圆竹分级、展平及竹规格材的制备与性能研究
发布时间：2021-08-12 07:55
竹材为天然的生物材料,其秆形特征和物理力学性能有很大的变异性,为了达到材料各尽其用,圆竹分级是制备性能均匀、稳定性和可设计的竹材产品的前提。传统竹集成材以截面尺寸较小的精刨竹条为单元,通过组坯、胶合制备的板方材。由于组成单元截面尺寸较小,制备过程自动化程度低,且施胶量大,导致成本较高。以大截面的规格竹展平板替代尺寸较小的规格竹条制备新型竹集成材,可减少制备工序、降低胶黏剂使用量,从而提高竹材的利用率和自动化水平,并且降低生产成本。同时规格化、标准化、系列化的竹规格展平板可制备质量稳定、性能可设计的竹材产品,还便于储存和运输,为竹产业的大规模发展提供保障。因此,本研究以毛竹为研究对象,开展了毛竹圆竹的尺寸和硬度模量分级研究,研发出竹展平新设备和新工艺,提出了竹规格材的概念,并探究了竹规格材的制备工艺、胶合性能和指接性能,分析了胶合界面应力应变演变过程。通过研究,得出主要结论如下:（1）通过对200根毛竹竹秆尺寸测量,得出毛竹竹秆总高、枝下高、枝下径和胸径呈正态分布趋势,且胸径与其它三个指标呈较好的正相关关系。对截断后的1400段圆竹的壁厚和围径测量分析得出,圆竹壁厚分布范围为5-13mm...
【文章来源】：中国林业科学研究院北京市
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
横向展平装置（Fangetal.,2018）
第一章绪论7中软化5-10分钟，软化后切缝变大。将软化后的竹筒从蒸汽罐取出后，立即将其插入如图1-1的两个钢辊之间，上辊表面光滑，下辊表面有许多金字塔形凸槽。竹片穿过两个滚动辊，竹黄面朝下，在竹黄面形成多个凹痕，软化后的竹片被展平。然后将竹片经过双面刨，刨平竹青竹黄同时使其完全平整。由于竹壁沿纵向的厚度不同，该工艺不能用于较长的圆竹筒。（2）纵向无裂纹展开：经过业内专家和企业家们的改进，林海（2012）、吴明松（2012）、Lin（2013）、苏志英（2013）、刘金雷（2013）、沈德长等（2013，2014）研发出可展平无裂纹竹展平板的展平设备。这种方法可以展平较长的圆竹，与上述工艺相同，在软化前先对圆竹进行去内节去青去黄开缝，经过高温蒸汽软化后，长竹筒被如图1-2所示的装置逐渐展平。该装置由一组表面带有斜刀的辊筒组成，第一个辊筒与竹筒的弧形中心相接触，辊的宽度由小到大逐渐变化。展平过程中竹筒向前移动逐渐变平，在竹黄面形成平行和交叉斜切的线槽，线槽方向在10°-60°之间，可直接减少内表面裂纹。图1-2纵向展平装置（Fangetal.,2018）Fig.1-2Longitudinalflatteningdevice以上两种全竹展平工艺在我国均已实现工业化，且生产效率较高。目前竹展平成为竹材研究趋势所在，其优势有：1、竹材利用率高是其最大的优势，相比于传统竹材利用率提高了20%-30%。2、竹展平板在作为面板时，表面纹理色泽美观，体现竹材原材的美感。3、后期加工中，其可以作为板方材的原材料，加工形式多样。4、对比竹材人造板
指接的竹篾层积材，但已满足一般承重类结构材性能要求。刘星雨等（2012；2013）研究了自主开发的竹材原态多方重组单元，对其指接性能也进行相关研究，结果显示随着端压和指榫长的增加，竹材原态多方重组单元的抗弯强度、抗压强度和顺纹抗拉强度也在增加，得出针对该单元的最佳指接工艺为端压10MPa，指长15mm。王希俊等（2015）通过对比不同角度斜接竹材、指接竹材和原竹的拉伸强度和抗弯强度，得出斜接竹材的抗弯MOR、MOE以及拉伸强度均大于指接竹材，且指接竹材的MOR可以达到原竹的62%（竹黄侧抗拉）和70%（竹青侧抗拉）。图1-3指接齿形参数Fig.1-3Toothprofileparametersoffingerjoint指接工艺中的关键参数主要分为以下几个方面，1、齿榫加工方式，参照林业行业标准LY/T1815-2009《非结构用竹集成材-行业标准》中规定的竹集成材按材面的形状可分
本文编号：3337920
【文章来源】：中国林业科学研究院北京市
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
横向展平装置（Fangetal.,2018）
第一章绪论7中软化5-10分钟，软化后切缝变大。将软化后的竹筒从蒸汽罐取出后，立即将其插入如图1-1的两个钢辊之间，上辊表面光滑，下辊表面有许多金字塔形凸槽。竹片穿过两个滚动辊，竹黄面朝下，在竹黄面形成多个凹痕，软化后的竹片被展平。然后将竹片经过双面刨，刨平竹青竹黄同时使其完全平整。由于竹壁沿纵向的厚度不同，该工艺不能用于较长的圆竹筒。（2）纵向无裂纹展开：经过业内专家和企业家们的改进，林海（2012）、吴明松（2012）、Lin（2013）、苏志英（2013）、刘金雷（2013）、沈德长等（2013，2014）研发出可展平无裂纹竹展平板的展平设备。这种方法可以展平较长的圆竹，与上述工艺相同，在软化前先对圆竹进行去内节去青去黄开缝，经过高温蒸汽软化后，长竹筒被如图1-2所示的装置逐渐展平。该装置由一组表面带有斜刀的辊筒组成，第一个辊筒与竹筒的弧形中心相接触，辊的宽度由小到大逐渐变化。展平过程中竹筒向前移动逐渐变平，在竹黄面形成平行和交叉斜切的线槽，线槽方向在10°-60°之间，可直接减少内表面裂纹。图1-2纵向展平装置（Fangetal.,2018）Fig.1-2Longitudinalflatteningdevice以上两种全竹展平工艺在我国均已实现工业化，且生产效率较高。目前竹展平成为竹材研究趋势所在，其优势有：1、竹材利用率高是其最大的优势，相比于传统竹材利用率提高了20%-30%。2、竹展平板在作为面板时，表面纹理色泽美观，体现竹材原材的美感。3、后期加工中，其可以作为板方材的原材料，加工形式多样。4、对比竹材人造板
指接的竹篾层积材，但已满足一般承重类结构材性能要求。刘星雨等（2012；2013）研究了自主开发的竹材原态多方重组单元，对其指接性能也进行相关研究，结果显示随着端压和指榫长的增加，竹材原态多方重组单元的抗弯强度、抗压强度和顺纹抗拉强度也在增加，得出针对该单元的最佳指接工艺为端压10MPa，指长15mm。王希俊等（2015）通过对比不同角度斜接竹材、指接竹材和原竹的拉伸强度和抗弯强度，得出斜接竹材的抗弯MOR、MOE以及拉伸强度均大于指接竹材，且指接竹材的MOR可以达到原竹的62%（竹黄侧抗拉）和70%（竹青侧抗拉）。图1-3指接齿形参数Fig.1-3Toothprofileparametersoffingerjoint指接工艺中的关键参数主要分为以下几个方面，1、齿榫加工方式，参照林业行业标准LY/T1815-2009《非结构用竹集成材-行业标准》中规定的竹集成材按材面的形状可分
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