竹材夹芯板制造工艺的研究

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随着经济水平的不断提高和人们生活观念的转变,人类对木材和木制品的需求不断上升;然而,因世界范围内森林资源的减少,使得木材供需矛盾日益突显。竹子以其分布广、生长周期短、材性良好等特点,在多竹资源国家中成为补充木材的首选原料。我国的竹材资源相对丰富,产量和面积均位于世界第一,大力开发利用竹材资源,是缓解我国木材供需矛盾的有效途径之一。开发生产竹木复合材,不但可缓解我国木材的供需矛盾,减少林木开发,减少木材进口,减少国家外汇开支,而且还可为企业和国家创造良好的经济效益,为一些地区的人民提供工作岗位,为林农增加收入,创造良好的社会效益,同时也可以保护自然环境,促进林业可持续发展,创造良好的生态效益。本研究在借鉴国内外研究竹木复合材料经验的基础上,以单板和竹束为主要研究对象,旨在开发一种新型竹木复合材料—竹材夹芯板(竹木复合LVL),以用于地板、家具、台面板、工程建筑结构材等领域。本研究利用微生物电子显微镜通过形态学图像分析系统,测试比较了三种小径竹材的竹纤维形态,认为小径竹材可以作为竹材夹芯板原材料。试验参照单板层积材的制造工艺,制备了木复合竹材夹芯板,并对其性能进行了测试,分析竹材种类、单板品种、胶粘剂以及材料的辐照处理对竹材夹芯板性能的影响,探讨竹材夹芯板的制造工艺。通过试验,得出以下结论:1、木材单板与竹材竹束按照木质LVL的组坯方式组坯,采用三聚氰胺树脂、脲醛树脂为胶粘剂,经热压,制备竹材夹芯板的工艺是可行的。2、竹材夹芯板的含水率范围为6.7%-9.4%,符合人造板工艺的技术要求,其中柳桉单板+五叶斑竹试件的含水率较高。3、试件胶合强度在0.52-1.96MPa之间,竹/木单元、材料的预处理、胶粘剂等因素对胶合强度影响显著,马拉斯与四季竹、五叶斑竹单元组合的材料胶合强度较高,原料的预处理可以增强材料的胶合强度。4、竹材夹芯板的弹性模量在12.62—17.20GPa之间,竹材、单板、胶粘剂、辐照处理四种因素对于夹芯板的弹性模量均有显著的影响。5、试件的静曲强度在85.41-151.24MPa之间,竹材、单板、胶粘接、辐照处理对竹材夹芯板的静曲强度有显著的影响,不同因素组合对静曲强度也有极显著的影响。6、除了少数材料剥离比较严重,大部分表现出了良好的胶合性能。7、本试验条件下,竹材夹芯板的最佳制造工艺为:在压力P=1.3MPa、T=120℃、热压时间t=4min,马拉斯、四季竹、剂量100KGy的60Co-γ辐照处理、UF,按照木质单板层积材的顺纹方式组坯。8、最佳制备工艺条件下的性能指标如下:含水率为7.5%,浸渍剥离表现完好无损,胶合强度为2.59MPa,弹性模量为14.61GMPa、静曲强度为151.24MPa。
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