提高沙柳石膏刨花板物理力学性能的研究
摘要
本文以生长在我国西部沙漠地区的沙柳为原料，石膏为胶粘剂，通过调整添加剂的掺量，板坯的断面结构形式，原料配比以及成型压力等手段来改善沙柳石膏刨花板的性能。主要研究添加剂的掺量，板坯的断面结构形式，原料配比以及成型压力对板的静曲强度，平面抗拉强度，吸水厚度膨胀率等性能的影响,探讨改善沙柳石膏刨花板的性能。结果表明：
1. 硼砂是石膏的缓凝剂，起着延长石膏水化时间的作用。因此，用沙柳生产石膏刨花板，可以通过添加硼砂的方法来改变石膏的水化过程。硼砂作为一种缓凝剂会影响石膏刨花板的强度，但为了保证正常生产，它又是一种不可缺的物质，因此我们应尽量将其用量控制在较小范围内。
2. 加入适量的白水泥可以提高石膏本体的抗折强度，掺量为10%（白水泥/石膏粉）时增强效果最佳。白水泥对石膏水化的影响不大，有利于降低板的吸水厚度膨胀率。
3. 加入适量的脲醛树脂胶可以提高板材的静曲强度、平面抗拉强度和握钉力，对吸水厚度膨胀率影响不大。
4. 与单层结构板材相比，三层结构板材的综合性能指标较低。如采用三层结构板材，则对铺装的均匀程度要求相对较高，为了获得较高的强度，可以考虑用中刨花作表层原料，而用大刨花作芯层原料。
5. 随着木膏比的增加，板材的静曲强度、握钉力和吸水厚度膨胀率均上升。
6. 随着水膏比的增加，板材的静曲强度、平面抗拉强度和握钉力上升，弹性模量下降。
7. 随着成型压力的增加，板材的静曲强度和弹性模量都上升。
8. 根据试验结果，采用下列参数即可生产出高质量沙柳石膏刨花板。
硼砂的掺量： 0.5%
白水泥的掺量：10%
脲醛树脂胶的掺量：6%
板坯的断面结构形式：单层
木膏比：0.30
水膏比：0.30
成型压力：2.0 MPa
By adjusting the amount of addtive,the structure pattern on the board’s cross section , ratio of materials as well as the value of molding pressure ,the paper mainly studys on how to improve the quality of Salix Gypsum Particleboard (SGP),which is composed of gypsum as adhesive and Salix,a kind of shrub inhabitating western desert region of our country.To circumstantiate, the effects of above elements on the board’s property,such as Tensile Strength（MOR）,Inner Bond(IB) ,Thickness Swelling(TS) are focused on in this paper in order to improve the quality of Salix Gypsum Particleboard .The result shows that,
1. Borax is a sort of retarder during the hydration of gypsum,which can prolong this process. As a consequence, the hydration of gypsum can be changed by putting into borax when making Salix Gypsum Particleboard.As an essential substance in actual production,borax has negative effect on board’s strength,as a result, in order to ensure normal production,the amount of borax added must be controlled in a certain scope as small as possible.
2. Appropriate amount of white cement can increase the bending strengthen of gypsum itself ,which can reach its peak at 10 percent(white cement to gypsum).On the other hand, white cement has little effect on the hydration of gypsum ,but it does have good on TS.
3. To add proper amount of Urea Formaldehyde(UF)can enhance the MOR,IB, Screw Holding Power(SHP) of the board,while affecting little on TS.
4. The three-layer board’s comprehensive property is superior to that of the single –layer board .The degree of eveness while paving is highly demanded if three-layer board is adopted .Under such circumstances,it is preferable to use middle-sized particles as surface materials and large-sized ones for the inner so as to obtain high strength.
5. The board’s MOR, SHP and TS climb with the increasing wood gypsum ratio.
6.The board’s MOR,IB and SHP climb with the increasing wood gypsum ratio,while drop down with the MOE .
7. The board’s MOR and MOE rise with the increasement of molding pressure .
8. According to the results of the experiments, Salix Gypsum Particleboard of high quality can be made using following parameters,
the amount of borax added：0.5%
the amount of white cement added：10%
the amount of UF added：6%
the structure pattern on the board’s cross section：single-layer
the ratio of wood to gypsum：0.30
the ratio of water to gypsum：0.30
molding pressure：2.0 MPa
1. 硼砂是石膏的缓凝剂，起着延长石膏水化时间的作用。因此，用沙柳生产石膏刨花板，可以通过添加硼砂的方法来改变石膏的水化过程。硼砂作为一种缓凝剂会影响石膏刨花板的强度，但为了保证正常生产，它又是一种不可缺的物质，因此我们应尽量将其用量控制在较小范围内。
2. 加入适量的白水泥可以提高石膏本体的抗折强度，掺量为10%（白水泥/石膏粉）时增强效果最佳。白水泥对石膏水化的影响不大，有利于降低板的吸水厚度膨胀率。
3. 加入适量的脲醛树脂胶可以提高板材的静曲强度、平面抗拉强度和握钉力，对吸水厚度膨胀率影响不大。
4. 与单层结构板材相比，三层结构板材的综合性能指标较低。如采用三层结构板材，则对铺装的均匀程度要求相对较高，为了获得较高的强度，可以考虑用中刨花作表层原料，而用大刨花作芯层原料。
5. 随着木膏比的增加，板材的静曲强度、握钉力和吸水厚度膨胀率均上升。
6. 随着水膏比的增加，板材的静曲强度、平面抗拉强度和握钉力上升，弹性模量下降。
7. 随着成型压力的增加，板材的静曲强度和弹性模量都上升。
8. 根据试验结果，采用下列参数即可生产出高质量沙柳石膏刨花板。
硼砂的掺量： 0.5%
白水泥的掺量：10%
脲醛树脂胶的掺量：6%
板坯的断面结构形式：单层
木膏比：0.30
水膏比：0.30
成型压力：2.0 MPa
By adjusting the amount of addtive,the structure pattern on the board’s cross section , ratio of materials as well as the value of molding pressure ,the paper mainly studys on how to improve the quality of Salix Gypsum Particleboard (SGP),which is composed of gypsum as adhesive and Salix,a kind of shrub inhabitating western desert region of our country.To circumstantiate, the effects of above elements on the board’s property,such as Tensile Strength（MOR）,Inner Bond(IB) ,Thickness Swelling(TS) are focused on in this paper in order to improve the quality of Salix Gypsum Particleboard .The result shows that,
1. Borax is a sort of retarder during the hydration of gypsum,which can prolong this process. As a consequence, the hydration of gypsum can be changed by putting into borax when making Salix Gypsum Particleboard.As an essential substance in actual production,borax has negative effect on board’s strength,as a result, in order to ensure normal production,the amount of borax added must be controlled in a certain scope as small as possible.
2. Appropriate amount of white cement can increase the bending strengthen of gypsum itself ,which can reach its peak at 10 percent(white cement to gypsum).On the other hand, white cement has little effect on the hydration of gypsum ,but it does have good on TS.
3. To add proper amount of Urea Formaldehyde(UF)can enhance the MOR,IB, Screw Holding Power(SHP) of the board,while affecting little on TS.
4. The three-layer board’s comprehensive property is superior to that of the single –layer board .The degree of eveness while paving is highly demanded if three-layer board is adopted .Under such circumstances,it is preferable to use middle-sized particles as surface materials and large-sized ones for the inner so as to obtain high strength.
5. The board’s MOR, SHP and TS climb with the increasing wood gypsum ratio.
6.The board’s MOR,IB and SHP climb with the increasing wood gypsum ratio,while drop down with the MOE .
7. The board’s MOR and MOE rise with the increasement of molding pressure .
8. According to the results of the experiments, Salix Gypsum Particleboard of high quality can be made using following parameters,
the amount of borax added：0.5%
the amount of white cement added：10%
the amount of UF added：6%
the structure pattern on the board’s cross section：single-layer
the ratio of wood to gypsum：0.30
the ratio of water to gypsum：0.30
molding pressure：2.0 MPa
引文
1 陈士英.一种新型建筑材料——石膏刨花板.林业科技通讯，1995，9（5）：36
2 D.Paul Miller,etc.Wood-cement composites:species and heartwood-sapwood effects on hydration and tensile strength. ForestProducts Journal，1991，Vol.41，No.3
3 魏萍，刘景宏.油棕丝石膏刨花板的研制.建筑人造板，2002,（1）：28
4 陆仁书.刨花板制造学（第二版）[ M ].北京：中国林业出版社，1993
5 Maloney T.M..Modern particleboard and dry process fiber-board manufacturing. Miller Freeman Publication ，Inc..1997， P.41
6 Kossatz,G. and K.Lempfer. Zur Herstellung gipsgebundener spanplatter in einem. Holbtrockenverfahren Holz als Roh-undwerkstott，1982，40:333 337
7 Kaufmann and J.E.Huebner.The industrial production of gypsum boards with reinforcing wood flakes.TIZ-Fachberichte，1985，109(12):908 916
8 Wivke.D. Die Gipsspanplatte kommtvoran nunmehr auch in Norwegen Helz Zentral blatt ，No.33:502 503
9 Karsten Lempfer. Development of gypsum-bonded particleboard manufacture in Europe. Forest Products Journal，No6:37 40
10 杨文岭.影响沙柳石膏刨花板性能主要因素的研究.内蒙古农业大学硕士学位论文，2002
11 周贤康,徐平涛，程友生.石膏刨花板工业性生产工艺参数的研究.建筑人造板，1992,（2）：3-10
12 魏萍,刘景宏.油棕丝石膏刨花板的研制.建筑人造板,2002,(1):28
13 严峻.石膏类建筑内隔墙材料的应用及发展前景.建筑人造板，1999，（4）：11 13
14 周贤康.非木质人造板作内隔墙的应用前景及其建筑性能要求.林产工业，1995，（4）：1 3
15 徐平涛. 石膏刨花板生产技术的有关问题. 林产工业，2000，（3）：37 38
16 龙玲，陆熙娴.脱硫石膏刨花板制造工艺的初步研究. 木材工业，2000，14（2）：13 17
17 内蒙古农业大学林业工程学院.国家沙生灌木资源开发利用研究中心建设规划.2000
18潘石峰，王喜明，赵亚军等.沙柳材的特性及其重组材的研究.林产工业，1993，20（5）：22 24
19 周润海.非木材原料人造板的开发.林产工业，1995,（3）：23 26
20刘正添.对水泥（石膏）半干法成型设备设计的几点看法.建筑人造板，1999，（1）：13 15
21王恺，张弈.石膏刨花板生产的新工艺. 林产工业，1987，（1）：15 18
22王伟宏, 濮安彬，陆仁书，李欣.水泥刨花板与石膏刨花板项目的经济分析.木材工业,2001,（11）：19
23符芳主编.建筑材料.南京：东南大学出版社，1995.28 45
24 张沛，邓玉和. 石膏刨花板——刨花的制备和石膏的煅烧，焙烧.建筑人造板，1995，（1）：
29 33
25 Alfred BROSIG,Patrick RIANCHO等.生石膏的煅烧及石膏刨花板厂的试生产和操作经验.蒋延华译. 建筑人造板，1994，（1）：33 36
26 E.FRICK,SPRINGE.石膏煅烧设备和石膏刨花板生产设备的试运转和操作经验. 蒋延华译. 建筑人造板，1994，（2）：37 39
27法国石膏工业协会著. 石膏（物理——化学，生产——应用）.（杨得山译）北京：中国建材工业出版社，1987.33
28王恺主编.木材工业实用大全（刨花板卷）.北京：中国林业出版社，1998.282 290
29高志悦，郭爱龙. 沙柳的材性对刨花板生产工艺的影响. 林产工业，1997，24（5）：17 20
30郭连生主编. 内蒙古资源大辞典森林资源分册.呼和浩特：内蒙古人民出版社，1997.500 501
31冯利群，高晓霞，王喜明. 沙柳木材显微构造及其化学成分分析. 内蒙古林学院学报，1996，（1）：19
32 杨文岭.影响沙柳石膏刨花板性能主要因素的研究. 内蒙古农业大学硕士学位论文.2002
33 王喜明，高志悦，安珍等. 沙柳刨花板及低毒脲醛树脂胶研究. 林产工业，1997，24（5）：27 30
34冯利群编著. 木材测试技术与常用非木材植物纤维原料特性（木材学补充教材）. 内蒙古林学院林产工业系，1995.17 22
35潘石峰，王喜明，赵亚军等.沙柳材的特性及其重组材的研究.林产工业，1993，20（5）：22 24
36 V.Thole,D.Weiss，陈世英.一年生植物作为石膏刨花板原料的适应性. 木材工业，1993，7（1）：15 23
37陈世英. 石膏刨花板的试制.新型建筑材料，1992，（5）：32 35
38陈世英，邓平，张宜生. 石膏刨花板生产技术（第二届全国人造板工业技术研究会议交流资料）. 全国人造板设备和木工机械技术情报中心，1994.10 15
39 许伟. 石膏棉杆刨花板生产工艺的初步研究. 木材工业，1988，2（3）：15 21
40杨文岭.影响沙柳石膏刨花板性能主要因素的研究.内蒙古农业大学学报, 2002
41 张宜生，陈世英，龙玲.半干法石膏纤维板生产工艺研究.木材工业，1998，12（5）：8 11
42张宜生，龙玲，陈世英. 石膏与纤维的混合性能评价. 木材工业，1999，13（6）：3 6
2 D.Paul Miller,etc.Wood-cement composites:species and heartwood-sapwood effects on hydration and tensile strength. ForestProducts Journal，1991，Vol.41，No.3
3 魏萍，刘景宏.油棕丝石膏刨花板的研制.建筑人造板，2002,（1）：28
4 陆仁书.刨花板制造学（第二版）[ M ].北京：中国林业出版社，1993
5 Maloney T.M..Modern particleboard and dry process fiber-board manufacturing. Miller Freeman Publication ，Inc..1997， P.41
6 Kossatz,G. and K.Lempfer. Zur Herstellung gipsgebundener spanplatter in einem. Holbtrockenverfahren Holz als Roh-undwerkstott，1982，40:333 337
7 Kaufmann and J.E.Huebner.The industrial production of gypsum boards with reinforcing wood flakes.TIZ-Fachberichte，1985，109(12):908 916
8 Wivke.D. Die Gipsspanplatte kommtvoran nunmehr auch in Norwegen Helz Zentral blatt ，No.33:502 503
9 Karsten Lempfer. Development of gypsum-bonded particleboard manufacture in Europe. Forest Products Journal，No6:37 40
10 杨文岭.影响沙柳石膏刨花板性能主要因素的研究.内蒙古农业大学硕士学位论文，2002
11 周贤康,徐平涛，程友生.石膏刨花板工业性生产工艺参数的研究.建筑人造板，1992,（2）：3-10
12 魏萍,刘景宏.油棕丝石膏刨花板的研制.建筑人造板,2002,(1):28
13 严峻.石膏类建筑内隔墙材料的应用及发展前景.建筑人造板，1999，（4）：11 13
14 周贤康.非木质人造板作内隔墙的应用前景及其建筑性能要求.林产工业，1995，（4）：1 3
15 徐平涛. 石膏刨花板生产技术的有关问题. 林产工业，2000，（3）：37 38
16 龙玲，陆熙娴.脱硫石膏刨花板制造工艺的初步研究. 木材工业，2000，14（2）：13 17
17 内蒙古农业大学林业工程学院.国家沙生灌木资源开发利用研究中心建设规划.2000
18潘石峰，王喜明，赵亚军等.沙柳材的特性及其重组材的研究.林产工业，1993，20（5）：22 24
19 周润海.非木材原料人造板的开发.林产工业，1995,（3）：23 26
20刘正添.对水泥（石膏）半干法成型设备设计的几点看法.建筑人造板，1999，（1）：13 15
21王恺，张弈.石膏刨花板生产的新工艺. 林产工业，1987，（1）：15 18
22王伟宏, 濮安彬，陆仁书，李欣.水泥刨花板与石膏刨花板项目的经济分析.木材工业,2001,（11）：19
23符芳主编.建筑材料.南京：东南大学出版社，1995.28 45
24 张沛，邓玉和. 石膏刨花板——刨花的制备和石膏的煅烧，焙烧.建筑人造板，1995，（1）：
29 33
25 Alfred BROSIG,Patrick RIANCHO等.生石膏的煅烧及石膏刨花板厂的试生产和操作经验.蒋延华译. 建筑人造板，1994，（1）：33 36
26 E.FRICK,SPRINGE.石膏煅烧设备和石膏刨花板生产设备的试运转和操作经验. 蒋延华译. 建筑人造板，1994，（2）：37 39
27法国石膏工业协会著. 石膏（物理——化学，生产——应用）.（杨得山译）北京：中国建材工业出版社，1987.33
28王恺主编.木材工业实用大全（刨花板卷）.北京：中国林业出版社，1998.282 290
29高志悦，郭爱龙. 沙柳的材性对刨花板生产工艺的影响. 林产工业，1997，24（5）：17 20
30郭连生主编. 内蒙古资源大辞典森林资源分册.呼和浩特：内蒙古人民出版社，1997.500 501
31冯利群，高晓霞，王喜明. 沙柳木材显微构造及其化学成分分析. 内蒙古林学院学报，1996，（1）：19
32 杨文岭.影响沙柳石膏刨花板性能主要因素的研究. 内蒙古农业大学硕士学位论文.2002
33 王喜明，高志悦，安珍等. 沙柳刨花板及低毒脲醛树脂胶研究. 林产工业，1997，24（5）：27 30
34冯利群编著. 木材测试技术与常用非木材植物纤维原料特性（木材学补充教材）. 内蒙古林学院林产工业系，1995.17 22
35潘石峰，王喜明，赵亚军等.沙柳材的特性及其重组材的研究.林产工业，1993，20（5）：22 24
36 V.Thole,D.Weiss，陈世英.一年生植物作为石膏刨花板原料的适应性. 木材工业，1993，7（1）：15 23
37陈世英. 石膏刨花板的试制.新型建筑材料，1992，（5）：32 35
38陈世英，邓平，张宜生. 石膏刨花板生产技术（第二届全国人造板工业技术研究会议交流资料）. 全国人造板设备和木工机械技术情报中心，1994.10 15
39 许伟. 石膏棉杆刨花板生产工艺的初步研究. 木材工业，1988，2（3）：15 21
40杨文岭.影响沙柳石膏刨花板性能主要因素的研究.内蒙古农业大学学报, 2002
41 张宜生，陈世英，龙玲.半干法石膏纤维板生产工艺研究.木材工业，1998，12（5）：8 11
42张宜生，龙玲，陈世英. 石膏与纤维的混合性能评价. 木材工业，1999，13（6）：3 6