速生杉木改性及其结构胶合板的设计与制造

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:hexqi666
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论文以杉木为研究对象,采用高温高压水蒸汽处理试材,对杉木单板及杉木薄板进行压缩改性,利用改性材进行结构设计制作结构胶合板,并测试和分析了胶合板的性能。得出以下结论:(1)经过压缩处理,杉木单板改性材性能有所提高,但规律不明显,改性效果也不好。(2)对于杉木薄板,密封蒸汽压机比普通压机具有更好的改性效果。通过两种压机对薄板压缩增强改性的比较,结果表明杉木薄板改性材的强度都有明显的提高,其中利用密封蒸汽压机处理,改性材尺寸稳定性较好,其吸水厚度膨胀率(TS)比普通压机压缩改性薄板的TS小50%。经过水蒸气压缩处理的杉木薄板,其顺纹静曲强度(MOR)和弹性模量(MOE)有很大提高,MOR最高达到150.98MPa,MOE最高达到14.28GPa,分别为素材顺纹MOR和MOE的3倍和5倍。(3)密封蒸汽压机处理下的L9(34)正交设计试验结果表明,处理前试件含水率、压缩率、改性时间及处理前试件含水率与压缩率的交互作用等四个因素对改性薄板的顺纹静曲强度(MOR)和弹性模量(MOE)影响显著,其中压缩率影响最为显著。本试验中MOR、MOE与处理前试件含水率、压缩率正相关,而随改性时间的增加,MOR、MOE先增强后降低。改性杉木薄板的最佳工艺为处理前试件含水率取50%,压缩率取60%,热压时间取16min,蒸汽压力取0.5MPa,热压温度取180℃,热压压力取2MPa。(4)通过应用杨木单板顺纹弹性模量、横纹弹性模量、面内剪切模量及层合板刚度模型进行杉木胶合板结构设计,经多次修正,得出较好结构有以下几组:①0/90/0/90/0/90/0/90/0,最外四层为杉木改性单板,顺纹弹性模量和静曲强度分别达到了8377MPa,60.9MPa;横纹静曲强度为35.1 MPa,吸水厚度膨胀率为17.2%。②0/90/90/0/90/90/0,最外两层为杉木改性薄板,顺纹弹性模量和静曲强度分别达到了8800MPa,67MPa;横纹静曲强度为37 MPa,吸水厚度膨胀率为12.5%。③0/90/90/0/90/0/90/90/0,1、9层为压缩改性薄板,2、3、7、8为压缩改性单板,顺纹弹性模量和静曲强度分别达到了9781MPa,69MPa;横纹静曲强度为41MPa,吸水厚度膨胀率为18.2%。
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