福建林学院学报２０１１，３１（２）：１８９—１９２ 第３１卷第２期 ２０１１年４月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＦｕｊｉａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ 工艺参数对竹重组材性能的影响 李权 ，杨明杰 ，陈林碧 ，张惠敏 （１．福建省永林竹业有限公司，福建永安３６６０１４；２．国家人造板及林４￣５：ｒ－产品质量 监督检验中心，福建－－－４ ３６５０００；３．广西大学林学院，广西南宁５３０００５） 摘要：探讨了施胶量、含水率、密度、加热温度和加热时间等因素对竹重组材性能的影响。结果表明：（１）施胶量越高，产品 的各项性能越好，采用１０％施胶量生产的竹重组材的静曲强度（ＭＯＲ）及弹性模量（ＭＯＥ）超过混凝土模板用胶合板的最大 指标值。（２）当竹束含水率从４％增加至２４％时，产品的吸水厚度膨胀率（ ）逐渐降低，力学性能则先升高后降低。（３） 竹重组材的密度越高其各项性能指标越好。（４）当加热温度从１０５℃上升至１５５℃时，产品的各项性能先升高后降低。 （５）当加热时间为１Ｏ一２０ ｈ时，产品的各项性能先升高后降低。 关键词：竹重组材；工艺参数；性能 中图分类号：ＴＳ６９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—３８９Ｘ（２０１１）０２—０１８９—０４ Ｅ筇ｅｃｔ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｏｉｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄ ｂａｍｂｏｏ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＬＩ ＱｕａＪｌ ，ＹＡＮＧ Ｍｉｎｇ－ｊｉｅ ，ＣＨＥＮ Ｌｉｎ—ｂｉ ，ＺＨＡＮＧ Ｈｕｉ—ｍｉｎ （１．Ｆｕｊｉａｎ Ｙｏｎｓｉｉｎ Ｂａｍｂｏｏ Ｉｎｄｕｓｔｉｒａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｙｏｎｇ ａｎ，Ｆｕｊｉａｎ ３６６０１４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｏｄ ａｎｄ Ｆｏｒｅｓｔ Ｐｒｏｄｕｃｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓａｎｍｉｎｇ，Ｆｕｊｉｎａ ３６５０００，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｇｕａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｘｉ ５３０００５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｈｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｍｏｉｓｔｕｒｅ，ｄｅｎｓｉｙｔ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｒｅｅｏｍｂｉｎｅｄ ｂａｍｂｏｏ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｅｓｐｌｏｒｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ａｓ￣ｆｉｏｗｓ：（１）Ｔｈｅ ｍｏｒｅ ｓｈｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｔｈｅ ｂｅｔｔｅｒ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｕｓｉｎｇ ｏｆ １０％ｓｉｎｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｒｅｃｏｍｈｉｎｅｄ ｂａｍｂｏｏ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｈｏｓｅ ｍｏｄｕｌｕｓ ｆｏ ｅｌａｓｔｉｃ（ＭＯＥ）ａｎｄ ｍｏｄｕｌｕｓ ｆｏ ｒｕｐｔｕｒｅ（ＭＯＲ）ｅｘｃｅｅｄｅｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｅｐｙｗｏｏｄ ｆｏｒ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｏｆｒｍ．（２）Ｔｈｅ ｔｉｈｃｋｎｅｓｓ ｓｗｅｌｌｉｎｇ（ｒｓ）ｒｅｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ＭＯＲ，ＭＯＥ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｉｆｓｒｔ ｎａｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｍａｓｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ ４％ｔｏ ２４％．（３）Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｆｏ ｅｒｅｏｍｂｉｎｅｄ ｂａｍｂｏｏ ｍａｔｅｒｉｌａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ Ｗａｓ ａｄｄｅｄ．（４）Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｉｆｒｓｔ ｎａｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｒｕｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ １０５℃ｔｏ １５５℃．（５）Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｉｆｓｒｔ ｎａｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｆｒｏｍ １０ ｈｏｕｒｓ ｔｏ ２Ｏ ｈｏｕｒｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄ ｂａｍｂｏｏ ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｔｅｅｈｎｏｌ晒ｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ；ｐｒｏｐｅｒｔｙ 竹重组材的研制最早出现在中国¨－２］，我国很多研究单位借鉴重组木的制造工艺和原理，尝试研制以 竹材为原料的竹重组材制品。１９８７年，南京林业大学在实验室压制出了以苦竹（Ｐｌｅｉｏｂｌａｓｔｕｓ ａｌｌｌＡｚｒ１．１￣）为原 料的具有较强静曲强度（ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｒｕｐｔｕｒｅ，ＭＯＲ）和弹性模量（ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｅｌａｓｔｉｃ，ＭＯＥ）的重组竹。中国 林业科学研究院木材工业研究所在实验室压制出了以野生杂竹为原料的重组竹。浙江农林大学也在实验 室试制了以雷竹（Ｐｈｙｌｌｏｓｔａｃｈｙｓ ｐｒａｅｃｏｘ）、高节竹（Ｐｈｙｌｌｏｓｔａｃｈｙｓ ｐｒｏｍｉｎｅｎｓ）、孝顺竹（Ｂａｍｂｕｓａ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）和青 皮竹（Ｂａｍｂｕｓａ ｔｅｘｔｉｌｉｓ）为原料的竹重组材 Ｊ。但迄今为止，有关重组材工厂化生产的文献资料还较少， 《重组竹》及《重组竹地板》的国家标准也还在制定当中。为了给竹重组材连续化生产、规模化应用提供试 验依据，本项目从施胶量、含水率、板材密度、加热温度和加热时间等５个参数对竹重组材性能的影响进行 了研究。 １材料与方法 １．１试验材料 本研究所用毛竹（Ｐｈｙｌｌｏｓｔａｃｈｙｓ ｈａｅｒｏｃｙｄａ）采伐自福建省永安市郊区，为４—５年生竹龄，胸径７—１０ ｃｍ， 收稿日期：２０１０—１１—１２ 修回日期：２０１１－０２—１７ 基金项目：国际科技合作项目（２００８ＤＦＡ３０８７０）。 作者简介：李权（１９８２一），男，助理工程师，从事人造板的检测、研究与开发。通讯作者杨明杰（１９６７一），男，高级工程师，从事竹重组材的研 究与开发。 ・１９０・ 福建林学院学报 第３１卷 竹壁厚度５．０—９．０ ｍｍ。胶粘剂：酚醛树脂胶，由福建省永林竹业有限公司研制生产，固含量为５０％，ｐＨ 值为９．０，使用时用水稀释成固含量为２５％。 １．２主要试验设备 竹材碾压机：将竹条分解成横向松散纵向相连的网状竹束的机器，每小时产量０．５ ｔ，为福建省永林竹 业有限公司自行研制。冷压机：上压式冷压机，最大压力为２ ０００ ｔ，由青岛国森公司生产。模具：尺寸为 ２ ０２０ ｍｍ（长）Ｘ１４５ ｍｍ（宽）×１１０ ｍ／ｎ（厚）。高温窑：空间尺寸为３００ ｅｍ（长）×３００ ｅｒｆｌ（宽）ｘ６００ ＣＩＴＩ （高），采用蒸汽散热片加热。干燥设备：干燥能力为１ ｔ・ｈ～，温度５５—８５℃，连续进料。万能力学试验 机：由济南硕通电子有限公司生产，型号ＬＬＦ，量程１０ ｋＮ，可测量产品弹性模量，静曲强度，内结合强度，抗 弯强度等物理力学性能。 １．３工艺流程 工艺流程：竹材—一除去竹青竹黄—一剖分— 疏解—一蒸煮—一＋干燥—－＋浸胶—一干燥—噬【坯 —一冷压—一加热固化—＿＋脱模成材—＿÷后期处理。 采用冷压热固化工艺，其具体步骤为：将去除竹青和竹黄的竹材剖分成片，采用碾压设备将竹条滚压 疏解成横向松散纵向相连的网状竹束，将竹束放至专用锅中用沸水蒸煮，再将蒸煮后的竹束放人干燥设备 中干燥，接着采用浸渍方法施加酚醛树脂胶，干燥到一定含水率后将材料放入模具中组坯冷压，再放人高 温窑中固化，最后脱模成材。 １．４试验方法 采用单因素试验法，探讨了施胶量、竹束含水率（施胶过后进行冷压时的竹束）、密度、加热温度、加热 时间等因素对竹重组材性能的影响。基本参数为：施胶量１０％、含水率１５％、密度１．０５ ｇ・ｅｍ一、加热时间 ５ ｈ、加热温度１３５℃。设计含水率１５％、密度１．０５ ｇ・ｃｍ～、加热时间５ ｈ、加热温度１３５９２，施胶量分别为 ８％、９％、１０％、１ｌ％、１２％、１３％；设计施胶量１０％、密度１．０５ ｇ・ｃｍ～、加热时间５ ｈ、加热温度１３５ ｏＣ，含水 率分别为４％、８％、１２％、１６％、２０％、２４％；设计施胶量１０％、含水率１５％、加热时间５ ｈ、加热温度１３５ ｏＣ， 板材密度分别为Ｏ．８、Ｏ．９、１．０、１．１、１．２、１．３ ｇ・ｃｍ一；设计施胶量１０％、含水率１５％、密度１．０５ ｇ・ｃｍ～、加热 时间５ ｈ，加热温度分别为１０５、ｌ１５、１２５、１３５、１４５、１５５ ｏＣ；设计施胶量１０％、含水率１５％、密度 １．０５ ｇ・ｃｌｎ～、加热温度１３５ ｏＣ，加热时间分别为１Ｏ、ｌ２、１４、１６、１８、２０ ｈ。每组试验重复３次，得到的检测 结果取平均值。 １．５检测方法 参照ＧＢ／Ｔ １７６５７—１９９９（人造板及饰面人造板理化性能试验方法》 检测竹重组材的纵向ＭＯＲ和纵 向ＭＯＥ。吸水厚度膨胀率（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｓｗｅｌｌｉｎｇ，ｒｓ）按ＧＢ／Ｔ １７６５７—１９９９中４．５的规定进行，并要求在 （６３±３）℃热水中浸泡２４ ｈ，浸泡时间为２４ ｈ±５ ａｒｉｎ，浸泡后的测量在１０ ａｒｉｎ内完成。 ２结果与分析 ２．１施胶量对产品性能的影响 采用不同施胶量制得的竹重组材，其性能检测结果见表１。从表１可知，竹重组材的ＭＯＲ和ＭＯＥ随 着施胶量的增加而提高，但施胶量超过１０％后其影响程度逐渐减缓。当施胶量为１０％生产的竹重组材的 ＭＯＲ及ＭＯＥ超过混凝土模板用胶合板的２项性能的最大指标值，完全能够满足室内装修用材如家具、 门、门框、室内隔板、工艺品等用材要求，对于户外用材则选择１ｌ％一１２％的施胶量为佳。施胶量越大其 越小，主要是随着施胶量的增加，竹束胶结面积增大，板材内部间隙减小，水分难以进入，防水效果越 好 Ｊ。但施胶量也不宜过大，增大胶粘剂用量的同时也增加了生产成本。 ２．２含水率对产品性能的影响 采用不同含水率竹束制得的竹重组材，其性能检测结果见表２。从表２可看出，当竹束含水率从４％ 升高到１２％时，由于水分对热的传导作用，板材ＭＯＲ和ＭＯＥ随着竹束含水率的升高而提高。当竹束含 水率由１２％上升到２０％时，ＭＯＲ与ＭＯＥ从高变低，这主要是由于竹纤维强度本身会随着吸着水的增加 第２期 李权等：工艺参数对竹重组材性能的影响 ・ｌ９１・ 而下降 ，在达到纤维饱和点时，强度达到最低值。竹束含水率越高，其传热效果越好使得酚醛胶固化程 度越高，因此其 越低。 表１不同施胶量对竹重组材性能的影响 表２不同含水率竹束对竹重组材性能的影响 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄ ｂａｍｂｏｏ Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ￣ｅｏｍｂｉｎｅｄ ｂａｍｂｏｏ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｄｉｆｅｒｅｎｔＯｕｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ２．３板材密度对产品性能的影响 不同密度竹重组材，其性能检测结果见表３。试验结果显示，竹重组材的密度对产品的ＭＯＲ和ＭＯＥ 影响显著。ＭＯＲ和ＭＯＥ随着密度的增大而提高， 随着密度的增大而降低，这是由于密度增大后不仅 增加了单位体积内的竹材组织实质质量，同时也增加了竹束之间相互胶合的机会 Ｊ。但当密度提高到 １．１ ｇ・ｃｍ 后影响程度逐渐减缓，因此选取密度为０．９—１．０ ｇ・ｃｍ＿３最佳，密度太高则浪费原材料，密度过 低又达不到所要求的强度。 ２．４加热温度对产品性能的影响 采用不同加热温度制得的竹重组材，其性能检测结果见表４。由表４可知，当加热温度为１０５— １３５℃时，随着温度的升高竹束的塑性增加，胶粘剂固化程度越好，因而产品的ＭＯＲ和ＭＯＥ越好， 在 １３５℃时达到最佳值。当加热温度为１３５—１５５℃时，产品的物理力学性能逐渐下降，这是由于后期随着 温度的持续升高，竹材中化学成分如纤维素、半纤维素、木素和其它一些碳水化合物在高温下发生降 解【９ Ｊ，以及酚醛树脂胶过度固化变脆，因此产品的ＭＯＲ和ＭＯＥ逐渐降低。 表３不同板材密度对竹重组材性能的影响 表４不同加热温度对竹重组材性能的影响 Ｔａｂｌｅ ３ Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄ ｂａｍｂｏｏ Ｔａｂｌｅ ４ Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄ ｂａ，ｎｌｂｏｏ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ２．５加热时间对产品性能的影响 采用不同加热时间制得的竹重组材，其性能 表５不同加热时间对竹重组材性能的影响 检测结果见表５。加热时间对竹重组材的ＭＯＲ、 Ｔａｂｌｅ ５ Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄ ｂａｍｂｏｏ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｉｍｅ ＭＯＥ起着决定性影响。产品的ＭＯＲ与ＭＯＥ在 前１６ ｈ内随着加热时间的增加而提高，其 在 １４ ｈ时最小。当加热时间在１４—１６ ｈ时，该因子 影响程度逐渐减小，超过１６ ｈ则ＭＯＲ和ＭＯＥ反 而降低。加热时间对竹重组材的 影响直接，若 低于１４ ｈ的加热时间，则板坯内的酚醛树脂胶未 能充分固化 ，导致产品的 过高，不能满足产品质量的要求。超过１６ ｈ时又会导致酚醛树脂胶热解， 变大。 ・１９２・ 福建林学院学报 第３１卷 ３结论 （１）施胶量的大小对产品的性能影响显著，用１０％施胶量压制出的竹重组材具有较佳的力学性能和 防水效果。 （２）在一定范围内竹束含水率越高对热的传导作用越好则产品固化程度越高，其力学强度就越好，然 而竹纤维强度本身会随着吸着水的增加而下降。两者维持着一个动态平衡，当含水率为１２％时其各项性 能指标最佳。 （３）竹重组材的密度越高，则单位体积内的竹材组织实质质量就越高，竹束之间相互胶合得就越好， 其各项性能指标就越好，但是密度过大会浪费原材料，提高产品成本。因此选择密度为０．９一１．０ ｇ・ｃｍ 最佳。 （４）加热温度的高低对胶合强度和固化后的尺寸稳定性具有决定性影响。在加热温度为１３５℃时， 产品的各项性能最佳，当温度过低时会导致胶粘剂不能完全固化，温度过高时则会导致竹材中化学成分以 及酚醛树脂胶在高温下发生降解。 （５）加热时间决定了胶粘剂的固化程度和生产效率，加热时间为１４—１６ ｈ时该因子影响程度逐渐减 缓，超过１６ ｈ则ＭＯＲ和ＭＯＥ降低，因此加热时间选择１５ ｈ较为合适。 参考文献 ［１］王恺，肖亦华．重组木国内外概况及发展趋势［Ｊ］．木材工业，１９８９，３（１）：４０—４３． ［２］朱一辛，饶文彬，关明杰，等．木竹重组材研究进展及开发前景［Ｊ］．林业科技开发，２００３，１７（６）：６—７． ［３］李琴，华锡奇．重组竹发展前景展望［Ｊ］．竹子研究汇刊，２００１，２０（１）：７６—８０． ［４］中国林业科学研究院木材工业研究所．ＧＢ／Ｔ １７６５７—１９９９人造板及饰面人造板理化性能试验方法［Ｓ］ 北京：中国标 准出版社，１９９９． ［５］李权，李宁，罗建举，等．竹丝模压刨花板的工艺优化研究［Ｊ］．广西林业科学，２００９，３８（１）：２３—２５． ［６］李琴，汪奎宏，杨伟明，等．重组竹材胶合板制造技术的研究［Ｊ］．竹子研究汇刊，２００３，２２（４）：５６—６０． ［７］尹思慈．木材学［Ｍ］．北京：中国林业出版社，２０００． ［８］于文吉，余养伦，周月，等．小径竹重组结构材性能影响因子的研究［Ｊ］．林产工业，２００６，３３（６）：２４—２８． ［９］唐永裕．竹碎料板生产技术［Ｊ］．竹子研究汇刊，１９９８，１７（１）：１１—１３． ［１Ｏ］龙传文，邝孑Ｌ唐，吴德政．竹木碎料板生产工艺的研究［Ｊ］．木材工业，２００２，１５（６）：１４—２１． （责任编辑：江英）
