吸水厚度膨脹的根本原因有二個方面。一是木材本身受濕時的膨脹;二是刨花板中的刨花在受潮時因應力釋放而產生的回彈。因為刨花板是由刨花在熱壓過程中,受高溫,并且伴隨著強烈失水的條件下壓制而成。在這樣的壓制過程中,刨花被壓薄了。而被壓薄的部分,可分為幾種不同性質的變形。彈性變形和粘彈性變形是要彈回來的;塑性變形則不能再回彈。在力學中稱前二者為可恢復的變形,后者稱為不可恢復的變形。由于刨花的熱壓時是在失水的條件下受壓變形的,當板坯壓力降低時,因刨花已經干燥,于是可恢復的變形只能是一部分,有一部分被“固定”住了。這部分被“固定”住的變形只有在刨花重新受濕時才能彈回來。此外,還有相當數(shù)量的可恢復變形并未因干燥而“固定”住,而是因膠粘劑將刨花粘住,相互間產生抑制力而無法回彈,只有在膠粘劑的膠粘力遭到破壞,膠粘力小于回彈力時才能回彈。所以廣義的回彈分為三部分:(1)熱壓一完成,既未被膠粘力所抑制,也未因刨花干燥而被“固定”的回彈。了解這部分回彈對于刨花板的厚度偏差控制具有重要作用。有關控制刨花板厚度偏差的主要因素,很多實際上是控制回彈量的因素。(2)當板子受濕時,被干燥所“固定”的變形發(fā)生回彈,這就是刨花板在200C條件下浸水試驗中所表現(xiàn)出來的主要部分。(3)當刨花板在較高溫度的水中浸泡或溫度雖不高,但時間很長,因脲醛樹脂水解逐漸失去膠結力,回彈力克服膠結力后所引起的回彈。
在降低刨花板吸水厚度膨脹的途徑中,比較明確的方法有以下幾種上:
1、加入防水劑(一般用石蠟乳液)
對于脲醛刨花板所加入的石蠟乳液,在國外,按固體石蠟對絕干刨花板計,一般為0.5%左右。這個用量是經過研究及大量實踐才為大家所接受的。加0.25%的石蠟就能大幅度降低厚度膨脹值;當用量增加到0.5%、0.75%時,其厚度膨脹值并未再度出現(xiàn)大幅度下降的現(xiàn)象。
不過在特殊情況下,如對某一樹種,或工藝上處理不當時,添加0.5%的石蠟量則不能達到“標準”所規(guī)定的要求。石蠟乳液如何才能充分發(fā)揮其作用?了解其中的施蠟機理對分析生產中出現(xiàn)的問題有很大幫助。比如用脲醛膠做膠粘劑時,只需加入少量石蠟乳液(一般為0.5%)即可,如此少量的石蠟乳液如不合理噴施,將起不到什么防水作用。因此,通常是將石蠟乳液混在膠液中一起施加,以擴大石蠟乳液的噴灑面積。然而石蠟乳液的
比重(0.86~0.92)與膠液的比重(1.20~1.30)相差很大,要均勻混合很困難,且如果噴出的膠滴大小與石蠟乳液液滴大小比例不合適的話,膠滴便很難帶著石蠟乳液液滴均勻分布在刨花上。一般噴出的膠滴直徑為0.1mm,有時到0.2mm,石蠟乳液顆粒為10微米左右,那么每個膠滴平均含150個左右的石蠟乳滴。如果膠滴顆粒直徑小于0.06mm,就很難將石蠟乳滴全包住在內了。
在熱壓過程中,膠滴受到擠壓,石蠟乳滴會移向膠滴的邊緣,并有一部分石蠟乳滴相互靠近在一起,隨著壓力的增大,將膠滴擠破,在膠滴內的石蠟乳滴也會被擠破。此時,周圍溫度正好使石蠟熔融,則熔融的石蠟因與水溶性膠的表面張力不同,就被膠液擠出到刨花表面而形成一層很薄的蠟膜,起到防水作用。所以合理的施蠟條件應該是:石蠟乳液濃度為33~60%,石蠟液滴直徑為4~14微米;受擠壓后所破裂的石蠟液滴直徑應為噴出時直徑的1/8~1/10;石蠟乳液滴被壓碎之時正好在石蠟熔融溫度與膠液固化之前這一階段。假如在熱壓中因壓力和溫度配合不當,膠顆粒在未壓破之前就已固化,則石蠟將被包在膠滴中,有時會損失20~30%的石蠟。這也提示人們,為什么壓縮比低的輕質刨花板,或者用厚刨花制成的刨花板,它們的厚度吸水膨脹率總是高的。膠液沒有受到一定的擠壓作用,往往得不到應有的防水性能,這也是中纖板不用石蠟乳液,而直接用固體石蠟的原因。木材原料不同,吸水厚度膨脹率有很大差異 刨花板廠用某些材種制板時,需要特別注意一些特定環(huán)節(jié)。如楊木,雖然在制板中也加入正常用量的石蠟乳液,但吸水厚度膨脹率往往較高。這是由于其管孔和導管空隙很大,而且在刨片過程中,易于起毛,割裂和卷曲,使板的空隙及毛細管量增大等原因引起的。楊木早晚材的材質差異使刨片時刨花厚薄偏差很大,導致板的吸水厚度膨脹率增大,如果加工這類原料,就要留神備料工段的操作,如刀片要鋒利、原料含水率要適當。如仍難以達到“標準”所規(guī)定的吸水厚度膨脹率,只好相應地提高用膠量。
3、提高用膠量
以如上述,提高用膠量,對刨花的回彈產生更大的抑制作用,吸水厚度膨脹值必定相應減小。這不論對松木或楊木都有顯著作用。另外,有一些研究表明,對刨花板進行高溫熱處理(1550C~1800C)或無必要的延長熱壓時間,刨花拌膠后放置時間過長、含水率過低,壓機上升速度過慢,熱壓溫度過高等都會促使刨花板的吸水厚度膨脹率增高。因此,這些都是生產中需要注意的。板子熱壓后進行熱堆放(800C),不但有利于其內應力的釋放,還有利于吸水厚度膨脹性質的改善(平面抗拉強度可能有某種程度的下降)。所以熱壓后適當熱堆放也是改善刨花板吸水厚度膨脹率的可行辦法之一。