可以看出，楊木刨花比例是影響復合板握釘力的主要因素，然后依次是熱壓溫度、施膠量和熱壓時間。表4中的分析結果也顯示，楊木刨花比例對握釘力的影響最為顯著，熱壓溫度對握釘力的影響較為顯著。

2.2 楊木刨花比例對復合板握釘力的影響

楊木刨花比例對復合板握釘力的影響為：楊木刨花的比例在30%時，復合板的握釘力大于1100N；隨著楊木刨花比例的增加，復合板的握釘力隨之增大。松子殼密度較大，質地硬，表面光滑，在熱壓過程中體積收縮較小；而楊木刨花質軟，表面粗糙，在熱壓成型過程中，楊木刨花通過自身易變形的特點，填充由松子殼在受熱壓過程中所形成的空間間隙，增加復合板的密實程度。由于楊木刨花比例是影響握釘力的主要因素，經試驗比較，選擇楊木刨花比例為50%較適宜。

2.3 施膠量對復合板握釘力的影響

施膠量對復合板握釘力的影響為：隨著施膠量的增加，復合板的握釘力逐漸增大，施膠量為5%時，達到最大值。通過膠粘劑異氰酸酯與木刨花和松子殼之間的接觸，楊木刨花與松子殼之間會形成相互的膠接強度，增加墊腳的壓縮密度，可有效提高螺釘與復合板之間的抗剪切力，起到增大復合板握釘力的作用。膠粘劑用量適當的增加，單位面積中膠粘劑異氰酸酯與楊木刨花以及松子殼之間的膠接點也隨著增多，提高了復合板的握釘力。本試驗優先選擇的施膠量為5%。

2.4 熱壓溫度對復合板握釘力的影響

隨著溫度的增加，復合板的握釘力呈現先增大、后減小的趨勢，當溫度為190℃時，復合板的握釘力達到最大值。在一定的溫度范圍內升高溫度，可以加快異氰酸基與羥基、羧基的反應速率，形成穩定密實的化學鍵。但隨著溫度的不斷升高，復合板表面甚至內部會發生糊化現象，反而降低復合板的握釘力。經試驗，確定較適宜的復合板熱壓溫度為190℃。

2.5 熱壓時間對復合板握釘力的影響

熱壓時間對復合板握釘力的影響為：隨著熱壓時間的延長，復合板的握釘力逐漸增大。熱壓時間的延長，使異氰酸酯中的活性基團能夠與楊木刨花以及松子殼中所含有的活性基團充分反應的時間也越長，復合板內部各成分之間的空間結構能夠更均勻、更密實分布，為此提高復合板的握釘力。復合板所承受的熱壓時間越長，楊木刨花和松子殼之間越有更充足的時間固定成型并穩定形態，縮小內部存在的空間間隙，使得螺釘不容易擰進復合板內部，從而有效地增大復合板的握釘力。同時，熱壓時間的確定還要兼顧時間成本和生產效率，綜合比較結果，確定熱壓時間為20min。

3 結論

3.1 楊木刨花與松子殼的比例對復合板握釘力的影響最為顯著，熱壓溫度對復合板握釘力的影響較為顯著。主要表現為復合板的握釘力隨著楊木刨花比例的增加而增大，隨著熱壓溫度的增加呈現先增大后減小的趨勢。

3.2 楊木刨花比例為50%，施膠量為5%，熱壓溫度190℃，熱壓時間20min時，在生產效率與生產成本兼顧的條件下，所制得的松子殼-楊木刨花復合板可獲得良好的握釘力。

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（責任編輯：潘啟英）

Abstract Based on orthogonal design method,the paper used pine nut shell and Poplarflakes as raw materials for the nail-holding ability of the composite board,and reached the effectsof processparameterson nail-holding ability.The optimal pine nut shell/Poplarflakes composite board could be obtained when proportion of the aspen shavings and pine nut shell is 50∶50,resin charge blended was 5%,hot-pressing temperaturewas190℃,hot-pressing timewas20m in.

Key words Pine nutshell;Poplarflakes;Composite board;Processparameters;Nail-holding ability

Effects of Process Parameters on Nail-holding Ability of the Pine Nut Shell/Poplarflakes Com posite Board

ZHANG Jing
（HeilongjiangWood Science Research Institute,Harbin 150081）

S 781.64,TS 653.5

A

1001-9499（2017）05-0048-03

* 黑龍江省財政自擬課題（HCZ201302）

第1作者簡介：張晶（1983-），女，碩士，助理研究員。 研究方向：木材科學與加工。

2017-07-20