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室内用杨木单板条层积材制备工艺及性能研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 引言

1.1.1 研究背景

1.1.2 单板条层积材的研究现状

1.2 研究目的及内容

1.2.1 研究目的

1.2.2 研究内容

1.3 研究的技术路线

1.4 项目来源与经费支持

第二章 杨木单板条层积材热压工艺及性能研究

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 试验材料

2.2.2 仪器与设备

2.2.3 试验方法

2.3 工艺流程

2.3.1 单板条锯制

2.3.2 单板条施胶

2.3.3 单板条组坯

2.3.4 板坯预压

2.3.5 板坯热压

2.3.6 试件制作

2.4 性能检测

2.4.1 密度检测

2.4.2 静曲强度和弹性模量的测定

2.4.3 吸水厚度膨胀率

2.4.4 内结合强度的测定

2.5 结果与讨论

2.5.1 试验因子对静曲强度的影响

2.5.2 试验因子对弹性模量的影响

2.5.3 试验因子对内结合强度的影响

2.5.4 试验因子对吸水厚度膨胀率的影响

2.5.5 最优工艺的选择

2.5.6 验证试验

2.5.7 补充试验

2.6 本章小结

第三章 杨木PSL在制备异型曲面椅背板的应用

3.1 引言

3.2 椅背板用曲面成型模具研制

3.3 椅背板模压成型工艺研究

3.3.1 材料与方法

3.3.2 性能检测

3.4 结果与分析

3.5 本章小结

第四章 结论与建议

4.1 结论

4.2 创新点

4.3 建议

参考文献

在读期间学术研究

致谢

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摘要

我国杨树人工林资源丰富,已是单板类人造板特别是胶合板生产的主要用材树种之一。由于杨木速生材材质较差且多小径木,同时由于我国大部分胶合板生产企业规模偏小,生产技术和设备较落后,单板旋切整板率低,在胶合板生产过程产生了大量的单板加工剩余物,目前大部分碎单板都用作燃料或废弃处理。有效地利用杨木单板加工剩余物,以其为原料制备单板条层积材,则是提高木材综合利用率和改善生态环境的重要途经。
  单板条层积材(Parallel strand lumber, PSL),商品名Parallam,是利用窄单板条经施胶、顺纹平行铺装、热压成型的层积复合材料,产品具有木材利用率高、材质均匀、纹理美观、力学性能高及机械加工性能好等优点,可作为建筑木结构或室内用装饰装修材。
  本研究以制备室内用PSL为目标,以杨木单板条为试材,改性脲醛树脂为胶黏剂,在试验室条件下,以单板条涂胶量、热压温度、热压时间及板材密度为试验因子,采取四因素三水平正交表L9(34)进行热压制备PSL试验,检测其物理力学性能,探讨了试验因子与杨木PSL板材性能之间的关系,并进行了工艺的优化,为室内装修及家具等用PSL的生产提供技术基础。另外,在此研究的基础上,以家具座椅构件曲面成型椅背板为例,开展了椅背板用双曲面成型模具研制和椅背板模压成型工艺研究,从而为杨木单板条制备异型曲线型木质材料提供示范。主要研究成果如下:
  (1)在本试验条件下,杨木PSL的板材密度是影响其性能的最主要因素,密度增大,板材的3项力学性能指标均增大;涂胶量、热压时间及热压温度对试样的静曲强度、弹性模量、内结合强度、吸水厚度膨胀率均有不同程度的影响。
  (2)试验得出的较优工艺参数为:单板条涂胶量300 g/m2、热压温度130℃、热压时间75 s/mm、板材密度0.60 g/cm3。在此较优工艺条件下制备的杨木PSL,其主要板材性能数值为:静曲强度74.2 MPa、弹性模量9390 MPa、内结合强度1.30 MPa、吸水厚度膨胀率3.5%,满足室内用材性能指标要求。
  (3)按照GB/T17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中4.19测试要求对PSL进行浸渍剥离性能测定,结果显示试件均未发生胶层剥离,说明按此较优工艺条件制备的PSL具有很好的胶合强度。
  (4)按照干燥器法测定的PSL甲醛释放量为0.86 mg/L,远低于GB18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》中规定的E1限量值(≤1.5 mg/L),说明按本试验条件下得出的较优工艺条件制备的PSL可直接用于室内。
  (5)通过对办公用座椅背板的测绘,在试制木模具并制作杨木PSL椅背板的基础上,研制了模压椅背板成型模具,采用以上研究得出的较优工艺参数,解决了椅背板成型PSL的模压成型工艺,验证了杨木单板条制备PSL异型曲面型家具木质构件材料的可行性。

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