结构用竹胶合板热压工艺对物理性能影响的研究

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我国竹材资源十分丰富,居世界第一,但利用率却很低。本文以毛竹(Phyllostachys pubescens)为原料,利用“热上-热下”工艺制备竹篾胶合板,有利于提高竹材的高效利用,有利于提高生产效率、降低产品成本,有利于缓解木材资源紧缺,改善生态环境,实现可持续发展。目前,本文借鉴前人的研究经验,改进了“热上-热下”的工艺,研究浸胶量、热压温度、热压时间、热压曲线比例、目标密度、含水率六个因子对竹篾胶合板物理力学性能的影响,优化出最优工艺参数,并从微观的角度加以解释。得出如下结论:(1)竹篾的浸胶量从5%升至9%,对内结合强度(IB)的影响极为显著,呈现逐渐增大的趋势;吸水厚度膨胀率随浸胶量的上升而逐渐降低;横纹静曲强度(MOR)和横纹弹性模量(MOE)的变化不显著,顺纹方向静曲强度和顺纹弹性模量略有增加。通过控制竹篾胶合板的浸胶量,可以满足OSB/4级结构用材料的需求,综合考虑各项力学性能和生产成本,最佳浸胶量为7%~8%。(2)热压温度从130℃升至170℃,对竹篾胶合板的横纹MOR影响都显著,对内结合强度、横纹MOE、纵纹MOR/MOE的影响极为显著,并随热压温度的增加而增加,吸水厚度膨胀率先减小后增大。通过控制竹篾胶合板的热压温度,可以满足OSB/4级结构用材料的需求,综合考虑各项力学性能和吸水厚度膨胀率,最佳热压温度为155℃~160℃。(3)热压时间从1min/mm升至1.5min/mm,对2hIB与24h吸水厚度膨胀率(TS)影响极为显著,对顺纹MOR影响显著,对横纹MOE、横纹MOR、顺纹MOE影响不显著,顺纹MOR随时间的增加而增大,热压时间在1.25min/mm至1.5min/mm之间为宜。(4)控制高压、保压、低压的时问长短,探究热压过程不同阶段对板材性能的影响。热压曲线不同比例对2hIB与24hTS影响极为极为显著,对横纹MOE/MOR、纵纹MOE的影响极为显著,对顺纹MOR影响不显著。高压时间越长,2hIB越大,24h吸水厚度膨胀率越小。除此之外,其余均随低压时间增加而增加。在低压相同的条件下增加保压时长更有利于产品的质量,这种分段式卸压的“热上-热下”工艺将有效的避免传统“热上-热下”工艺引起的鼓泡、分层的现象。(5)板坯含水率从10%升至20%,对2hIB、24TS、顺纹MOR、顺纹MOE影响极为显著,对横纹MOR、横纹MOE影响不显著。2hIB、(?)顺纹MOE随含水率的增加而减小,24hTS随含水率的增加而增加,顺纹MOR先减小再增大。含水率在10%以下为宜。(6)竹篾胶合板的目标密度从0.75g/cm3升至095g/cm3(?)顺纹MOE、顺纹MOR、2hIB、24hTS影响极为显著,横纹MOE、横纹MOR影响不显著。随密度的增加2hlB、24hTS、顺纹MOE、顺纹MOR逐渐减小。目标密度在0.85g/cm3左右为宜。(7)利用扫描电子显微镜(SEM)观察竹篾微观形貌,在130℃-140℃的温度范围内,胶粘剂堵塞竹材导管形成“隔水层”,在130℃-140℃的温度范围内,“隔水层”逐渐增多,温度在170℃-180℃范围内,胶粘剂塑化,形成的隔水层出现明显的裂缝。从微观的角度解释了吸水厚度膨胀率随温度的上升先减小再增大的现象。
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