竹子在構(gòu)造上自根部至梢部的直徑和壁厚都逐漸減小,較難使用薄木旋切技術(shù)得到竹質(zhì)單板,但利用劈片和拼織技術(shù)卻可以得到完整的竹簾單板。近年開(kāi)發(fā)的竹簾層積材是以竹片拼織的竹簾單板為原料,通過(guò)涂膠、組坯、熱壓等一系列工序制得的一種新型竹質(zhì)人造板產(chǎn)品,制造時(shí),既消除了竹編膠合板繁瑣的手工編席,也避免了竹材膠合板復(fù)雜的軟化處理和加壓展平等工序,簡(jiǎn)化了制造工藝。生產(chǎn)竹簾層積材的關(guān)鍵在竹簾單板,特點(diǎn)表現(xiàn)于：
(1)竹簾單板中的竹片平行排列, 編織線垂直于竹片,單板中的竹片無(wú)重疊,表面平整,故生產(chǎn)時(shí)耗膠量少,熱壓時(shí)所需的單 位壓力也較低；(2)拼織的竹簾單板可保持整體一張,實(shí)現(xiàn)了“單板整張化”,減輕了工人組坯時(shí)拼放芯板的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了生產(chǎn)率；(3)竹簾單板中竹片間隙的存在,使得熱壓時(shí)板坯內(nèi)的水蒸汽易于排出,幾乎沒(méi)有鼓泡、分層等缺陷,生產(chǎn)操作容易,合格品率較高。
80年代末至今,國(guó)內(nèi)外興起了研究結(jié)構(gòu)人造板的高潮,這一過(guò)程符合材料科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。竹材的力學(xué)性能優(yōu)于木材,若其本體強(qiáng)度能充分體現(xiàn),竹簾層積材可在結(jié)構(gòu)產(chǎn)品上得到廣泛的應(yīng)用,也是實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品增值的一條途徑。
2 材料和方法
2.1 實(shí)驗(yàn)材料
竹簾單板由毛竹(Phyllostachys pubescens)縱向劈削成寬10 mm、平均厚度2 mm的竹片拼織而成。竹片平行排列無(wú)重疊,但片間有側(cè)向間隙。表１給出了厚度偏差和竹片間隙,并借此衡量竹簾單板的質(zhì)量。從表中可見(jiàn),竹簾單板中單板厚度和竹片間隙都顯示出較大的變異系數(shù)和平均偏差,說(shuō)明竹簾單板的質(zhì)量較差,這主要源于竹簾單板的構(gòu)造特點(diǎn)。由于竹節(jié)處維管束單向弧形彎曲,不僅使竹節(jié)處的厚度增大,而且竹簾單板中相鄰竹片的側(cè)向間隙也較大。
膠粘劑為脲醛樹(shù)脂,pH值6.5,固體含量62%,粘度300cp/20 ℃。此外還有固化劑和增強(qiáng)劑,施加量以樹(shù)脂固體含量的重量百分比計(jì)。
2.2 制造工藝
竹簾單板經(jīng)干燥至含水率3%～5％。需要說(shuō)明的是：?jiǎn)伟逯形磁ブ顸S的竹片,干燥后朝竹黃一側(cè)出現(xiàn)曲率較大的彎曲,破壞了單板的平面性。觀竹黃一側(cè),發(fā)現(xiàn)較多的橫向裂紋,間隔約4cm,甚至在裂紋處竹片斷裂。該現(xiàn)象起因于竹壁內(nèi)側(cè)的竹黃組織疏松,干縮率較大,力學(xué)性能較差。樹(shù)脂中加定量增強(qiáng)劑和固化劑,攪拌均勻后對(duì)單板單面施膠,然后按對(duì)稱(chēng)原則垂直組配成板坯。閉合陳化50～60 min后送入壓機(jī),采用一段加壓工藝壓制竹簾層積材。
2.4 性能檢測(cè)
竹簾層積材性能按日本相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè),指標(biāo)以力學(xué)強(qiáng)度為主。其中膠層剪切強(qiáng)度依針對(duì)脲醛樹(shù)脂的日本普通合板標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試,其余的力學(xué)指標(biāo),包括抗壓強(qiáng)度(順紋、橫紋和斜紋)、靜曲強(qiáng)度和彈性模量(縱向和橫向)依日本結(jié)構(gòu)合板標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。此外,還測(cè)試了密度和含水率。
3.3 竹材特性的影響
3.3.1 試件破損形式竹片間隙是竹簾層積材的構(gòu)成特點(diǎn),試件中分散相的竹片構(gòu)成的竹簾單板非同于整體連續(xù)的木質(zhì)單板,不能連續(xù)減緩應(yīng)力,易產(chǎn)生應(yīng)力集中,由此部分試件檢測(cè)強(qiáng)度較低,破損也具有一定的特征。竹片較大的厚度偏差使抗剪加載時(shí)破損面有二種形式,較高的呈芯板竹片一側(cè)整體拉脫,較低的為芯板竹片兩側(cè)局部拉脫；抗壓時(shí)呈非壓潰的“燈籠”或“折斷”狀,彎曲時(shí)為單一的芯板承載,橫紋和橫向檢測(cè)表現(xiàn)得更為突出。因此,竹簾單板質(zhì)量是影響竹簾層積材各項(xiàng)力學(xué)性能的重要因素,劈片時(shí)應(yīng)提高竹片兩側(cè)邊的平行度和垂直度。這樣竹片拼織成單板后,竹片間隙小,膠合面積相對(duì)增大,
且還產(chǎn)生部分竹片的側(cè)向膠合,整體性好,強(qiáng)度性能都會(huì)得以改善。
3.3.2 變異性 竹材變異性雖較大,但竹簾層積材性能的變異性則不盡然可見(jiàn)通過(guò)竹簾單板重組的層積材削弱了竹材變異性。對(duì)比各指標(biāo)的變異系數(shù),剪切強(qiáng)度最大,密度和含水率最小,其余指標(biāo)適中,且順紋(縱向)的變異系數(shù)比橫紋(橫向)和斜紋的小,原因是竹簾單板的厚度偏差及竹片間隙使試件出現(xiàn)不同形式破損的影響。此外,旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)選擇因子數(shù)較多數(shù),且若各因子變化間距Δj較小時(shí),也可能產(chǎn)生誤差,并增大變異性。
3.3.3 霉變 竹簾層積材裸露于空氣中陳放４個(gè)月,表面發(fā)現(xiàn)較多暗綠色霉斑,這是竹材自身富含糖類(lèi)、淀粉、含氮化合物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所致,屬竹質(zhì)產(chǎn)品的共同缺陷,還有待于從竹材特性上進(jìn)一步深入其防霉性。
4 結(jié)論及建議
�。�1）竹簾層積材是利用我國(guó)豐富的竹類(lèi)資源、開(kāi)發(fā)竹材工業(yè)利用的一條新途徑。它的生產(chǎn)可緩解我國(guó)木材資源的緊張局面,也是實(shí)現(xiàn)竹質(zhì)產(chǎn)品較大增值的重要途徑。
�。�2）竹簾層積材具有較高的力學(xué)性能,部分指標(biāo)充分體現(xiàn)了竹材自身的強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)。剪切強(qiáng)度達(dá)到日本普通合板的標(biāo)準(zhǔn)要求,抗壓強(qiáng)度、靜曲強(qiáng)度和彈性模量超過(guò)日本結(jié)構(gòu)合板的標(biāo)準(zhǔn)要求,產(chǎn)品可用于結(jié)構(gòu)板材。
�。�3）竹簾單板是竹簾層積材的構(gòu)成單元,具有較大的厚度偏差和竹片間隙,導(dǎo)致檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)不同的破損形式。提高竹簾單板質(zhì)量,有助于改
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