瓦楞型竹席胶合板模压工艺及特性研究

摘要

瓦楞型竹席胶合板是以竹席为原料，通过施加胶粘剂，在模具中热压而成的异型板材。将瓦楞型竹席胶合板作为装配式建筑墙体夹层材料使用，一方面，可保证墙体材料的强度，另一方面，可节约原材料且减轻墙体的自身重量，因此，瓦楞型竹席胶合板在建筑结构材料等领域具有较好的应用前景。 本文主要研究瓦楞型竹席胶合板模压工艺，并就模压工艺参数和模具参数对瓦楞型竹席胶合板模压特性及其复合结构部件材料的物理力学性能的影响进行探讨。论文选择竹席含水率、施胶量以及铺装角度进行研究，用纵向抗折力、最大压载荷、表面质量和变形量表征瓦楞型竹席胶合板的物理力学性能，优化了瓦楞型竹席胶合板的制备工艺参数。采用响应面系统分析了模压参数对瓦楞型竹席胶合板物理力学性能的影响，表明竹席含水率、热压温度和热压时间对瓦楞型竹席胶合板物理力学性能影响显著，并得出了较优的模压参数。利用不同参数的模具制备瓦楞型竹席胶合板，并以瓦楞型竹席胶合板为芯层，与桉木胶合板复合制成复合结构部件材料，分析不同模具参数的瓦楞型竹席胶合板及复合结构部件材料的物理力学性能。研究结果表明: (1)竹席含水率和施胶量对瓦楞型竹席胶合板的物理力学性能有显著的影响，对模压件表面质量和变形量的影响不显著。竹席含水率提高会导致瓦楞型竹席胶合板的纵向抗折力和最大压载荷降低;施胶量增加有利于提高所有性能，尤其是对纵向抗折力和最大压载荷的影响最为显著;竹席铺装角度对瓦楞型竹席胶合板的模压件变形量和表面质量有显著影响，然而对力学性能影响不明显。在选定试验条件中，制备瓦楞型竹席胶合板的较优工艺参数为:含水率15％、施胶量15％、竹席铺装角度45°，此条件下瓦楞型竹席胶合板的纵向抗折力为4391N，最大压载荷为81.8N，表面质量较好。 (2)在关于竹席含水率、热压温度和热压时间的响应面分析中，本研究选择的模压参数范围内，制备瓦楞型竹席胶合板的较优模压参数为:含水率12％、热压温度145℃、热压时间13min。在此条件下，瓦楞型竹席胶合板纵向抗折力为9419N，静曲强度为179.3MPa，冲击强度为32.63KJ/m2，最大压载荷为531.9N，表面质量为37.4分，24h吸水厚度膨胀率(24TS)和24h吸水率分别为0.98％和11.52％，综合性能较好。 (3)模具参数对瓦楞型竹席胶合板的纵向抗折力、最大压载荷、静曲强度和冲击强度影响较大，对试件24TS及24h吸水率无明显影响。波距为100mm，边距为20mm的瓦楞型竹席胶合板（第一组）的纵向抗折力和最大压载荷最大，而冲击强度和静曲强度最小。波距为120mm，边距为30mm的瓦楞型竹席胶合板（第二组）的纵向抗折力、最大压载荷、静曲强度和冲击强度均居中。波距为120mm，边距为20mm的瓦楞型竹席胶合板（第三组）的纵向抗折力和最大压载荷最小，而冲击强度和静曲强度最大。对不同波距和边距模具制备的瓦楞型竹席胶合板的物理力学性能综合比较认为波距为120mm，边距为30mm的瓦楞型竹席胶合板（第二组）的物理力学性能最佳。 (4)以瓦楞型竹席胶合板为芯层材料，桉木胶合板为表层材料制备的复合结构部件材料中，波距为120mm，边距为30mm的瓦楞型竹席胶合板制备的复合结构部件材料（第二组）的平面抗压强度远大于波距为100mm，边距为20mm的瓦楞型竹席胶合板（第一组）和波距为120mm，边距为20mm的瓦楞型竹席胶合板制备的复合结构部件材料（第三组）。该结果说明复合结构部件材料的水平剪切强度与一定长度内含有的波数有关，波数越多，水平剪切强度越高;其平面抗压强度与复合材料芯层和表层的胶合面积（边距）有关，胶合面积越大，平面抗压强度越大。复合结构部件材料的平面抗压强度还与试件波峰与波谷之间的斜面的坡度有关，坡度越小对板材芯层材料的成型越有利，受力破坏时越困难。综合考虑复合材料的力学性能，第二组复合结构部件材料的性能较好。瓦楞型竹席胶合板为芯层材料的复合结构部件做建筑结构部件是可行的，值得进一步研究开发。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1．1研究背景

1．1．2研究目的和意义

1．1．3项目来源和经费支持

1．2国内外研究现状及发展趋势

1．2．1木质材料层积模压工艺及性能影响因素的研究现状

1．2．2竹材层积模压工艺及性能影响因素的研究现状

1．4研究目标和主要研究内容

1．4．1研究目标

1．4．2主要研究内容

1．5技术路线图

第二章工艺参数对瓦楞型竹席胶合板性能的影响

2．1引言

2．2试验材料与试验方法

2．2．1材料与设备

2．2．2试验方法

2．3结果与分析

2．3．1变量因子对瓦楞型竹席胶合板纵向抗折力的影响

2．3．2变量因子对瓦楞型竹席胶合板最大压载荷的影响

2．3．3变量因子对瓦楞型竹席胶合板表面质量的影响

2．3．4变量因子对瓦楞型竹席胶合板变形量的影响

2．4小结

第三章模压参数对瓦楞型竹席胶合板性能的影响

3．1引言

3．2试验材料和试验方法

3．2．1材料与设备

3．2．2试验方法

3．3试验结果与分析

3．3．1模压参数对瓦楞型竹席胶合板纵向抗折力的影响

3．3．2模压参数对瓦楞型竹席胶合板静曲强度的影响

3．3．3模压参数对瓦楞型竹席胶合板冲击强度的影响

3．3．4模压参数对瓦楞型竹席胶合板最大压载荷的影响

3．3．5模压参数对瓦楞型竹席胶合板表面质量的影响

3．3．6模压参数对瓦楞型竹席胶合板24h吸水厚度膨胀率的影响

3．3．7模压参数对瓦楞型竹席胶合板24h吸水率的影响

3．4较优工艺的筛选和确定

3．4．1模压参数对瓦楞型竹席胶合板性能影响的分析结果

3．4．2较优工艺参数的选择

3．5小结

第四章模具参数对瓦楞型竹席胶合板及其复合结构部件材料性能的影响

4．1引言

4．2试验材料和试验方法

4．2．1材料与设备

4．2．2试验方法

4．3试验结果与讨论

4．3．1瓦楞型竹席胶合板的物理力学性能

4．3．2瓦楞型竹席胶合板复合结构部件材料的力学性能

4．4小结

第五章结论与建议

5．1结论

5．2主要创新点

5．3建议

参考文献

在读期间的学术研究

致谢