竹材復(fù)合集裝箱底板的制備及性能研究

在現(xiàn)有的竹類復(fù)合箱底生產(chǎn)中，縱向放置在小組塊（中間板）時的單元格通常是整板，需要大面積的樹干才能加工。主要樹種有落葉松、進(jìn)口桉樹、阿比東、克隆等。隨著集裝箱運輸業(yè)的發(fā)展,集裝箱底板的需求量愈來愈大,而優(yōu)質(zhì)大徑級木材資源逐年減少,價格不斷上漲,使得集裝箱底板的生產(chǎn)成本大幅增加,極大地制約了行業(yè)的發(fā)展。鑒于此,筆者選用國產(chǎn)速生楊木、馬尾松、桉木,以及竹材為原材料,采用將小規(guī)格單板沿纖維方向接長后作為中板的工藝,生產(chǎn)集裝箱底板,以期為集裝箱底板結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新以及降低生產(chǎn)成本,提供技術(shù)支持。1材料和方法1.1試驗材料1竹芯層。采用長度方向的排列,規(guī)格為5.①楊木(Populusspp.)單板,產(chǎn)地江蘇,規(guī)格1270mm×840mm×1.2mm,含水率≤8%。②桉木(Eucalyptusexserta)單板,產(chǎn)地廣東,規(guī)格970mm×1220mm×1.6mm,含水率≤8%。③馬尾松(Pinusmassoniana)單板,產(chǎn)地安徽,規(guī)格970mm×1220mm×1.8mm,含水率≤8%。④毛竹(Phyllostachysheterocycla),產(chǎn)地安徽。⑤竹簾,規(guī)格2500mm×1300mm×1.8mm,含水率≤8%。將寬15~25mm、厚1.8mm去青去黃的竹篾沿長度方向平行排列,用垂直于竹篾長度方向的線繩交錯編織而成,用作集裝箱底板的芯層。⑥竹席,規(guī)格2500mm×1300mm×1.2mm,含水率≤10%。采用寬10~20mm、厚0.6mm的去青去黃的竹篾片,縱橫交錯編織而成,篾片之間的縫隙<1.5mm,用作底板表層。22橡膠膠采用苯酚pf樹脂，安徽省國家森林公司生產(chǎn)固體含量45%,初始黏度200mPa·s(25℃),pH值11.5,面粉作為填充劑,添加量為膠黏劑質(zhì)量的5%~10%。浸泡膠采用酚醛樹脂，浙江安吉生產(chǎn)固體含量40%,初始黏度140mPa·s(25℃),pH值12,加水稀釋至固體含量30%。3含量白砂糖的活性表層覆面浸漬鈦白紙,芬蘭太爾公司產(chǎn)。幅面2480mm×1270mm,原紙定量120g/m2,樹脂固體含量120%,縱向抗拉強度≥3.8N/1.5mm。1.2測試設(shè)備XLB-DQ熱壓機;MWD-10A萬能力學(xué)試驗機;20AA-O臺式電熱干燥箱等。1.3加工工藝1.3.1竹傘和竹席浸膠通過多次生產(chǎn)試驗,獲得較佳的涂膠工藝參數(shù):1)表層單板手工涂膠:雙面涂膠量為280g/m2。2)竹簾和竹席浸膠:竹簾浸膠量(固體膠量)70g/m2;竹席浸膠量(固體膠量)140g/m2。浸膠后的竹簾、竹席經(jīng)過中低溫干燥(≤85℃),控制竹簾含水率≤14%,竹席含水率≤18%。1.3.2竹材底板結(jié)構(gòu)筆者設(shè)計了4種組坯方案,成品板規(guī)格均為450mm×450mm×28mm。其中:結(jié)構(gòu)1、4采用縱向單板沿纖維方向接長技術(shù),單板銑斜面、涂膠后搭接,相鄰兩層搭接面位置錯開;基于原材料規(guī)格和成本考慮,結(jié)構(gòu)2和3組坯采用偶數(shù)層數(shù),其中竹材比例高達(dá)70%以上,適用于竹材資源較豐富的地區(qū)。組成與結(jié)構(gòu)見表1、圖1。4種結(jié)構(gòu)底板的上下表層,均貼覆鈦白紙,以減少底板表面色差,增加表面光亮度和耐磨性;底板的橫向小規(guī)格單板不需銑斜面搭接,并排鋪設(shè)即可,僅結(jié)構(gòu)1和4底板表面的橫向楊木單板需銑斜面搭接。1.3.3熱壓制采用冷進(jìn)冷出工藝,用厚度規(guī)控制板材厚度,分段卸壓,通冷水強制冷卻降溫,如圖2所示。1.4底板理化指標(biāo)依據(jù)GB/T19536-2004《集裝箱底板用膠合板》和GB/T17657-1999《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》,檢測底板的厚度、靜曲強度(MOR)、彈性模量(MOE)、膠合強度和浸漬剝離性能。4種結(jié)構(gòu)的試板均進(jìn)行50次試驗,檢測數(shù)據(jù)取其平均值。2結(jié)果與分析2.1特征值4種結(jié)構(gòu)的底板厚度檢測值,列于表2。從表2可見,4種底板的厚度均符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的(28±0.8)mm。雖然4種結(jié)構(gòu)底板的竹木比例、組坯厚度不同,但由于采用“冷-熱-冷”的工藝,竹材、木材在高溫段得到充分軟化,并采取了分段降壓措施,有效控制了底板厚度。2.2竹材與木材配比對底板結(jié)構(gòu)的影響4種結(jié)構(gòu)底板的力學(xué)性能檢測結(jié)果,見表3。從表3可見,4種底板的MOR、MOE和膠合強度,均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。MOE的縱向、橫向分別超出標(biāo)準(zhǔn)要求值0.8%~12%,28%~59%;MOR縱向增幅為17%~28%,橫向增加9%~38%。因竹材自身的MOR、MOE高于馬尾松和桉木,故實際生產(chǎn)中,可通過調(diào)整竹材和木材在板坯中的比例與板坯厚度,控制底板的MOR與MOE。膠合強度增幅為12%~18%。不同的底板結(jié)構(gòu)中,木材單板所占比例愈高,膠合強度愈大。原因是木材單板表面平整性優(yōu)于竹簾,在熱壓時,膠合界面接觸性好,因此,底板的膠合強度高。2.3開膠總長度調(diào)查分別取4種結(jié)構(gòu)底板的試件,放入沸水中煮4h,取出后置于63℃的干燥箱干燥20h,再次沸水煮4h。結(jié)果顯示,各邊任一膠層開膠累計長度,均未超過該膠層總長度的1/3,符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。在底板生產(chǎn)中,影響其浸漬剝離性能的因素為:1)單板、竹簾、竹席等干燥不合格,含水率偏高;2)未嚴(yán)格執(zhí)行熱壓工藝,熱壓時間短;3)單板、竹簾、竹席施膠后陳化時間過長;4)膠黏劑不合格。如嚴(yán)格按照工藝要求執(zhí)行,產(chǎn)品浸漬剝離性能可滿足國標(biāo)的要求。2.4與現(xiàn)有竹采用構(gòu)的底板成本對比按生產(chǎn)1m3的底板計,4種竹木復(fù)合結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有竹木結(jié)構(gòu)的底板成本對比,列于表4。表4顯示,與現(xiàn)有竹木復(fù)合底板相比,4種新型結(jié)構(gòu)底板的成本降低了13%~21%。3等性染料