摘 要： 為弄清霉變腐朽對(duì)中密度板物理力學(xué)性能的影響, 研究了自然條件下中密度板物理力學(xué)性能在不同時(shí)期的變化。結(jié)果表明:在自然霉變腐朽過程中, 中密度板的含水率先增加后減少;其靜曲強(qiáng)度、彈性模量、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、表面結(jié)合強(qiáng)度力學(xué)性能呈相同變化規(guī)律;其力學(xué)性能中表面結(jié)合強(qiáng)度的下降幅度較大。

中密度板 (MDF) 具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能、裝飾性能和加工性能, 被廣泛應(yīng)用于家具制造、室內(nèi)裝修等行業(yè)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11718—2009《中密度板》對(duì)MDF甲醛釋放量提出新要求即≤8.0 mg/100 g (穿孔萃取法) 。甲醛屬中到高效化學(xué)消毒劑, 低濃度為抑菌劑, 高濃度可作為滅菌劑[1]。因此較低甲醛含量的中密度板放置在高溫潮濕環(huán)境中容易產(chǎn)生霉變, 導(dǎo)致其力學(xué)性能嚴(yán)重受損。發(fā)霉是由于真菌侵蝕而引起的。宋賢沖等[2]對(duì)纖維板霉變微生物進(jìn)行分離和鑒定, 得出纖維板霉菌主要是木霉屬 (Trichoderma sp.) 和脈孢霉屬 (Neurospora sp.) , 其中木霉屬真菌為優(yōu)勢(shì)種群, 分離率高達(dá)60%。

目前國家標(biāo)準(zhǔn)未對(duì)中密度板耐腐性提出要求, 前期研究人造板的耐腐性[3-5]主要參考GB/T13942.1—2009[6]《木材耐久性能第1部分:天然耐腐性實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法》和美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM D2017[7]Standard Method of Accelerated Laboratory Test of Natural Decay Resistance of Woods (《木材抗天然腐爛的加速實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法》) , 采用人工馴化繁殖的菌種如褐腐菌Gloeophyllum trabeum (G.T.) 和白腐菌Trametes versicolor (T.V.) 在實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造的高溫高濕條件下對(duì)人造板進(jìn)行霉變腐朽研究。筆者研究了自然條件下潮濕霉變對(duì)中密度板物理力學(xué)性能造成的影響, 研究結(jié)果更加符合實(shí)際情況, 對(duì)中密度板儲(chǔ)存和使用過程中防潮、防霉的必要性具有重要參考意義。

1 材料與方法

試驗(yàn)材料為綠洲森工有限公司提供的干燥狀態(tài)下使用的家具用中密度板 (MDF-FN REG) , 規(guī)格2 440 mm×1 220 mm×15 mm, 生產(chǎn)日期為2015-12-26, 一個(gè)批次共4張。試驗(yàn)材料均勻靜置于倉庫避光陰涼處, 從2016-01-04儲(chǔ)存至2016-12-30。儲(chǔ)存期間, 倉庫中溫濕度隨自然條件變化而變化, 在高溫高濕的梅雨季節(jié), 由于具有較強(qiáng)的吸濕性, 中密度板含水率大幅增加從而發(fā)生霉變腐朽。中密度板在不同時(shí)間表面外觀情況見圖1。

圖1 中密度板在不同時(shí)間表面外觀情況

為了研究不同時(shí)期中密度板的物理力學(xué)性能, 4張?jiān)囼?yàn)板材分別于1月4日、5月9日、9月12日、12月30日進(jìn)行鋸裁和試驗(yàn)。試件的制備及試驗(yàn)方法主要參照GB/T 11718—2009[8]《中密度板》和GB/T 17657—2013[9]《人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法》。按GB/T 17657—2013中4.3條測(cè)定中密度板的含水率, 試件尺寸50 mm×50 mm, 共4塊。試樣鋸制完清除表面菌絲雜質(zhì)后應(yīng)立即進(jìn)行稱量, 放入 (103±2) ℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥至質(zhì)量恒定后置于干燥器中冷卻, 取4塊試件的平均含水率作為該板的含水率。按GB/T 11718—2009中6.8條測(cè)定靜曲強(qiáng)度和彈性模量, 試件尺寸350 mm×50 mm, 縱橫各6塊, 共12塊;按GB/T 17657—2013中4.11條測(cè)定內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度, 試件尺寸50 mm×50 mm, 共8塊;按GB/T 11718—2009中6.9條測(cè)定表面結(jié)合強(qiáng)度, 試件尺寸50 mm×50 mm, 共8塊。為了反映中密度板在不同時(shí)間的真實(shí)狀況, 試樣鋸制清除表面菌絲雜質(zhì)后無需進(jìn)行質(zhì)量恒定, 應(yīng)立即進(jìn)行試驗(yàn)。取各個(gè)試件的平均值作為該力學(xué)性能值。

2 結(jié)果與分析

2.1 中密度板含水率的變化

通過試驗(yàn)和計(jì)算得出:1月、5月、9月、12月, 含水率分別為:5.6%、6.4%、14.3%、10.4%。以月份為橫坐標(biāo), 含水率值為縱坐標(biāo)繪制含水率隨時(shí)間變化趨勢(shì)見圖2。

圖2 含水率隨時(shí)間變化趨勢(shì)

由此可見, 經(jīng)過一年的時(shí)間, 12月中密度板的含水率較1月的含水率增加了4.8%, 增幅為85.71%。含水率在未發(fā)生霉變前 (1~5月) 增加了0.8%, 增幅為14.28%;霉變發(fā)生前期 (5~9月) 增加了7.9%, 增幅為123.44%;霉變發(fā)生后期 (9~12月) 呈下降趨勢(shì), 下降了3.9%, 減幅為27.27%。中密度板吸濕性較強(qiáng), 其含水率變化的主要原因是與當(dāng)時(shí)空氣的濕度緊密相關(guān)。每年6月中下旬至7月上半月之間, 長江中下游地區(qū)會(huì)出現(xiàn)持續(xù)天陰有雨的黃梅天氣。梅雨季節(jié)里, 空氣濕度大、氣溫高, 中密度板等容易發(fā)霉。以常州地區(qū)為例, 根據(jù)氣象數(shù)據(jù)得出, 2016年6月15日至7月15日, 該地區(qū)溫度范圍20~33℃, 下雨天氣23 d, 平均氣溫在25℃以上, 平均濕度在90%以上, 高溫和高濕氣候條件是導(dǎo)致5月至9月試驗(yàn)樣品含水率快速增加的主要原因。

2.2 霉變對(duì)中密度板力學(xué)性能的影響

不同時(shí)間中密度板力學(xué)性能具體數(shù)值見表1。

表1 不同時(shí)間中密度板力學(xué)性能

以月份為橫坐標(biāo), 各力學(xué)性能的平均值為縱坐標(biāo)繪制力學(xué)性能隨時(shí)間變化趨勢(shì)見圖3。

由圖3可見, 中密度板的靜曲強(qiáng)度、彈性模量、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、表面結(jié)合強(qiáng)度力學(xué)性能呈相同變化規(guī)律, 即在1~5月下降幅度較小, 5~9月下降幅度較大, 9~12月下降幅度趨緩。1~5月中密度板表面未見明顯的霉變, 其力學(xué)性能下降幅度較小;5~9月中密度板經(jīng)歷黃梅季節(jié)后發(fā)生霉變, 其力學(xué)性能下降幅度較大;9~12月中密度板表面霉菌群衰敗, 其力學(xué)性能下降幅度趨緩。

圖3 力學(xué)性能隨時(shí)間變化趨勢(shì)

中密度板各力學(xué)性能具體下降幅度數(shù)值見表2。

表2 中密度板各力學(xué)性能下降幅度

由表2可見, 中密度板的力學(xué)性能下降幅度由大到小依次為:表面結(jié)合強(qiáng)度、靜曲強(qiáng)度、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、彈性模量。真菌侵蝕導(dǎo)致的霉變腐朽是一個(gè)由表及里的緩慢過程, 霉變發(fā)生初期通常真菌侵蝕的影響只限于表面淺層, 在溫濕度適宜的條件下, 真菌的菌絲進(jìn)一步向內(nèi)部侵蝕降解木質(zhì)素、纖維素和半纖維素造成中密度板內(nèi)部性能下降。中密度板的表面結(jié)合強(qiáng)度試件表面環(huán)形槽的深度為 (0.3±0.1) mm, 因此霉變對(duì)中密度板力學(xué)性能中的表面結(jié)合強(qiáng)度影響較大。

3 結(jié)論

以長江中下游地區(qū)為背景, 對(duì)不同時(shí)期的中密度板的物理力學(xué)性能進(jìn)行研究, 通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以得出以下結(jié)論:

1) 自然霉變腐朽過程中, 中密度板的含水率先增加后減少, 霉變發(fā)生前期經(jīng)歷了高溫高濕的黃梅天氣, 含水率增幅較大。

2) 自然霉變腐朽過程中, 中密度板的靜曲強(qiáng)度、彈性模量、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度、表面結(jié)合強(qiáng)度力學(xué)性能呈相同變化規(guī)律即1~5月下降幅度較小, 5~9月下降幅度較大, 9~12月下降幅度趨緩。

3) 霉變腐朽是一個(gè)由表及里的緩慢過程, 在該過程中, 中密度板的4個(gè)力學(xué)性能中表面結(jié)合強(qiáng)度的下降幅度較大。

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