纖維板自粘合成形工藝及其機(jī)理研究.pdf

1、在人造板產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，原材料匱乏和游離甲醛釋放的問題日益凸顯。本研究以木材纖維為原料，不添加任何膠粘劑及其它添加劑，采用干法纖維板生產(chǎn)工藝，來(lái)探索無(wú)膠纖維板成形的可行性，及其實(shí)驗(yàn)室條件下的熱壓工藝；并采用響應(yīng)面法優(yōu)化熱壓溫度、熱壓壓力、熱壓時(shí)間和纖維含水率四因素交互作用下的最佳工藝；另外，運(yùn)用XRD和FTIR對(duì)其成形機(jī)理進(jìn)行了初步的研究。得出如下結(jié)論：
　　 (1)在不添加膠粘劑及其它添加劑的情況下，通過(guò)熱壓工藝控制相關(guān)熱

2、壓參數(shù)，可以制得較好性能的無(wú)膠纖維板。
　　 (2)單因素試驗(yàn)表明：在本試驗(yàn)范圍內(nèi)，熱壓溫度對(duì)24 h吸水厚度膨脹率和內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度影響較大；熱壓時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度提高幅度較大，而靜曲強(qiáng)度和彈性模量則是先升高后降低；增加纖維含水率對(duì)降低24 h吸水厚度膨脹率和增大內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度有較大影響；密度、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度和24 h吸水厚度膨脹率隨熱壓壓力的增大分別呈線性增加和減小，但在9 MPa的轉(zhuǎn)折點(diǎn)后變化均不大，靜曲強(qiáng)度和彈性模量隨之則呈現(xiàn)先增

3、大后降低的趨勢(shì)。當(dāng)密度小于1.3 g/cm3時(shí)，板材的各項(xiàng)物理力學(xué)性能隨密度增加而有顯著提高，但大于1.3g/cm3時(shí)，各指標(biāo)的變化都不大。
　　 (3)采用響應(yīng)面分析法對(duì)影響無(wú)膠纖維板自粘合成形的熱壓溫度、熱壓壓力、熱壓時(shí)間和纖維含水率四個(gè)主要因素的交互作用進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：熱壓溫度和纖維含水率的交互作用對(duì)靜曲強(qiáng)度和彈性模量的影響顯著；熱壓溫度和熱壓壓力的交互作用對(duì)24 h吸水厚度膨脹率和密度的影響顯著；熱壓溫度和熱壓時(shí)間

4、的交互作用對(duì)內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度的影響較顯著。
　　 (4)根據(jù)響應(yīng)面曲線及其等高線分析與模型方程優(yōu)化，在達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)地板基材用纖維板LY/T1611-2003和歐洲高密度纖維板物理力學(xué)性能指標(biāo)EN622-5:1997相關(guān)指標(biāo)的前提下，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)的成本因素，即熱壓溫度最低、熱壓壓力最小、熱壓時(shí)間最短、纖維含水率盡可能高，最后得到無(wú)膠纖維板熱壓自粘合成形的最佳工藝參數(shù)為：熱壓溫度184.65℃、熱壓壓力5.32 MPa、熱壓時(shí)間4.02

5、min、纖維含水率11.54％。考慮到實(shí)際操作的方便，可設(shè)置為：熱壓溫度185℃、熱壓壓力5 MPa、熱壓時(shí)間4 min、纖維含水率12％。
　　 (5)根據(jù)XRD和FTIR分析表明：本試驗(yàn)下，熱壓后板材的纖維結(jié)晶度比原材料的纖維結(jié)晶度低，且熱壓條件已使得纖維素發(fā)生一定程度降解，其固有結(jié)晶區(qū)受到破壞。無(wú)膠纖維板熱壓過(guò)程中，由纖維自身化學(xué)成分發(fā)生的一系列化學(xué)變化及分子力的結(jié)合都有助于其自粘合成形，但主要作用更傾向于木素塑化、熔融、