劈裂率对麦秸碎料板材物理力学性能的影响_黄钟惠.pdf

学术研究 二二三年第七期林业科技通讯劈裂率对麦秸碎料板材物理力学性能的影响黄钟惠（广西壮族自治区来宾市兴宾区林业技术推广站，广西来宾 ）摘要：以劈裂麦秸、未劈裂麦秸为原料，聚合异氰酸酯（）为胶黏剂，压制不同劈裂率的麦秸碎料板。通过试验分析劈裂率（、）对麦秸碎料的板物理力学性能影响。随着劈裂率的增加：板材的密度和含水率基本保持不变；吸水厚度膨胀率逐渐降低；抗弯强度和抗弯弹性模量逐渐减少；内结合强度逐渐增强。因此，生产麦秸碎料板时要尽可能控制未劈裂麦秸的用量比例，从而提高板材的物理力学性能，为后续麦秸碎料板的生产加工提供数据参考。关键词：麦秸碎料板；物理力学性能；劈裂率；麦秸中图分类号：文献标识号：文章编号：（）：根据估算，年我国木材消耗量约在亿，国内木材产量仅在亿左右，远无法满足市场的需求，缺口巨大。因此，寻找可以代替木材使用的人造板材原料已经迫在眉睫。麦秸的主要由纤维素、半纤维素、木质素、抽提物及灰分等成分组成，纤维细胞含量 低于木材的 ，抽提物及灰分含量较高，本身强度远低于木材强度。麦秸碎料板是以麦秸为原料，经过刨花加工、干燥、施胶、铺装、预压和热压等生产工艺加工制成的一种具有质轻、性能优良、节能环保等特点的新型人造板材 。研究了麦秸刨花长度、种类、尺寸分布等对定向结构麦秸板性能的影响。等研究发现刨花形态是影响刨花板物理力学性能的主要因素之一。材料与方法 试验材料试验用劈裂麦秸刨花，环式刨片机加工而成，长度 ，劈裂率 以上，含水率为；未劈通讯作者：黄钟惠（），硕士研究生，林业工程工程师，主要从事林业相关工作。裂麦秸刨花；胶黏剂为聚合异氰酸酯胶黏剂（），棕色 黏 性 液 体，异 氰 酸 酯 基（）的 质 量 分 数 ，胶黏剂黏度 （室温）。试验设备 型电热鼓风干燥箱；型热压；型精密推台锯；微机控制电子万能力学试验机；自制铺装模具；自制拌胶机；型喷胶枪；电子天平；游标卡尺；千分尺等。试验步骤与方法 试验设计试验选取麦秸刨花劈裂率作为试验参数，按单因素变量压制麦秸碎料板。试验变量劈裂率变化如表所示，每组试验平行进行次。表麦秸碎料板劈裂率试验设计方案试验编号密度 （）施胶量 劈裂率 麦秸碎料板的制备工艺麦秸碎料板是麦秸 史晓晔塑料大棚无公害香椿芽高产栽培农业知识，（）：张迎新香椿冬暖式大棚高密度假植高产栽培技术长江蔬菜，（）：魏翠英 香椿日光温室高产高效栽培技术 长江蔬菜，（）：邢军无土种植香椿芽农业知识，（）：高延红香椿芽菜生产技术新农业，（）：许丽琼，涂炳坤香椿叶片组织培养和快繁技术的研究湖北农业科学，（）：汪新娥 香 椿 矮 化 整 枝 技 术 河 南 农 业 科 学，（）：张真和我国设施蔬菜发展中的问题与对策中国蔬菜，（）：张志斌 我国设施蔬菜存在的问题及发展重点 中国蔬菜，（）：佚名全国蔬菜重点区域发展规划（年）中国蔬菜，（）：学术研究 二二三年第七期林业科技通讯刨花原料处理后，经过热压制成的一种新型人造非木质材料，制备工艺流程如图所示，麦秸碎料板的长宽厚设定规格为 。热压工艺曲线如图所示。图麦秸碎料板的制备工艺流程 试件的加工参照 人造板及饰面人造板理化性能试验方法 对测试密度、含水率、吸水厚度膨胀率、静曲强度和弹性模量以及内结合强度的要求，对试件进行加工。试件的裁锯方案如图所示。试件测试麦秸碎料板的密度和含水率；试件 测试平行方向上的静曲强度和弹性模量；试件 测试垂直方向上的静曲强度和弹性模量；试件 测试吸水厚度膨胀率；试件 测试内结合强度。要求同一测试内容取试件时尽可能分散，保证对麦秸碎料板 各 部 位 均 进 行 测 试，得 到 的 实 验 结 果 较 为准确。图麦秸碎料板热压工艺曲线图麦秸碎料板性能测试试件的裁锯图 性能测试参照 人造板及饰面人造板理化性能试验方法 试验要求，测定麦秸碎料板密度、含水率、吸水厚度膨胀率、静曲强度和弹性模量以及内结合强度，结果精确至 。式中：表示麦秸碎料板的密度（单位：），是麦秸碎料板的质量（单位：），、分别是麦秸碎料板的长度、宽度、厚度（单位：）。表示麦秸碎料板的含水率（单位：），、分别表示麦秸碎料板干燥后质量、干燥前质量（单位：）。表示麦秸碎料板的吸水厚度膨胀率（单位：），、分别表示麦秸碎料板浸水前厚度、浸水后厚度（单位：）。结果与分析 劈裂率对密度的影响密度是衡量麦秸碎料板的重要指标之一，与板材的物理力学性能（如吸水厚度膨胀率、静曲强度、弹性模量和内结合强度）密切相关。当劈裂率 为、时，麦 秸 碎料板密度分别 是 、，差距较小，可以忽略不计（表）。劈裂率对含水率的影响在相同环境条件下，劈裂率是、时，其压制的麦秸碎料板含水率略微下降（、），基本保持不变，可以忽略含水率对板材物理力学性能影响（表）。根据 定向刨花板 质量等级标准要求，试验用麦秸碎料板含水率符合国家标准要求。劈裂率对吸水厚度膨胀率的影响根据图（表）可 知，当 劈 裂 率 依 次 为 、时，麦秸碎料板材吸水厚度膨胀率分别是 、；吸水厚度膨胀率分别是 、。水分子主要通过麦秸相互搭接后的空隙、纤维之间的空隙和细胞腔进行传递。由于麦秸表皮存在硅质细胞，灰分中 以上为二氧化硅，当胶黏剂喷洒于未劈裂麦秸表面时，难以进入麦秸内部，导致麦秸间无法形成充分的胶结点，胶合程度稍弱，造成板材易发生吸水膨胀。因此，随着劈裂率的逐渐增大，麦秸碎料板材的吸水性能逐渐降低，吸水厚度膨胀率也随之降低。劈裂率对抗弯强度和抗弯弹性模量的影响抗弯强度及抗弯弹性模量是反映板材性能的重要指标之一。不同劈裂率的麦秸碎料板在平行方向、学术研究 二二三年第七期林业科技通讯图不同劈裂率的麦秸碎料板吸水厚度膨胀率垂直方向的抗弯强度及抗弯弹性模量如图、表所示，即当劈裂率依次为、时，麦秸碎料板的抗弯强度是 、（平行方向）和 、（垂直方向）；抗弯弹性模量是 、（平行方向）和 、（垂直方向）。由于未劈裂麦秸与劈裂麦秸相比，长度相对较大且硬度较大、弹性较弱。故当劈裂率降低时，未劈裂麦秸含量增加，麦秸碎料板的抗弯强度及抗弯弹性模量均增加。图不同劈裂率的麦秸碎料板抗弯强度和抗弯弹性模量 劈裂率对内结合强度的影响内结合强度反映板材内部刨花之间胶合质量好坏，是衡量人造板性能最主要指标之一。根据图可知，当劈裂率分别为、时，麦秸碎料板的内结合强度分别是 、（表）。即随着劈裂率的增大，麦秸碎料板的内结合强度逐渐增强。原因是麦秸秆外表面几乎充满 的硅质细胞和栓质细胞，以及未劈裂麦秸的中空均会导致胶黏剂难以渗透至茎秆内部，从而影响麦秸碎料板的内结合强度，。表不同劈裂率麦秸碎料板物理力学性能测试结果劈裂率试件编号密度（）含水率吸水厚度膨胀率试验数值平均值试验数值平均值试验数值平均值 试验数值平均值 劈裂率试件编号抗弯强度 抗弯弹性模量 内结合强度 平行方向平均值垂直方向平均值平行方向平均值垂直方向平均值试验数值平均值 学术研究 二二三年第七期林业科技通讯结论与讨论当劈裂率为 时，吸水厚度膨胀率 ，约为劈裂率 （）的 倍。吸水厚度膨胀率 ，约为劈裂率 （）的 倍。平行方向的抗弯强度 ，比劈裂率 （）增加 ；抗弯弹性模量 ，比劈裂率 （）增加 。垂直方向的抗弯强度 ，比 劈 裂 率 （）增 加 ；抗弯弹性模量 ，比劈裂率 时（）增加 。内结合强度 ，比劈裂率 （）下降 。即随着劈裂率的增加，麦秸碎料板的密度、含水率基本保持不变；吸水厚度膨胀率、抗弯强度及抗弯弹性模量均降低；内结合强度增加。参考文献：宋经纬，徐子然，陈家鑫，等我国木材市场供给现状分析与未来发展建议中华纸业，（）：郭辰星，朱震锋，刘嘉琦新时期中国木材资源供需：现状、问题及方略中国林业经济，（）：朱光前 年中国木材和木制品进出口市场变化和问题国际木业，（）：朱光前 年我国木材与木制品进出口概况国际木业，（）：黄蓉麦秸刨花板生产工艺简介科技情报开发与经济，（）：易顺民，郝健，晏晖，等改性异氰酸酯施胶量及密度对麦秸刨花板性能的影响西南林业大学学报，（）：狄恩仓，张学涛我国秸秆人造板产业发展存在的问题及对策乡村科技，（）：陈桂华 农作物秸秆表面性能及胶合重组技术研究长沙：中南林业科技大学，王戈，余雁，卢狄耿国内外麦秸板的研究、生产及发展世界林业研究，（）：郑超，张雅云，肖建平，等刨花长度及板坯铺装结构对麦秸板性能的影响 木材工业，（）：郑超，张雅云，肖建平，等 刨花形态对麦秸板物理力学性能的影响西北农林科技大学学报（自然科学版），（）：，（）：郑超，肖建平劈裂率对定向结构麦秸板物理力学性能的影响 西北林学院学报，（）：人造板及饰面人造板理化性能试验方法：多化琼，王喜明，王悦东 利用傅里叶变换研究闽楠木材纤维细胞尺寸西北林学院学报，（）：王瑛，张喜燕，雷亚芳不同比例麦叶、穗轴对定向结构麦秸板性能的影响 西北林学院学报，（）：孙浩麦秸秆纤维水泥土室内实验研究淮南：安徽理工大学，陈云，张喜燕，雷亚芳，等麦秸的微观构造及化学成分分析 西 北 农 林 科 技 大 学 学 报（自 然 科 学 版），（）：特快专递内蒙古阿拉善盟林业草原研究所获得两项国家发明专利授权日前，内蒙古阿拉善盟林业草原研究所申报的两项发明公开专利“一种提升肉苁蓉种子质量和产量的培育方法”和“一种沙丘风蚀风积量自动监测装置及方法”获得国家知识产权局授权。“一种提升肉苁蓉种子质量和产量的培育方法”发明公开了培育肉苁蓉、采收肉苁蓉种子等步骤。可以在规模化生产肉苁蓉种子时，显著提升肉苁蓉种子质量和产量，同时能大幅降低水肥等资源的损耗，有效降低生产成本，从而有利于促进肉苁蓉产业健康快速发展。“一种沙丘风蚀风积量自动监测装置及方法”发明公开了一种能够在飞播区发生风沙堆积时自动进行测量的装置，并且能够将数据进行远程传输，从而提高风蚀积量的监测效率节约人力。近年来，阿拉善盟林业草原研究所深入基层开展调研的同时加强同高等院校、科研院所合作，强化科学研究、技术创新，在科研成果转换等方面取得一定成绩。下一步林业草原研究所将立足于林草事业发展，从提升肉苁蓉产量质量、加强完善生态监测等方面出发，为科研创新及技术推广做出积极贡献。（内蒙古自治区林业和草原局）