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密度板特點(diǎn)和性能

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由生產(chǎn)工藝特點(diǎn)賦予密度板產(chǎn)品的各種性能中,其物理性能系指含水率、吸水性、吸濕性、耐候性以及導(dǎo)熱和吸音等性能;力學(xué)性能系指強(qiáng)度、彈性模量、硬度、壓縮性以及方向性和加工等特性。密度板是一種質(zhì)地優(yōu)異的人造板材,它不僅具備木材原有的特性,并克服了天然木材的某些缺陷。

密度板的基本特性

①密度板與木材相比,方向性差異甚小。密度板由于纖維排列均勻,產(chǎn)品縱向和橫向的強(qiáng)度差別很小,縱、橫方向強(qiáng)度差,較大值不很過10%。天然木材纖維的排列呈縱向,故縱、橫方向的強(qiáng)度差很大,少則相差幾倍,多則十幾倍;

②密度板的尺寸穩(wěn)定性好,縱、橫方向的膨脹、干縮變化較小而且均恒。使用時(shí)不易開裂。特別是經(jīng)過加濕處理后的密度板,尺寸穩(wěn)定性更佳;

③密度板具有無節(jié)疤、表面平整的特點(diǎn),可以生產(chǎn)大幅面和各種厚度的板材。并具有再加工性能及施工方便的特點(diǎn);

④可以制成不同密度的產(chǎn)品。低密度密度板具有良好的保溫隔熱及吸音特性,高密度纖維板具有很好的力學(xué)性能;

⑤密度板具有可鉆孔、開榫、釘著、鏤刨和彎曲、模壓造型等機(jī)械加工性能。并可膠接、涂飾以及膠貼各種裝飾貼面材料等二次加工性能。經(jīng)上述加工處理的密度板產(chǎn)品既美觀又適用,進(jìn)一步擴(kuò)大了產(chǎn)品的使用范圍及應(yīng)用價(jià)值;
⑥經(jīng)添加各種功能性化學(xué)藥劑,或與無機(jī)纖維原料混合制造的密度板。不僅保持了纖維板原有的特性,并具備更優(yōu)異的耐水、防潮、防腐防霉、阻燃、防靜電、電磁波和凈化空氣等性能,成為特種功能的密度板或復(fù)合密度板。

密度板的材質(zhì)和密度

木材的纖維是順樹干呈縱向排列,縱橫方向的強(qiáng)度、膨脹收縮等性能有顯著差異,少則幾倍多則十幾倍。而密度板的纖維排列呈縱模交錯(cuò)方向排列,雖然由于成型方式造成縱橫向強(qiáng)度有點(diǎn)差異但很小,較大差值也只有10%左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于木材,見下表。

 

密度板和木材強(qiáng)度方向性差 材種 方向 靜曲強(qiáng)度,MPa 沖擊彎曲吸收能,kg.cm/Cm2 日本扁柏 縱向 66.7 12 橫向 6.1 4 硬質(zhì)密度板 縱向 42.5 11 橫向 39.4 12

由于纖維板各向性能均稱,材質(zhì)密實(shí)均勻,尺寸穩(wěn)定性甚佳,非常便于施工和進(jìn)行各種機(jī)械加工。故在使用時(shí)可不必?fù)?dān)心材質(zhì)的開裂、翹曲和變形問題。

纖維板的性質(zhì)和密度有很大關(guān)系。纖維板的分類一般是根據(jù)密度予以劃分也是有理論根據(jù)的。在原料和制造工藝相同的條件下,纖維板的靜曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度等物理力學(xué)性能與密度呈直線關(guān)系,密度越大其物理力學(xué)性能越好。

纖維板的耐水性能同樣是密度越大,其耐水性能越好。吸水后的厚度膨脹率是隨密度的增大而增大,但長(zhǎng)度方向的線膨脹率卻與密度的變化沒有多大關(guān)系,如表2。

纖維板的熱導(dǎo)率隨密度的增大而增大,特別是密度很過lg/cm3的纖維板,其熱傳導(dǎo)性能幾乎與木材相同。軟質(zhì)纖維板密度很低,它的熱傳導(dǎo)性很差,因此它是一種良好的保溫隔熱材料。

纖維板的含水率和吸水吸濕性

纖維板的含水率與強(qiáng)度的關(guān)系纖維板在密度和其他條件不變的情況下,含水率的變化對(duì)強(qiáng)度有顯著的影響,尤其對(duì)靜曲強(qiáng)度的影響更為明顯。如含水率在5%-10%時(shí),每當(dāng)含水率增加1%,其靜曲強(qiáng)度就下降3%-5%0當(dāng)含水率很過20%時(shí),含水率每增加5%,其靜曲強(qiáng)度下降30%-40%0這種變化特性比木材要大得多。

纖維板含水率的變化對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響,與靜曲強(qiáng)度基本類似,只是變化率沒有靜曲強(qiáng)度大。含水率每增加1%時(shí),其拉伸強(qiáng)度要下降2%-3%。

纖維板含水率在3%-5%時(shí),其靜曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度為較高。此時(shí)纖維板中的水分對(duì)纖維間的結(jié)合力,起到類似結(jié)合水的作用。但是,很過此值的含水率卻會(huì)削弱纖維間的結(jié)合力。

纖維板的含水率及吸濕性纖維板在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下(溫度為20℃,相對(duì)濕度為65%),板材的平均含水率是隨著密度的大小而有所差異。密度大的纖維板其平均含水率低,硬質(zhì)纖維板和中密度纖維板的平衡含水率為4%-8%,軟質(zhì)纖維板為8%~12%。

纖維板的平衡含水率和溫度、濕度有關(guān)。在恒溫狀態(tài),當(dāng)濕度增加時(shí)含水率隨之提高。在恒濕狀態(tài),則隨著溫度的上升其含水率將隨之下降。

纖維板在恒溫恒濕條件下,脫濕過程比吸濕過程時(shí)的含水率高,這種滯后現(xiàn)象與木材相類似。

由于濕度的變化,纖維板的厚度及長(zhǎng)、寬方向的線膨脹或收縮,尤其厚度變化更為明顯。但在脫濕過程中,當(dāng)濕度達(dá)到零點(diǎn)時(shí),其厚度卻不能恢復(fù)原狀,這種現(xiàn)象稱為弛緩現(xiàn)象。由于長(zhǎng)時(shí)間的干濕循環(huán)造成纖維板厚度增大,又會(huì)促使板的密度下降。

纖維板在脫濕過程中,長(zhǎng)度方向的變化比厚度方向變化小,長(zhǎng)度變化率處于下降趨勢(shì)。這是由于長(zhǎng)期干濕循環(huán)導(dǎo)致長(zhǎng)度變化有縮小的傾向,因長(zhǎng)度方向變化值小,對(duì)纖維板方向性差異的影響也就不大。

纖維板的吸水膨脹及干縮纖維板的密度對(duì)吸水性有一定的影響。一般情況纖維板密度大其吸水率低,耐水防潮性好。纖維板在吸水過程中,經(jīng)24~48h后基本達(dá)到平衡狀態(tài),水的溫度對(duì)纖維板的吸水速度和吸水率有關(guān),當(dāng)水的溫度在15~60℃時(shí),吸水率是隨著水溫的升高呈上升趨勢(shì),尤其水溫在20~50℃時(shí),纖維板的吸水速度較明顯。

水的pH值對(duì)纖維板吸水率也會(huì)產(chǎn)生影響。水的pH值呈堿性,纖維板的吸水率偏高。當(dāng)水的pH值呈弱酸性時(shí),纖維板的吸水率則低,見表3。

纖維板吸水時(shí)的厚度膨脹率,是和密度大小成比例關(guān)系變化。因纖維板中纖維細(xì)胞的數(shù)量和纖維板的密度成正比關(guān)系,當(dāng)含水率達(dá)到纖維飽和點(diǎn)以上時(shí),纖維細(xì)胞壁就不再膨脹。所以由于水分的變化引起的膨脹或收縮,都是在纖維飽和點(diǎn)以下發(fā)生的。故纖維板密度越大,其厚度膨脹率也隨之增大。

纖維板的線膨脹率則與板的密度沒有多大關(guān)系。因纖維板長(zhǎng)度方向的膨脹,主要是順著纖維細(xì)胞長(zhǎng)軸方向伸長(zhǎng)或縮短,其變化量甚少;同時(shí)纖維板自身纖維的縱、橫方向排列又是比較均一的,當(dāng)纖維板吸水時(shí),縱橫方向膨脹率的差別也就很小。纖維板的干縮和膨脹均會(huì)導(dǎo)致纖維板的翹曲和變形。纖維板干縮時(shí)與膨脹時(shí)同樣具有方向性,沿厚度方向的干縮率較明顯;而平面縱橫方向的干縮率較小,縱、橫向干縮差異也很小。

纖維板的隔熱、吸音性

纖維板的熱傳導(dǎo)性纖維板的熱傳導(dǎo)性與板材的密度及環(huán)境溫濕度有關(guān)。纖維板密度的增加其熱傳導(dǎo)性也隨之增大,在相同條件下與木材和其他材料比較,其熱傳導(dǎo)率較低。

纖維板是多孔性材料,特別是軟質(zhì)纖維板質(zhì)輕又具有多孔性,是一種良好的保溫隔熱材料,它的保溫隔熱效果相當(dāng)于木材的2.2倍,混凝土的34倍。

纖維板的熱傳導(dǎo)率隨著含水率及溫度的上升而增大,這是由于水的熱傳導(dǎo)率比纖維和空氣都大的原故。

纖維板的吸音性能纖維板的吸音性能與纖維板密度有關(guān)。尤其軟質(zhì)纖維板是多孔質(zhì)輕的材料,有很好的吸音效果。當(dāng)音響投射在材料上由于發(fā)生反射、透過和吸收三種作用,使大部分音響減弱和消失。故纖維板材料應(yīng)用在建筑內(nèi)裝修,可降低室內(nèi)的噪音和交雜回音。

纖維板的密度、厚度和加工方法,以及音波頻率的不同,均影響它對(duì)音響的吸收效果。

纖維板的密度越小,其吸音效果越佳。

密度相同的纖維板,厚度越厚其吸音效果越好。厚度大的纖維板對(duì)低頻音波吸收較好,但音波頻率很過4000Hz時(shí),則厚度加大的作用也不大。

經(jīng)過打孔的軟質(zhì)纖維板,吸音效果更明顯,對(duì)高、低頻率魄童波均有很好的吸收能力。未經(jīng)打孔的軟質(zhì)纖維板易吸收中、高頻率的音波。硬質(zhì)纖維板對(duì)高頻率音波有較好的吸收效果。纖維板表面粗糙或浮雕、模壓的纖維板,其吸音效果也比較好。

纖維板的耐候、阻燃、防腐及防蟲害等性能

纖維板的耐候性作為外裝材料,尤其是表面沒有進(jìn)行加工處理的纖維板。由于風(fēng)化作用,使其表面平滑度、光澤度慢慢消失,顏色變淺質(zhì)地也隨之下降。軟質(zhì)纖維板和中密度纖維板多用于建筑內(nèi)裝材料,受風(fēng)化作用少其變化的程度相對(duì)也就少。

室外用未經(jīng)處理的硬質(zhì)纖維板,風(fēng)化期1年后,其強(qiáng)度下降15%~20%;風(fēng)化期5年時(shí),強(qiáng)度約下降25%~30%,見圖1-8。

纖維板的阻燃性纖維板與木材及其他木質(zhì)人造板一樣,均屬易燃材料。尤其用于建筑中的軟質(zhì)纖維板,比通常用于內(nèi)部裝飾的其他木質(zhì)板材更易燃燒。燃燒的速率隨著纖維板密度的增加幾乎成雙曲線減弱,延遲著火的時(shí)間則隨著密度的增加幾乎成拋物線函數(shù)增加。

經(jīng)過阻燃處理的纖維板,具有良好的防火阻燃性能。但用無機(jī)或有機(jī)藥劑采用常規(guī)的處理方法,均會(huì)影響纖維板的物理力學(xué)性能。以樹脂作載體將阻燃劑在纖維中反應(yīng)產(chǎn)生不溶性物質(zhì),使其牢固地固定在纖維上的新技術(shù),是當(dāng)前行之有效的方法。該洼不僅阻燃劑不易流失,而且對(duì)纖維板的物理力學(xué)性能影響很小。如采用ZR-OI樹脂為載體WFR型阻燃劑生產(chǎn)的阻燃中密度纖維板,其產(chǎn)品阻燃性能達(dá)到國(guó)家對(duì)建筑材料阻燃性能的技術(shù)指標(biāo)要求。其中阻燃性能的氧指數(shù)大于45%,在1000℃火焰垂直點(diǎn)燃15min后的炭化長(zhǎng)度為12cm,而且無明火,阻燃時(shí)間小于2s。發(fā)煙等級(jí)為一級(jí)。

纖維板防生物的侵蝕性纖維板易受真菌侵害,尤其在潮濕地區(qū)腐朽菌和白蟻對(duì)纖維板的危害性很大。板的密度和含膠量越低,受侵害的威脅性越大,變質(zhì)的速率就越快。經(jīng)過防腐處理的纖維板,具有良好的防生物侵害性。采用五氯酚(PCP)或五氯酚的銅鹽以及各種砷化合物之類處理纖維板,特別是軟質(zhì)纖維板,具有顯著的防腐防蟻性能,硬質(zhì)纖維板和中密度纖維板經(jīng)防腐處理也同樣具備很好的防生物侵蝕性能。

纖維板的可加工性能

纖維板的可加工性,指纖維板接受涂飾,貼面以及機(jī)械加工等性能。纖維板很容易進(jìn)行涂飾加工,各種水質(zhì)、油質(zhì)和膠質(zhì)的涂料均可涂飾在纖維板面上。也可用各種花色美觀的塑料薄膜、浸漬裝飾貼面紙以及單板或輕金屬薄膜等材料貼合在纖維板面上,或壓制成復(fù)合型纖維板材。

纖維板有與木材相同的可進(jìn)行各種機(jī)械加工性能,如裁切、刨削、鏤花雕刻以及打孔開榫等機(jī)械加工性能。也可模壓成型以及彎曲加工,尤其硬質(zhì)纖維板和薄型中密度纖維板更易進(jìn)行彎曲加工,經(jīng)過熱處理或其他軟處理方法均可進(jìn)行彎曲和模壓成型。如厚度為3.5mm的硬質(zhì)纖維板,氣干狀態(tài)的較小曲率半徑為250~300mm,經(jīng)水浸漬處理后的較小曲率半徑可達(dá)100~200mm;6.5mm厚硬質(zhì)纖維板氣干狀態(tài)較小曲率半徑為650~700mm,經(jīng)水浸漬處理后較小加工曲率半徑則為350~450mm。

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