何爽爽,王新洲,鄧玉和,董葛平,陳明及,2,張 建,凌雋宇,衡利辰
(1.南京林業(yè)大學 材料科學與工程學院,江蘇 南京 210037;2. 東北農(nóng)林科技學院,越南 諒山 008425;3. 江蘇沿江地區(qū)農(nóng)科所,江蘇 如皋 226541)
耐鹽竹柳中密度纖維板的研究
何爽爽1,王新洲1,鄧玉和1,董葛平1,陳明及1,2,張 建3,凌雋宇1,衡利辰1
(1.南京林業(yè)大學 材料科學與工程學院,江蘇 南京 210037;2. 東北農(nóng)林科技學院,越南 諒山 008425;3. 江蘇沿江地區(qū)農(nóng)科所,江蘇 如皋 226541)
以耐鹽竹柳為原料,對其進行纖維形態(tài)分析,并分別將剝皮竹柳纖維和不剝皮竹柳纖維試制中密度纖維板,探討膠粘劑施加量和板材密度對纖維板彈性模量(MOE)、靜曲強度(MOR)、內(nèi)結合強度(IB)和吸水厚度膨脹率(TS)的影響。結果表明:密度和施膠量均對其性能指標具有顯著的影響,板材性能隨著密度和施膠量的增加而提高;剝皮的竹柳纖維制得的纖維板性能優(yōu)于未剝皮纖維制得的板材;剝皮竹柳纖維制造的纖維板在板密度為0.75 g/cm3、施膠量為12%時,其物理力學性能指標MOE、MOR、IB、TS都達到了國家標準GB/T11718-2009的要求;而未剝皮纖維制得的纖維板在施膠量為14%、板密度為0.75 g/cm3時,其性能指標達到國家相關標準的要求;樹皮對纖維板的物理力學性能有明顯的影響。
耐鹽竹柳;纖維形態(tài);中密度纖維板;物理力學性能
隨著天然林資源的日益減少,速生林的合理利用與開發(fā)越來越受到重視。竹柳 Salix discolor為楊柳科Salicaceae柳屬植物[1],喬木,生長潛力大,該種為柳樹雜交品種,具有很強的速生性和適應性。竹柳是新培育出的速生材,具有比楊木更快的生長速度[2]。因此,竹柳在全國得到了大力的推廣種植。竹柳的種植成本低,產(chǎn)量大,木材基本密度好,自然白度高,不空心,不黑心,是制造纖維板的優(yōu)良樹種[3],而且纖維柔軟,優(yōu)于楊樹、桉樹等其他速生樹種[4]。
2007年中國人造板總產(chǎn)量已達到8 838.58萬m3,其中纖維板2 729.84萬 m3(中密度纖維板2 498.64萬m3)[5],在2012年我國纖維板生產(chǎn)總量達5 554萬m3,近幾年來,我國中/高密度纖維板生產(chǎn)能力每年均在以10%左右的速度增加[6],纖維板的綜合性能優(yōu)越,被廣泛應用于各種家裝領域,是目前發(fā)展最為迅速的人造板產(chǎn)品之一,而原材料的短缺嚴重制約了我國中高密度纖維板的發(fā)展,竹柳作為一種人工速生材,目前在木材工業(yè)中還沒得到有效的應用。應用竹柳木材制造纖維板,不僅可以拓寬生產(chǎn)纖維板原材料來源,開辟速生竹柳枝椏材的高效利用途徑,還可以緩解我國木材供求矛盾。本研究利用剝皮與未剝皮竹柳枝椏材為原料,脲醛樹脂膠為膠黏劑研制中密度纖維板,對比不同工藝參數(shù)下性能的不同,并分析剝皮與未剝皮的性能差異,為竹柳在人造板工業(yè)中的推廣和應用提供理論基礎和實踐依據(jù)。
試驗所用竹柳取自江蘇省如東縣沿海灘涂。實驗材料為3年半生的耐鹽竹柳的枝椏材和小徑材。試件按照國標GB/T1927-2009《木材物理力學試材采集方法》的規(guī)定截取3 cm厚的圓盤,從髓心向外,每一年輪分早晚材,各取一試樣進行切片制作。竹柳枝椏材和小徑材磨成纖維制造纖維板。
將竹柳沿年輪分別取1 a晚材、2 a早材、2 a晚材、3 a早材、3 a晚材、4 a早材共6組試樣進行試驗。運用圖像處理系統(tǒng)測量纖維的長度、寬度、細胞腔內(nèi)徑等尺寸數(shù)據(jù),并計算纖維的長寬比、壁腔比,研究竹柳小徑材纖維形態(tài)隨樹齡的變化情況。
(1)纖維的解離
將竹柳試樣用刀片劈成火柴桿大小,分別置于試管中,將比例為1∶1的冰醋酸與過氧化氫(30%~35%)溶液倒入試管中;待試管冷卻后,以蒸餾水沖洗至不顯酸性為止;注水于試管中,將試管上下振蕩,竹柳細胞則被分離成漿狀;將竹柳漿倒入染色皿中,用1%番紅溶液染色;用毛筆和解剖針挑出少許染好色的竹柳纖維置于載玻片上,分散竹柳纖維,蓋上蓋玻片,即制成臨時裝片。
(2)纖維的測定
將臨時裝片置于連有計算機的光學顯微鏡下觀察,通過連接顯微鏡的計算機上的測量軟件,每種試樣在電腦屏幕上分別隨機選取顯微鏡目鏡視野中竹柳纖維50根,選取橫切面永久裝片,用帶有目鏡測微尺的顯微鏡測定纖維的壁厚、寬度、腔徑,并計算長寬比、壁腔比。
纖維制備[7]:
(1)首先將部分竹柳枝椏材和小徑材剝皮,制成剝皮和未剝皮的2種竹柳原料,經(jīng)分析得出竹柳小徑材木材和樹皮的質(zhì)量比例為1∶0.22,枝椏材的木材和樹皮的質(zhì)量比例為1∶0.52,其中試驗所用的小徑材約占60%,即木材和樹皮的質(zhì)量比為1∶0.28。所用小徑材竹柳原料的直徑約為7 cm。
(2)把竹柳枝椏材和小徑材制成木片,木片經(jīng)纖維分離后將其干燥至含水率8%左右。
根據(jù)GB/T17657-2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》規(guī)定將竹柳纖維板鋸成一定的試件尺寸,測量其密度、彈性模量(MOE)、靜曲強度(MOR)、內(nèi)結合強度(IB)和吸水厚度膨脹率(TS)。
剝皮和未剝皮耐鹽竹柳中密度的試驗工藝參數(shù)分別見表1和表2。
表1 剝皮耐鹽竹柳中密度纖維板的工藝參數(shù)Table 1 The parameters of peeled Salix discolorMDF
表2 未剝皮耐鹽竹柳中密度纖維板的工藝參數(shù)Table 2 The parameters of unpeeled Salix discolor MDF
木材纖維長度是造紙和纖維板用材的重要指標之一,同時也是纖維形態(tài)研究中最重要的因子,纖維長度變異大小是優(yōu)良制漿用材及纖維板用材選擇的基礎[8]。
圖1 竹柳纖維細胞平均長度變化Fig. 1 The change of average length of fi ber cells
根據(jù)國際木材解剖學會公布的纖維長度分級標準:纖維長度大于1.6 mm為長纖維,在0.9~1.6 mm之間的為中等纖維,小于0.9 mm為短纖維[9]。由圖1可以得出,1 a晚材至3 a晚材竹柳纖維屬于短纖維,4 a早材竹柳纖維為中等纖維且符合工業(yè)纖維利用要求。
從圖1可知,隨著竹柳幼齡材的生長,從1 a晚材到4 a早材,竹柳纖維細胞的平均長度由720.2 μm增長到903.4 μm,增長了25.4%。實驗結果也表明,在竹柳幼齡材中,自髓心向外,竹柳纖維細胞的平均長度隨年輪增加而呈現(xiàn)增長的趨勢。
許多學者對纖維寬度的徑向變異進行了深入廣泛的研究,一般認為,纖維寬度與長度之間存在相關性[10],針葉樹材徑向變異有規(guī)律,闊葉樹材總的變化趨勢是適度增加的[11]。同時,纖維寬度對人造板工業(yè)中纖維板及造紙工業(yè)中紙張性能有一定的影響。從木材纖維作為纖維板和紙張的利用角度看,纖維寬度較小者其纖維交織好,而纖維壁厚的則被認為是次等纖維[12]。竹柳纖維細胞平均寬度、腔徑及單壁厚變化如圖2所示。
圖2 竹柳纖維細胞平均寬度、腔徑及單壁厚變化Fig. 2 The changes of average width,lumen diameter and wall thickness of fi ber cells
對竹柳年輪不同樹齡早晚材纖維寬度測定結果(見圖2)表明:隨著樹齡的增長,纖維細胞的平均寬度呈上升的趨勢,其中3 a晚材較之3 a早材增長幅度最大,可達12.7%,平均寬度為29.18 μm。對竹柳不同樹齡早晚材纖維腔徑測定結果(見圖2)可以看出,綜合年輪各部位竹柳纖維細胞腔徑,得出其纖維細胞整體平均腔徑為22.04 μm。試驗結果表明隨著樹齡的增長,纖維細胞的平均腔徑呈上升的趨勢,其中3 a晚材較之3 a早材增長幅度最大,為15.7%。竹柳纖維細胞的單壁厚度隨著樹齡的增長同樣呈上升的趨勢,平均單壁厚為3.57 μm。竹柳纖維細胞的平均寬度、平均腔徑及平均單壁厚均呈逐年增大的趨勢,單壁厚在4 a達到最大。形成這一結果是由于樹木在幼齡時期形成層細胞比較活潑,纖維細胞寬度方向纖維腔徑及單壁厚尺寸自髓心向外逐漸增加。
對纖維原料的選擇,長寬比與壁腔比也是十分重要的纖維形態(tài)指標。長寬比較大的纖維,獲得的紙張強固性和割裂性都好。研究認為,纖維長寬比大于33且壁腔比小于1,交織能力較好,長寬比越大,纖維之間才有更好的結合能力,利于提高纖維板的產(chǎn)品質(zhì)量[13]。竹柳幼齡材纖維細胞平均長寬比變化情況見圖3。
圖3 竹柳纖維細胞平均長寬比Fig. 3 The average length-width ratio of fi ber cells
圖3顯示,在同一株竹柳幼齡材中,竹柳纖維細胞平均長寬比隨樹齡的增大而呈增大的趨勢。在1 a晚材到3 a早材生長過程中平均長寬比增長趨勢不是十分的明顯,從3 a晚材到4 a早材竹柳的平均長寬比增長較快,增長了 11.4 %。隨著平均長寬比的增加說明纖維的長度增長比寬度大,木材纖維長度與樹木年齡的關系早在1872年Sanio’s曾得出,木材的任一橫截面的纖維長度均由髓心向外,隨著年輪的增加而增加,直至達到最大長度時而呈近似穩(wěn)定的狀態(tài)。事實上木材纖維長度在樹木生長的過程中一直在不斷地變化,而且有一定的波動性,故而很難確定其最大的長度。但纖維長度總的變化趨勢卻是明顯的,樹干的任何斷面纖維長度均由髓心向外隨年齡的增加而增加直至達到最大長度而呈近似穩(wěn)定狀態(tài),事實上木材纖維長度在整個樹木生長過程中一直在不斷地變化,而且有一定的波動性,很難確定其最大長度,但纖維長度總的變化趨勢卻是明顯的,即纖維長度隨年齡的增加而增加。纖維的壁腔比也是衡量纖維原料好壞的依據(jù)之一,細胞壁愈厚,細胞腔愈小,纖維本身的強度會愈大,其可壓縮性愈差。造紙工業(yè)常采用勞式系數(shù)(Runkel)來表示壁腔比[14]。Runkel提出:壁腔比2W/d<1時,為很好的纖維原料,可以用作纖維原料;壁腔比2W/d≈1時,為好的纖維原料;壁腔比2W/d>1時,為劣等纖維原料,其中W為細胞單壁厚度(μm),d為細胞腔直徑(μm)。竹柳木材纖維細胞平均壁腔比變化情況見圖4。
圖4 竹柳纖維細胞平均壁腔比Fig. 4 The average ratio of wall to cavity of fi ber cells
圖4可知,自髓心向外,竹柳纖維細胞壁腔比在年輪上呈現(xiàn)增大的趨勢。分析所測數(shù)據(jù)得,從1 a晚材至4 a早材,竹柳纖維壁腔比的最大值均小于1。故從壁腔比的角度分析,竹柳纖維屬于很好的纖維原料。
竹柳的纖維得漿率(r)[15]為絕干纖維質(zhì)量(M絕干纖維)與絕干竹柳質(zhì)量(M絕干竹柳)的百分比。計算公式如下:
木材的得漿率直接影響到纖維板的生產(chǎn)成本[16],得漿率高的生產(chǎn)成本相對較低。由表3可知,在實驗室條件下竹柳纖維的得漿率較高,與在實驗室條件下楊木(85%左右)的結果基本持平。未剝皮竹柳較剝皮竹柳纖維的得漿率低,這是因為樹皮纖維細小,在制纖維過程中,細小纖維易流失。
表3 竹柳纖維得漿率Table 3 The acquired pulp ratio of Salix discolorfibers
對于板密度來說,剝皮竹柳纖維板研制的密度為0.65~0.75 g/cm3,由于0.65 g/cm3的力學性能較差,因此研究未剝皮竹柳的纖維板時采用了0.70~0.80 g/cm3的密度范圍。
MOE:從圖5的(1)和(2)中可以看出,隨著板材密度的增加,剝皮和未剝皮竹柳中密度纖維板的MOE均呈增大趨勢,其中增幅最大的是剝皮的,施膠量為12%時,其密度從0.70 g/cm3增到0.75 g/cm3時,此時的增幅為85.3%;增幅最小的則是密度從0.65 g/cm3變到0.70 g/cm3,同比增長為25.7%。剝皮和未剝皮中密度纖維板的密度達到0.75 g/cm3,未剝皮的施膠量14%。板材的MOE才符合國家中密度纖維板干燥狀態(tài)下的要求,說明剝皮的較之于未剝皮的性能要優(yōu)越很多,且當符合國家標準時的密度值明顯要小。
MOR:不論剝皮還是未剝皮的竹柳纖維板MOR同樣隨著板密度的增加而增加。與MOE相比,MOR的增幅相對較小。施膠量為12%時的剝皮中密度纖維板的MOR分別為12.65、19.34、28.70 MPa,在密度0.75 g/cm3時滿足中密度纖維板國家標準的要求。而未剝皮竹柳制得的纖維板密度達到0.75 g/cm3時MOR值要比剝皮的小很多,但在施膠量14%時也能滿足國家標準的要求(見圖(3)、(4))。
IB:如圖5的(5)、(6)所示,IB的值同樣隨著板材密度的增大而增大。對比不同密度條件下,未剝皮的施膠量為12%時,密度從0.70 g/cm3到0.75 g/cm3及0.75 g/cm3到0.80 g/cm3的IB增幅則分別為42.3%、13.5%;施膠量為14%時,密度從0.70 g/cm3到0.75 g/cm3及0.75 g/cm3到0.80 g/cm3的IB的增幅分別為12.5%、22.5%。因此可以得出,在施膠量12%、密度從0.70 g/cm3到0.75 g/cm3時,增加密度對竹柳中密度纖維板的IB影響明顯,增幅達42.3%。未剝皮板材密度需達到0.75 g/cm3,施膠量為14%時,IB方能達到了國家標準的要求。而對于剝皮的,當板的密度為0.75 g/cm3時,兩個施膠量下的IB值均達到了國家標準的要求。
圖5 施膠量、板密度對竹柳中密度纖維板物理力學性能的影響Fig. 5 Effects of UF addition and density on physical and mechanical properties of MDF
TS:從圖5的(7)、(8)中可以看出,在相同的密度條件下,剝皮竹柳纖維板的TS 均小于未剝皮的,兩者均隨著密度的增加呈下降的趨勢,說明竹柳的樹皮以及纖維板的密度對板材的TS都有一定的影響。在密度0.70 g/cm3時,剝皮較之于未剝皮的TS明顯下降,而在0.75 g/cm3時,剝皮的相對于未剝皮的TS下降了30%。分析其原因可能是樹皮制得的纖維與膠粘劑的膠合作用較弱,降低了板材的內(nèi)結合強度,進而影響板材的吸水厚度膨脹率,所以實際生產(chǎn)中要考慮到樹皮的負面影響。當密度為0.75 g/cm3、施膠量為14%時,未剝皮竹柳中密度纖維板的TS達到了國家標準。對于剝皮竹柳制得的纖維板,TS隨著密度增加而變小,且TS均符合國家標準要求。因為提高密度使板材內(nèi)部纖維單元之間更為緊密,板材內(nèi)部空隙率降低,使得TS得到改善。
本次試驗中,施膠量分別為12%、14%。當密度相同時,施膠量的大小對竹柳中密度纖維板性能同樣具有影響,
MOE:隨著施膠量的增加,未剝皮和剝皮的中密度纖維板的MOE均增大,中密度纖維板的施膠量為14%時,任何密度條件下板材的MOE均高于12%時的板材,這是因為MOE不僅與原料自身的剛度有關,還和原料之間的膠合強度相關,施膠量增加,纖維之間的膠點增多,形成的膠接力也變大,MOE隨之改善。剝皮的中密度纖維板當施膠量達到12%、密度為0.75 g/cm3時,物理力學性能可以達到國家規(guī)定的標準,而對于未剝皮中密度纖維板的MOE,在施膠量14%、密度為 0.75 g/cm3時達到國家中密度纖維板標準的要求。
MOR:通過分析圖5的(3)、(4)得出,當密度相同時,剝皮與未剝皮的施膠量為14%時較12%時的MOR都要高,且剝皮纖維板的MOR值高于未剝皮的。密度為0.70 g/cm3時,施膠量為12%、14%時的剝皮竹柳纖維板MOR分別為19.34、20.75 MPa,而未剝皮的MOR值分別為17.06、20.44 MPa;密度為 0.75 g/cm3時,施膠量為12%、14%時的剝皮竹柳纖維板MOR分別為 28.70、29.59 MPa,未剝皮的MOR值分別為22.98、25.32 MPa。所以得出剝皮竹柳在施膠量的變化下的增幅,密度0.70 g/cm3和0.75 g/cm3的時候,分別為6.7%,3.1%;未剝皮竹柳在施膠量的變化下的增幅,密度為0.70 g/cm3和0.75 g/cm3的時候,分別為19.8%、10.2%。試驗結果表明:隨著密度的增加,施膠量對MOR的影響的增幅是減小的。即未剝皮的中密度纖維板施膠量為14%時較12%時MOR要大。觀察圖5可以發(fā)現(xiàn),當密度小時,施膠量的影響比較大:密度為0.70 g/cm3時,增幅為19.8%;而密度為0.80 g/cm3時,14%較之12%的增加百分比僅為0.9%。
IB:從圖5的(5)、(6)可以看出,樹皮對竹柳中密度纖維板的IB有影響,在密度、施膠量相同的條件下沒有樹皮的纖維板IB均高于有樹皮的。分析密度0.70 ~0.75 g/cm3時樹皮對纖維板性能的影響,可得出剝皮和未剝皮的中密度纖維板均隨著施膠量的增加,板坯的IB有一定的增大。剝皮的在密度為0.70 g/cm3時,施膠量為12%、14%時的IB分別為0.38、0.39 MPa,增幅僅為2.6%。密度為0.75 g/cm3時,施膠量為12%、14%時的IB分別為0.50、0.54 MPa,增幅為8.0%,當密度為0.75 g/cm3,施膠量為12%時,板材的IB即達到國家標準要求。對于未剝皮的中密度纖維板施膠量由12%增加到14%時,密度為0.70、0.75 g/cm3的板材的IB分別增加了34.6%,8.0%。實驗結果表明剝皮和未剝皮竹柳制成的纖維板,在相同密度、同施膠量的情況下,剝皮板的IB值明顯大于未剝皮的,樹皮對纖維板性能有不利的影響。
TS:同樣施膠量、樹皮對TS有影響,施膠量和TS的大小呈負相關見圖5的(7)、(8)。從圖中可以看出施膠量對剝皮纖維板的吸水厚度膨脹率影響不十分明顯,對未剝皮纖維板的吸水厚度膨脹率影響明顯。剝皮竹柳纖維板密度為0.65 g/cm3,施膠量為12%、14%的TS分別為13.60%、13.56%;密度為0.70 g/cm3時,施膠量為12%、14%的TS分別為13.30%、12.05%;密度為0.75 g/cm3時,12%、14%的TS分別為12.01%、11.96%。下降幅度分別為0.3%、9.0%、0.4%。對于未剝皮的纖維板,當施膠量12%、密度為0.70 g/cm3時,竹柳中纖板的TS為18.60%,明顯高于國家標準規(guī)定15%的要求;當施膠量為14%、密度為0.75 g/cm3時,TS剛好達到了國家標準,此時TS為15.00%。
綜合考慮MOE、MOR、IB、TS性能指標和實際生產(chǎn)成本考慮,生產(chǎn)剝皮竹柳纖維板時,密度為0.75 g/cm3,施膠量為12%即可。生產(chǎn)未剝皮竹柳纖維板時,密度則最少為0.75 g/cm3,施膠量為14%即可。所以說樹皮對纖維板的性能影響呈負相關性,因此在條件允許的情況下,要適當減少樹皮的含量。
利用EXCEL軟件處理試驗數(shù)據(jù)[15],分析板密度和施膠量對竹柳MDF的影響。本試驗中,因素A(施膠量)、因素B(板材密度)以及因素AB之間的交互作用對板材指標值的影響。因此,不區(qū)分剝皮與未剝皮的影響,綜合板材密度的取值,分析密度范圍在0.70~0.75 g/cm3之間的方差分析結果(見表4~7)。
分析結果表明:在密度0.70~0.75 g/cm3范圍內(nèi),施膠量(因素A)和板密度(因素B)對竹柳中密度纖維板物理力學性能有一定的影響。
表4 密度0.70~0.75 g/cm3 范圍內(nèi)板材MOE的方差分析?Table 4 Variance analysis on MOE of fiberboards in density range of 0.70 g/cm3 to 0.75 g/cm3
表5 密度0.70~0.75 g/cm3 范圍內(nèi)板材MOR的方差分析Table 5 Variance analysis on MOR of fiberboards in density range of 0.70 g/cm3 to 0.75 g/cm3
表6 密度0.70~0.75 g/cm3 范圍內(nèi)板材IB的方差分析Table 6 Variance analysis on IB of fiberboards in density range of 0.70 g/cm3 to 0.75 g/cm3
表7 密度0.70~0.75 g/cm3 范圍內(nèi)板材TS的方差分析Table 7 Variance analysis on TS of fiberboards in density range of 0.70 g/cm3 to 0.75 g/cm3
施膠量:對竹柳中密度纖維板的MOE影響不顯著,因為FA<F(0.01)=76.813 2;對于MOR,F(xiàn)A>F(0.01)=20.366 16影響顯著;對于IB,F(xiàn)A>F(0.01)=26.289 1影 響 顯 著; 對 于TS,F(xiàn)A>F(0.01)=7.957 507影響顯著。彈性模量是物體產(chǎn)生單位應變所需要的應力,它表征材料變形抵抗變形能力的大小,是表示材料力學性質(zhì)的重要常數(shù),施膠量的大小是針對竹柳纖維板的,所以說對MOE的影響不顯著。而MOR、IB是木材強度的范疇,所以施膠量的大小有一定的影響。至于TS,施膠量的影響顯著,木質(zhì)纖維是一種親水性材料,由其制成的纖維板,一般具有很強的吸濕和吸水性能,膠黏劑具有黏滯性和滲透性,它的加入會使TS的值變小。所以說施膠量對竹柳中密度纖維板的TS影響顯著。
板密度:對竹柳中密度纖維板的MOE影響具有顯著性,F(xiàn)B> F(0.01)=1.678 954;對于MOR,板密度的影響具有顯著性,F(xiàn)B>F(0.01)=2.335 853;對于IB,板密度的影響也具有顯著性,F(xiàn)B>F(0.01))=10.364 93;而TS,板密度對之影響不顯著,F(xiàn)B<F(0.01)=37.925 4。因為木材密度是單位體積內(nèi)木材細胞壁物質(zhì)的數(shù)量,是決定木材強度和剛度的物質(zhì)基礎。針對于人造板來說,也有類似的情況,所以對于MOE、MOR、IB等人造板強度的物理量,板密度對它們的影響具有顯著性。而對于TS的影響不顯著。
在竹柳幼齡材中,自髓心向外,竹柳纖維細胞的平均長度隨年輪增加而呈現(xiàn)增長的趨勢;竹柳纖維細胞寬度方向、纖維腔徑及單壁厚尺寸自髓心向外逐漸增加。
在同一株竹柳幼齡材中,竹柳纖維細胞平均長寬比隨樹齡的增大而呈增大的趨勢,自髓心向外,竹柳纖維細胞壁腔比在年輪上呈現(xiàn)增大的趨勢,從壁腔比的角度分析,竹柳纖維是一種很好的纖維原料。
剝皮竹柳纖維得漿率為86.0%,其出漿率較之楊木稍高一點。未剝皮竹柳纖維得漿率為84.2%,因此說竹柳可作為中密度纖維板的生產(chǎn)原材料。
密度對竹柳中密度纖維板的物理力學性能具有影響,隨著密度的增加,板的IB、MOE、MOR增加,TS值下降。施膠量對竹柳中密度纖維板具有一定影響,隨著施膠量的增加,中密度纖維板的物理力學性能得到了相應的增加。試驗結果表明,當密度≥0.75 g/cm3,施膠量為12%時剝皮的竹柳中纖板的物理力學性能能達到國家標準。未剝皮的竹柳制得的中密度纖維板其密度≥0.75 g/cm3,施膠量為14%時板的物理力學性能方可達到國家標準要求的指標值。
通過對比未剝皮和剝皮的竹柳纖維板性能的分析可知,樹皮對纖竹柳維板的性能存在不利影響,在實際生產(chǎn)中可根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求去除樹皮或適當增加施膠量。含有樹皮的竹柳適當?shù)脑黾用芏韧瑯涌梢灾瞥煞蠂覙藴室蟮闹忻芏壤w維板。
方差分析結果表明,施膠量對竹柳中密度纖維板的MOE影響不顯著,對MOR、IB、TS影響具有顯著性;板密度對竹柳中密度纖維板的MOE、MOR、IB影響具有顯著性,而板密度對TS影響不顯著。
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Study on medium density fi berboard of salt tolerance Salix discolor
HE Shuang-shuang1,WANG Xin-zhou1,DENG Yu-he1,DONG Ge-ping1,TRAN Minh Toi1,2,ZHANG Jian3,LING Jun-yu1,HENG Li-chen1
(1. College of Material Science and Engineering,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,Jiangsu,China; 2. Northeast Technologies and Agroforestry College,Langson 008425 ,Vietnam; 3. Agricultural Research Institute for Along Yangtze River Area,Rugao 226541,Jiangsu,China)
The fi ber morphology of Salix discolor was analyzed and the feasibility of making medium density fi berboard from peeled and unpeeled S. discolor with urea-formaldehyde resin as adhesive was studied. The effects of resin content and board density on the MOE,MOR,IB and TS of S. discolor medium density fi berboard were evaluated. The results show that the density and resin content had signi fi cant effects on the board properties,Along with the increments of density and resin content,the physical and mechanical properties of the fi berboards were increased; The fi berboards made of peeled S.discolor fi bers presented better performance than that of the fi berboard made of unpeeled fi bers; The physical and mechanical properties of the fi berboard made of peeled S. discolor fi bers (MOE,MOR,IB and TS) could meet the requirements speci fi ed in the national standard GB/T11718-2009 when the fi berboard density was 0.75 g/cm3 with 12% of resin content; Otherwise,the fi berboard density should be 0.80 g/cm3and the resin content should be 14% when the fi berboard manufactured with unpeeled S.discolor fi bers.
salt tolerance Salix discolor; fi ber morphology; medium density fi berboard; physical and mechanical properties
S784;TS653
A
1673-923X(2016)01-0134-08
10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.01.023
2015-01-11
江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程資助項目;江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計劃項目(CXLX13_527)
何爽爽,碩士研究生 通訊作者:鄧玉和,教授,博士;E-mail:dengyuhe@hotmail.com
何爽爽,王新洲,鄧玉和,等. 耐鹽竹柳中密度纖維板的研究[J].中南林業(yè)科技大學學報,2016,36(1): 134-141.
[本文編校:謝榮秀]