將具有優良力學性能的竹材與輕質的速生楊木進行複合,製備輕質高強竹木複合材料,可以促進竹材和人工速生林的高效利用和高附加值利用,並拓寬竹材和木材的應用領域。高頻加熱技術具有選擇性加熱特點,加熱效率高,升溫速率快,尤其針對較厚的木質複合材料熱壓膠合更具有獨特的優越性,並能提高產品的綜合性能。研究了高頻加熱對厚度超過40 mm的竹楊複合材料熱傳導特性和力學性能的影響規律。研究結果表明,高頻熱壓與普通接觸式熱壓相比,升溫速率可以提高2倍以上,並且表芯層升溫速率基本一致。竹楊複合材料在竹材占比20%和密度為0。50 g/cm3的情況下,靜曲強度可以達到70 MPa以上,比普通楊木提高了40%以上,實現了材料性能的優勢互補。高頻熱壓製備竹楊複合材料的工藝中,在本試驗範圍內,壓力,熱壓時間和施膠量與竹楊複合材料的各項力學性能均呈二次相關關係,並且這3個因子之間存在交互作用。壓力為0。85 MPa左右時,竹楊複合材料的各項性能均較好;在選定的施膠量範圍內,合理降低施膠量有利於提高竹楊複合材料的綜合性能。

采用酚醛樹脂膠黏劑,以竹條含水率,塗膠量為試驗因子進行竹集成材的高頻熱壓膠合試驗,並對其物理力學性能進行檢驗。結果表明,竹集成材高頻熱壓膠合技術是可行的。在本試驗範圍內,竹集成材的密度和膠合性能隨塗膠量的增加而提高。通過分析試驗數據,得出較優的高頻熱壓膠合工藝條件為:塗膠量300g/m2,竹務含水率12%,高頻熱壓時間10min。

本發明針對傳統人造膠合板熱壓工藝溫度不均,效率低的問題,本發明提供一種高頻感應加熱原理的人造膠合板的熱壓生產工藝,屬於人造膠合板加工技術領域,所述生產工藝流程為前處理中板塗膠組坯高頻加熱膠合(冷壓)補灰砂光貼麵(高頻加熱膠合)鋸邊砂麵質檢成品,使用高頻感應加熱均勻,由內到外將板坯同時加熱,加熱速度快,升溫均勻,膠層固化均勻,板坯變形度小,廢次品率低。

木質資源的綜合高效利用一直以來都是木材科學與技術研究領域的熱點,引起了廣泛的關注。針對人工速生木材普遍存在的材質鬆軟,力學強度低以及變異性大等問題,為了提高速生木材高價值的利用以及拓展其在結構承載構件領域的廣泛應用,本研究以速生楊木為研究對象,選取兩種類型纖維材料,玻璃纖維(glass fiber,GF)和碳纖維(carbon fiber,CF)作為增強單元,通過采用常壓介質阻擋放電(dielectric barrier discharge,DBD)等離子體以及常壓射流冷(atmospheric pressure plasma jet,APPJ)等離子體分別對纖維增強材料進行表麵改性處理,旨在改善纖維表麵膠合特性從而使其能夠用於製備高性能纖維增強楊木單板層積材(laminated veneer lumber,LVL),並探索將之應用於承載異型層積材木構件。本論文主要研究纖維增強材料等離子體改性工藝及其與木質單板的複合工藝以及纖維增強LVL高頻快速膠合工藝,分析探討等離子體改性工藝及膠合工藝對纖維增強LVL力學性能的影響,闡明等離子體改性纖維與木質單板膠合機理,以獲得工藝合理,性能優良的纖維增強LVL產品,並探索將之應用於製造承載異型層積材木構件的可行性。本論文以楊木單板為原料,選用熱固性酚醛樹脂為膠黏劑,采用等離子體技術分別對GF和CF進行表麵改性處理,旨在獲得纖維與楊木單板之間優異的界麵膠合性能,以此獲得具有良好力學性能的纖維增強楊木LVL,並探究將其應用於製造異型層積材木構件。主要結論如下:(1)采用DBD等離子體和APPJ等離子體分別處理GF和CF,並分別與木質單板膠合。結果顯示:等離子體改性處理纖維表麵出現刻蝕表麵粗糙度增大,同時通過氧化反應在纖維表麵引入含氧官能團(-C=O和O-C=O)提高了纖維表麵極性以及總的表麵能,從而降低水在纖維表麵的接觸角,極大提高了纖維表麵浸潤性。采用最佳DBD等離子體功率(4。5 kW)處理GF,纖維表麵O含量增加10。19%,O/C比增加0。21,總的表麵能從51。73 J·m-2增加至61。38 J·m-2,水在纖維表麵的接觸角從54。03°降低至34。58,GF與木質單板膠合強度從0。23 MPa增加至1。13 MPa;采用最佳APPJ等離子體功率(6 kW)處理CF,纖維表麵O含量增加6。22%,O/C比增加0。13,總的表麵能從43。6 J·m-2增加至63。14J·m-2,水在纖維表麵的接觸角從66。4°降低至34。6°,CF與木質單板膠合強度從0。56 MPa增加至0。84 MPa。(2)等離子體改性纖維增強楊木LVL接觸熱壓成型研究,主要研究施膠量,組坯方式以及熱壓工藝對其力學性能的影響。結果表明:采用最佳施膠量140 g/m2,次外層組坯,30 min熱壓時間以及130℃熱壓溫度,GF增強楊木LVL水平剪切強度最大達到12。67MPa,最大靜曲強度(MORmax)和最大彈性模量(MOEmax)分別為114 MPa和16102 MPa;采用最佳施膠量120 g/m2,次外層組坯,25 min熱壓時間以及130℃熱壓溫度,CF增強楊木LVL水平剪切強度最大為12。67 MPa,MORmax和MOEmax分別為102。1 MPa和15519MPa。(3)等離子體改性GF增強楊木LVL高頻熱壓成型力學性能研究結果表明:GF增強楊木LVL的MOR和MOE並不會隨著施膠量的增加而增大,施膠量120 g/m2 GF增強楊木LVL的MORmax和MOEmax分別達到163。99 MPa和23010 MPa。相比較於接觸熱壓方式,采用高頻熱壓明顯縮短熱壓時間,其熱壓時間僅為接觸熱壓時間的1/10。(4)將具有優異力學強度的等離子體改性纖維增強速生材LVL應用於異型層積材木構件承載彎曲部件,並通過有限單元法對彎曲部件實現結構優化設計。結果表明:等離子體改性GF增強"U"椅椅腿最大應力達到58。1 MPa,優於楊木LVL力學性能標準,能夠滿足"U"型椅框架的使用尺寸要求,等離子體改性纖維對"U"椅椅腿彎曲部位起到了明顯的增強效果,此外木材節材率達到16。7%。

重組竹是90年代開始研究的新產品。近年來,重組竹材料以其較高的利用率和優良的理化性能越來越受到人們的關注。但是,現有重組竹的生產技術使竹材的天然紋理遭到不同程度的破壞,表麵質量不夠美觀,難於替代較高檔次實木。新型竹質工程材料——弧形原態重組竹的開發,為竹材的高效利用提供了一條新的途徑。 本研究以毛竹為主要原料,針對竹材具有中空,錐形,竹青竹黃竹節物理力學性能差異大等缺點,從提高竹材利用率和經濟效益的目標出發,充分利用將弧形竹坯作為加工單元切削加工量小的優勢,以塗膠後弧形竹片的相同朝向依次疊合組坯,經高頻熱壓,開發出一種既保持竹材天然宏觀結構又具有高強度的新材料。弧形原態重組竹通過科學的結構設計可使竹材資源的利用率達到60-70%。它突破了傳統的組坯和熱壓方式,具有較高的力學性能,可以最大限度地保持竹材的原生型態,經過加工可替代珍貴木材及各種人造板用於工程結構材及家裝行業。 本研究主要針對不同膠黏劑,塗膠量以及熱壓工藝條件進行試驗設計,考察了不同工藝條件對板材主要物理力學性能的影響,並與單板層積材,結構用竹木複合板,混凝土模板用竹材膠合板等同類板材的物理力學性能進行了比較。最終通過分析不同試驗條件下製造的板材膠合強度,吸水厚度膨脹率,縱向靜曲強度和彈性模量等物理力學性能指標,探討了提高板材性能的有效方法,提出了合理的弧形原態重組竹工藝技術。 本研究還分析了竹材直徑,厚度,剖分份數及竹片弧銑半徑對竹材利用率的影響,探討了如何提高竹材資源利用率以降低生產成本等問題。 本研究是"十一五"國家科技支撐計劃重大項目"多功能農業裝備與設施研製"課題之一"以竹代木高效利用關鍵技術裝備研究與開發"的部分內容,弧形原態重組竹產品即將在湖南恒盾科技集團投入試生產,鑒於目前國內外還沒有弧形原態重組竹產品質量標準,為加強其生產管理和質量控製,本研究還製定了《弧形原態重組竹板材》企業標準。