结构用慈竹单板层积材的制备工艺与性能

以慈竹和毛竹为材料,采用竹材纤维可控分离技术,在去除竹青和竹黄后,制造竹材单板层积材,并测定板材的性能.结果表明:以去青黄竹材压制单板层积材的性能,高于未处理竹材;慈竹单板层积材的性能高于毛竹;随着密度的增大,30 mm厚慈竹单板层积材的力学强度提高,可达到集装箱底板用胶合板和风电叶片材料的标准要求.     

木材水导纳秒激光加工设备设计与试验

传统木材激光加工技术容易使木材表面产生严重的烧蚀现象并带有残炭等残留物,造成木制品外观和表面质量较差,针对这一系列问题,提出木材水射流辅助激光加工技术,根据拟定的设备总体方案,设计木材水导纳秒激光加工设备,并对其进行加工试验。结果表明:设备设计较为合理,当厚度为2 mm、切割速度为50 mm/s、激光功率为6 W时,水曲柳表面切缝宽度仅为0.18 mm,切缝表面质量较好。     

展平竹刨切单板的生产工艺

竹展平板的问世丰富了竹产品种类,推动竹装饰材料的发展。采用竹展平板为单元制备展平竹层积材、展平竹方材,再刨切制得展平竹刨切单板,可与无纺布(纸)粘贴,制成大幅面展平竹刨切单板产品。工业化生产实践表明:展平竹刨切单板的工业化生产切实可行,开辟竹材资源精、深加工的新途径。     

红松水导纳秒激光烧蚀机制及加工试验

【目的】分析水导纳秒激光对木材表面的烧蚀机制,探讨有无水导系统参与下激光功率、切割速度对切缝宽度的影响,剖析木材切缝表面质量的影响因素,建立多元线性回归预测模型,为纳秒激光加工木材切缝宽度的预测提供理论依据。【方法】在介绍自行搭建水导纳秒激光试验台工作原理的基础上,分析水导纳秒激光对木材表面的烧蚀机制,深入剖析水射流与纳秒激光耦合作用下木材表面烧蚀的动态演化规律。以红松为材料进行水导纳秒激光加工切割试验,加工后多次测量切缝宽度取平均值。采用单因素试验方法,探讨有无水导系统参与下激光功率、切割速度对红松表面切缝宽度的影响;通过扫描电镜对加工后的红松切缝表面进行微观形貌表征,剖析有无水导系统参与下红松切缝表面质量;利用IBM SPSS Statistics 23对有水导系统参与下的试验数据进行多元线性回归分析,建立激光功率、切割速度、水流速度与红松表面切缝宽度的多元线性回归预测模型。【结果】切缝宽度随激光功率增加而增大,随切割速度增加而减小;当切割速度为50 mm·s~(-1)、激光功率为6 W时,无水导系统参与下红松表面切缝宽度最小为0.53 mm,有水导系统参与下红松表面切缝宽度最小为0.31 mm。切缝表面微观形貌表征显示,无水导系统参与下红松管胞内壁留有残留物,平滑度低,表面粗糙;有水导系统参与下红松管胞内壁清晰,几乎没有残留物,表面平滑,表面质量良好。通过多元线性回归分析,获得激光功率、切割速度、水流速度与切割宽度的关系,所建立的多元线性回归预测模型具有较好预测精度。【结论】利用水导纳秒激光加工木材,应控制好工艺参数与切缝宽度的关系,当切割速度较大、激光功率较小时,可获得最小切缝宽度。有水导系统参与相比无水导系统,切缝表面质量更好。     

竹单板复合管生产技术研究

为提高刨切竹单板的利用率,介绍了一种将刨切竹单板以机械搓卷方式制成卷管复合管的新工艺。该工艺主要包括竹单板涂胶、搓卷、缠绕定型、干燥固化和拉漆打磨等步骤,即将刨切竹单板裁剪成规格尺寸后双面涂胶,再通过卷管机卷成管状,将BOPP缠绕带通过碳素卧式缠带机和模具缠绕在卷管上使其定型,干燥固化后经过拉漆打磨工艺制成卷管。采用该工艺制造的竹单板复合管件可代替部分塑料管、玻璃管应用于室内装修、室外建筑等领域,使竹材附加值得以提高。     

热处理对竹基纤维复合材料性能的影响

毛竹竹材的纤维化单板经高温处理后,热压制备成竹基纤维复合材料(BFC).分析热处理对纤维化竹单板化学性能的影响及热处理对BFC表面颜色、尺寸稳定性、力学性能的影响.结果表明:纤维化竹单板经热处理后,其综纤维素和d-纤维素的含量相对于未处理材显著降低,其中半纤维素含量降幅最大；热处理后竹材的pH值相对于未处理材显著降低,碱缓冲容量显著增大,而酸缓冲容量降低.由纤维化竹单板经热处理后制备的BFC,表面颜色变深,吸水厚度膨胀率和吸水宽度膨胀率相对于未处理材显著降低,尺寸稳定性得到改善；材料的静曲强度和水平剪切强度相对于未处理材显著降低,且随着蒸汽压力的增大和热处理时间的增长呈逐渐降低的趋势,而弹性模量变化不显著.     

高性能竹基复合材料制造技术成果通过鉴定

高性能多用途竹基纤维复合材料制造技术＂在科技部＂十一五＂科技支撑项目等多项课题的支持下,历时7年,解决了竹材青黄差速异步点裂微创、竹材原位可控分离、纤维化竹单板制造和增强单元梯级导入等4项关键技术问题,     

竹材旋切的数学模型建立与理论分析

【目的】为加工出等厚连续的整张竹单板,减小竹材无卡轴旋切机加工竹材选取的局限性,扩大旋切设备的应用范围,提高竹材旋切的整体出材率和成品率,提出一种以"对数螺旋线"为基础的新型旋切曲线数学模型,并计算竹单板的理论出材率,分析讨论所建立模型是否适用于无卡轴竹材旋切机的使用。【方法】对旋切机2种旋切曲线进行数学建模,利用Matlab软件对传统无卡轴旋切理论"阿基米德螺旋线"的数学模型及改进的旋切曲线数学模型(呈椭圆形的"对数螺旋线"旋切曲线)进行仿真分析,建立待加工竹材段的三维模型,结合Matlab仿真结果,对竹材旋切出材率公式进行推导。【结果】通过Matlab仿真结果可知,"阿基米德螺旋线"为圆形螺旋线,由于竹材横截面不规则且近似为椭圆形,壁薄,旋成圆形后,竹材壁厚加工余量小,圆形螺旋线旋切曲线并不完全适用于加工自然生长的竹材,存在加工竹单板易碎、形状不整等缺陷;改进后的"对数螺旋线"旋切曲线呈椭圆形,旋切曲线贴近竹材实际形状,可以保证相邻螺旋线距离误差精确度在许可范围内,模型更加适用于竹单板旋切。数学模型参数可以根据竹材内外径大小实时调整,缩小竹材选取局限性。对推导出的出材率数学模型进行分析,得出竹材的材率η与竹段长度L无关,但应注意长度、壁厚和尖削度的相互影响。【结论】改进后的旋切曲线数学模型以"对数螺旋线"为基础,在旋切竹材时单板厚度误差小,旋切效率更高,具有很高的可靠性和加工精度。在满足加工要求的前提下,为保证竹材出材率、旋切效率、旋切质量等具体要求,加工竹段长度L应在0.8～1 m,竹材壁厚大于10 mm,尖削度小于3～4 mm·m^-1。新的旋切模型的建立可提升竹材的整体利用率,拓宽加工范围,为竹材旋切设备设计提供基础理论,对无卡轴竹材旋切加工提出一个新的发展方向。     

浸渍塑化杨木单板顺纹弯曲性能研究

本研究以酚醛树脂为浸渍液,杨木单板为木材试样,对经浸渍塑化处理的杨木单板进行三点弯曲试验,探索了木/竹复合层合板的组分材料--塑化杨木单板受不同压力时的顺纹弯曲弹性性能,并分析了其与塑化压力间的关系.结果表明,塑化杨木单板的静曲模量和静曲强度与塑化压力呈非线性关系.通过对杨木单板试验研究,为木材/竹材复合材料制造过程中的结构设计和生产工艺提供一定的理论依据和基本思路,并对产品的设计、组织现场生产和产品质量评估提供一定的参考.     

中国竹浆造纸的潜力与发展

中国竹子资源丰富，分布广泛，发展竹材制浆造纸产业，对于缓解木浆原料短缺现状具有重要意义。根据对竹浆的理化性能分析，竹材是较好的造纸原料，竹材的纤维形态及化学组成表现出较好的制浆性能，仅次于针叶木，接近于阔叶木。从竹材应用于竹浆造纸的角度，综述了竹材的物理化学性能、现行的竹浆造纸工艺、竹浆造纸设备，并就竹浆造纸的发展潜力与发展方向提出了个性化观点，以期为探索绿色、低碳、环保的竹资源利用新途径，为开发高技术含量和高附加值竹产品提供借鉴，从而促进中国竹产业可持续发展。     

基于三维表面形貌测定法的水切割木竹材工艺参数优化

为优化木竹材超高压水射流切割加工工艺参数,以红橡木和竹地板为对象,采用正交试验法,研究磨料流速、切割压力、进给速度、靶距对水射流加工试件表面粗糙度的影响,探索优化工艺参数。利用扫描探针式三维表面形貌测定法测量试件切割面的表面粗糙度值,分析三维表面形貌图。结果表明:红橡木磨料射流的试验影响因素排序为CADB;竹地板磨料射流的试验影响因素排序为BCAD。红橡木和竹地板优化工艺参数为:进给速度为250 mm/s,磨料流速为35 kg/h,靶距3 mm,切割压力为310 MPa。在此加工工艺条件下切割材料表面粗糙度相对较小,加工所得材料品质较好。     

竹木碎料/纤维复合板相关生产工艺的研究

以竹材和木材加工剩余物为原料、竹碎料和木纤维为基本结构单元,选择竹碎料的不同规格、竹碎料与木纤维的不同混合比、不同的施胶量和不同目标密度作为工艺因素,经热压胶合得到一种新型竹木碎料/纤维复合材料。当竹碎料规格为10mm、施胶量为10%、竹木混合比为65%:35%、目标密度为0.8g/cm~3时,产品的主要物理力学性能均超过同类刨花板和中密度纤维板的国家标准,表明竹碎料与木纤维复合较好地弥补了单一材料的不足,体现了良好的复合效应。     

竹材展平技术研究现状及展望

随着中国经济的快速增长和人民生活水平的不断提高,家居和建筑装饰装修业对绿色环保材料提出了更高的使用要求。竹材因其清新自然、强度高、环保等特点,越来越受到业界关注。"竹材展平技术"是指将竹筒或弧形竹片经过软化、展平、干燥、定型等工序,制成平直状竹片的一种竹材的高效加工技术。即先将截断后的竹筒进行去青去黄和开槽,或将竹筒进行纵向剖分制成弧形竹片;接着通过饱和蒸汽、微波等加热方式实现竹材软化,再将其一次加压展平或逐级连续(刨削)展平,制得竹展平板。该技术能实现竹材无裂纹展开,成品率达90%以上,与传统竹片集成材相比,竹材资源利用率从原来的35%提高到55%,降低胶黏剂用量30%,附加值提高25%以上,相关产品可用于竹砧板、竹地板、刨切竹单板、竹家具、竹制日用品、梁柱结构材等领域。该项技术对于提升我国竹材加工产业的科技含量,促进竹资源向资源节约和高附加值方向发展具有积极的推动作用。介绍了国内外竹材展平技术研究现状,着重解析竹材展平工序中的竹材软化和展平等工艺技术,为竹材加工企业提供技术服务。     

云南主要的16种竹种之竹材结构及其造纸性能研究

通过对云南主要的16种竹子竹材的竹壁进行制片和离析,而获其竹材结构纤维形态特征,结合纤维数量特征以及造纸对纤维形态的要求,对此16种竹子竹材的造纸性能进行了综合分析和评价,其作为造纸材的竹种排序为:小叶龙竹、甜龙竹、麻竹、黄竹、昆明实心竹、金竹、马关大节竹、龙竹、牡竹、梨藤竹、箣竹、黄金间碧玉、沙罗单竹、筇竹、慈竹、中华大节竹,为云南竹材的合理利用提供了科学依据.     

竹单板贴面竹碎料板的加工工艺研究

通过正交试验法,研究以旋切竹单板为面板、竹材碎料板为基材制造装饰板的工艺。结果表明,热压压力为1 0MPa,热压时间1 5min,热压温度100℃,涂胶量为110g·m-2,饰面后的产品主要性能达到国家相关标准要求。     

不同物理吸附材料/竹质废料复合刨花板对甲醛气体的吸附性能及其吸声性能研究

以竹质废料加工的竹刨花和不同物理吸附材料制备了竹刨花基复合板材,研究了其对甲醛气体的吸附特性、吸声性能及物理力学性能。研究结果表明:竹刨花复合板材对气体甲醛有较好的吸附效果。竹刨花与活性炭复合而成的板材具有良好的吸声性能。同时,吸附材料与竹刨花复合后对板材的物理力学性能无不利影响,且还能改善板材的物理力学性能。因此,该研究为室内环境净化提供了一种新材料,而竹刨花来源于竹材废弃物,将其有效利用可缓解对木材的需求压力。     

维管束分布及结构对竹材宏观压缩性能的影响

深入研究竹材宏观压缩性能的影响因素。以散生竹毛竹,丛生竹慈竹、花竹、绿竹为研究对象,分别测试基本密度、维管束分布密度、纤维鞘组织比量、纤维形态及比例等关键特征数据,建立特征数据与竹材宏观压缩性能的关系并分析其对宏观压缩性能的影响。结果表明:1)散生竹毛竹,丛生竹慈竹、花竹、绿竹四种竹材维管束的分布密度、形态及组成差异较大,毛竹维管束的尺寸明显小于丛生竹,丛生竹均含游离纤维股且多为薄壁纤维;2)4种竹材宏观压缩应力—应变曲线相近,但力学性能存在明显差异;3)基本密度、维管束分布密度、厚壁纤维组织比量与竹材顺纹压缩性能正相关,且基本密度的相关性最高。基本密度是评价竹材顺纹抗压强度和压缩模量最可靠的物理因素。不同竹种维管束的分布密度主要影响竹材抗压强度,对压缩模量影响较小。维管束内厚壁纤维的组织比量也是影响竹材抗压强度和压缩模量的重要结构因素,厚壁纤维组织比量越大,压缩性能越好。     

木质材料激光雕刻技术的研究

木质材料激光雕刻形式可分为切割雕刻、凹模雕刻和凸模雕刻三种,激光雕刻的材料去除原理与激光切割相同,多条未切透的切槽连在一起就形成成面积的材料去除。激光切槽的横截面呈“V”形,切割速度越低、激光电流越大,切槽宽度和深度也越大,其中切割速度和激光电流对切槽深度的影响程度比对切槽宽度大得多。     

基于高频热压成型的竹集成材制备及力学性能评价

【目的】探索竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度对高频热压成型竹集成材力学性能的影响,并优化高频热压加工工艺获得力学性能较优的竹集成材,为竹集成材高频热压成型提供技术参考。【方法】设计正交试验,采用高频热压加工工艺,以酚醛树脂(PF)为胶黏剂,研究竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度4个参数变量对高频热压成型竹集成材抗弯强度和剪切强度的影响,建立抗弯强度和剪切强度数学模型,分析力学性能最优解。【结果】极差分析表明,热压参数对抗弯强度的影响顺序为热压压力、竹材含水率、热压温度和施胶量,对剪切强度的影响顺序为施胶量、竹材含水率、热压压力和热压温度;主效应分析表明,4级竹材含水率、1级热压压力、1级施胶量和3级热压温度为最佳抗弯强度的热压参数,1级竹材含水率、1级热压压力、2级施胶量和3级热压温度为最佳剪切强度的热压参数;交互分析表明,各热压参数间存在交互作用;方差分析表明,热压压力是影响竹集成材抗弯强度的最重要因素,施胶量是影响竹集成材剪切强度的最重要因素;数学模型分析得出,竹材含水率15%、热压压力2.0 MPa、施胶量260 g·m-~(-2)、热压温度130℃为抗弯强度最优解(168.51 MPa);竹材含水率10.2%、热压压力2.0 MPa、施胶量240 g·m~(-2)、热压温度130℃为剪切强度最优解(263.26 MPa)。【结论】竹材含水率、热压压力、施胶量和热压温度4个参数变量对高频热压成型竹集成材力学性能均有影响,提出的热压参数对竹集成材抗弯强度和剪切强度影响的数学模型,可有效反映热压参数与竹集成材力学性能间的关系,优化高频热压加工工艺生产的竹集成材,其力学性能满足相关标准和使用要求。     

基于不同竹单元的家具弯曲构件研究进展

概述了以竹筒、竹条、竹蔑、竹单板等竹单元进行分类的竹制弯曲家具的种类及结构,特别介绍了以此为分类依据的竹制家具中,弯曲形式构件的加工形式和目前弯曲特性的研究进展,指出在家具用竹材的弯曲构件生产中存在的问题及建议。