浸漬紙層壓木質(zhì)地板吸水厚度膨脹率檢測方法及指標(biāo)適用性研究

金 枝， 胡生輝， 唐召群， 楊 忠， 程獻(xiàn)寶

(中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所，北京 100091)

浸漬紙層壓木質(zhì)地板，俗稱“強(qiáng)化木地板”，是將一層或多層專用紙浸漬熱固性氨基樹脂，鋪裝在高密度纖維板、刨花板等人造板基材正面，專用紙表面加耐磨層，基材背面加平衡層，經(jīng)熱壓、成型的地板[1]。浸漬紙層壓木質(zhì)地板具有尺寸穩(wěn)定性高，表面耐磨、耐污染、耐光色牢度等性能好，抗壓、抗沖擊性能強(qiáng)等特點(diǎn)，且表面紋理優(yōu)美、鋪裝效果好、易于打理、性價比高，已被廣泛應(yīng)用于住宅、公寓、酒店、辦公、商業(yè)、教育等地面裝修裝飾等領(lǐng)域[2-4]。據(jù)中國林產(chǎn)工業(yè)協(xié)會不完全統(tǒng)計，近五年我國浸漬紙層壓木質(zhì)地板的銷售量為1.95～2.316億m2，占全國木竹地板總銷量的50%左右，是我國木地板的重要品類[5-7]。然而，浸漬紙層壓木質(zhì)地板在使用過程中，不可避免地會遇到接觸水的環(huán)境，如經(jīng)常用濕布清潔表面、表面灑水以及室內(nèi)漏水等。其邊部遇到水后會吸水膨脹，將對地板的正常使用造成一定的影響[8-10]。根據(jù)用戶的使用反饋，出現(xiàn)較多問題的是：在使用一段時間后，某些地板的拼裝接縫處會出現(xiàn)一些不規(guī)則的帶狀或者環(huán)狀凸起；室內(nèi)漏水導(dǎo)致地板被水浸泡后，地板邊緣會出現(xiàn)大面積的起翹、鼓包且無法恢復(fù)。以上問題的存在，對浸漬紙層壓木質(zhì)地板的防水性能提出了更高的要求。

為了進(jìn)一步提高浸漬紙層壓木質(zhì)地板的防水性能，提高其使用價值，目前很多地板生產(chǎn)商通過對地板基材進(jìn)行防水優(yōu)化處理(如添加防水劑等)、地板榫槽部分涂上防水涂層等來提高其防水性。吸水厚度膨脹率是國家標(biāo)準(zhǔn)中用于衡量浸漬紙層壓木質(zhì)地板防水性能的一項(xiàng)重要檢測指標(biāo)[11-13]。本文通過對浸漬紙層壓木質(zhì)地板GB/T 18102-2020中6.3.4規(guī)定的吸水厚度膨脹率測試方法和模擬浸水試驗(yàn)結(jié)果的比較分析，建立標(biāo)準(zhǔn)測試方法和水浸環(huán)境下試驗(yàn)結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)性，驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)檢測方法的適用性，并為其指標(biāo)值設(shè)置提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

浸漬紙層壓木質(zhì)地板，由地板生產(chǎn)企業(yè)提供；選取5家企業(yè)樣品，分為A、B、C、D、E。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

恒溫水箱；千分尺，精度值0.01 mm；不銹鋼托盤；數(shù)碼相機(jī)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法

1.3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)試件

按照GB/T 18102-2020 6.3.1的方法制取試件，參照GB/T 18102-2020 6.3.4吸水厚度膨脹率的方法測定試件的吸水厚度膨脹率。

1.3.1.2 帶榫槽試件

在地板長度(l)方向兩端頭處分別制取兩塊試件(如圖1所示，試件①和②)，參照GB/T 18102-2020 6.3.4吸水厚度膨脹率的方法，6個測量點(diǎn)如圖1中▲所示，測定試件的吸水厚度膨脹率。

圖1 吸水厚度膨脹率帶榫槽試件

1.3.2 模擬浸水試驗(yàn)

模擬地板浸水環(huán)境，將拼接好的地板完全浸入水中，一定時間后觀測地板拼縫處形態(tài)變化。將地板按圖2所示緊密拼裝成600 mm×400 mm拼板并用錫紙包覆四邊，放入700 mm×500 mm×70 mm不銹鋼托盤中。加蒸餾水至托盤50 mm高度處，放置于溫度為20 ℃的室內(nèi)環(huán)境中。每隔一定時間觀察9個拼縫處(如圖2▲所示)形態(tài)變化，并拍照、記錄。

圖2 模擬浸水試驗(yàn)地板拼裝示意圖

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)測試方法中試件帶榫槽與不帶榫槽吸水厚度膨脹率結(jié)果的對比

地板榫槽部分裸露在外，很容易遇水膨脹，部分企業(yè)通過榫槽防水處理提高地板的防水性。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)測試方法中試件制取是不帶榫槽的，對于榫槽經(jīng)過防水處理的地板，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)能否真實(shí)的反映其防水性是需要進(jìn)一步測試的。因此，本文比較了帶榫槽和不帶榫槽兩種試件吸水厚度膨脹率的測定結(jié)果。

采用千分尺測定3 h、6 h、12 h、24 h、48 h試件的吸水厚度膨脹率，對帶榫槽試件和不帶榫槽試件所測結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果如圖3所示?？梢钥闯?，五組樣品中帶榫槽樣品檢測的吸水厚度膨脹率數(shù)值均小于不帶榫槽試件，D樣帶榫槽試件在6 h內(nèi)抗吸水的能力明顯，E樣帶榫槽試件在6 h內(nèi)厚度尺寸幾乎沒有變化，推測其端頭進(jìn)行了防水涂層涂飾處理。從圖3中可以看出，邊部的防水處理對于提高強(qiáng)化地板短時間內(nèi)的防水能力有一定作用，但隨著浸泡時間延長，經(jīng)過24 h后，A、B、C、D樣兩種方法吸水厚度膨脹率所得結(jié)果逐漸接近；值得注意的是：E樣帶榫槽試件的24 h吸水厚度膨脹率為5.3%，不帶榫槽試件為16.4%，兩者測試數(shù)據(jù)相差巨大，說明這兩種測試方法對于E樣24 h測定結(jié)果有顯著影響。隨著時間的延長，五組樣品在兩種測試方法下測得的結(jié)果趨同。從以上結(jié)果來看，帶榫槽試件和不帶榫槽試件48 h測試結(jié)果的擬合程度更高，說明試件是否保留榫槽對24 h吸水厚度膨脹率有一定的影響，但繼續(xù)延長吸水處理時間，測試結(jié)果差異逐漸減小，建議適當(dāng)延長標(biāo)準(zhǔn)的測試時間。

圖3 不同樣品吸水厚度膨脹率對比圖

2.2 模擬浸水測試方法和標(biāo)準(zhǔn)測試方法的比對

圖4和圖5是經(jīng)過模擬浸水試驗(yàn)五組樣品拼縫處形態(tài)變化及表面狀態(tài)變化情況。可以看出，經(jīng)過48 h(如圖4所示)的浸泡后，五組樣品表面變化不明顯。繼續(xù)浸泡48 h后，結(jié)果如圖5所示?？梢钥闯觯珹、B、C樣品拼接處出現(xiàn)程度相近的高低差，但無鼓包出現(xiàn)，D樣品表面出現(xiàn)一定鼓包痕跡，E樣鼓包更為明顯，產(chǎn)品變形嚴(yán)重，說明浸水時間和地板起翹的程度相關(guān)密切，短期48 h內(nèi)并沒有出現(xiàn)明顯的差異。經(jīng)過長時間96 h浸泡后，在同樣的浸水時間下，樣品表觀形態(tài)不同。從圖5模擬浸水試驗(yàn)的結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)方法(不帶榫槽)測試數(shù)據(jù)的比較來看，A樣標(biāo)準(zhǔn)測試方法測得24 h吸水厚度膨脹率為8.6%，經(jīng)過96 h模擬浸水試驗(yàn)后靠近榫槽的邊部起翹、表面變形程度最?。籅、C樣測得24 h吸水厚度膨脹率分別為8.9%和10.9%，經(jīng)過96 h模擬浸水試驗(yàn)后表面拼縫處出現(xiàn)了帶狀的起翹和鼓包；D、E樣標(biāo)準(zhǔn)測試方法測得吸水厚度膨脹率分別為15.2%和16.4%，經(jīng)過96 h浸泡后，表面都出現(xiàn)了較大面積的環(huán)狀鼓包且變形嚴(yán)重(見圖5d和5e的圓圈處)?？梢?，防水性好的產(chǎn)品能更好地抵抗長時間水浸，表觀變形較輕，而防水性不好的產(chǎn)品隨著浸水時間的延長會嚴(yán)重變形。此外，還可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)24 h吸水厚度膨脹率(GB/T 18102-2020 6.3.4所測)低于15%時，地板經(jīng)過長時間浸水后的表觀質(zhì)量改變較??；當(dāng)24 h吸水厚度膨脹率(GB/T 18102-2020 6.3.4所測)高于15%時，地板的防水性能明顯降低，經(jīng)較長時間的浸泡后會導(dǎo)致地板表觀質(zhì)量顯著降低。以上分析說明，標(biāo)準(zhǔn)測試方法和模擬浸水試驗(yàn)的結(jié)果呈現(xiàn)出較強(qiáng)的相關(guān)性，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)測試吸水厚度膨脹率低的樣品在模擬浸水試驗(yàn)中抵抗長時間水浸的能力更強(qiáng)，說明現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的測試方法測得的結(jié)果能客觀真實(shí)地反映地板的防水性能。

圖4 浸泡48 h后五組樣品拼縫處形態(tài)變化及表面狀態(tài)變化情況

圖5 浸泡96 h五組樣品拼縫處形態(tài)變化及表面狀態(tài)變化情況

3 結(jié)論與建議

本文通過對浸漬紙層壓木質(zhì)地板現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)檢測方法和模擬浸水試驗(yàn)兩種試驗(yàn)方法進(jìn)行研究，來探討現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)吸水厚度膨脹率檢測方法的適用性和科學(xué)性。結(jié)果表明：

(1)試件是否具有榫槽等防水處理對24 h吸水厚度膨脹率有一定的影響，但繼續(xù)延長吸水處理時間，測試結(jié)果差異逐漸減小，建議適當(dāng)延長標(biāo)準(zhǔn)的測試時間。

(2)標(biāo)準(zhǔn)測試方法和模擬浸水試驗(yàn)的結(jié)果呈現(xiàn)出較強(qiáng)的相關(guān)性，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)測試吸水厚度膨脹率低的樣品在模擬浸水試驗(yàn)中抵抗長時間水浸的能力更強(qiáng)，說明現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的測試方法測得的結(jié)果能客觀真實(shí)的反映地板的防水性能。當(dāng)24 h吸水厚度膨脹率(GB/T 18102-2020 6.3.4所測)低于15%時，地板經(jīng)過長時間浸水后的表觀質(zhì)量改變較小，故現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)值設(shè)置能滿足地板實(shí)際防水性能需求。