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重组方材两种原材料疏解干燥工艺研究

时萌蒙  
【摘要】:为了提高农作物秸秆和小径材的利用,有效缓解木材的短缺,重组材的制备应运而生。本研究以木束的疏解形态为因素,分析了其与重组方材力学性能的关系,利用扫描电子显微镜、荧光显微镜、红外光谱分析(FTIR分析)对不同类型重组方材的微观结构进行分析,并通过疏解碾压试验优选出满足重组方材性能的原材料疏解的最低含水率。另外,在重组方材性能与疏解木束形态试验研究基础上,对疏解木束的干燥工艺进行正交试验,结合疏解木束的力学性能,探究疏解木束干燥的较佳工艺。主要研究结果归纳如下:(1)在制备规格尺寸为400 mm×50 mm×40 mm的酚醛胶重组方材时,无论是棉秆重组方材还是桑枝重组方材,其疏解木束越细,压制的板材结构越均匀,且棉秆重组方材结构致密性优于桑枝重组方材。当设定条件相同时(密度0.70 g/cm3),桑枝重组方材的力学性能均高于棉秆重组方材。棉秆重组方材和桑枝重组方材比抗弯强度和比抗弯弹性模量均以中等形态疏解木束为原料的试材(M2、S2)性能最好,比顺纹抗压强度均以粗疏解木束为原料的试样(M1、S1)性能最好。因此,在确定重组方材的应用后要合理控制其制备工艺。(2)扫描电子显微镜观察发现,经过疏解和热压的棉秆束M1、桑枝木束S1的细胞形态较大,能清晰看到比较规则的细胞排列,而M2、M3和S2、S3均有一定程度的压缩和变形,同种形态下,棉秆束的变形比桑枝木束明显。对荧光显微镜观察照片进行二值化处理发现,胶层厚度会随着重组方材原料宽细比的减小而减小,且同种木束形态条件下,酚醛胶的胶层厚度在棉秆重组方材中远远小于桑枝重组方材。对比酚醛胶、疏解木束和重组方材的红外光谱图,表明在重组方材制备过程中,疏解木束某些化学成分与酚醛胶活性基团之间发生了有效的化学反应,从而产生新的官能团,促进了重组方材的有效结合。(3)在试验条件下,棉秆含水率达到50.80%以上、桑枝含水率达到81.46%以上时,所制备中等形态的两种束状材料的效果较好。同时,观察发现,在疏解木束制备过程中,碾压次数越多,疏解木束越细,但会或多或少的出现横向断裂,造成原料的损失。(4)疏解木束干燥的正交试验表明:试验范围内,各因素对棉秆束干燥时间的影响程度依次为初含水率、气流温度、干燥箱装载率;而桑枝木束影响因素依次为气流温度、初含水率、干燥箱装载率。在试验范围内,棉秆束的较佳干燥工艺参数为:初含水率60%,气流温度110℃,干燥箱装载率35%;桑枝木束较佳干燥工艺参数为:气流温度120℃,初含水率80%,干燥箱装载率45%。


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