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浸渍压缩单板增强杨木单板层积材的研究

王壮林  
【摘要】:我国速丰生产林规模发展迅速,人工林面积居世界首位,林木的蓄积量大于消耗量,森林采伐也逐步向人工林转移。杨树是速生产林的重要品种,但杨木存在结构疏松、密度小、材质软、强度低等缺点,极大的限制了杨木产品应用范围。本文以杨木单板层积材(LVL)为出发点,研究了增强杨木单板的制备工艺及其对杨木LVL性能的增强效果;并探讨了其他增强材料对杨木LVL性能的增强规律;通过板坯芯层温度的测量,分析增强材料对热压过程中热量、温度传递的影响。 1常温常压浸渍条件下,杨木单板浸渍酚醛树脂(PF)的最佳工艺:浸渍时间30min,树脂固含量为30%;低温干燥参数以干燥温度40℃,干燥时间30min为宜。 2单板顺纹抗拉强度在热压压力≥3MPa,增长幅度减缓,压缩率大,单板厚度损失率较大;热压压力≥4MPa时,由于单板被压溃,单板顺纹抗拉强度反而下降。增强材料最佳制备工艺为热压压力3MPa,热压温度150℃,热压时间为5min,由此工艺参数制备的浸渍压缩单板要比素材顺纹抗拉强度增加75.5%。 3砂光处理能明显增加浸渍压缩单板表面的总自由能。砂光处理前后,色散作用力γd有不同程度的下降,非极性表面自由能下降;而非色散作用力γn则有不同程度的增加,极性表面自由能上升。 4杨木LVL的密度与其组成单元的密度大小呈正相关,剖面密度分布的极大值多出现在表层,单元密度等级越高,极大值越大。密度等级高的杨木LVL力学性能好,在抗弯测试中,多呈现开裂破坏,破坏面积大,破坏深度浅。组坯方式对杨木LVL增强效果影响较大。在表层放置强度较高的浸渍压缩单板,能有效改善杨木LVL力学性能。增强材料体积单元的增多由于引入了过多的不同界面,在三点弯曲测试中,容易造成胶层破坏,不能获得预期的增强效果。 5采用单向玻璃纤维增强杨木LVL增强效果要优于玻璃纤维方格布增强效果,且由于单向玻璃纤维布克重小,在相同的增强效果下,板材密度低;薄竹帘由于竹帘之间间隙小,板材缺陷小,对杨木LVL静曲强度增强效果要优于厚竹帘的增强方式,且板材密度较低,但水平剪切强度较厚竹帘增强方式略低。 6浸渍压缩单板经过压缩密实,细胞腔、细胞间隙之间的空气减少,木材的导热系数变大,使得板坯芯层温度达到100℃的时间较短;玻璃纤维的导热系数较低,导致热压后期芯层温度基本在120℃左右,胶液固化不充分,导致芯层胶合强度不高,容易发生浸渍剥离现象。竹帘对板坯芯层温度传递影响不大。


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